hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
言語普遍性と時制・アスペクトの習得の関係に関する研究

2.日本において日本語を習得中の中国人の発話データを録音、コンピューターファイルとしてデータベース化し、形態素「てい」と「た」について、内在アスペクトとの相関を調べた。その結果「た」には、瞬間動詞との非常に強い相関が見られ、「てい」には、活動動詞との強い相関が見られた。また、状態動詞、(それに類する)形容詞には、ほとんど「た」は使われなかった。この結果、第二言語としての日本語習得においても、内在アスペクトが動詞形態素に強い影響を与えることがわかった。(この研究は、1994年10月にMcGill大学で行われるSecond Language Reserch Forumに、研究発表として応募してある。)3.動詞形態素「ている」と「た」の内部構造を、プロトタイプ理論の枠組みにおいて調査した。方法は「自由記述」で、「ている」「た」のイグゼンプラーを短時間でできる限り多数記述してもらう、というのもである。現在分析の途中であるが、暫定的結果として言えることは、「ている」については、「結果状態」を表すものよりも「動的の進行」をあらわすものが多数記述されており、こちらが「ている」のプロトタイプではないかと、ということである。この結果は、日本語の第一・第二言語習得において見られる結果と一致する。
ホスト脳環境の至適化による多能性幹細胞移植治療の開発促進

皮質傷害後の成体マウスに細胞移植を行うことにより、術後の生着促進効果や血管新生作用が認められる。また同マウスモデルを用いた予備実験からは移植片由来の神経軸索伸長作用も認められいる。この作用が皮質傷害後の期間(皮質傷害後0日目、7日目、14日目、28日目)によってどのように変化するのかを調べた結果、傷害後7日目に移植した群で線条体や大脳脚、視床における軸索伸長が最大になることが分かった。その後、傷害部位周辺で発現が増加する遺伝子に着目したところ、8倍以上の増加が認められた遺伝子が414個見つかった。さらにこの中から分泌因子に着目した解析を進めたところ、シグナル配列を持つ候補因子を24個に絞り込んだ。これら候補因子についてHEK細胞を用いた強制発現系を構築し、それぞれの機能解析に取り組んできた。これまでに一部の候補因子については軸索伸長促進作用を有すことをin vitro下で再現することに成功している。さらにヒト多能性幹細胞由来大脳皮質オルガノイドの分化誘導手法を確立しており、今後のヒト細胞における機能解析及び移植実験の準備は整っている。一般的に、成体の脳環境は軸索伸長阻害因子等に曝されているため、移植後の細胞の生着及び軸索伸長には不向きな環境と考えられる。本研究によって移植細胞の生着及び軸索伸長を促進し得る因子を特定することができれば、細胞移植治療の開発促進につながると考えられる。傷害7日後にその周辺領域で発現が増加する遺伝子を網羅的に探索したところ、8倍以上の増加が認められた遺伝子が414個見つかった。これら候補因子についてはHEK細胞を用いた強制発現系の構築に成功している。胎仔マウス皮質細胞を用いた機能解析の実験系も既に確立しており、一部の候補因子では軸索伸長促進作用が認められている。このように皮質傷害後に発現が増加する遺伝子の中から、実際に軸索伸長促進作用を有す候補因子の同定にある程度成功している。さらに大脳皮質オルガノイドの分化誘導手法を確立することにより、今後のヒト多能性幹細胞への応用の準備も整いつつある。HEK細胞を用いた候補因子の機能解析により胎仔マウス大脳皮質細胞の生着及び軸索伸長の促進作用を有す因子の絞り込み作業に引き続き取り組む。in vitro実験においては候補因子の添加濃度を段階的に振り分けることで至適濃度を明らかにする。有望な候補因子についてはin situハイブリダイゼーション法を用いて脳内局在及び発現細胞を同定する。またヒト多能性幹細胞由来大脳皮質細胞に対しても有効性が期待できるかどうかを明らかにするために、ヒトES及びヒトiPS細胞由来大脳皮質オルガノイドの分化誘導を行う。酵素処理で分散した後に接着培養を行うことによって、候補因子に対する応答性を検証する予定である。また細胞移植における候補因子の効果を検証するために、胎仔マウス大脳皮質細胞の移植時に候補因子を同時投与する。ヒト多能性幹細胞由来大脳皮質細胞についても同様の実験を実施することにより、細胞生着や軸索伸長に対する作用が認められるか否かについて検証する予定である。皮質傷害後の成体マウスに細胞移植を行うことで生着促進効果や血管新生作用が報告されている。さらに皮質傷害マウスを用いた予備実験からは移植片由来の神経軸索伸展効果も確認されており、この作用が皮質傷害後の期間によってどのように変化するのかを調べた。具体的には、11週齢のマウス皮質傷害後の異なる時期(直後、7日間、14日間、28日間)に胎仔マウスの皮質領域を移植した。移植2ヵ月後の解析からは傷害後7日目に移植した群で傷害側の線条体や大脳脚、視床において移植片由来神経軸索の有意な伸長を認めた。さらにマウス錐体交叉に逆行性標識試薬を投与したところ、移植片内に標識された細胞が多数見られ、移植片由来の神経軸索伸展が脊髄付近まで到達していることが分かった。一般的に、成体の脳環境は軸索伸長阻害因子等に曝されているため、細胞移植には不向きな環境と考えられている。本研究成果は細胞移植におけるホスト脳環境の重要性を示唆するものであり、この課題に取り組むことによって移植治療の効果促進が期待される。現在は移植後の神経軸索伸長作用を示す因子を同定するために、皮質傷害後に発現が増加する遺伝子の探索に取り組んでいる。皮質傷害直後および傷害7日後における皮質組織の網羅的遺伝子発現解析からは多様な遺伝子の発現変化が認められた。今後はこれらの遺伝子の中から分泌性因子に着目したスクリーニングを行い、HEK293細胞を用いた強制発現実験によって候補因子の機能解析を進めていく予定である。11週齢のマウス皮質領域に傷害を加え、皮質傷害後の異なる時期(直後、7日間、14日間、28日間)に胎生14日齢のEGFPマウス皮質領域を移植した。術後2ヵ月の時点で還流固定を行い、免疫染色によって移植片の有無を調べたところ、すべての群で半数以上の個体に細胞生着を認めた。また、傷害後7日目に移植した群で傷害側の線条体や大脳脚、視床において移植片由来神経突起の有意な伸長を認めた。同群の錐体交叉に逆行性標識試薬を投与したところ、移植片内で逆行性に標識される細胞が複数個認められた。これは移植片由来の神経突起が脊髄付近まで到達していることを示唆する。

