hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
5-FU系抗癌剤の副作用症例における先天性ピリミジン代謝異常症の診断

5-FU系抗癌剤投与により副作用を呈した症例の尿と血液を使用して、ピリミジン代謝異常症の診断を行った。UPLC-MS/MSを用いて尿中のピリミジン代謝物質を定量し、その分析パターンからジハイドロピリミジンデヒドロゲナーゼ(DPD)欠損症、ジハイドロピリミジナーゼ欠損症、β-ウレイドプロピオナーゼ欠損症を鑑別した。末梢血単核球中DPD酵素活性測定法を確立し、尿中ピリミジン分析で異常を示さなかった症例で、単核球中DPD活性がコントロールの20%未満であるDPD酵素の部分欠損症を診断した。尿中分析と酵素活性測定を組み合わせることにより5-FU副作用例におけるピリミジン分解異常症の診断が可能であった。5-FU関連抗癌剤投与にて副作用を呈した症例におけるピリミジン代謝異常症の診断を行うため、院内において検体採取から検査施行、主治医への結果報告までの流れをプロトコール化し、本研究の周知のために院内での研究発表、癌治療に関わる他科との研究会議などを行った。尿検体は除蛋白フィルターを使用後にUPLC-MS/MSを用いてピリミジンおよびその代謝物質を測定し、短時間でピリミジン代謝異常症の診断に必要な6種類の物質を一斉に測定することが可能となった。また、定量性を高めるためスタンダードキャリブレーションカーブを作成し各物質において定量可能な測定系を確立した。尿中ピリミジン分析に関してはコントロール検体の測定を行い、各物質の基準値を作成した。5-FU副作用症例の尿中ピリミジン分析は数例施行したが、現時点ではピミジンン代謝異常症に特異的な分析結果を呈した症例は認めず、5FU副作用症例においてDPD欠損症、ジヒドロピリミジナーゼ欠損症、βウレイドプロピオナーゼ欠損症(βUP)の確定診断をした症例は認めない。ピリミジン代謝異常症を疑った小児例においては尿中ピリミジン分析と遺伝子検査を施行しβUP欠損症の確定診断を行った。一方、ウラシル・チミンの分解経路の第一律速酵素であるジヒドロピリミジンデヒドロゲナーゼ(DPD)欠損症の保因者、すなわち同酵素の部分欠損症では、尿中ピリジン分析で診断することができないが、DPD部分欠損であっても5-FU関連抗癌剤投与によって重篤な副作用を呈することが知られている。そのため患者の末梢単核球を用いたDPD酵素活性測定系の検討を進めている。研究対象が限られており、採取可能なサンプル数が少なかった。当科で処方することはほとんどなく、他の部署での検体収集となるため、マンパワー的に検体採取が難しかった。年度末の人事異動のたびに本研究の案内を行わなくてはならず、院内全体への周知が難しいため。5-FU関連抗癌剤投与により副作用を呈した症例の尿と血液を用いてピリミジン代謝異常症を診断した。UPLC-MS/MSを用いて、診断に必要な6種類のピリミジン代謝物質のスタンダートキャリブレーションカーブを作成し、各代謝物を定量し、その分析パターンからピリミジン分解経路のどの酵素が欠損しているか同定した。具体的にはウラシル、チミンの上昇とジハイドロウラシル、ジハイドロチミンの低下を認めた場合にジハイドロピリミジンデヒドロゲナーゼ(DPD)欠損症と診断、ウラシル、チミンの軽度の上昇とジハイドロウラシル、ジハイドロチミンの著明な上昇、N-カルバミルβ-アラニンとN-カルバミルβ-アミノ酪酸の低下を認めた場合は、ジハイドロピリミジナーゼ(DHP)欠損症と診断、N-カルバミルβ-アラニンとN-カルバミルβ-アミノ酪酸の著明な上昇と軽度のジハイドロウラシル、ジハイドロチミンの上昇を認めた場合にはβ-ウレイドプロピオナーゼ(βUP)欠損症と診断した。DPDは末梢単核球に発現しているため、末梢血を用いた酵素活性測定について基質の量や反応時間などを繰り返し検討し、DPD活性測定系を確立した。5-FU関連抗癌剤の副作用症例において、尿中ピリミジン分析では異常を指摘できなかった症例で、末梢単核球中のDPD活性の測定を行い、その結果、DPDがコントロールの20%未満の活性を示すDPD部分欠損症を診断した。このように尿中ピリミジン分析と末梢血単核球中DPD活性測定を組み合わせることにより、DHP完全欠損症、βUP完全欠損症、DPD完全欠損症および部分欠損症のすべての診断をすることが可能となった。また、これらの診断に要した時間は、尿中ピリミジン分析は3日以内、酵素活性測定検査は1週間10日で結果報告が可能であったため、副作用例のみならず投与開始前スクリーニング検査として発展する可能性が示唆された。

対象である5-FU関連抗癌剤の副作用症例の基準を重篤な副作用のため投与中止となった症例のみではなく、軽度の副作用により減量を必要とした症例についても対象とし、サンプル数の増加を図る。先天代謝異常症遺伝子検査に必要な物品は当研究室ですでに購入している消耗品を使用したため、新規に購入する必要がなかったから。本研究では尿中ピリミジン分析にてスクリーニングを施行し、ピリミジン代謝異常症を生化学的に診断した症例に対して確定診断として遺伝子検査を施行する予定だが、本年度は遺伝子検査を施行した検体数が非常に少なかったため。次年度は対象を増やしサンプル数を増やす。またピリミジン代謝異常症疑いの症例については積極的に遺伝子検査を施行する予定であるため、遺伝子解析に必要な物品の購入に使用する。また、末梢単核球中のジヒドロピリミジンデヒドロゲナーゼ酵素活性測定の実験系を確立するために必要な物品にも使用する予定である。
量子群の表現と量子可積分系

