hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ras抑制因子SproutyとSPREDの機能解析

Spredは哺乳類培養細胞系において同定されたras抑制因子である。Spredのin vivoでの役割については全く知られていなかったので、当研究ではショウジョウバエSpredホモログの解析を行った。まず、ハエ培養細胞であるS2細胞を用いたレポーターアッセイを用いて、Spredがハエ細胞においてもras抑制効果を持つことを確認した。また、生体内でのSpredの効果を見るためSpredを過剰発現するトランスジェニック個体を作成した。Spredを発生途上の眼において単独で発現させても顕著な効果は得られなかったが、sensitized backgroundにおいては抑制効果が認められた。Spredは胚の筋接合部位の細胞、分化途上の光受容細胞など、本来rasシグナルの活性が高い細胞で特に強く発現していた。胚の表皮でrasシグナルを異所的に発現するとSpredの発現誘導が観察された。このことから、Spredがrasシグナルに対する負のフィードバック因子であると考えられた。実際にハエの発生においてSpredがどのような寄与をしているのかを調べるために、欠失変異体を作成した。予想に反し、この変異体は致死にはならず解剖学的な異常は見当たらなかった。Spredは中枢神経系においても強い発現が認められたことから、その神経機能における役割を検討した。Spredをすべての神経細胞で過剰発現すると、軸索走行等の細胞の形態に異常は引き起こさないが、個体として運動の著しい低下が認められた。Spredのin vivoでの機能は未だにクリアではないが、他のras抑制因子との冗長性で表現型が見えていない可能性、ras抑制以外に神経細胞においてその生理的な側面に役割を持つ可能性が示唆された。Spredは哺乳類培養細胞系においてras抑制因子として単離されたタンパク質である。私はこの遺伝子のショウジョウバエホモログの解析を行っている。これまでに行ったことは以下のとおりである。1)Spred遺伝子を欠損した変異体ショウジョウバエを作成した。ショウジョウバエspred変異体はhomozygous viableでこれまでのところ異常は見つかっていない。Spred-/-の状態で、rasやras抑制因子のSproutyを1コピー欠損している(+/-)ハエも作成したが、それにおいても異常は見られなかった。2)Spred遺伝子を過剰発現するハエを作成した。Spredを発生途中の複眼で強制発現させると、それ単独では何も異常は見られなかった。しかし、Sproutyとともに発現させるとその表現型を強め、活性型EGF受容体とともに発現させるとその表現型を弱めるので、弱いながらもSpredはras抑制因子として機能することがわかった。また、神経全体で発現させると行動異常が生じるので、神経活動に対して何らかの役割を持っている可能性が示唆された。3)ショウジョウバエSpredタンパク質に対するポリクローナル抗体を作成した。この抗体は胚、及び成虫元基において、報告されているエンハンサートラップラインの発現パターンと同じパターンに染めることができた。光受容ニューロンにおいては、頂端部と軸索が強く染まった。4)ショウジョウバエS2細胞において、Spredの機能を調べた。SpredはS2細胞においては膜部位によく局在していた。elk1-GAL4システムを用いてras-MAPKの出力を測ったところ、S2細胞におけるSpredの強制発現はrasを抑制した。この活性はN末のEVH1ドメインを削ると完全に消失した。
ゼブラフィッシュにおける性決定・分化の分子メカニズム

脊椎動物における生殖腺の性分化は、その後に起こる脳の性分化をはじめとする諸々の性現象の引金となる重要な発生過程である。本研究では、発生研究の脊椎動物モデルとして近年注目されているゼブラフィッシュの生殖腺の性分化機構を細胞培養系を用いて明らかにすることを目的とする。特に、メダカで脊椎動物において二番目に同定された性決定遺伝子DMYにより精巣の体細胞セルトリ細胞で発現を促進、抑制される遺伝子群を、この遺伝子がまったく存在しないゼブラフィッシュのセルトリ細胞に強制発現させることにより同定することを目的とする。平成15年度は、先ず生殖研究部門にゼブラフィッシュの飼育システムを立ち上げるとともにゼブラフィッシュのセルトリ細胞株の培養系をセットアップした。さらに現在、このセルトリ細胞株を用いて以下の実験を行っている。本研究で確立したセルトリ細胞株はセルトリ細胞に特異的に発現すると考えられているSox9とWT1の遺伝子を発現しているが、生殖細胞に特異的であるVasa遺伝子は発現していない。この細胞にメダカの性決定遺伝子であるDMY(GFP標識)を強制的に遺伝子導入することによりメダカDMYをstableに発現するセルトリ細胞株を樹立した。DMYを強制発現させたゼブラフィッシュのセルトリ細胞で発現を促進、抑制される遺伝子を同定する目的で、(DMY導入細胞-コントロール)と(コントロール-DMY導入細胞)との両方のサブトラクションを行った。現在、双方のサブトラクションライブラリーに含まれる遺伝子を解析している。一方、いろいろな長さのDMY(GFP連結)をセルトリ細胞に遺伝子導入することにより、DMYにはNLSが存在し、この配列がDMYの核局在に不可欠であることを明らかにした。今後、精巣のセルトリ細胞に特異的に発現するDMRT1遺伝子についても同様な実験を行う予定である。
高等植物葉緑体内におけるタンパク質輸送機構の解析

申請者は、高等植物葉緑体内におけるタンパク質輸送の分子機構について、生化学的、および分子生物学的な解析を進めてきた。これまでの研究から、高等植物葉緑体内には、SecAタンパク質やSecYタンパク質など原核生物型のタンパク質輸送装置が進化的に保存されて存在しており、チラコイドへ局在化する一群のタンパク質の輸送過程に関与していることを明らかにしてきた。本研究では、さらに、このタンパク質輸送機構が、核にコードされるチラコイドタンパク質だけでなく、葉緑体のゲノムにコードされているチラコイドタンパク質の局在化にも関与しているのかどうか解析を進めた。葉緑体ゲノムにコードされているチラコイドタンパク質としては、cytochrome b6f複合体のサブユニットであるcytochrome fに注目した。cytochrome fはチラコイドの内腔側にそのC末端側に存在する疎水領域で結合していることが知られている。そこで、まず、cytochrome fの遺伝子を、タバコ葉緑体ゲノムから、in vitro転写・翻訳系のプラスミドにクローン化した。これを、用いて、小麦胚芽系により前躯体cytochrome fを合成し、単離したチラコイドへのin vitro輸送実験をおこなった。その結果、前躯体cytochrome fは、チラコイドへ取り込まれ成熟体サイズとなること、輸送実験後のプロテアーゼ消化実験や、可溶化実験から、in vitroで取り込まれ生成した成熟体cytochrome fは、チラコイド膜の内腔側に結合した状態で存在していることを明らかにした。このcytochrome fのチラコイドへの輸送が、SecAの阻害剤であるアジ化ナトリウムや、抗SecA抗体で阻害されることから、葉緑体の原核生物型のタンパク質輸送装置が、核コードのタンパク質だけでなく、葉緑体コードのタンパク質のチラコイド輸送過程にも関与していることを明らかにした。
科学技術商業化におけるステークホルダーの意識調査及び心的要因の影響に係る日欧比較