以上から、皮質傷害後は脳環境が一過性に変遷しており、そのような環境変化は移植細胞における神経突起伸長促進効果を示すことが分かった。皮質傷害後の成体マウスに細胞移植を行うことにより、術後の生着促進効果や血管新生作用が認められる。また同マウスモデルを用いた予備実験からは移植片由来の神経軸索伸長作用も認められいる。この作用が皮質傷害後の期間(皮質傷害後0日目、7日目、14日目、28日目)によってどのように変化するのかを調べた結果、傷害後7日目に移植した群で線条体や大脳脚、視床における軸索伸長が最大になることが分かった。その後、傷害部位周辺で発現が増加する遺伝子に着目したところ、8倍以上の増加が認められた遺伝子が414個見つかった。さらにこの中から分泌因子に着目した解析を進めたところ、シグナル配列を持つ候補因子を24個に絞り込んだ。これら候補因子についてHEK細胞を用いた強制発現系を構築し、それぞれの機能解析に取り組んできた。これまでに一部の候補因子については軸索伸長促進作用を有すことをin vitro下で再現することに成功している。さらにヒト多能性幹細胞由来大脳皮質オルガノイドの分化誘導手法を確立しており、今後のヒト細胞における機能解析及び移植実験の準備は整っている。一般的に、成体の脳環境は軸索伸長阻害因子等に曝されているため、移植後の細胞の生着及び軸索伸長には不向きな環境と考えられる。本研究によって移植細胞の生着及び軸索伸長を促進し得る因子を特定することができれば、細胞移植治療の開発促進につながると考えられる。傷害7日後にその周辺領域で発現が増加する遺伝子を網羅的に探索したところ、8倍以上の増加が認められた遺伝子が414個見つかった。これら候補因子についてはHEK細胞を用いた強制発現系の構築に成功している。胎仔マウス皮質細胞を用いた機能解析の実験系も既に確立しており、一部の候補因子では軸索伸長促進作用が認められている。このように皮質傷害後に発現が増加する遺伝子の中から、実際に軸索伸長促進作用を有す候補因子の同定にある程度成功している。さらに大脳皮質オルガノイドの分化誘導手法を確立することにより、今後のヒト多能性幹細胞への応用の準備も整いつつある。移植後の神経突起伸長に寄与し得る因子を以下の流れで探索する。まず、皮質傷害直後および7日後における皮質組織の遺伝子発現量が8倍以上変化する候補因子を抽出する。次に、データベースを用いて候補因子に含まれるシグナル配列の有無から分泌性因子を絞り込む。その後、文献等を参考にして候補因子をさらに絞り込み、それらについて強制発現細胞株を用いた機能解析を行う。具体的には、候補因子を発現するHEK293細胞を作製し、その培養上清を用いて胎仔マウスの皮質細胞における神経突起伸長促進効果を有すものをin vitro条件下で検証する。その後、候補因子の脳内局在および発現細胞をin situハイブリダイゼーション法により明らかにする予定である。また組換えタンパク質を用いて神経突起伸長促進効果を示す至適濃度をin vitro条件下で検証する。
観光まちづくり学習に有用なワークショップ実践者育成プログラムに関する包括的研究

本研究の第2段階(30年度)では、以下の4つの研究課題を中心に取り組んだ。1.「ワークショップ(以下、WS)」及び「WS実践者」に関する学術的知見の整理(海外文献編):〈観光まちづくり〉〈観光まちづくり学習〉〈WS・ファシリテーター〉及び隣接領域における海外文献を収集・分析し、そこから得た知見を、本研究全体の構成・手順の総合的検討や今後の個々の研究課題の分析枠組み・視点の検討に援用した。2.観光まちづくり学習におけるWS実践者へのインタビュー調査(1年目からの継続課題):1)1年目に立ち上げた「WS実践知研究会」(10年以上の実績を有する5名の上級実践者より構成)のうち残り2名を対象に、1過去に主導した「観光まちづくり学習を目途とするWS」の概要と特徴、2WSの設計から運用に至る過程の実際の段取り・差配事項とその過程で必要とされる能力・技術・専門性、3WS実践知を獲得してきた経緯(ヒストリー)等について、オーラルヒストリー方式を交えたインタビュー調査を行った(1年目・2年目で計5件)。2)上級実践者に加え、中級実践者(5年以上の実績を有する実践者)に対しても上記同様のインタビュー調査及び実践記録の分析を行った(3件)。3.上記の2で聴取した「観光まちづくり学習WSの実践事例」等の記録化(1年目より継続):着地型観光、視察型観光、スポーツ型観光等の各分野で、担い手育成を目的に主導されたWSの実践事例等について、主に、その企画・運用プロセスに関わる音声データや資料を入手・整理し、観光まちづくり学習WS実践事例等の記録化を進めた。4.WS実践知研究会の運用と総合的検討:研究会では、上記の13までの内容を共有した上で、1WSの設計から運用に至る過程で駆使される専門性・思考性等の検討、2WS実践知の学習過程の検討、3WS実践者の全容/固有性・要件等を捉える枠組みの検討、等を行った。上記評価の理由は、以下の2点である。1.