ベーテ仮説法に起源を持つ関数方程式であるT-systemおよびY-systemと団代数の関係を明らかにし、さらに団代数の定式化を用いて、20年の間未解決であったY-systemの周期性および付随するdilogarithm恒等式の証明を与えた。また、団代数に関するさまざまな定理および性質を明らかした。q指標と有限結晶基底という量子群の表現論的問題と、スピン鎖型の量子可積分模型におけるベーテ仮説との関連を明らかにする。研究代表者は量子群の有限次元表現の研究に関していろいろな研究を行った。その結果、中井和香子氏との共同研究において、Frenkel-Mukhin(1998)によるq指標生成アルゴリズム(FMアルゴリズム)について以下のような成果が得られた。FMアルゴリズムは任意の既約有限次元表現に対してその最高ウエイト単項式から再帰的にq指標を与えると予想されるものであり、基本表現やKirillov-Reshetikhin表現などの重要なクラスの表現について成立することがHernandez(2006)などの結果からわかっている。われわれは、2005年に導入した格子パスの方法によりC型およびD型の場合についてq指標の明示公式の研究を行っているが、その過程において、以下の2つの事実を見いだした。1)FMアルゴリズムが途中で中止される表現の例を見いだした。すなわちFrenkel-Mukhinの予想の反例を与えた。2)1のアルゴリズムの失敗の原因は、一般に与えられたウエイト単項式を含む量子アフィンsl(2)指標が一意的に定まらないことにある。しかし、われわれの格子パスによりウエイト単項式をパラメトライズすることによりこのような任意性が解消される。このことを用いて、C型およびD型の歪ヤング表現に対して、格子パスによるFMアルゴリズムの改良を与えた。改良されたFMアルゴリズムを用いて、C型およびD型の歪ヤング表現のq指標を与えることが目下の課題であり、現在中井氏、Hernandez氏らと共同研究を行っている。研究代表者は、量子群の有限次元表現に関していろいろな研究を行った。特に、1.T-systemの周期性定理と予想(井上、伊山、国場、鈴木氏との共同研究、プレプリントとして発表)2.C型極小表現のq指標公式(Hernandez氏との共同研究、発表予定)に関する重要な結果を得ることができたので、以下にその概略を記す。1. Fomin-Zelevinskyは近年クラスター代数という新しい可換環を導入し、有限クラスター代数のDynkin図による分類を行った。これに触発された多元環の研究者たちは、道代数の表現の導来圏との類似を突き進め、クラスター代数の圏化としてクラスター圏を導入した。そこには変異の周期性現象が現れる。本研究は、この周期性を量子アフィン代数の有限次元表現の圏のGrothendieck環の観点から「T-systemの周期性予想」として定式化かつ一般化し、明示公式、行列式公式、そしてクラスター代数・クラスター圏の手法、などの方法を用いて種々の場合(特に、特にsimply lacedの場合に)についてその証明を与えた。この研究は、単にT-systemの周期性を示したにとどまらず、量子群の表現の圏と非可換代数の表現の圏の間にある新しい結びつきを与えた点に意義があり、この点について今後のさらなる研究を行いたい。2.量子アフィン代数の極小表現の構造はKirillov-Reshetikhin加群以外の場合はほとんど未知であるが、特にC型のminiscule型の極小表現について、ほとんどの場合に、そのq指標が中井・中西の先行結果にもとづいてパスを用いたJacobi-Trudi型の行列式やPfaffianにより与えられることを示した。平成20年度より量子群に由来する関数方程式系であるT-system/Y-systemと団代数/団圏との関連の研究を始めた。今年度はこれについて大きな進展がありその成果の一部を5編のプレプリントとして発表した。概要は以下のとおり。
廃セメントリサイクルによる廃棄物量・二酸化炭素排出量同時削減プロセス

エネルギー消費の少ない岩石を用いた二酸化炭素固定、脱硫プロセスを確立することを研究目的とした。固定媒体として着目するのは建築材料として大量に使用されているコンクリート中の廃セメント成分である。廃セメントは細かく粉砕してプロセスに使用した。前年度の二酸化炭素固定を目的とした研究に続き、本年度は、廃セメント微粉を用いた新規な脱硫技術開発を目的とした研究を行った。実験室レベルでの脱硫試験を行い、脱硫効率に及ぼす前処理条件の影響、粒度の影響、温度の影響などを明らかにした。既存の脱硫剤である炭酸カルシウムや水酸化カルシウムについても同様の測定を行い、その結果を廃セメントのものと比較し、脱硫速度に及ぼす廃セメント組成の影響を考察した。既存の脱硫剤と比較し、廃セメントを用いる場合には乾燥条件下での脱硫速度は数分の一程度に留まった。しかしながら、カルシウムの利用率はほぼ同等であった。これらの試験結果により様々な条件下での脱硫速度を予測し、評価することが可能となった。また、実験結果に基づき、乾式の流動層脱硫プラントのプロセス設計を行い、実プラントでの脱硫効果の概算を行った。その結果、提案するプロセスによる脱硫技術の実現可能性の高いことが示唆された。提案するプロセスは今後その処理が問題とされるコンクリート塊を利用して二酸化炭素の固定及び脱硫を行うものであり、本結果の社会的な意義は非常に大きいと考えられる。本研究はエネルギー消費の少ない岩石を用いた二酸化炭素固定プロセス確立を目的としたものである。固定媒体としては、コンクリート中に含まれるセメント水和物部分(以下、廃セメント)を用いた。提案するプロセスでは、二酸化炭素はセメント水和物中のカルシウムと結合し純度の高い炭酸カルシウムとして回収されることになる。まず、実験室レベルでの二酸化炭素固定試験を行った。廃セメントは微粉砕して使用し、カルシウム分の抽出には被固定物質でもある炭酸を用いた。廃セメント微粉末からのカルシウム抽出速度測定を各種条件下で行い溶出速度を推算する経験式を得た。また、カルシウム抽出液からの炭酸カルシウム析出試験を各種条件下で行い、その結果を解析することで析出速度を推算する経験式を得ることができた。これにより様々な条件下での二酸化炭素固定速度を予測し、評価することが可能となった。また、我が国において二酸化炭素固定プラントを導入するとの前提に基づき、市場調査及び上述した試験結果に基づいた詳細なプロセス設計を行った。試算を元に最適なプラントの運転条件を決定し、提案するプロセスの経済性評価及び環境影響評価を行った。その結果、提案するコンクリート廃棄物を利用した二酸化炭素固定技術では、年間約200万tの二酸化炭素を"経済的に"かつ"環境負荷が少なく"固定可能であることを示すことができた。提案するプロセスは今後その処理が問題とされるコンクリート塊を利用して二酸化炭素の固定を行うものであり、社会的な意義は非常に大きいと考えられる。
活性持続型ビタミンCを用いた三次元人工肝臓の開発