我が国の大学等には,優れた科学技術の研究成果が多く存在するものの,多くの研究成果は商業化まで至っていない.大学等における産学連携・技術移転はイノベーション創出に極めて重要であると考えられており,科学技術の研究成果を産み出す「研究者」と研究成果の商業化の担い手である「産学連携実務者」の考え方,取り組み方はイノベーション創出可否の鍵になると考えられる.本研究では,研究成果の商業化に関わるステークホルダーである「産学連携実務者」と「理系研究者」とに着目し、日本において何が商業化の課題・制約となっているのか,その心的要因を明らかにし,更に欧州の分析結果と比較して我が国が抱える科学技術研究成果の商業化における問題点を明らかにすることを目的としている.平成30年度は,産学連携実務者を対象に,Quadruple Helixモデルによる6Pマーケティングミックスを用いて大学等の研究成果の商業化に対する意識調査(アンケート調査)を行った.対象は日本の大学の産学連携実務者,欧州の大学の産学連携実務者とした.これにより産学連携実務者が研究成果の商業化に対してどのような意識を持ち,何が商業化の制約になっているか,その心的要因の分析を行った.次に,上記回答者の中で,日本で高いパフォーマンス実績を有する産学連携実務者を20名程度抽出し,ヒアリング調査を行った.ヒアリングは,アンケート調査の詳細だけでなく,実務における具体的事例を基に,実務者が実際に行ったマーケティング活動全般について実施した.これにより,産学連携実務者の実績と大学等の研究成果の商業化に対する意識及び心的要因の影響との関連性を考察した.さらに,平成31年度に実施予定の理系研究者を対象としたアンケート調査に関する対象者のリストアップを行った.平成30年度は,産学連携実務者を対象に,Quadruple Helixモデルによる6Pマーケティングミックスを用いて大学等の研究成果の商業化に対する意識調査(アンケート調査)を行った.アンケート調査では,日本国内16機関から60名,欧州18ヵ国から77名(計137名)の回答を得ることができ,日欧の産学連携実務者が研究成果の商業化に対してどのような意識を持ち,何が商業化の制約になっているか,その心的要因の分析を行うことができた.本分析成果の一部は,6th Asian SME conferenceにおいて発表を行った.平成31年度は,理系研究者を対象に,平成30年度に実施した同様のモデル手法を用いて大学等の研究成果の商業化に対する意識調査(アンケート調査)を行う.研究代表者らとセゲド大学で作成した質問票を活用し,調査結果の集計とそれに基づく研究課題の深化を図るための議論及び分析作業を実施する.これにより理系研究者が自身の研究成果の商業化に対してどのような意識を持ち,何が商業化の制約になっているか,その心的要因を明らかにする.調査対象は日本の大学の理系研究者,欧州の大学の理系研究者とする.我が国の大学等には,優れた科学技術の研究成果が多く存在するものの,多くの研究成果は商業化まで至っていない.大学等における産学連携・技術移転はイノベーション創出に極めて重要であると考えられており,科学技術の研究成果を産み出す「研究者」と研究成果の商業化の担い手である「産学連携実務者」の考え方,取り組み方はイノベーション創出可否の鍵になると考えられる.本研究では,研究成果の商業化に関わるステークホルダーである「産学連携実務者」と「理系研究者」とに着目し、日本において何が商業化の課題・制約となっているのか,その心的要因を明らかにし,更に欧州の分析結果と比較して我が国が抱える科学技術研究成果の商業化における問題点を明らかにすることを目的としている.平成30年度は,産学連携実務者を対象に,Quadruple Helixモデルによる6Pマーケティングミックスを用いて大学等の研究成果の商業化に対する意識調査(アンケート調査)を行った.対象は日本の大学の産学連携実務者,欧州の大学の産学連携実務者とした.これにより産学連携実務者が研究成果の商業化に対してどのような意識を持ち,何が商業化の制約になっているか,その心的要因の分析を行った.次に,上記回答者の中で,日本で高いパフォーマンス実績を有する産学連携実務者を20名程度抽出し,ヒアリング調査を行った.ヒアリングは,アンケート調査の詳細だけでなく,実務における具体的事例を基に,実務者が実際に行ったマーケティング活動全般について実施した.これにより,産学連携実務者の実績と大学等の研究成果の商業化に対する意識及び心的要因の影響との関連性を考察した.さらに,平成31年度に実施予定の理系研究者を対象としたアンケート調査に関する対象者のリストアップを行った.平成30年度は,産学連携実務者を対象に,Quadruple Helixモデルによる6Pマーケティングミックスを用いて大学等の研究成果の商業化に対する意識調査(アンケート調査)を行った.アンケート調査では,日本国内16機関から60名,欧州18ヵ国から77名(計137名)の回答を得ることができ,日欧の産学連携実務者が研究成果の商業化に対してどのような意識を持ち,何が商業化の制約になっているか,その心的要因の分析を行うことができた.本分析成果の一部は,6th Asian SME conferenceにおいて発表を行った.平成31年度は,理系研究者を対象に,平成30年度に実施した同様のモデル手法を用いて大学等の研究成果の商業化に対する意識調査(アンケート調査)を行う.研究代表者らとセゲド大学で作成した質問票を活用し,調査結果の集計とそれに基づく研究課題の深化を図るための議論及び分析作業を実施する.