観光まちづくり学習におけるWS中級実践者に対するインタビュー調査の実施の遅れ:研究計画の2年目では、観光まちづくり学習を目途とするWSの企画・運用に一定の経験を有する中級実践者に対するインタビュー調査(個別/グループ)を10名程度を目途に実施する予定であったが、1年目に実施予定だった上級実践者を対象としたオーラルヒストリー方式を交えたインタビュー調査を優先したため、3名を対象に個別インタビューを実施するに留まった。但し、上記の上級実践者を対象とするインタビュー調査から、1対象者各々が過去に主導し、一定の成果をあげた「観光まちづくり学習WS」の概要と特徴、2そのWSの設計から運用に至る過程の実際の段取り・差配事項とその過程で必要とされる能力・技術・専門性、3WS実践知を獲得してきた経緯(ヒストリー)等について詳細かつ有用な質的データを入手し、記録化を進めることができ、この点は、研究会での議論・検討を活発化させるのに十分な成果であったと捉えている。2.WS実践者の基本要件の抽出・体系的整理/WS実践者のモデル・育成指針・育成パイロット講座の検討の遅れ:本来であれば、2年目では、1先行研究で得た知見の整理、2WS中・上級実践者に対するインタビュー調査とその分析、3WS実践知研究会における1と2の総合的検討等を踏まえて、1)WS実践者の全容を〈専門性・実践知・熟達化過程等〉から体系的に整理した上で、2)WS実践者のモデル化と育成指針を検討し、WS実践者育成パイロット講座を設計する予定であったが、上記の1、2の進行を優先せざるを得なかったため、1)、2)については着手はしたものの、遅れが出ている状況である。この点は次年度の継続課題と捉えている。平成31年度は、主に以下の3つの研究課題を進める予定である。1.観光まちづくり学習WS中級実践者に対するインタビュー調査(個別/グループ):前年度に引き続き、WS中級実践者を対象とするインタビュー調査(個別/グループ)を、1WS実践者として必要と認識する専門知識・能力・技術・思考、2WSに対する基本的姿勢・価値観、3WS実践者の要件、4WS実践の心得・伝承事項、5WS実践知の獲得過程・経緯等に着眼して実施する。また、上記調査を補完する意図から、対象者から提供されたWS実践記録(映像、音声、メモ等の質的データ)の分析を行う。2.観光まちづくり学習WS実践者の基本要件の抽出・体系的整理及びWS実践者の〈モデル〉〈育成指針〉〈育成パイロット講座〉の検討:これまでに実施してきたWS中・上級実践者に対するインタビュー調査の総合的分析と、実践知研究会での多角的検討を踏まえ、1観光まちづくり学習WS実践者の〈専門性・基本姿勢・実践知等〉を捉えた上で、基本要件の抽出と体系化を図り、2WS実践者の〈モデル化〉とWS実践者育成のための〈指針〉を検討するとともに、3〈モデル〉と〈指針〉に基づく〈WS実践者育成パイロット講座〉を設計し、4パイロット講座を、観光まちづくり学習WS初級実践者を対象に試験的に運用する、また、5その設計・運用プロセスで採取した量的質的データの分析結果に基づき、その有用性の検証と評価を行う。3.上記の1、2の検討結果を踏まえて、WS実践者育成包括プログラム(地域の現場で導入できる〈WS実践者モデル〉、〈育成指針〉、〈育成講座〉)を提案するとともに、これまでの研究成果をとりまとめ、関係学会等で発表する。加えて、WS実践者育成包括プログラムの概要をリーフレット等に集約し、地域の現場へ提供する。

本研究の第1段階(29年度)では、以下の3つの研究課題を中心に取り組んだ。1.内外の「ワークショップ(以下、WS)」及び「WS実践者」に関する学術的知見の整理:〈観光まちづくり〉〈観光まちづくり学習〉〈WS・ファシリテーター〉のみならず、隣接領域(まちづくり教育、社会教育、生涯教育、環境教育、開発教育、学校教育、経営者研究、リーダー研究、教師研究、実践知研究等)から内外の文献を幅広く収集・分析し、そこから得た知見を、本研究全体の構成・手順の総合的検討や今後の個々の研究課題(観光まちづくり学習WS実践者の実践知や要件の抽出や体系化等)の分析枠組み・視点の検討に援用した。2.観光まちづくり学習におけるWS上級実践者へのインタビュー調査:最初に、観光まちづくり学習においてWSの企画・運用を総合的・効果的に差配する実績を10年程度有する〈WS上級実践者〉をメンバーとする「WS実践知研究会」(29年度時点:5名)を立ち上げた。次に、個々のメンバーに対して、1過去に主導した「観光まちづくり学習を目途とするWS」の概要と特徴、2WSの設計から運用に至る過程の実際の段取り・差配事項とその過程で必要とされる能力・技術・専門性、3WS実践知を獲得してきた経緯(ヒストリー)等について、オーラルヒストリー方式を交えたインタビュー調査を行った(今年度は3件)。3.上記の2で聴取した「観光まちづくり学習WSの実践事例」の記録化:研究会メンバーが、観光ボランティアガイド、観光情報デザイン、スポーツツーリズムの各分野で、担い手育成を目的に主導したWSについて「その実践プロセス」に関する音声データを入手・整理し、観光まちづくり学習WS実践事例の記録化を進めた(本記録は今後の研究に役立てるとともに、研究期間中、追加・修正を加え、観光まちづくり学習WS実践アーカイブとして関係者間で共有できるよう整備を進める)。上記評価の理由は、以下の2点である。1.「WS」及び「WS実践者」に関する海外文献調査の遅れ:1年目では、〈観光まちづくり〉〈観光まちづくり学習〉〈WS・ファシリテーター〉のみならず、隣接領域(まちづくり教育、社会教育、生涯教育、環境教育、開発教育、学校教育、経営者研究、リーダー研究、教師研究、実践知研究等)から国内外の文献を幅広く収集・分析し、そこから得た知見を、本研究全体の構成・手順の総合的検討や今後の個々の研究課題(観光まちづくり学習WS実践者の実践知や要件の抽出や体系化等)の分析枠組み・視点の検討に援用した。しかしながら、海外文献については、その収集・分析及び知見整理等がやや不十分であり、この点は来年度の継続課題と捉えている。2.観光まちづくり学習におけるWS上級実践者による「実践知研究会」の運用の遅れ:研究計画の1年目では、観光まちづくり学習においてWSの企画・運用を総合的・効果的に差配する実績を10年程度有する〈WS上級実践者〉をメンバーとする「WS実践知研究会」を立ち上げ、相互に情報を共有し議論の場を設ける予定だった。しかしながら、個々の研究会メンバーに対するオーラルヒストリー方式を交えたインタビュー調査に想定以上に時間を要したため、研究会での検討や議論は、次年度において本格的に始動させる予定である。