コラゲナーゼ溶液を正常ラット肝臓の門脈から灌流し、低速遠心、Percoll密度勾配遠心法によって、ビタミンA貯蔵細胞(肝臓星細胞、脂肪摂取細胞、伊東細胞、介在細胞)および実質細胞を単離し、10%fetal bovine serumを添加したDulbecco's modified Eagle's mediumあるいはWilliam's medium Eで培養することを樹立した。単離した肝臓星細胞と肝臓実質細胞由来の肝癌細胞HepG2を活性持続型ビタミンC(L-ascorbic acid2-phosphate;以下Asc2-P)存在下で共培養すると、両細胞は互いに接着して三次元構造を形成した。星細胞との接着によってHepG2細胞のチロシンリン酸化タンパク質の発現レベルが高まり、それらタンパク質の三次元的分布もダイナミックに変化した。Asc2-Pの機能は細胞のコラーゲン等の細胞外マトリックスの合成・分泌を介して発揮される。実際に細胞外マトリックスの種類とその三次元構造が肝臓星細胞の形態・増殖・機能を可逆的に制御することが明らかになった。肝臓星細胞はI型コラーゲン線維と接着し、細胞突起をその線維の走行に沿って伸長させた。しかもその伸長には細胞突起内のmicrotubuleとacin filamentが重要であった。肝臓星細胞はI型コラーゲン線維と直接、しかも面を形成して接着し、その接着にはI型コラーゲン分子内のペプチドDGEAとインテグリンα2β1の結合が重要である。本研究によってインテグリンからのシグナルがtyrosineやphosphatidyylinositolのリン酸化、microtubuleとacin filamentのassemblyをひきおこし、細胞はきわめて生体内のそれに似た形態をとることが解明された。Asc2-Pによって合成・分泌の促進されるI型コラーゲンのnative fromが星細胞の形態・機能の発現にきわめて重要であることが示され、これらの結果を駆使することによって人工肝臓開発の実現に途が示されたといえる。1.正常ラット肝臓の門脈からコラゲナーゼを灌流し、低速遠心、Percoll密度勾配遠心法によって、ビタミンA貯蔵細胞(脂肪摂取細胞、肝臓星細胞、介在細胞)および実質細胞を単離し、10%fetal bovine serumを添加したDulbecco's modified Eagle's mediumあるいはWilliams' mediumEで培養することを樹立した。2.活性持続型ビタミンC存在下で、単離した肝臓星細胞と肝臓実質細胞由来の肝癌細胞HepG2を共培養すると、両細胞は相互に接着して三次元構造を形成することを見い出した。星細胞との接着によってHepG2細胞のチロシンリン酸化蛋白質の発現レベルが増し、三次元的分布もダイナミックに変化することを発見した。3.活性持続型ビタミンCの機能は細胞のコラーゲン等の細胞外マトリックスの合成・分泌の促進を介して発揮される。実際に細胞外マトリックスの三次元構造が肝臓星細胞の形態、増殖、機能を可逆的に制御することを発見した。4.コラーゲン等の細胞外マトリックスによって肝臓星細胞の機能が制御される分子メカニズムを解析すると、細胞外マトリックスの三次元構造と細胞表面の特異的受容体であるインテグリンが直接接着し、しかもその接着は点ではなく面で行なわれることを明かにした。5.肝臓星細胞の機能の制御には、リン酸化チロシン蛋白質、微小管、F-アクチンの発現レベルのみでなく、これら蛋白質やビンキュリン等の焦点接着蛋白質の細胞内三次元分布のダイナミックな変化が関与することも見い出した。以上の結果を踏まえて三次元人工肝臓の作製を進めている。正常ラット肝臓の門脈からキレート剤ついで細菌性

コラゲナーゼ溶液を灌流し、低速遠心、Percoll密度勾配遠心法によって、ビタミンA貯蔵細胞(肝臓星細胞、脂肪摂取細胞、伊東細胞、介在細胞)および実質細胞を単離し、10%fetal bovine serumを添加したDulbecco′s modified Eagle′s mediumあるいはWilliam′s medium Eで培養することを樹立した。単離した肝臓星細胞と肝臓実質細胞由来の肝癌細胞HepG2を活性持続型ビタミンC存在下で共培養すると、両細胞は互いに接着して三次元構造を形成した。星細胞との接着によってHepG2細胞のチロシンリン酸化タンパク質の発現レベルが高まり、それらタンパク質の三次元的分布もダイナミックに変化した。活性持続型ビタミンCの機能は細胞によるコラーゲン等の細胞外マトリックスの合成・分泌を介して発揮される。実際に細胞外マトリックスの種類とその三次元構造が肝臓星細胞の形態・増殖・機能を可逆的に制御することを明らかにした。肝臓星細胞はI型コラーゲン線維と接着し、細胞突起をその線維の走行に沿って伸長させた。しかもその伸長には細胞突起内のmicrotubuleとacin filamentのassemblyが重要であった。肝臓星細胞はI型コラーゲン線維と直接、しかも面を形成して接着し、その接着にはI型コラーゲン分子内のペプチドDGEAとインテグリンα2β1の結合が重要であった。本研究によってインテグリンからのシグナルがtyrosineやphosphatidylinositolのリン酸化、microtubuleとacin filamentのassemblyをひきおこし、細胞はきわめて生体内のそれに似た形態をとることが解明された。活性持続型ビタミンCによって合成・分泌の促進されるI型コラーゲンのnative formが星細胞の形態・機能の発現にきわめて重要であることが示され、これらの結果を駆使することによって人工肝臓の実現に途が示されたといえる。
入札データに基づく事業者行動の多面的分析

国土交通省地方整備局の入札・契約情報での事業者の実際の入札額と落札額を収集・整理して、基礎的なデータの確認を行い2016年度まで拡張し、合計2006年度から2016年度までの11年度の基礎データを整備した(一部欠損データがあることが分かった。)。これを用いて、分析のための基本資料を整備し、2006年からの全国の地方整備局のデータを整備して研究の基盤を固めた、このデータは使いやすい形にしてデータベース化して、公表することを考えている。これと並行して、地方創生の基盤構築のために必要な政策、特に公共調達を通して実現する施策における事業者の行動の特性を、基本的な経済理論に基づいてモデルを構築し、理論的な仮説を設定し、それに基づく分析を行った。昨年度までの具体的分析である、2006年度から2012年度までの北海道開発局における開発建設部別の公共調達データに基づいて、開発建設部をまたぐ入札を行った者は、そうでない者と比べると入札率・落札率とも低い率での入札を行っており、広範囲に事業活動を行っている者は入札率・落札率が低く、いわば効率的に事業を遂行している可能性があることが示されたものを論文に取りまとめ投稿を行っているところである。また、2006年度から2012年度までの北海道開発局における開発建設部別の公共調達データに基づいて、工種をまたぐ入札を行っている事業者ほど入札における効率性が高いかどうかを確認し、結果として工種の幅が広い者ほど入札率が高くなっているという意味で非効率的になっていることを確認し、これを論文として発表した。このほか、この科研を使用して、四国地区の入札談合事案における入札率の上昇について差分の差分分析を用いて入札率上昇を確認すると共に、新規参入者の役割を見て、談合時には入札率を引き下げるが,競争時はそうではなかったことを示したものが論文となった。国土交通省地方整備局の入札・契約情報での事業者の実際の入札額と落札額を収集・整理して,基礎的なデータを確認した。地方整備局ごとに,入札日,契約日,工事名,入札事業者名,入札金額,落札者等のデータが公表されているが,このデータを集めて,分析可能なフォーマットに整理して,異常値について確認することを重要な作業として行った。これを用いて,分析のための基本資料を整備し、2006年からの全国の地方整備局のデータを整備して研究の基盤を固めた。これと並行して,地方創生の基盤構築のために必要な政策,特に公共調達を通して実現する施策における事業者の行動の特性を,基本的な経済理論に基づいてモデルを構築し,理論的な仮説を設定する。ここでの理論的な仮説とは,例えば,建設業者が,ある地域だけで事業を行っている者と広域にわたって事業を展開している者のどちらが,より落札しやすいかという検討課題に対して,建設業においては規模の経済はそれほど顕著に認められるものではないが,建設機械の融通,間接費用の節約の観点から,より大きな範囲で事業を行っている者が効率的な可能性があると考えることができる。この仮説に基づいて,データを活用して実証分析を行った。具体的には,2006年度から2012年度までの北海道開発局における開発建設部別の公共調達データに基づいて,石狩川開発建設部が2010年4月1日に札幌開発建設部に統合されたことを自然実験として捉えて,開発建設部をまたぐ入札を行っていた事業者と行っていなかった事業者との入札行動を比較検討した。結果として,石狩川開発建設部で入札を行っていた事業者のうち,開発建設部をまたぐ入札を行った者は,そうでない者と比べると入札率・落札率とも低い率での入札を行っており,広範囲に事業活動を行っている者は入札率・落札率が低く,いわば効率的に事業を遂行している可能性があることが示された。データの収集・整理に関しては想定以上に推移している。モデルの設定と実証分析に関してはおおむね想定通りに推移している。報告の機会も順調である。今後の論文刊行に向けて一層注力したい。国土交通省地方整備局の入札・契約情報での事業者の実際の入札額と落札額を収集・整理して,基礎的なデータを確認を行うとともに、データを2016年度まで拡張し、合計2006年度から2016年度までの11年度の基礎データを整備した。引き続き,分析可能なフォーマットに整理して,異常値について確認することを重要な作業として行った。これを用いて,分析のための基本資料を整備し、2006年からの全国の地方整備局のデータを整備して研究の基盤を固めた、このデータは使いやすい形にしてデータベース化することも考えている。これと並行して,地方創生の基盤構築のために必要な政策,特に公共調達を通して実現する施策における事業者の行動の特性を,基本的な経済理論に基づいてモデルを構築し,理論的な仮説を設定し、それに基づく分析を行った。昨年度の具体的分析である,2006年度から2012年度までの北海道開発局における開発建設部別の公共調達データに基づいて,石狩川開発建設部が2010年4月1日に札幌開発建設部に統合されたことを自然実験として捉えて,開発建設部をまたぐ入札を行っていた事業者と行っていなかった事業者との入札行動を比較検討した。