これにより理系研究者が自身の研究成果の商業化に対してどのような意識を持ち,何が商業化の制約になっているか,その心的要因を明らかにする.調査対象は日本の大学の理系研究者,欧州の大学の理系研究者とする.平成30年度は,物品費において,既存の備品を活用する等,効率化を図ることができた.平成31年度は,理系研究者へのヒアリング等と行うため,次年度使用額は,旅費等で使用する予定である.
通常の学校における「医療的ケア」提供システムの設計と開発

国連においてインクルーシブ教育を標榜する「障害者権利条約」が採択され、わが国でも批准を迎えた。その理念の実現に向けた実践的課題の一つとして、多機関連携に基づく「医療的ケア」の提供が指摘されており、学校における実施体制の整備が求められている。本研究は、通常の学校における「医療的ケア」の提供を法的に保障しながら、その性質や提供者の役割を判例の蓄積を通じて確立しつつある米国の経験に着目し、「医療的ケア」をめぐる持続可能な学校システムの条件を明らかにする。具体的には、問題の構造を法制と実践の側面から究明するアプローチを採用することにより、以下の2つの問いに答えることを目的とする。1)米国において如何なる議論が展開し、どのようなシステムが導入・運用されているのか。2)教員は、どのようなサポートのもと、どのような役割を果たしうるのか。本年度は、4年間の研究を通して、インクルーシブ教育の進展に即した「医療的ケア」提供のための連携体制における教員の基盤的役割を捉え、わが国における様々な制約や条件のなかで安全な実践を促進するシステムの要件を整理してきた。研究計画のとおり、教員に対する調査研究の実施、および研究の全体まとめの作業を実施した。調査研究等の成果は、本年度における学会発表(2件)を通して公表した。また、それらの成果を学術論文としてまとめる作業も継続的に進めており、近日中に公表する予定である。研究成果の進展及び公表については、計画の通り進展している。ただし、自然災害(豪雨)による一部予定の変更がある。一部、実施できなかった研究成果の公表について、随時実施していく予定である。本研究は、通常の学校における「医療的ケア」の提供を法的に保障しながら、その性質や提供者の役割を判例の蓄積を通じて確立しつつある米国の経験に着目し、「医療的ケア」をめぐる持続可能な学校システムの条件を明らかにするものである。本年度は、インクルーシブ教育の理念に即した特別支援教育を推進し、定着させるための学校システムの構築に寄与する知見を得るため、米国における関連法制度の改正過程と判例の分析を試みた。すなわち、学校における「医療的ケア」の提供を保障する法規定の内容とその生成過程を分析し、実践レベルでの運用に反映される際の論点を判例の分析を通して明らかにしようとした。とりわけ、カリフォルニア州法の規定をめぐる議論(American Nurses Association v. Torlakson)の重点的な分析を行った。この裁判は、2005年の提訴以来、州法が誰にインスリンを投与することを認めるかの議論を展開し、2014年5月に州最高裁判所での最終的な判断が確定した。スクールナースの長年の不足を背景に、訓練を受けた無資格の学校職員による薬物投与が容認された結果は、同様の潜在的問題を孕むわが国の今後のシステム設計に少なからぬ示唆を含むものと考えられる。判例の分析を進めつつ、教員に対する質問紙調査を実施するなど、予定通りに進んでいる。国連「障害者権利条約」の理念の実現に向けた実践的課題の一つとして、多機関連携に基づく「医療的ケア」の提供が指摘されており、学校における実施体制の整備が求められている。そこで本研究では、とくに以下の2つの問いに答えることを目的とした。初年度においては、米国の学校における「医療的ケア」の提供を保障する法規定の内容とその生成過程を分析してきた。なかでも、Garret訴訟が示した法的枠組みが各州の施策に与えた影響や、実践レベルでの運用に反映される際の論点を判例の分析を通して明らかにすることを試みた。具体的には、カリフォルニア州法の規定をめぐる議論(American Nurses Association v. Torlakson)の重点的な分析を通して、わが国の今後のシステム設計に対する示唆を探ってきた。本年度は、慢性疾患患児の多くが通常の学校に在籍している現状を手がかりに、現行システムの実態把握と評価を行い、今後の「医療的ケア」提供システムを機能化する連携の具体策を探ってきた。今日の教育現場において教員がどこまでの支援と義務を担うことが可能であるのか、またそれを実践するためにはいかなるアプローチが有効であるのかを探るための分析を進めている。初年度における判例の分析に目途がつき、教員に対する複数の意識調査を実施するなど、予定通りに進んでいる。

なかでも、Garret訴訟が示した法的枠組みが各州の施策に与えた影響や、実践レベルでの運用に反映される際の論点を判例の分析を通して明らかにすることを試みた。具体的には、カリフォルニア州法の規定をめぐる議論(American Nurses Association v. Torlakson)の重点的な分析を通して、わが国の今後のシステム設計に対する示唆を探ってきた。2年目においては、慢性疾患患児の多くが通常の学校に在籍している現状を手がかりに、現行システムの実態把握と評価を行い、今後の「医療的ケア」提供システムを機能化する連携の具体策を探ってきた。そして、本年度(3年目)においては、インクルーシブ教育をめぐる基本的な動向を確認するとともに、通常の学級における「医療的ケア」の提供に関する視点から、国内外における新たな実態調査の検討を進めてきた。4年計画における3年目を終了し、理論的な研究領域において一定の成果をあげるとともに、実態調査も順調に進めている。国連においてインクルーシブ教育を標榜する「障害者権利条約」が採択され、わが国でも批准を迎えた。その理念の実現に向けた実践的課題の一つとして、多機関連携に基づく「医療的ケア」の提供が指摘されており、学校における実施体制の整備が求められている。本研究は、通常の学校における「医療的ケア」の提供を法的に保障しながら、その性質や提供者の役割を判例の蓄積を通じて確立しつつある米国の経験に着目し、「医療的ケア」をめぐる持続可能な学校システムの条件を明らかにする。具体的には、問題の構造を法制と実践の側面から究明するアプローチを採用することにより、以下の2つの問いに答えることを目的とする。1)米国において如何なる議論が展開し、どのようなシステムが導入・運用されているのか。2)教員は、どのようなサポートのもと、どのような役割を果たしうるのか。本年度は、4年間の研究を通して、インクルーシブ教育の進展に即した「医療的ケア」提供のための連携体制における教員の基盤的役割を捉え、わが国における様々な制約や条件のなかで安全な実践を促進するシステムの要件を整理してきた。研究計画のとおり、教員に対する調査研究の実施、および研究の全体まとめの作業を実施した。調査研究等の成果は、本年度における学会発表(2件)を通して公表した。また、それらの成果を学術論文としてまとめる作業も継続的に進めており、近日中に公表する予定である。研究成果の進展及び公表については、計画の通り進展している。ただし、自然災害(豪雨)による一部予定の変更がある。研究計画書のスケジュールに基づき、実践的な課題の解明と対応策の検討を進めていく予定である。研究計画書のスケジュールに基づき理論的研究から実践的研究への展開を進める予定である。インクルーシブ教育システムにおける医療的ケア児の支援の枠組みを明らかにすることを意図し、国内外での調査研究を予定している。一部、実施できなかった研究成果の公表について、随時実施していく予定である。教員に対する実態調査の方法の工夫による経費の軽減が実現し、また今後における実態調査の費用確保が必要と判断されたため。
小児の急性リンパ性白血病と正常骨髄B前駆細胞の比較研究:新たな治療法の開発と白血化のメカニズムの解明