ポジトロン断層による癌転移能画像診断法の開発

ポジトロン断層を用いて、癌の性質、特に転移能、悪性度に関する診断を可能にすることを目標として、平成4年度より基礎研究を行った、。【昨年度までの経過】細胞膜の糖鎖代謝の指標と考えられる^<18>Fフルオロアセチルグルコサミンの腫瘍集積が、癌転移能の高いメラノーマで亢進していることが明らかになった。また、アミノ酸トレーサーの腫瘍集積も、転移能の高い細胞系で高いことがわかった。アミノ酸トレーサーの腫瘍集積機序を調べるために、タンパク合成阻害剤を用いた実験を行った結果、^<14>Cロイシンの腫瘍集積は、タンパク合成に依存しているが、^3Hメチオニンと^<18>Fフルオロタイロシンは、膜のアミノ酸輸送に依存していることが明らかになった。【本年度の研究】メチオニンと同じ中性アミノ酸の輸送システムにより膜輸送が行われ、代謝が遅いことからアミノ酸輸送の指標であることがと示されている^<18>Fフルオロフェニルアラニン(Fphe)の腫瘍診断能を調べ、^<14>Cメチオニン・^3Hチミジンと比較した。その結果、Fpheは腹部正常臓器への集積が低く、腫瘍を高いコントラストで抽出できるだけでなく、Fpheの腫瘍集積は放射線治療に鋭敏に反応して低下し、治療評価の指標として有望であること、腫瘍内の分布はメチオニンと同一であることがわかった。【結論】最終目的である癌の転移能の診断には、本研究の範囲では実用レベルでは到達できなかったが、実験レベルでは^<18>Fフルオロアセチルグルコサミンが有望な薬剤であった。この他にも、メラノーマ診断用に^<18>Fフルオロドーパ、タンパク合成の指標として^<18>Fフルオロタイロシン、アミノ酸輸送の指標及び鋭敏な治療評価薬剤として^<18>Fフルオロフェニルアラニンなど、^<18>F標識アミノ酸類の特徴が明らかにされ、今後の臨床応用が期待される。ポジトロン断層による癌転移能診断を調べるために、多田らの開発した新しい^<18>F標識グルコサミン誘導体と、転移能の異なるマウスB16メラノーマの系、及び乳癌FM3Aの系を用いて、in vivoでの腫瘍集積と代謝を調べた。^<18>Fフルオロアセチルグルコサミン(FAG)の腫瘍集積は、転移能の低いB16F1よりも転移能の高いB16F10で有意に(p〈0.05)高かった。FM3Aの系では転移能とFAGの集積に相関はなかった。また、糖代謝薬剤^<14>Cデオキシグルコース、増殖の指標^3Hチミジンの集積はB16メラノーマ、FM3A乳癌のいずれでも有意差はなかった。糖代謝、増殖いずれにも差がないにもかかわらずFAGの集積の高かったB16F10は、膜の糖鎖が代謝の差を反映している可能性が示唆された。FAGの代謝物をPHLCを用いて分析したところ、肝においては直ちにリン酸化され、ウリジン二リン酸化(UDP糖)を経て、60分までに大半が酸不溶性分画に入り、膜の糖鎖へ代謝されてゆくことが考えられた。一方、B16メラノーマでは代謝が非常に遅く、60分後でもなおリン酸化の段階にとどまっていた。またB16F1とF10ではFAGの代謝物には差がなかった。別の角度からのアプローチとして、メラノーマの分化の指標であるメラニン合成能と増殖の関係、更にこれらと転移能との関係について調べた。メラニン合成の前駆体をポジトロン標識した薬剤

^<18>F2フルオロドーパと^3Hチミジンのin vivoでのB16F1,B16F10,FM3A3種の腫瘍への分布を、新たに開発した二重標識ミクロオートラジオグラフィーにより解析した。その結果、メラニン合成は細胞増殖と逆相関すること、そしてメラニン合成が活発なのは、S期以外のメラノサイトであることが示された。また高転移のB16F10にはメラノサイトが少なく、より未分化な状態であることが分かった。ポジトロン断層を用いて、単に癌が存在すると言うだけでなく、どういう性質の癌であるか、特に転移能に関する診断を行うために平成4年より基礎研究を行っている。昨年、細胞膜の糖鎖の代謝の指標と考えられる^<18>Fフルオロアセチルグルコサミン(FAGlu)の腫瘍集積が、転移能の高いB16F10で高いことを明らかにした。本年は、さらに2種の^<18>F標識化合物を検討した。新規に開発された^<18>Fフルオロアセチルガラクトサミン(FDGal)、^<18>Fフルオロアセチルマンノサミン(FAMan)の腫瘍集積を比較したところ、FDGalとFAGluのAH109A腫瘍への集積は同程度で、この両者に比してFAManは明らかに低いことがわかった。次に、タンパク合成の指標となる各種アミノ酸トレーサーの集積と代謝を、転移能の異なる腫瘍FM3AP0とFM3AP15で比較した。転移能の低いFM3AP0で、タンパク分画への取り込みが最も高かったのは^<14>Cロイシンであった。^3Hメチオニンは脂質とRNA分画への移行が多かった。^<18>Fフルオロタイロシンは脂質への移行が多かった。3種すべてのアミノ酸の腫瘍集積及びタンパク分画への取り込みのいずれも、高転移腫瘍FM3AP15は低転移腫瘍FM3AP0よりも高かった。しかし、統計的な有意差には至らなかった。