結果として,石狩川開発建設部で入札を行っていた事業者のうち,開発建設部をまたぐ入札を行った者は,そうでない者と比べると入札率・落札率とも低い率での入札を行っており,広範囲に事業活動を行っている者は入札率・落札率が低く,いわば効率的に事業を遂行している可能性があることが示されたものを論文に取りまとめ、2018年1月7日、南京にて行われた、第11回都市計画及び環境管理国際学会(AURG2018)にて発表した。また、高知県官製談合事件の前後での差分の差分分析によって、実際に談合がなくなったと思われる時期に入札価格・落札価格とも下落が見られたこと、さらに参入について協調的な状況(談合が行われていた時期)には参入がこれら価格を引き下げるものであったが、競争的な状況(談合がなくなった時期)には参入は価格下落を引き起こすものではなかったことを示すことを論文に取りまとめ、2017年12月15日、オークランドにて行われた、第2回アジア大洋州産業組織学会(APIOS2017)にて発表したところである。この論文は、“Construction Industryand Competition Policy in Japan." (with Emi Morimoto)International Journal of the Economics of Business 24(3): 345-363. 2017.として学術雑誌(査読付き)に掲載された。国土交通省地方整備局の入札・契約情報での事業者の実際の入札額と落札額を収集・整理して、基礎的なデータの確認を行い2016年度まで拡張し、合計2006年度から2016年度までの11年度の基礎データを整備した(一部欠損データがあることが分かった。)。これを用いて、分析のための基本資料を整備し、2006年からの全国の地方整備局のデータを整備して研究の基盤を固めた、このデータは使いやすい形にしてデータベース化して、公表することを考えている。これと並行して、地方創生の基盤構築のために必要な政策、特に公共調達を通して実現する施策における事業者の行動の特性を、基本的な経済理論に基づいてモデルを構築し、理論的な仮説を設定し、それに基づく分析を行った。昨年度までの具体的分析である、2006年度から2012年度までの北海道開発局における開発建設部別の公共調達データに基づいて、開発建設部をまたぐ入札を行った者は、そうでない者と比べると入札率・落札率とも低い率での入札を行っており、広範囲に事業活動を行っている者は入札率・落札率が低く、いわば効率的に事業を遂行している可能性があることが示されたものを論文に取りまとめ投稿を行っているところである。また、2006年度から2012年度までの北海道開発局における開発建設部別の公共調達データに基づいて、工種をまたぐ入札を行っている事業者ほど入札における効率性が高いかどうかを確認し、結果として工種の幅が広い者ほど入札率が高くなっているという意味で非効率的になっていることを確認し、これを論文として発表した。このほか、この科研を使用して、四国地区の入札談合事案における入札率の上昇について差分の差分分析を用いて入札率上昇を確認すると共に、新規参入者の役割を見て、談合時には入札率を引き下げるが,競争時はそうではなかったことを示したものが論文となった。原則として,英文論文を執筆し,国際学会を含め世界的に成果を発信していくことを目指している。しかしながら,査読のプロセスには時間が掛かることもあり,一層論文執筆・改定に向けて努力することとしたい。今後、学会で報告した論文を推敲し、学術誌への掲載を目指すこととしている。研究が順調に進展し論文を執筆できた。このため次に取りかかる必要なデータ購入を次年度使用額とすることとした。
膜小胞の融合を利用した遺伝子デリバリー系構築