本研究はALL細胞の性質を解析することにより、難治性のALLの診断精度の向上と、新しい治療法の開発を目的としいている。我々はまず、フローサイトメトリー(FCM)を用いてB前駆細胞型白血病細胞(BCP-ALL)のテロメア長を測定することを試みた。テロメアには特有のDNA繰り返し配列があり、これに対して相補的なオリゴヌクレオチドから成るプローブを作成し、蛍光色素(FITC)で標識した。これを白血病細胞内でテロメアとハイブリダイズさせ、FCMを用いてテロメア長を測定した。この方法の利点は、他の蛍光色素(Cy5等)で標識されたモノクローナル抗体を用いることにより、細胞表面抗原とテロメア長を同時に検出することができることである。予備的実験において至適条件を設定した。現在、白血病細胞と、ヒトの正常B前駆細胞におけるテロメア長を測定し、データを集積しているところである。次に正常B前駆細胞には発現がみられないがBCP-ALL細胞には特異的に発現している可能性のあるCD58について検討した。初診時のBCP-ALLの16例全例でCD58は陽性だった。現在正常B前駆細胞におけるCD58の発現を調べている。最後に、昨年から行っていた、T細胞型ALL(T-ALL)をNOD/SCIDマウスの胎仔胸腺とともに器官培養(FTOC)する系は再現性よく確立された。これはヒトのT-ALL細胞のin vitroにおける培養系としては初めて報告されるものである。初診時のヒトのT-ALL細胞をこの系を用いて培養したところ、7例全例において4週後にT-ALL細胞の増殖がみられた。T-ALL細胞のうち、IL-7レセプター陰性のものは陽性のものに比較して増殖力が旺盛であった。現在、この系を用いてT細胞型ALL細胞の増殖に影響を与えるサイトカインや薬剤を発見するべく計画を立てているところである。本研究は、ALL細胞の性質を解析することにより、難治性のALLの診断精度の向上と、新しい治療法の開発を目的としいている。ヒトのB前駆細胞型ALL細胞は、骨髄ストローマと共培養することによりin vitroにおいて分化・増殖させることは可能なことが示されているが、T細胞型ALL(T-ALL)をin vitroで培養することは、非常に困難と考えられている。最近、当研究室において、ヒトの骨髄の未分化な造血幹細胞を、NOD/SCIDマウスの胎仔胸腺とともに器官培養(FTOC:fetal thymus organ culture)すると、未熟なT細胞が分化・増殖することが示された(Ishii T,et al.J Immunol,1999)。今回同様の系を用いて、ヒトのT-ALL細胞をin vitroにおいて培養することができるかどうかを検討した。初診時のヒトのT-ALL細胞(多くは凍結検体)をNOD/SCIDマウス胎仔から得られた胸腺とともに培養したところ、7例全例において4週後にT-ALL細胞の増殖がみられた。これらの細胞は、培養開始時と同一のクロナリテイーを有した。また得られた細胞を再びFTOCに入れたところ、さらに増殖がみられたが、FTOCを用いずに液体培養したところ、生存する細胞は得られなかった。さらに、FTOC後の細胞を、放射線照射NOD/SCIDマウスに移植したところ、4-6ヶ月後にヒトのT-ALLを発症した。また、T-ALL細胞の集団の中にIL-7レセプター陰性から陽性に分化する経路が存在することが示唆された。

以上より、FTOCを用いることにより、ヒトの正常未熟T細胞と同様に、ヒトT-ALL細胞のin vitroにおける分化・増殖の再現が可能であることが示された。本研究はALL細胞の性質を解析することにより、難治性のALLの診断精度の向上と、新しい治療法の開発を目的としいている。我々はまず、フローサトメトリー(FCM)を用いてB前駆細胞型白血病細胞(BCP-ALL)のテロメア長を測定することを試みた。テロメアには特有のDNA繰り返し配列があり、これに対して相補的なオリゴヌクレオチドから成るプローブを作成し、蛍光色素(FITC)で標識した。これを白血病細胞内でテロメアとハイブリダイズさせ、FCMを用いてテロメア長を測定した。この方法の利点は、他の蛍光色素(Cy5等)で標識されたモノクローナル抗体を用いることにより、細胞表面抗原とテロメア長を同時に検出することができることである。予備的実験において至適条件を設定した。現在、白血病細胞と、ヒトの正常B前駆細胞におけるテロメア長を測定し、データを集積しているところである。次に正常B前駆細胞には発現がみられないがBCP-ALL細胞には特異的に発現している可能性のあるCD58について検討した。初診時のBCP-ALLの16例全例でCD58は陽性だった。現在正常B前駆細胞におけるCD58の発現を調べている。最後に、昨年から行っていた、T細胞型ALL(T-ALL)をNOD/SCIDマウスの胎仔胸腺とともに器官培養(FTOC)する系は再現性よく確立された。これはヒトのT-ALL細胞のin vitroにおける培養系としては初めて報告されるものである。初診時のヒトのT-ALL細胞をこの系を用いて培養したところ、7例全例において4週後にT-ALL細胞の増殖がみられた。T-ALL細胞のうち、IL-7レセプター陰性のものは陽性のものに比較して増殖力が旺盛であった。現在、この系を用いてT細胞型ALL細胞の増殖に影響を与えるサイトカインや薬剤を発見するべく計画を立てているところである。
界面運動及び自由境界問題の数理的解析に関する研究