また、タンパク合成阻害剤を用いた解析では、^<14>Cロイシンの腫瘍集積はタンパク合成に強く依存しているが、^3Hメチオニンと^<18>Fフルオロタイロシンの腫瘍集積はむしろ膜のアミノ酸輸送に依存していることが明らかになった。ポジトロン断層を用いて、単に癌が存在するだけでなく、どういう性質の癌であるか、特に転移能、悪性度に関する診断を目標として、平成4年度より基礎研究を行っている。これまでの研究で、細胞膜の糖鎖代謝の指標を考えらえる^<18>Fフルオロアセチルグルコサミンの腫瘍集積が、癌転移能の高いメラノーマで亢進していることが明らかになった。また、アミノ酸トレーサーの腫瘍集積も、転移能の高い細胞系で高いことがわかった。アミノ酸トレーサーの腫瘍集積機序を調べるために、タンパク合成阻害剤を用いた実験を行った結果、^<14>Cロイシンの腫瘍集積はタンポク合成に依存しているが、^3Hメチオニンと^<18>Fフルオロタイロシンは、膜のアミノ酸輸送に依存していることが明らかになった。そこで本年は、メチオニンと同じ中性アミノ酸の輸送システムにより膜輸送が行われ、代謝が遅いことから、アミノ酸輸送の指標であることが示されている^<18>Fフルオロフェニルアラニン(FPhe)の腫瘍診断能を調べ、^<14>Cメチオニン(Met)・^3Hチミジン(Thd)と比較した。ラットにAH109A腫瘍を移植し、移植8日目にトレーサーの体内分布を調べた。腫瘍集積は、FPheとMetで差はなく、Thdは低かった。FPheはMetと異なり、肝、小腸、腎への集積が腫瘍より低く、腹部腫瘍陽性描出の可能性を示した。
電気刺激薬物放出チップの開発と生体センサを組み合わせた放出制御への展開

本研究は、電気刺激薬物放出チップの開発と生体センサを組み合わせた放出制御に関する研究を行った。電極との直接反応により薬物を放出することが可能な素子は、基板電極上にナフィオンを被覆した後、表面キャスト法によりカチオン性薬物を静電的相互作用を利用し基板上に固定化することにより作製できた。一方、間接電気反応型の素子は、放出薬物を対イオンとして持つビピリジニウム塩を置換したピロール誘導体を創製し、電気化学的重合反応により基板上へ固定化することにより作製できた。これら作製された何れの素子においても定電位電解法では、印加電位を制御することにより、固定されている薬物の放出量を徐放制御できた。一方、定電流電解法では設定電位を制御することにより、固定されている薬物の放出量を徐放制御できた。さらに、設定電流を微小化にすることにより、固定されている薬物の放出開始を遅延化できた。次に、電気刺激薬物放出チップと生体センサとの一元化に関する研究を行った。まず、薬物放出素子とグルコースセンサとを組み合わせ、経時的にモニタリングを行いながら糖尿病治療薬であるインスリンの放出制御を試みたところ、治療域に達したとき薬物放出素子よりインスリンが放出された。また、長時間周期で薬物送達が可能な素子の開発を目指し、基板にシリコンを用い、マイクロインジェクション等の技術を駆使し、少量を正確に充填できるよう貯蔵庫をピラミッド状にし、その表面を酸素や塩素イオン等による腐食を防ぐことが可能な金膜で覆い陽極と、陰極もまた腐食を防ぐためシリコンジオキシフィルムで覆った。この素子の陽極上に、電気刺激により薬物が放出する機能性材料を固定化し、生体内での腐食性を調査した。その結果、生体内と同様な成分の溶液中ではなんら影響を受けずに腐食されず、本電気刺激薬物放出チップが長時間周期で薬物送達が可能である知見を得た。本年度は、まず電気刺激により応答する基板材料の創製と放出薬物の固定化ならびに電気信号による薬物の放出制御について検討を行った。電極との直接反応により薬物を放出することが可能な素子は、基板電極上にポリアニオンであるナフィオンを被覆した後、表面キャスト法によりカチオン性薬物を静電的相互作用を利用し基板電極上に固定化することにより作製できた。一方、電子移動メディエーター-放出薬物複合型の素子は、放出薬物を対イオンとして持つビピリジニウム塩を置換したピロール誘導体を創製し、ピロール部位の電気化学的重合反応により基板電極上へ固定化することにより作製できた。次いで、これら作製された電気刺激薬物放出機能を有する素子について、電気信号による薬物の放出制御について検討した。その結果いずれの素子においても定電位電解法では、印加電位を卸御することにより、固定されている薬物の放出量を徐放制御できることが明らかとなった。一方、定電流電解法では設定電位を制御することにより、固定されている薬物の放出量を徐放制御できることが明らかとなった。さらに、設定電流を微小化にすることにより、固定されている薬物の放出開始を遅延化することが可能であった。これは微小電流に設定することにより、放出薬物あるいは放出薬物を固定化している基材(電子移動メディエーター)の酸化あるいは還元反応が起こる電位に達するまで時間を要するために、固定されている薬物の放出開始に遅延化が生じたと考えられる。前年度の研究成果をもとに、生体センサとの組み合わせたコントロールド・リリースシステムの構築ならびに電気刺激薬物放出マイクロチップの開発を行った。まず、電気刺激薬物放出素子とグルコースセンサとを組み合わせ、経時的にモニタリングを行いながら糖尿病治療薬であるインスリンの電気的な放出制御を試みた。