近年、膜小胞(メンブレンベシクル)を介した遺伝子の水平伝播が注目されている。膜小胞は全ての微生物が分泌する直径20-200 nmの細胞外小胞で、内部にはDNA、タンパク質、情報伝達物質などが包含されており、他細胞に融合することで情報伝達ツールとして機能している。しかし、膜小胞の生成・分泌過程に比べて、融合過程についての基礎的な研究が不足している。本研究では、好気・嫌気両条件下で多数のモデル細菌や微生物群集を用いて膜小胞融合能(融合頻度や受容菌選択性の有無)を評価し、融合に関する基礎的データを蓄積する。また、ベクターに載せた外来遺伝子の導入・発現や破壊用遺伝子カセットを用いた遺伝子破壊等が可能かを、頻度を含めて評価する。これらを通して、好気・嫌気両条件下での遺伝子組換えツールとしてのポテンシャルを評価する。初年度は、DNAを含有する膜小胞形成の最適化と、膜小胞を介した遺伝子伝播の受容菌選抜における実験系構築を目指した。まず、大腸菌から分泌される膜小胞へのDNA封入効率を検証した。大腸菌BW25113株ならびに既知の膜小胞過剰分泌細菌にプラスミドpUC19を保持させ、分泌される膜小胞内のDNA量を測定したところ、膜小胞あたりのDNA量には著しい変化は見られなかった。一方、グリシンは膜小胞生産を向上させる物質であるが、グリシンを添加すると培養上清中のDNA濃度も増加した。さらに、大腸菌膜小胞の受容細菌を検出するため、膜小胞へのGFP導入を検討した。大腸菌株にOmpW-GFPを発現させたところ、グリシン添加により形成された膜小胞内にGFPが効率よく封入されており、膜小胞取り込み細菌をフローサイトメトリーで検出する際のツールを確立した。2018年度の研究により、遺伝子組換え検出用のベクターを導入した膜小胞の効率的作成方法をほぼ確立することができた。また、膜小胞の受容菌への接着(融合)を検出するためのGFP高含有膜小胞の製作法も確立できた。当初想定された膜小胞生成微生物の違いによる膜小胞の性質の違いは現在のところ認められてはいないが、2018年度の成果により、膜小胞の接着(融合)をフローサイトメーターで検出すると共に、接着後に細胞内に取り込まれたDNAから発現したマーカーによって遺伝子組換えの頻度を評価する系が構築できたと言える。フローサイトメーターの故障のため接着(融合)の検出を開始できてはいないが、DNA(ベクター)含有GFP標識膜小胞の調製方法に目処を付けることができた点は計画よりは早く進捗している。このような状況から、「おおむね順調に進展している」と評価できる。2018年度で生成方法を確立した遺伝子組換え用ベクターを含むGFP標識済膜小胞を用いて、「受容菌細胞への接着(融合)」とその後に起こる「安定なベクターの保持と組換え体の生成」をそれぞれ定量的に評価する。そのため、それぞれ下記の(1)、(2)で示す方法で研究を推進する。(1)接着(融合)能評価GFPを高発現する大腸菌の培養液から、膜小胞を超遠心により調製し、代表的な好気性・嫌気性菌や環境から単離した細菌群集と様々な条件で混和し融合の有無・頻度を評価する。細菌群集を受容菌候補に用いた場合は、フローサイトメーターで分取した蛍光を示す細菌集団の属種を16S amplicon sequencingにより調べ、元の群集構造と比較することで、膜小胞が融合した細菌種を評価する。(2)遺伝子組換え能評価上記(1)で融合が観察された膜小胞と受容菌の組み合わせについて、同様の手法でベクターの移動(遺伝子組換え)が起こるか否かを、ベクター上のマーカー遺伝子(生産菌と膜小胞内では発現しない)の受容菌内での発現を指標に評価する。同時に、遺伝子破壊やトランスポゾン変異の導入のための遺伝子カセットをデザインし、破壊や変異の起こる頻度も評価する。さらに、大腸菌膜小胞の受容

細菌を検出するため、膜小胞へのGFP導入を検討した。大腸菌株にOmpW-GFPを発現させたところ、グリシン添加により形成された膜小胞内にGFPが効率よく封入されており、膜小胞取り込み細菌をフローサイトメトリーで検出する際のツールを確立した。2018年度の研究により、遺伝子組換え検出用のベクターを導入した膜小胞の効率的作成方法をほぼ確立することができた。また、膜小胞の受容菌への接着(融合)を検出するためのGFP高含有膜小胞の製作法も確立できた。当初想定された膜小胞生成微生物の違いによる膜小胞の性質の違いは現在のところ認められてはいないが、2018年度の成果により、膜小胞の接着(融合)をフローサイトメーターで検出すると共に、接着後に細胞内に取り込まれたDNAから発現したマーカーによって遺伝子組換えの頻度を評価する系が構築できたと言える。フローサイトメーターの故障のため接着(融合)の検出を開始できてはいないが、DNA(ベクター)含有GFP標識膜小胞の調製方法に目処を付けることができた点は計画よりは早く進捗している。このような状況から、「おおむね順調に進展している」と評価できる。2018年度で生成方法を確立した遺伝子組換え用ベクターを含むGFP標識済膜小胞を用いて、「受容菌細胞への接着(融合)」とその後に起こる「安定なベクターの保持と組換え体の生成」をそれぞれ定量的に評価する。そのため、それぞれ下記の(1)、(2)で示す方法で研究を推進する。(1)接着(融合)能評価GFPを高発現する大腸菌の培養液から、膜小胞を超遠心により調製し、代表的な好気性・嫌気性菌や環境から単離した細菌群集と様々な条件で混和し融合の有無・頻度を評価する。細菌群集を受容菌候補に用いた場合は、フローサイトメーターで分取した蛍光を示す細菌集団の属種を16S amplicon sequencingにより調べ、元の群集構造と比較することで、膜小胞が融合した細菌種を評価する。(2)遺伝子組換え能評価上記(1)で融合が観察された膜小胞と受容菌の組み合わせについて、同様の手法でベクターの移動(遺伝子組換え)が起こるか否かを、ベクター上のマーカー遺伝子(生産菌と膜小胞内では発現しない)の受容菌内での発現を指標に評価する。同時に、遺伝子破壊やトランスポゾン変異の導入のための遺伝子カセットをデザインし、破壊や変異の起こる頻度も評価する。本研究では、膜小胞が融合した受容菌細胞を、融合してない膜小胞や非受容細胞と分離するためにフローサイトメーターの使用が欠かせない。2018年中に東京大学に設置済の当該機器の分離性能の低下が見られるという故障が起き、その対応のために、フローサイトメーターによる分取実験は開始を遅らせた。このことと、これに伴う旅費の未使用分が、上の次年度使用額ができた主な原因である。2019年度では、この計画の遅れを取り戻しつつ、当初の計画にある由来が異なる膜小胞を使った接着(融合)評価と遺伝子組換え評価を行うため、上の次年度使用額を2019年度前半に使用し、当初計画の2019年度所要額は年度内に平均的に使用する計画とした。
キノコ廃培地を反芻刺激機能を持つ粗飼料として再利用するための技術開発