平面内の曲線の曲率運動、多角形のクリスタライン運動、及びクリスタライン・アルゴリズムの収束性の3項目において、研究成果を得ることができた。3項目についてその概要を説明していく。平面閉曲線の曲率運動については、1980年代より盛んに研究されている。1986年、Abresch及びLangerにより、古典的曲率流方程式の自己相似解の分類がなされた。中村健一氏(電気通信大学)と私は、彼らの証明の問題点を発見し、それを修正するとともに、新たな証明方法を提案した。結果は国内の学会や研究集会で発表された。現在投稿準備中である。この方法はより一般の曲率流方程式の分類にも一部適用できることがわかった。完全な分類についてはこれからの課題である。次に、クリスタライン運動の解の爆発時刻付近での挙動について調べた。そして、石渡哲哉氏(岐阜大学)と共に、いわゆるtypeIIとよばれる型の爆発のオーダーの抽出に成功し、国内学会や国際学会で発表した。現在のところtypeIIのオーダーはわずかしか知られていない。この結果は論文掲載が決まっているが、より一般の状況設定のもとでの証明もすでに得られている。これについては現在投稿準備中である。最後に牛島健夫氏(東京理科大学)と共同で、面積保存曲率運動に対する面積保存クリスタライン・アルゴリズムの提案とその収束性について証明を与えることができた。一般に、非局所項をもつ放物型偏微分方程式に対する数値近似は、比較定理が使えないので、やや工夫を要する。われわれは、解のアプリオリ評価と離散ソボレフノルムを用いて証明に成功した。この結果は現在審査中である。一般に異なる媒質間の境界面が存在するとき、その位置や形状の時間変化を調べる問題を「自由境界問題」という。自由境界がその周囲の影響を受けず、境界の形状によって自律的に運動する場合、その運動を「曲率運動」、「界面運動」と呼ぶ。平成13年度では以下の3つの事項について研究が発展した。(1)クリスタライン・アルゴリズム:界面運動の近似解法の一種である。本年度は非局所項を持つ曲率流方程式に従って変形運動する平面曲線の近似スキームとしてクリスタライン・アルゴリズムを適用し、スキームの安定性、及び収束性についての理論的解析を行ない新たな知見を得た。(2)クリスタライン運動:結晶成長モデルとして提案された界面運動の一種。折れ線Pの各辺の法線速度Vが非局所的曲率(クリスタライン曲率と呼ばれる。仮にKとかく)に依存してPが時々刻々と変形する運動である。一般的なモデル方程式は、ある関数Fを用いてV=F(K)と与えられる。結晶成長のモデルとしては、FはKの線形方程式として定式化される。本申請研究では、より一般の、しかし特徴的な関数Fについて調べることが目的であった。当該年度では、Fが線形の場合、正冪に比例する場合、負冪に比例する場合の3種について研究し、解の漸近挙動、及び極限形について興味深い結果を得ることができた。(3)面積保存クリスタライン運動:(2)で考察した運動は局所的情報に依存するものであったが、より一般には非局所的情報に依存する場合も考えられている。方程式はV=F(K, L)という形で与えられる。Lは非局所的情報で、場合によっては運動がある種の保存量を保存する系となる。当該年度では、面積を保存するクリスタライン運動の解の漸近挙動について調べ、ほぼ決定的な結果を証明することに成功した。
口腔菌叢培養モデルを基にした新規口腔健康指標の構築

健康口腔を維持するためには、特定の細菌(う蝕・歯周病病原細菌)を除去するだけではなく、口腔内の菌叢バランスが重要であることが分かってきた。しかし、口腔内の菌叢はどのような条件で変動するのかについては不明な点が多い。そこで、本研究では、我々が独自に構築した口腔菌叢を維持したままで培養できるモデル実験系[細胞レベル]と細菌叢を網羅的に解析する次世代シークエンス[遺伝子レベル]を組み合わせた新たな評価方法により、菌叢全体の変動に与える因子および共生状態における個々の細菌の役割を明らかにしていく。口腔健康増進に寄与する方向性を示していくことを目指す。
咀嚼運動時における顎関節空隙の診査方法の確立

下顎頭と関節窩の形態をCT画像から三次元的に立体構築し,6自由度顎運動測定器から得られた運動データを重ね合わせることで,下顎運動時における顎関節の動態を立体表示する方法を検討した。顎運動測定用シーネとCT撮像用基準標点を一体化したアクリルの治具を作製した。アクリルの治具を装着後CT撮影を行い,その後で咀囑運動を含めた各種顎運動を測定した。すべての測定は一時間以内で完了した。さらにコンピュータグラフィックスで立体運動を表示し,顎関節空隙の動態についても解析を行った。咬合を考える上で顎関節の動態を把握することは必要であり,これまで補綴治療の術式では調節性咬合器などを用いることで顆頭運動の再現を行ってきた。しかし,実際の下顎頭や関節窩は複雑な形態をしており,下顎運動時の下顎頭も移動と回転を伴う複雑な運動を行っている。本研究では下顎頭と関節窩の形態をCT画像から三次元的に立体構築して下顎運動時の顎関節空隙の立体的な解析を行うことを目的とする。具体的には咀嚼運動時の顎関節空隙の最短距離と最短距離を示す部位を算出してトレースし,最短距離部位の経路の再現性を健常者,顎機能異常者について解析結果を比較検討する。6自由度顎運動測定器CS-Iiiはそれ自体で顎運動解析に必要な精度を満たしているが,形態データとの重ね合わせのためには,より高精度の測定器が必要になる。CS-Iiiは小型のコイルを使用した磁気方式の測定器であり,従来の測定器よりも生理学的な測定が行えるが,形態データとの重ね合わせ,とりわけCT画像との重ね合わせを想定すると,大型の磁気空間を発生させ,その空間内で顎運動や重ね合わせに必要なマーカーの位置測定を可能にできれば,より重ね合わせ精度が上がることから測定器の試作を行った。直径1mの一次コイルをxyz各軸に1つずつ配置し,且つ被験者が容易に空間内を出入りでき,術者が簡便に測定できる機器とした。また,二次コイルは19mmの立方体で,二次コイルにペン型の入力装置を組み込むことで,マーカーの位置を測定する。一辺300ミリメートルの立方体領域において,位置分解能は0.010ミリメートルから0.029ミリメートルRMSであった。姿勢分解能は0.0016°から0.0066°RMSであった。位置分解能,姿勢分解能ともに,基準点から離れていくにつれて,分解能が下がる傾向にあり,解析処理にはさらなる改良が必要である。これまで顎運動を測定する機器として小型コイルを用いたCSIIiや大型コイルを用いた6自由度顎運動測定器の性能向上を図ってきた.さらにCSIIiよりも小型コイルを使用し口腔内での設置が可能な測定器についても精度向上を行ってきた結果,下顎限界運動範囲の最大コイル間距離は79.79mmであり,その時の位置分解能0.152mm RMS,姿勢分解能0.231°RMSであった.最も測定精度が要求される咬頭嵌合位を含む滑走運動範囲の最大コイル間距離は58.68mmで位置分解能0.048mm RMS,姿勢分解能0.104°RMSまで達成することができた.小型コイルは設置スペースを最小に抑えることが可能で,生理的な運動測定が可能となる反面,本研究のように画像データとの重ね合わせを行うためには測定器の位置や姿勢が大きく左右し,これが誤差の原因ともなることから,まずは正確な重ね合わせを行うことを目的としてCSIIiを使った顎運動測定により立体運動の再現を行った.今後は立体運動の詳細な解析を行うと共に,システムの改良を行うことで,効率的な測定・解析を行えるようにする.咬合を考える上で顎関節の動態を把握することは必要であり,これまで補綴治療の術式では調節性咬合器などを用いることで顆頭運動の再現を行ってきた。