その結果、グルコースセンサにより溶液中のグルコースが治療域に達したとき、電気刺激薬物放出素子よりインスリンが放出されることが明らかとなり、電気刺激薬物放出素子と生体センサの一元化を図ることが可能であった。次に、長時間周期で薬物送達できることが可能なマイクロチップの開発を目指し、基板にシリコンを用い、マイクロインジェクションやインジェットプリンタの技術を駆使し、少量を正確に充填できるよう貯蔵庫をピラミッド状にし、その表面を酸素や塩素イオン等による腐食を防ぐことが可能な金膜で覆い陽極と、陰極もまた腐食を防ぐためシリコンジオキシフィルムで覆った。このマイクロチップの陽極上に、電気刺激により薬物が放出する機能性材料を固定化し、作製された電気刺激薬物放出マイクロチップについて、生体内での腐食性を調査した。その結果、生体内と同様な成分の溶液中では、作製された電気刺激薬物放出マイクロチップは何ら影響を受けずに腐食されないことが明らかとなった。現在、この電気刺激薬物放出マイクロチップ陽極に与えられた電気信号容量に応じた薬物の放出制御を検討し、このマイクロチップに電源とグルコースセンサを組み込み、電気刺激薬物放出マイクロチップが一元化され、コントロールド・リリースのオートメーション化が可能なことを明らかにしている。
代謝物分析の精度を考慮したアデノシン受容体濃度画像推定法の無採血化と診断への応用

1.動脈採血省略法の頑健性及び可用性の改良アデノシンA_<2A>受容体のトレーサである[^<11>C]TMSXを用いたPET撮影データに対して,動脈採血省略法を適用した.健常者および治療前・治療開始後のパーキンソン病症例について提案法を適用した結果,本トレーサのPETデータについては,患者の状態が動脈波形の推定に影響を与えないことが分かった.2.代謝物分析の持つ計測誤差が生体機能パラメータの推定に与える影響.未変化体の割合値の誤差モデルから導出した式を用いて計測精度を算出したところ,2種類の代謝物分析法のうち,column-switching法が,普及しているprotein precipitation法より,2倍の精度(半分の標準偏差値)を持つことが分かった.この精度の違いは生体機能パラメータの推定結果に大きな影響を与える.シミュレーションにおいて,神経受容体結合能を表すパラメータ(BP_<ND>)の高い領域では,推定したBP_<ND>と真値との相対誤差が0-20%に分布するという興味深い結果を得た.血液入力関数の推定法を評価する場合,推定した血液入力関数を用いて計算した生体機能パラメータが,実際に計測した血液入力関数を用いて計算した生体機能パラメータと一致するかどうか調べる,という方法がよく用いられる.しかし,代謝物分析の計測誤差のみによってパラメータの推定値が上記の通り変動することから,この方法だけで入力関数を評価することには問題があると言える.1.動脈採血省略法の頑健性及び可用性の改良アデノシンA_<2A>受容体のトレーサである[^<11>C]TMSXを用いたPET撮影データに対して,動脈採血省略法を適用した.健常者および治療前・治療開始後のパーキンソン病症例について提案法を適用した結果,本トレーサのPETデータについては,患者の状態が動脈波形の推定に影響を与えないことが分かった.2.代謝物分析の持つ計測誤差が生体機能パラメータの推定に与える影響.未変化体の割合値の誤差モデルから導出した式を用いて計測精度を算出したところ,2種類の代謝物分析法のうち,column-switching法が,普及しているprotein precipitation法より,2倍の精度(半分の標準偏差値)を持つことが分かった.この精度の違いは生体機能パラメータの推定結果に大きな影響を与える.シミュレーションにおいて,神経受容体結合能を表すパラメータ(BP_<ND>)の高い領域では,推定したBP_<ND>と真値との相対誤差が0-20%に分布するという興味深い結果を得た.血液入力関数の推定法を評価する場合,推定した血液入力関数を用いて計算した生体機能パラメータが,実際に計測した血液入力関数を用いて計算した生体機能パラメータと一致するかどうか調べる,という方法がよく用いられる.しかし,代謝物分析の計測誤差のみによってパラメータの推定値が上記の通り変動することから,この方法だけで入力関数を評価することには問題があると言える.
デジタル教科書用デバイスを活用した野外観察教材の開発

だれでも校庭野草の名前がわかるサイトの開発をめざし、ウェブサイト上に検索サイトhttp://chiba-muse.jp/wf2018-h/を開設し公開すると共に、これを用いた授業を行い、データの収集と分析を行ってきた。野草の同定において、ほとんどの中学生が正解にたどり着くには、さらなる検索精度の向上が必要であることが明らかになったので、使用すべき形質の数を検討した。野草検索の場合、一般に使用する形質の数をふやすと、形質判定の精度に自信のもてない形質が増え、結果として形質判定の誤りが増えて同定精度が落ちることが知られている。このことを確認するために、我々の作成した野草検索サイトを用いて、中学生に数を絞らずに検索を行わせた。この調査の結果,7つ以上の形質を検索に使った場合,使う形質の数が増えるほど正答が候補からはずれてしまう傾向が見られた。上述の結果をもとに、6つの形質のみを使って校庭の野草調べの授業実践を行った。実践は、4月26日に浦安市立入船中学校一年生3クラス約100名、5月18日と21日、千葉県君津市立君津中学校一年生6クラス約200名を対象に野草雑草検索サイトを用いた授業を行った。授業は2人一組で、ipadとワークシートをそれぞれ持たせ、ワークシートに観察結果を記録した後ipadを用いて野草の検索を行った。検索形質や操作性について、多くのデータを取得することができたが、高温が続いたため教科書で扱われている野草の花期が終わっており、別な種類でのデータしか得ることができなかった。本研究においては、4-5月に行われる野草観察授業での実践が極めて重要である。しかし、昨年度千葉県では4月に異常な高温がつづき、通常観察できる野草の花期がすべて終わっていた。このため十分なデータを取得することができず、延長申請を行う主な原因となった。昨年度、通常観察できる野草の花期がすべて終わっていた原因のひとつに、授業日程が5月下旬にずれ込んでしまったことがある。そこで2019年度は、学校との調整でこの点に留意し、5月上旬までの授業実施を企画した。