キノコ廃培地を反芻刺激を持つ粗飼料として利用する目的で,長繊維の培地でキノコが栽培可能かどうか,さらにその廃培地を反芻家畜に給与したとき実際に反芻を刺激するかどうかについて調査した。長繊維の原料には,長野県の地域バイオマスであるスイートコーン茎葉を用いた。これを3cmの長さで切断し乳酸発酵させたものは,キノコ培地として利用可能であったが,培地含有率は最大で25%であった。さらにこの廃培地をサイレージ化した飼料の発酵品質は良好で,めん羊の嗜好性も良かった。これを摂取しためん羊の反芻回数は一般のエノキタケ廃培地サイレージ給与時よりもはるかに多くなり,コーンサイレージ給与時に近いレベルになった。方法:当初計画の通り、平成26年9月に収穫の終わったスイートコーンの植物体(以下茎)を入手して、切断機で長さ13mm、22mmおよび30mmに切断した。これらの保存性を向上させるために、各長さの茎を2区に分け、一方には乾燥処理(実験1)、他方には乳酸菌で発酵処理(実験2)を施して、培地の実験用基材とした。対照区の培地はコーンコブを基材、コメヌカを栄養剤としたものとし、このコーンコブの50%および100%を上記の実験用基材で置換して、ヒラタケの栽培試験を実施した。結果:(実験1)コーンコブを乾燥茎で置換した場合、22mm-100%、30mm-50%及び30mm-100%の区では、培地に水を添加して撹拌・膨軟化させた後でも、充填機では栽培瓶に充填することができなかった。それ以外の区では、培地の瓶充填は可能であったが、培養の途中で害菌が発生してキノコ菌が廻らず、最終的に子実体を収穫することが殆どできなかった。(実験2)コーンコブを発酵茎で置換した場合、22mm-100%と30mm-100%の区では、培地に水を添加して撹拌・膨軟化させた後でも、充填機では栽培瓶に充填することができなかった。それ以外の区では、培地の瓶充填は可能であり、栽培成績が最良であった区は13mm-50%置換した区であったが、それでも対照区の成績には及ばず、他の3区すなわち13mm-100%、22mm-50%、30mm-50%では菌廻りが悪く、かなり劣った栽培成績を示した。考察:長い茎は強度があって瓶形状に馴染みにくいため瓶充填し難く、また充填出来たとしても培地内に大きめの空隙が生じるために、栽培成績が悪化したと思われる。今後は、瓶への充填方法や茎を裂いて柔軟にする方法について検討する必要がある。また、乾燥茎を用いると害菌発生率が高くなるので、27年度は発酵茎だけで試験する。目的:本研究の目的はキノコ廃培地を牛用の粗飼料として再利用することであり,そのために地域バイオマスであるスイートコーン茎葉を長めに切断してキノコ培地原料に用いた。前年度の結果から、スイートコーン茎葉は乳酸発酵させてもあまり柔軟にならず,特に切断長が長い時に栽培瓶充填が困難になること、および乾燥茎よりも乳酸発酵茎(FCS)の方がキノコ栽培時の害菌発生が少ないことが判明した。そこで、今年度は柔軟化したFCSを用いて、キノコの栽培試験を行った。方法:平成27年9月に収穫したスイートコーンの茎にハンマーで打撃を与えて柔軟にした後にチョッパーで、13mm、22mmおよび30mmに切断し、線維分解酵素を含むサイレージ用乳酸菌を加えて乳酸発酵させた。このFCSで培地中のコーンコブを段階的に置換した培地を作成してキノコを栽培した。キノコ種は長野県の主要品種であるエノキタケを用いた。結果:FCSの置換率が高くなるとエノキタケの菌廻りが阻害されたが、中には高置換率でも菌が廻る場合があった。この菌廻り遅延の原因を調査したところ、蒸気殺菌時にFCSが膨張したことによる接種孔の狭窄と判明した。そこで次の実験では,培地の接種孔に木製の棒を差し込んだまま蒸気殺菌したところ接種孔は維持され,菌回りの阻害は生じなかった。このときFCS添加によって菌廻りが遅くなったが,FCSの線維長はこれに影響しなかった。菌掻きを実施したとき,対照区,S区およびM区の培地表面は平滑であったが,L区とLL区では茎の露出によって凸凹が目立った。このような培地表面では形状の良い子実体を得られないため,次の実験では培地表面をFCSを含まない培地で覆うことによって解決した。以上の方法で,FCSを含む培地でエノキタケの栽培は可能になったが,27年度末までに動物試験の実施に充分な廃培地を得るに至らず,動物実験は実施し得なかった。FCSの柔軟化:昨年度は茎葉が硬く作業性が低下したことから,柔軟なFCSが求められた。今年度はスイートコーン茎葉を事前にハンマーによる打撃によって柔軟化し,それをチョッパーで切断することで,培地との混合および栽培瓶への充填が容易になった。この点における達成度は高いと判断された。菌廻り:柔軟化したFCSを培地利用したとき害菌の発生は殆どなく,この点においては問題はなかったが,予想外なことにFCSの添加によって菌廻りが阻害された。

代表者の過去の研究によると,乳酸発酵したリンゴ粕を培地添加すると,エノキタケの菌廻りは2ー3日遅れるが,子実体収量は増加することから,今回見られた菌廻りの阻害は乳酸発酵の影響ではないと考えられた。そこで,菌廻り阻害の原因追究と問題解決を行い最終的に解決したが,このために予定外の時間を要し,達成度が低下した。FCSの量:26年度は乾燥茎とFCSの両方を調整したが,実験の結果,乾燥茎は物理性が悪く,しかも害菌発生が多かったため,不適と考えられ,27年度はFCSだけで実験することになった。その結果としてFCSの準備量が充分でなく,27年度の前半は多くの実験を行うことができなかった(スイートコーンの茎葉は9月まで入手できない)。実験が順調に進み始めたのは新たな茎葉を入手した10月以降であったことから,実験の回数が少なくなり,廃培地量が十分に確保できず,予定されていた動物実験を実施できなかった。目的:26年度と27年度の研究結果から、乳酸発酵させた茎(FCS)を柔軟化させたものは,滅菌後の接種孔の確保と培地表面の平滑化を行えば,培地原料として利用できるが,栽培期間が長くなるという欠点もあった。最終年度の28年度は,FCSの水洗処理による栽培期間延長の防止(実験1),ならびにFCS廃培地サイレージの反芻刺激効果(実験2)について検討した。方法:実験1.長さ13 mmと28 mmに切断したスイートコーン茎葉を乳酸発酵させた後に水道水で水洗し,この水洗FCSを培地基材としてエノキタケの栽培試験を行った。実験2.実験1で水洗処理の有効性が認められなかったので,処理していないFCS(長さ13 mmと28 mm)を基材としてエノキタケ栽培試験を行い,この廃培地をサイレージ化してめん羊に給与し,反芻行動に及ぼす影響を調査した。結果と考察:実験1.水洗によってFCSの乳酸含量は1/10程度になり,pHも上昇した。エノキタケの菌廻り日数は,対照区と比較してFCS区では延長されたが,水洗処理区では延長は殆ど認められず,水洗処理の有効性が示されたが,その後の生育は水洗処理区において遅くなり,最終的に水洗処理は栽培期間の延長を防止し得なかった。実験2.FCSの長さはエノキタケの生産性に影響しなかったため,その後の動物実験では28mmのものだけ用いた。FCS廃培地サイレージの品質は概ね良好であり,さらにこれのめん羊における嗜好性は一般的なコーンサイレージやイタリアンライグラス乾草と同程度に良好であることが明らかになった。FCS廃培地サイレージを給与しためん羊の反芻時の咀嚼時間および回数は,常法で生産されたエノキタケ廃培地サイレージよりも向上しており,一般のコーンサイレージに近い数値を記録した。以上から,28mmのFCS廃培地サイレージは,反芻刺激を持つ粗飼料になり得ることが示唆された。キノコ廃培地を反芻刺激を持つ粗飼料として利用する目的で,長繊維の培地でキノコが栽培可能かどうか,さらにその廃培地を反芻家畜に給与したとき実際に反芻を刺激するかどうかについて調査した。長繊維の原料には,長野県の地域バイオマスであるスイートコーン茎葉を用いた。これを3cmの長さで切断し乳酸発酵させたものは,キノコ培地として利用可能であったが,培地含有率は最大で25%であった。さらにこの廃培地をサイレージ化した飼料の発酵品質は良好で,めん羊の嗜好性も良かった。これを摂取しためん羊の反芻回数は一般のエノキタケ廃培地サイレージ給与時よりもはるかに多くなり,コーンサイレージ給与時に近いレベルになった。繊維源の選択と培地設計:繊維源であるスイートコーン茎葉は確保でき、切断長さは、切断機の設定単位が1cm刻みではなかったため多少ずれたが、ほぼ予定通りの長さに切断できた。
細胞診による中皮腫診断に関する研究：p16 FISHと免疫染色による腫瘍性の確認