具体的には咀嚼運動時の顎関節の運動をコンピュータグラフィックス上でアニメーションとして再現し,また下顎運動時の下顎頭-関節窩の顎関節空隙を解析する。顎運動測定用シーネとCT撮像用基準標点を一体化したアクリルの治具を作製した。アクリルの治具には重ね合わせ用のセラミック球を4つ配置し,治具を装着後CT撮影を行い,その後で6自由度顎運動測定器を用いてCT撮影時の咬合状態を測定し,その後で咀嚼運動を含めた各種顎運動を測定した。すべての測定に要した時間は1時間以内であり臨床応用可能と考えられる。三次元再構築した顎関節を6自由度顎運動データとリンクすることで,関節窩に対して下顎頭がどのように動いたかを解析した。左側方滑走運動時において下顎頭-関節窩の最短距離を算出した.切歯点における移動距離で咬頭嵌合位を含めて2,4,6,8,10mm移動時を解析点とし,作業側(左側),非作業側(右側)顎関節における下顎頭-関節窩の最短距離を計算すると,作業側穎頭で0.315,0.533,0.480,0.524,0.490,0.438(mm)で非作業側穎頭では0.358,0.407,0.452,0.324,0.637,0.655(mm)となった.非作業側は前方への移動を示したが,作業側顆頭では外側の背面が後方へ動くように回転しながら運動していた。
黄色ブドウ球菌、常在細菌群のアレルギー性鼻炎病態に及ぼす影響、その基礎的検討

「黄色ブドウ球菌の定着・共生を発端に定着菌ー鼻腔上皮細胞間で展開されるコミュニケーション応答により鼻腔環境でのアレルギー応答に変調をもたらす」という仮説の検証を行うため、その基礎的研究モデルの構築を試みた。ヒト鼻腔上皮細胞株を長期気相液相界面培養することで分化を誘導された。タイトジャンクション構成タンパク質の発現・分布を調べたところ、トリセルリンの細胞境界への局在が確認され、液相培養下では見られなかったタイトジャンクション形成が観察された。長期液相気相界面培養により、よりヒト正常鼻腔上皮組織細胞に近いin vitro鼻腔上皮モデルの構築の可能性が高まった。本研究計画では、鼻腔常在細菌、特に「黄色ブドウ球菌の定着・共生を発端に定着菌ー鼻腔上皮細胞間で展開するコミュニケーション応答により鼻腔環境でのアレルギー応答に変調をもたらす」という仮説を立て、その検証を行っている。定着菌ー上皮細胞間のダイレクトな応答を明らかにするため、その解析に用いるin vitroモデルの構築は最重要課題である。ヒト鼻腔上皮由来細胞株RPMI 2650細胞を一定期間、気相液相界面培養を行い、tight junction形成タンパク質であるclaudin-1やtricellurinの局在変化を検討したところ、tricellurinの細胞結合部への特異的局在変化を認めた。これは、細胞間tight junctionが形成され、本細胞株の欠点であった細胞極性の欠損が回復されたことを示しており、本細胞株のin vitroモデル培養系構築への有用性が裏付けられた。通常行われる液相下培養下のRPMI 2650細胞が、LPSなどのTLRリガンドに対する反応性を示さないことは、この培養条件下では、細胞表層でのTLR2、TLR4などの対応する受容体の発現が欠損、もしくは抑制されていることが明らかになった。また、黄色ブドウ球菌の認識にはエンドサイトーシスによる菌体の細胞内への取り込みが必要であり、細胞応答の程度と、細胞表層に接着する菌量および、細胞内に取り込まれる菌量とが相関することが明らかになった。RPMI 2650細胞の菌体認識機構の一端が明らかにはなったが、対応する受容体については解析を継続している。「黄色ブドウ球菌の定着・共生を発端に定着菌ー鼻腔上皮細胞間で展開されるコミュニケーション応答により鼻腔環境でのアレルギー応答に変調をもたらす」という仮説の検証を行ってきた。1.ヒト鼻腔上皮細胞株RPMI 2650が、LPS等TLRリガンドに対し低反応性を示すことは、細胞表層のTLR2、TLR4の発現が欠損、もしくは抑制されてことに由来する。一方、黄色ブドウ球菌は細胞内で認識される。細胞内PRRである、TLR3、TLR9のリガンド応答性を確認したが、グラム陽性菌認識に関わるNOD2のmRNA発現は欠損していた。2.RPMI 2650の液相下培養、および気相液相界面培養での応答を比較し、気相液相界面培養下での応答性変化が観察された。mRNA発現解析では、液相培養下で恒常的発現した遺伝子に長期気相液相界面培養後、発現の低下、消失するもの、各種リガンド刺激後、発現量変化する遺伝子が観察された。長期液相気相界面培養により、RPMI 2650に分化誘導されたことを裏付ける結果であり、正常ヒト鼻腔上皮初代培養細胞との性状比較を進めている。発現量変化した遺伝子には、走化性因子やアレルギー応答関連を疑うサイトカインも含まれ、黄色ブドウ球菌菌体刺激とPRRリガンドで相反する遺伝子発現も観察され今後詳細な解析が期待される。3. RPMI 2650は、professional貪食細胞と異なり、細胞表層に付着した菌体を極めて低効率に取り込むことしか出来ない。上皮細胞発信性のシグナル送出には菌体の細胞表層への接着特性が重要となる。また、鼻腔上皮に定着する菌体は長期の乾燥状態にさらされる。乾燥暴露された黄色ブドウ球菌はより乾燥耐性になり消毒薬抵抗性など表現型の変化と同時に上皮細胞への接着特性も変化することが明らかになった。接着特性と細胞刺激能の変化の解析を続けている。感染免疫In vitroの鼻腔粘膜モデルの構築にあたり、その主たる遂行者の一人である研究協力者の大学院学生の長期病気療養により、その遂行に大幅な遅れが生じ、その後の研究展開にも影響を与えてしまった。また、鼻腔上皮細胞の応答解析に用いる器材の購入後のトラブル対応なども加わり、進捗状況は予定より遅れていると認めざるを得ない状況である。研究の進捗状況は25年度遂行項目に対して大きく遅れている状況で有り、早急な研究展開を行う必要がある。