本研究の目的である、以下の4つの問題点を明らかにするため、浦安市立入船中学校および君津市立君津中学校で中学1年生を対象にiPadを用いた授業を行った。(1)児童生徒用の教材「デジタル野草カード」に必要な条件。(2)児童生徒用「野草検索サイト」が、教材として必要か否か。(3)指導者が事前に野草の名前を知るためのツール「野草検索サイト」に必要な条件。(4)校庭でデジタルデバイス(iPad)を使用するために必要な環境。その結果、(1)紙版の野草カードで裏面にある解説を、デジタル野草カードでは省略して授業を実施した結果、識別には画像があれば十分であり、形質についての説明は不要であることが明らかになった。(2)については、iPadで検索作業を行わせた結果、「検索」という作業が、中学一年生にとっては難易度の高い作業であることが明らかになった。校庭の野草観察に費やすことのできる授業時数は普通1校時であり、そのなかで観察と検索を同時に行うためには、さらなる工夫が必要である。(3)については、観察時の花の有無が大きな要素であることが明らかになった。(4)については、校庭等の屋外でインターネットを使用できる環境が必要であることが明らかになった。現在デジタルデバイスの導入を進めている多くの学校で、屋外での受信は想定されておらず、問題点が明らかになった。研究結果の一部は、日本生物教育学会第101回全国大会で発表した。観察対象の野草の多くが5月には花期を終えてしまうため、校庭の野草観察は4月におこなうことが望ましい。しかし、この時期の中学1年生は、新入生対象の様々な行事があり、実験計画を立てることが難しい。今回、4月には入船中学校1校でしか、実験を行えなかった。ただし、秋に君津中学校で同様の授業を行うことができたため、季節は異なるものの、ある程度のデータを取ることができた。本年度、中学1年生を対象にタブレットPCとA4版のカードを用いて校庭の野草の名前調べを行い、効果の違いを検証した.授業は2017年5月8日と10日に千葉県市原市立I中学校1年生6クラス200名を対象に実施した.タブレットPCには8種類の野草の画像をPDF形式で保存し,生徒は2人一組で画面に示された野草を探し,採集して指導者の確認を受けた後,次の種類を探した.画像は2種類用意し,比較した.ひとつは白い背景の上に野草が載っているものでほぼ実物大の画像,もうひとつは花,葉,全体など,様々な部位の写真6枚を組み合わせた画像である.また「野草カード」も比較のために用いた.6クラス各1校時の授業を行い,記録を分析したところ次のような結果が得られた.(1)タブレットPCとA4版のカードで授業を行ったが,植物の探しやすさに差は出なかった.(2)1枚写真と組写真では,組写真のほうが探しやすいという結果がでた.(3)生徒はタブレットPCの操作を問題なくできた.以上のことからタブレットPCを活用した我々の教材は,従前の「野草カード」に比べても遜色のない有効性をもつことが確認できた.この内容は、日本生物教育学会第102回全国大会で発表した。

次の二点により、今年度は計画に多少の遅れが生じた。(1)校庭の野草観察は、季節の影響が大きく、観察に適した時期は限られている。このため、実験を行える学校数に限りがあり、データの量が十分に確保できなかった。秋に観察授業を行ってくださる学校もあり、不足分の補充を試みている。(2)タブレットPCを導入している学校でも、校庭では電波が届かず、今年度は検索作業を伴う授業を行うことができなかった。だれでも校庭野草の名前がわかるサイトの開発をめざし、ウェブサイト上に検索サイトhttp://chiba-muse.jp/wf2018-h/を開設し公開すると共に、これを用いた授業を行い、データの収集と分析を行ってきた。野草の同定において、ほとんどの中学生が正解にたどり着くには、さらなる検索精度の向上が必要であることが明らかになったので、使用すべき形質の数を検討した。野草検索の場合、一般に使用する形質の数をふやすと、形質判定の精度に自信のもてない形質が増え、結果として形質判定の誤りが増えて同定精度が落ちることが知られている。このことを確認するために、我々の作成した野草検索サイトを用いて、中学生に数を絞らずに検索を行わせた。この調査の結果,7つ以上の形質を検索に使った場合,使う形質の数が増えるほど正答が候補からはずれてしまう傾向が見られた。上述の結果をもとに、6つの形質のみを使って校庭の野草調べの授業実践を行った。実践は、4月26日に浦安市立入船中学校一年生3クラス約100名、5月18日と21日、千葉県君津市立君津中学校一年生6クラス約200名を対象に野草雑草検索サイトを用いた授業を行った。授業は2人一組で、ipadとワークシートをそれぞれ持たせ、ワークシートに観察結果を記録した後ipadを用いて野草の検索を行った。検索形質や操作性について、多くのデータを取得することができたが、高温が続いたため教科書で扱われている野草の花期が終わっており、別な種類でのデータしか得ることができなかった。本研究においては、4-5月に行われる野草観察授業での実践が極めて重要である。しかし、昨年度千葉県では4月に異常な高温がつづき、通常観察できる野草の花期がすべて終わっていた。このため十分なデータを取得することができず、延長申請を行う主な原因となった。すでに、2017年4月下旬から5月上旬にかけて、2つの中学校8クラスでipadを活用した授業を実施した。このなかでは、野草カードとの比較やタイプの異なる野草カードを使い、効果を比較した。これらの実験で得られたデータを解析し、野草検索サイトの改善、教員への教材配布方法の検討を行いたい。タブレットPCを導入している学校でも、校庭では電波が届かず、今年度は検索作業を伴う授業を行うことができなかった。そこで予備実験を重ねた結果、タブレットPCとポケットWiFiの組み合わせにより、携帯電話通話エリアにある校庭であれば、どこでも授業を実施することが可能となった。今年度は検索機能を活用した授業を多くの生徒を対象に行い、遅れを取り戻したい。昨年度、通常観察できる野草の花期がすべて終わっていた原因のひとつに、授業日程が5月下旬にずれ込んでしまったことがある。そこで2019年度は、学校との調整でこの点に留意し、5月上旬までの授業実施を企画した。共同研究者、林延哉が交通事故により入院し、計画遂行が不能となったため。十分な数の授業が行えなかったためデータ量に不足が生じ、データ処理およびプログラムの修正が十分に行えなかったため。