初年度の研究にて、9p21領域遺伝子産物(p14, p15, p16, MTAP)の中で、9p21 FISHで捉えられるホモ欠失と最もよく相関するのはMTAP (methylthioadenosine phosphorylase)遺伝子産物であったので、(1)生検および手術検体における上皮型中皮腫vs反応性中皮過形成の鑑別、(2)生検および手術検体における肉腫型中皮腫vs線維性胸膜炎の鑑別、(3)細胞診検体(セルブロック)における上皮型中皮腫vs反応性中皮細胞の鑑別において、MTAP免疫組織化学の有用性について検討したところ、すべてにおいてBAP1免染との組み合わせによって日常診療に有効なレベルまでの感度と特異度100%を確認することができた。また、セルブロックにおいては、MTAPは核と細胞質に発現を認めるが、p16 FISHによるホモ欠失と相関するのは、細胞質発現の消失(MTAP loss)であった。また、スメア細胞診におけるBAP1免染においても、内在性コントロールの染色の不均一性などいくつかの重要なpitfallがあることを確認した。また、中皮腫におけるepigeneticな変化の一つであるEZH2の高発現(>50%)も、MTAP, BAP1免疫組織化学との併用によって、中皮腫の診断に有用であることを示した。以上のことがらは学会(日本病理学会、日本臨床細胞学会、日本肺癌学会、USCAP)および学術誌(Histopathologyなど)で発表した。また、p16 FISH技術の普及にあたっては、島根大学病理学教室の丸山理留敬教授と連携し、同教室にp16のホモ欠失(+)あるいは(ー)の中皮腫組織を送って、FISHを施行してもらった。その初回の結果に基づいて改善点のsuggestionを送り、2回目には美しいFISH写真を得ることができた。51例の悪性胸膜中皮腫[MPM:男性42例、女性9例、年齢平均63.8歳(33-81歳)、上皮型44例、二相型7例]、25例の反応性中皮過形成[RMH:すべて男性、平均年齢34.4歳(18-78)]を用いて、9p21領域遺伝子産物の免疫組織化学(IHC)解析を行った。ROC解析によってカットオフ値を求めると、p14, p15, p16, MTAP, BAP1ではそれぞれ14.8%, 3.8%, 8.5%, 32.2%, 19.4%であった。陽性細胞の割合がカットオフ値以下のものを発現欠失と判定した。p16 FISHのカットオフ値は11%で、それ以上のホモ欠失を示した症例をホモ欠失陽性と判定した。MPMで発現欠失と判定されたのは、p14, p15, p16, MTAP, BAP1でそれぞれ28例(54.9%), 10例(19.6%), 21例(41.2%), 23例(45.1%), 31例(60.8%)であった。p16 FISHにてホモ欠失陽性は31例(60.8%)である。FISHで確認されたp16遺伝子のホモ欠失状態と、9p21領域遺伝子産物のIHCの中で最もよい相関を示したのはMTAP IHCで(kappa係数0.69)、p16のホモ欠失の予見において、MTAP欠失は特異度100%であった。MPM vs. RMHの鑑別診断において、9p21領域遺伝子産物IHCの有用性を検討したところ、MTAP IHCのみが特異度100%であったが、感度は45.1%と低かった。しかし、BAP1と組み合わせると、その感度は76.5%と上昇し、BAP1 IHCとp16 FISHの組み合わせによる感度84.3%にはおよばないが、BAP1 IHCのみでの感度、p16 FISHのみによる感度(いずれも60.8%)よりは有意に高かった(P=0.0386, 0.0229)。28年度の計画とした(1)免疫組織化学(IHC)およびp16 FISHにおけるカットオフ値の設定、(2)FISHで確認されたp16遺伝子のホモ欠失状態と最もよい相関を示す9p21領域遺伝子産物(p14, p15, p16, MTAP)IHCの選定、(3)9p21領域遺伝子産物IHCとBAP1 IHCあるいはp16 FISHとの組み合わせによる中皮腫鑑別診断(MPM vs. RMH)における感度・特異度の算出、というすべての項目で結果を得ることができ、その結果をLung Cancer誌に掲載することができた(2017年1月)。初年度の研究にて、9p21領域遺伝子産物(p14, p15, p16, MTAP)の中で、9p21 FISHで捉えられるホモ欠失と最もよく相関するのはMTAP (methylthioadenosine phosphorylase)遺伝子産物であったので、悪性胸膜中皮腫vs反応性中皮過形成との鑑別におけるMTAP免疫組織化学(免染)の有用性について検討した。MTAPとBAP1の免染の組み合わせによっても、BAP1免染と9p21 FISHの組み合わせにはおよばないが、上記鑑別診断における感度は80%を超え、特異度も100%であることから、日常診断に有用であることがわかった。