25年度の積み残しでもあるマイクロアレイによる網羅的解析など早期に実施するとともに、in vitroの鼻腔粘膜モデルの構築、多細胞系再構成モデルの構築の達成に努める。また、研究協力者の再配置や可能な限り外部受託解析等の利用により研究進捗の速度アップを計る予定である。
超高速ゲートアレイを用いたリアルタイム誘電緩和スペクトロメータの試作研究

本研究で開発されたリアルタイム誘電緩和スペクトロメータは、多周波信号合成ユニット、電気変位検出ユニット、波形ディジタイザ/アナライザ・ユニットおよびシステム・コントローラとしてのパーソナル・コンピュータから構成される。2年間の研究の概略は次の通りである。1.波形ディジタイザ/アナライザ・ユニットを開発した。このユニットは超高速ECLゲートアレイを用いて、ウォルシュ・アダマール変換(符号付きの整数加算)の並列処理を行い、多周波電気変位応答の各周波数成分の同時復調を行うものである。2.多周波信号合成ユニットの開発を行った。このユニットは、試料への印加電場波形を合成するためのものであり、コンピュータから転送されてきた正弦波の重ね合わせ波形Σn Re [e^<iwt>]を内蔵メモリに一時記憶し、次に、コンピュータにより指定された周波数の読出しクロックに従って、この内蔵メモリの内容を逐次読出しながら高速D/A変換を行う。3.テスト測定用試料セルおよび広帯域電気変位信号検出ユニットを製作した。また、システム・コントローラとしてのパーソナル・コンピュータ用のソフトウェアとして、測定制御プログラムならびに緩和スペクトルのリアルタイム表示および解析のためのプログラムの開発を行った。4.以上のユニットを組合せて、数10μs以下の短時間で変化するような非定常系の高速追跡を可能とするリアルタイム誘電緩和スペクトロメータを完成させた。これを用いて、大振幅の低周波電場により分極反転を起こさせた高分子強誘電体(VDF-TrFE共重合体)の高周波誘電緩和スペクトルのリアルタイム測定を行い、反転途上にある双極子の運動状態について新たな知見を得た。本年度行った研究開発の概略は次の通りである。1.多周波信号合成ユニットの開発を行った。このユニットは、試料への印加電場波形を合成するためのものであり、コンピュータから転送されてきた正弦波の重ね合わせ波形ΣnRe[e^<iulst>]を内蔵メモリに一時記憶し、次に、コンピュータにより指定された周波数の読出しクロックに従って、内蔵メモリの内容を逐次読出しながら高速D/A変換を行う。最高周波数25MHzの正弦波が1周期当り8個の点で構成されるよう、最小クロック間隔5ns、10ビットの高速D/A変換器およびサイクルタイム5nsのメモリ(ECL-RAM)を用いた。2.テスト測定用試料セルおよび広帯域電気変位信号検出ユニットを製作した。また、システム・コントローラとしてのコンピュータ用のソフトウェアとして、測定制御プログラムならびに緩和スペクトルのリアルタイム表示および解析のためのプログラムの開発を行った。3.前年度で開発した波形ディジタイザ/アナライザ・ユニットと組合せて、数10μs以下の短時間で変化するような非定常系の高速追跡を可能とするリアルタイム誘電緩和スペクトロメータを完成させた。
生態系の群集構造が個体群進化に及ぼす効果の微生物生態系モデルを用いた解析

(1)ゲノムレベルの組換えが種間競争の結果に及ぼす効果ゲノムレベルの組換えが同一の資源を利用する個体群(系統)間の競争の結果に及ぼす効果を明らかにすることを目的に、細菌を用いた長期培養実験を行った。実験には、B. subtilisとE. coli (F^-)の系、B. subtilisとE. coli (Hfr)の系、B. subtilisとE. coli (F^-)×E. coli (Hfr)の系(組換えあり)を設け、それぞれを長期培養し、数の変化を調べた。実験の結果、ゲノムレベルの組換えは遺伝的多様性を創出する為その個体群は進化的時間での競争に有利であることが示唆された。(2)資源-消費者-二次消費者からなる実験群集における細菌個体群の進化過程の実験的解析資源としてグルコース、消費者として大腸菌(E. coli)、二次消費者としてテトラヒメナ(Tetrahymena pyriformis)を用いたケモスタツト培養系を、それぞれ2つの複製系を設け、約220日間培養した。大腸菌として、F^<-->株、Hfr株、及びF^-/Hfr混合株(両株の間に染色体レベルの組換えが生じる)を用いた合計3つの実験系を設けた。いずれの系においても大腸菌個体群中に捕食者に食われにくい長鎖型の変異が出現し正常型と共存していた。また、組換えの生じる系では、対象系に比べ捕食者個体群の数は大きく振動し、システム全体が不安定になることが見出された。この結果は、被食者の生態的性質がシステムを不安定にするようなパラメータ空間へ進化したことを示唆した。(3)3種系マイクロコズムにおけるテトラヒメナとクロレラとの相互関係の解析生産者としてChlorella vulgaris、分解者としてEscherichia coli、及び消費者としてT. thermophilaの3つの構成種からなるマイクロコズム系を作成し長期培養し(500日以上)、種間の相互作用を解析した。特に、T. thermophilaがその細胞内にC. vulgarisを取り込む現象を見出した。本研究では、これを細胞内共生の進化の初期段階を解析するための実験モデルとして用い、両者の相互作用を解析した。(1)資源-消費者(細菌)-二次消費者(繊毛虫)から成る実験群集の作成と群集を安定にする環境条件の検討資源としてグルコース、消費者として細菌(Escherichia coli)、二次消費者として繊毛虫(Tetrahymena pyriformis)から構成される実験群集を作成し、連続培養装置(ケモスタット)における群集の安定性(持続性)を調べた。ここで、細菌個体群がE.coli F-株のみから成る群集("F-系")、E.coli Hfr株のみから成る群集("Hfr系")、F-株とHfr株との混合からなる群集("混合系")の3つのタイプを設けた(F-株とHfr株は染色体レベルの組換えを起こす)。様々なグルコース濃度(0.1-0.5%)及び希釈率(3.8-10.8/hr)で、3タイプの実験群集の安定性を調べた。