特に、肉腫型中皮腫においては、MTAP免染単独でも感度は80%と高く、BAP1免染との組み合わせによって90%まで上昇する。線維形成性中皮腫と線維性胸膜炎の鑑別に応用可能であり、重要度は高い。また、MTAPとBAP1の免染の組み合わせの細胞診(セルブロック)への応用も行い、同様に90%に近い感度を得ることができた(特異度は100%)。さらに免染の正確な判定に必要な問題点の把握と対策にも取り組んできた。結果は、USCAP, IMIG,日本肺癌学会にて発表し、Lung Cancer誌およびCancer Cytopathology誌への発表も行った。当初、9p21領域遺伝子産物とBAP1の免疫染色およびp16 FISHの施行と統計学的解析が、初年度に終了している場合にはその結果に従い、未完了の場合にはその継続をまず行って、解析結果を得る、と予定していたが、順調で、すでに得られた結果に従って、組織において上皮型および肉腫型中皮腫のそれぞれにおける良性反応性中皮過形成(あるいは線維性胸膜炎)との鑑別における感度・特異度も得られ、日常診療に極めて有用であることを示すことができた。9p21 FISHの代用の可能性があるということで海外の研究者からも注目されたが、今年のUSCAP, IMIGではすでに追試による結果も提示されて、極めてよく再現されることが確認された。中皮腫研究者のupdateにもすでに鑑別診断とツールとして、MTAP免染が記載されるようになった。我々はさらに細胞診への応用にも取り組んで、成果を出しつつある。また、その応用における問題点と解決に関しても重要な提言ができるように取り組んでいる。初年度の研究にて、9p21領域遺伝子産物(p14, p15, p16, MTAP)の中で、9p21 FISHで捉えられるホモ欠失と最もよく相関するのはMTAP (methylthioadenosine phosphorylase)遺伝子産物であったので、(1)生検および手術検体における上皮型中皮腫vs反応性中皮過形成の鑑別、(2)生検および手術検体における肉腫型中皮腫vs線維性胸膜炎の鑑別、(3)細胞診検体(セルブロック)における上皮型中皮腫vs反応性中皮細胞の鑑別において、MTAP免疫組織化学の有用性について検討したところ、すべてにおいてBAP1免染との組み合わせによって日常診療に有効なレベルまでの感度と特異度100%を確認することができた。また、セルブロックにおいては、MTAPは核と細胞質に発現を認めるが、p16 FISHによるホモ欠失と相関するのは、細胞質発現の消失(MTAP loss)であった。また、スメア細胞診におけるBAP1免染においても、内在性コントロールの染色の不均一性などいくつかの重要なpitfallがあることを確認した。また、中皮腫におけるepigeneticな変化の一つであるEZH2の高発現(>50%)も、MTAP, BAP1免疫組織化学との併用によって、中皮腫の診断に有用であることを示した。以上のことがらは学会(日本病理学会、日本臨床細胞学会、日本肺癌学会、USCAP)および学術誌(Histopathologyなど)で発表した。また、p16 FISH技術の普及にあたっては、島根大学病理学教室の丸山理留敬教授と連携し、同教室にp16のホモ欠失(+)あるいは(ー)の中皮腫組織を送って、FISHを施行してもらった。その初回の結果に基づいて改善点のsuggestionを送り、2回目には美しいFISH写真を得ることができた。細胞診標本における検討に移行する。MTAP, BAP1免疫染色およびp16 FISHの組み合わせにしぼって検討を行う。
量子磁性体の物理と化学に関する共同研究

我々が発見したスピン量子数1を持つ擬一次元反強磁性体の磁場中相転移現象に関し、Ni(C_5H_<14>N_2)_2N_3(PF_6)(NDMAPと略称)について試料振動型磁化測定装置による高磁場中での磁化測定を行い、低温、高磁場中での磁気秩序状態についての知見を得た。この物質について、広い周波数・磁場の範囲をカバーする電子スピン共鳴装置(ESR)を用いて磁気励起を測定し、低温・高磁場において反強磁性共鳴信号の観測に成功し、磁気秩序が確かに誘起されていることを示した。NDMAPについて、超低温度、高磁場中での中性子散乱実験を行い、磁場誘起磁気長距離秩序に伴うブラッグ散乱の観測に成功した。磁場をかける結晶軸方向により、磁気秩序が3次元的になったり、2次元的になるという興味深い現象が見られた。理論家との共同研究により、スピン1を持つ擬一次元ハイゼンベルグ反強磁性体の磁場対温度相図の解析を行った。一イオン型異方性が存在する場合、磁場をかける方向によりスピン相関の磁場依存性が異なり、無秩序相と磁気長距離秩序相との境界線が異方的になることが分かった。これは、NDMAPにおいて以前に我々が実験的に観測した事実をよく説明する。スピン梯子と一次元鎖が共存する物質La_6Ca_8Cu_<24>O_<41>単結晶を育成し中性子散乱法により磁気励起を調べた。梯子からの磁気励起信号の観測に成功し、初めて、ブリルアンゾーンの広い領域にわたってスピン梯子の磁気励起の分散関係を求めることが出来た。この結果について理論的研究を行い、梯子の脚と横木方向の相互作用だけでは分散関係を説明できず、4体の相互作用を導入すると現象が矛盾なく説明できることを示した。その他、多くの量子磁性体を合成し、その磁性を研究した。本年度は、我々のグループで発見したスピン量子数1を持つ擬一次元反強磁性体Ni(C_5H_<14>N_2)_2N_3(PF_6)の磁場中相転移現象について試料振動型磁化測定装置(VSM)による高磁場中での磁化測定を行い、低温、高磁場中での磁気秩序状態についての知見を得た。この物質について、広い周波数・磁場の領域をカバーする電子スピン共鳴装置(ESR)を用いて磁気励起を測定し、低温・低磁場では非磁性のハルデン状態特有のESR信号を観測した。また、低温・高磁場においては反強磁性共鳴信号の観測に成功し、磁気秩序が確かに誘起されていることを示した。、低温・高磁場領域で、これとは別のESR信号を観測し、解析の結果、これが一次元励起に対応することが分かった。この発見は、擬一次元反強磁性体の磁場誘起秩序相に関する新しい情報を与えるものである。平成11年12月67日当研究のメンバーが東京に集って平成11年度の研究結果についての討論と成果の発表を行った。

主要メンバーの一人であるカーン教授もこの研究会に出席され活発な討論を行った。この研究会から帰国された日にカーン氏はパリで急逝された(Nature403, 498(2000)).カーン教授の冥福をお祈りする。本年度は、我々のグループで発見したスピン量子数1を持つ擬一次元反強磁性体Ni(C_5H_<14>N_2)_2N_3(PF_6)(NDMAPと略称)の磁場中相転移現象について、米国標準技術研究所(NIST)において超低温度、高磁場中での中性子散乱実験を行い、磁場誘起磁気長距離秩序に伴うブラッグ散乱の観測に成功した。磁場をかける結晶軸方向により、磁気秩序が3次元的になったり、2次元的になるという興味深い現象が見られた。類似物質Ni(C_5H_<14>N_2)_2N_3(ClO_4)(NDMAZと略称)についての研究も行った。NDMAZにおいては、交換相互作用がNDMAPの約2倍あり、実験には更に強い磁場が必要となる。ドイツ・ハーンマイトナー研究所に設置されている世界最強の磁場を用いて、NDMAZの中性子散乱実験を行い、強磁場・超低温度領域において磁気長距離秩序に伴うブラッグ散乱の観測に成功した。理論家との共同研究により、スピン1を持つ擬一次元ハイゼンベルグ反強磁性体の磁場対温度相図の解析を行った。スピン1の場合には、一イオン型異方性が存在するので、磁場をかける方向によりスピン相関の磁場依存性が異なり、無秩序相と磁気長距離秩序相との境界線は異方的になることが分かった。これは、NDMAPにおいて以前に我々が実験的に観測した事実をよく説明する。その他、多くの量子磁性体を合成し、その磁性を研究した。平成12年12月1112日当研究のメンバーが東京に集まって平成12年度の研究結果についての討論と成果の発表を行った。