その結果、グルコース濃度0.1%、希釈率3.8/hrの運転条件下でいずれの群集も安定した。(2)実験群集の長期培養における細菌個体群の形質変化と個体群動態との関係上記の安定な運転条件で3タイプの実験群集を長期培養し以下の知見を得た。◆Hfr系では、他の系よりもT.pyriformis(二次消費者)の個体群密度が低く維持された。◆いずれの系においてもE.coli個体群に長鎖型変異体の出現が見られた。◆F-系と混合系において長鎖型変異体の割合がHfr系に比べ高かった。一般に被食者の増殖率が低い場合捕食者個体群密度は低く維持されることから、Hfr系においてT.pyriformisの密度が低く維持されたのはHfr株の増殖率が低いためであり、また、混合系とF-系における長鎖型変異体(T.pyriformisに食われにくい)の割合が増加したことはF-系及び混合系におけるE.coliの持つ増殖率が高い為、T.pyriformisが高く維持されたと考えられる。この結果、後者では高い捕食圧がE.coli個体群にかかり食われにくい長鎖型変異体が増加し、Hfr系ではT.pyriformis密度が低く維持された結果、捕食圧が弱く長鎖型変異体の数が抑えられたと考えられる。以上から、一般に、被食者が初めに持つ生態的特性(増殖率)がその個体群の後の進化の方向に影響を及ぼすことが示唆された。(1)資源-消費者-二次消費者からなる実験群集の長期培養経における細菌個体群の進化的変化の解析前年度からの継続実験として資源としてグルコース、消費者として大腸菌(Escherichia coli)、二次消費者としてテトラヒメナ(Tetrahymena pyriformis)を用いたケモスタット培養系を、それぞれ2つの複製系を設け、約120日間培養した。ここで、大腸菌として、F-株、Hfr株、及びF-/Hfr混合株(両株の間に染色体レベルの組換えが生じる)を用いた合計3つの実験系を設けた。その結果、いずれの系においても大腸菌個体群中に長鎖型の変異が出現し正常型と共存していた。長鎖型は捕食者に食われにくい特徴を持つが、特にHfr株の系で個体群中の存在割合が大きかった。個体群密度変化については各系に特徴的な傾向がみられたが、上記の変化との関係については現在のところ不明である。(2)生産者-消費者(分解者)-二次消費者からなる微小生態系(マイクロコズム)の構築物質をリサイクルしながら自立的に持続する生態系における個体群の進化を解析するための実験系の構築を行った。具体的には、生産者としてクロレラ(Chlorella vurgaris)、消費者(分解者)として大腸菌(E. coli)、二次消費者としてテトラヒメナ(T. thermophila)を用いて微小生態系を作成し、光照射下で培養しこの系の安定性(持続性)を調べた。対照実験系としてその部分系を設けた。全体系の構成個体群は初期に遷移的な数の変動期を経て定常状態に入り存続した。また、部分系の結果から本微小生態系の種間相互作用に関して以下のことが明らかになった。E. ColiはC. vurgarisの細胞外代謝物及び死細胞からの溶出物を利用し増殖する。T. thermophilaは、E. coliを捕食し増殖するがC. vurgarisやその細胞外代謝物を利用し増殖することはできない。C. vurgarisは、培地中の無機塩及び光エネルギーにより増殖する。実験後半においては、顕微鏡下でわずかに長鎖型の大腸菌がみられたが、ほとんどは正常型であった。
粒界電子構造に基づいた新しい耐熱セラミックス材料の創製

去年度の研究で確立した製造プロセスにより、各種微量ドーパント添加Al_2O_3多結晶体を作製し、その緻密化過程を高温その場観察実験によって調べた。一方、粒界での物質移動や原子構造・界面エネルギー等を調べるため、高純度Al_2O_3粒界およびドーパントを含む粒界形状をAFMにより詳細に調べると共に、粒界微細構造とナノ領域の化学組成とを高分解能電子顕微鏡を用いて測定した。これらの基礎データを第一原理計算による計算結果と比較検討することにより、セラミックス材料の耐熱性は、粒界近傍でのイオン性・共有結合性と密接に関係することを明らかにした。最終的には、本研究で目標としていた粒界電子構造に基づく耐熱セラミックスの創製について、その根本原理を提案するに至った。この成果についてはActa Materialia学術誌等に発表し、またその概要について機能材料誌に解説したので参照されたい。なお、今年度得られた成果については、日本金属学会ならびに国際会議The 2nd International Symposium on Advanced Ceramics(先進セラミックスに関する第二回国際シンポジウム)及びFirst Kyoto Workshop on Computational Materials Science(計算材料学に関する第一回国際ワークショップ)において発表した。さらに平成15年8月に開催の国際会議13th International Conference on the Strength of Materials(第十三回材料強度国際会議)、平成15年10月には4th Conference on Creep, Fatigue and Creep-Fatigue Interaction(第四回クリープ及びクリープ破壊に関する国際会議)において招待講演者として発表する予定である。本研究は、粒界電子構造の制御による理論的指針に基づいた耐熱セラミックス材料の開発を目指し、各種ドーパント添加Al_2O_3多結晶体について高温クリープ特性に関する基礎データを収集すると共に、個々の粒界での電子構造に対するドーパント偏析の効果、さらに温度・応力の影響を解明することを目的としている。Al_2O_3多結晶体における微量ドーパント効果を調査するため、市販の高純度原料粉末を用いて、微量ドーパント添加Al_2O_3焼結体を作製した。単一粒界の赤外分光スペクトルやEELSスペクトルの測定により、高純度Al_2O_3粒界およびドーパントを含む粒界化学結合状態を調べ、AlもしくはOスペクトル吸収端から非占有状態密度についての知見を得た。これについては第一原理計算を用いて来年度解析を行う予定である。また、高温機械的特性に関しては、高温クリープ特性の評価を行う一方、破断寿命評価の指針となる引張り延性についても調査し、その破断延性と粒界結合状態との相関を見出した。さらに粒界すべりのメゾスコピックな挙動を解明するために、微分干渉法による光学顕微鏡観察を行った。変形後の微細構造を学科共通設備のSEMおよびTEMを用いて観察し、結晶粒界面上の微細構造を詳細に検討した。結晶粒界の電子状態測定ならびに粒界現象に起因する機械的特性について今年度得られた知見は、幾つかの学術論文及び学会において公表している。また最新のデータについて、本研究の先鞭となった研究代表者の研究成果を併せ、Al_2O_3に関する国際会議の場で口頭発表される予定である。来年度はこれらのデータについての解析を進め、Al_2O_3における高温変形の物理的描像を得ると共に、電子状態との比較検討を通して新機能耐熱セラミックス材料の創製を目指す予定である。