エクセントリック運動による筋損傷と血液中の骨格筋由来蛋白質濃度の変化

本研究は,エクセントリック運動による筋損傷のモデルを確立し、筋機能および他の筋損傷の指標の変化、特に骨格筋収縮・構造蛋白質の血液中濃度の経時的変化を明らかにすることを目的として2年間にわたって行われた。上腕屈筋群のエクセントリック運動のモデルには改良を加え,運動中の筋力発揮を正確にモニター・記録することができるようになり,損傷を引き起こす条件についても詳細に検討され,Bモード超音波画像を用いて損傷の程度を定量化する方法も確立できた。その成果は、2編の論文として発行された他、5編の論文が現在印刷中となっている。また,これまで用いてきた筋損傷の間接的指標間の相互関係についても明らかにでき,血漿クレアチンキナーゼ(CK)活性値の運動後のピーク値は筋力の低下度や回復率,筋の腫脹,関節可動域とも高い相関関係を示すが,筋肉痛の程度とは有意な相関関係が認められないことが確認できた。CKのピーク値は血液中の他の酵素活性(LDH:乳酸脱水素酵素,AST:グルタミン酸オキザロ酢酸トランスアミナーゼ)やミオグロビンのピーク値とも有意な相関関係にあり,MRIやBモード超音波画像で捉えられた損傷度とも有意な高い相関関係を示すことが明らかにできた。これらについては論文にまとめ、Medicine and Science in Sports and ExerciseとInternational Journal of Sports Medicineに投稿し、現在審査を受けている。さらに、筋損傷に伴う血液中の酵素活性の変化については、論文に掲載済みである。しかし,CKやミオグロビン以上に筋損傷をダイレクトに反映すると考えられる骨格筋構造蛋白質(ミオシン軽鎖,トロポニンTおよびI)や細胞骨格蛋白質(デスミン、ジストロフィンなど)の血液中濃度を,骨格筋由来のミオシン軽鎖,トロポニンTおよびIのモノクローナル抗体を用い,エンザイムイムノアッセイ(ELISA)によって測定しようと試みたが,抗体の特性のためか,信頼性が高いデータが得られるには至っておらず、現在も引き続き検討中である。本研究は2年間にわたる計画で進行中であり,初年度は,骨格筋収縮・構造蛋白質の血液中濃度の定量法を確立し,上腕屈筋群のエクセントリック運動に伴うこれらの経時的変化を明らかにすることを目的とした。骨格筋構造蛋白質のうち,本研究において血液中濃度の定量を試みようとしているものは,ミオシン軽鎖,ミオシン重鎮,アクチン,トロポニンTおよびI、デスミンである。このうち,ミオシン軽鎖,トロポニンTおよびIについては心筋損傷のマーカーとして既に用いられ,キット試薬も開発され,発売されている。心筋と同様なプロトコールあるいはそれを応用し,ヒト骨格筋のミオシン軽鎖,トロポニンTおよびIのモノクローナル抗体を用い,エンザイムイムノアッセイ(ELISA)によって定員できるものと考えた。そこで,ELISAに必要なマイクロプレート・リーダーを初年度の研究経費の中で購入し.その使用法に精通し.これまでの研究報告を参考に,骨格筋のミオシン軽鎖,トロポニンTおよび1の定員法の確立を試みた。しかし,抗体の特性のためか,信頼性が高いデータが得られるところまでは,もう一歩の状況である。また,同様に,アクチン,ミオシン重鎮,,デスミンの抗体も購入し,ELISAによって定量を試みているが.モノクローナル抗体の精度の問題や交差反応の影響などもあり,これらについても信頼性の高いデータが得られるまでには至っていない。

しかし,平成11年度において,上腕屈筋群のエクセントリック運動に伴うMRIや筋機能の変化,さらには筋生検によるサンプルの組織学的な検討から推察される筋損傷と,血液中の骨格筋構造蛋白質濃度の変化との関係を明らかするという当初の目標を達成するための基礎づくりは進行しており,ようやく信頼性の高いデータが得られる目途が立った状況である。平成11年度の前半には当初から目標としていた.6つの骨格筋構造蛋白質の血液中濃度の定量法を確立できる予定である。したがって,現時点においては,まだ今回の研究を基にしての研究発表はない。本研究は,上腕屈筋群のエクセントリック運動に伴う骨格筋収縮・構造蛋白質の血液中濃度の定量法を確立し,その経時的変化を明らかにすることを目的として2年間にわたって行われた。上腕屈筋群のエクセントリック運動のモデルには改良を加え,運動中の筋力発揮を正確にモニター・記録することができるようになり,損傷を引き起こす条件についても詳細に検討され,Bモード超音波画像を用いて損傷の程度を定量化する方法も確立できた。また,これまで用いてきた筋損傷の間接的指標間の相互関係についても明らかにでき,血漿クレアチンキナーゼ(CK)活性値の運動後のピーク値は筋力の低下度や回復率,筋の腫脹,関節可動域とも高い相関関係を示すが,筋肉痛の程度とは有意な相関関係が認められないことが確認できた。CKのピーク値は血液中の他の酵素活性(LDH:乳酸脱水素酵素,AST:グルタミン酸オキザロ酢酸トランスアミナーゼ)やミオグロビンのピーク値とも有意な相関関係にあり,MRIやBモード超音波画像で捉えられた損傷度とも有意な高い相関関係を示すことが明らかにできた。そこで,CKやミオグロビン以上に筋損傷をダイレクトに反映すると考えられる骨格筋構造蛋白質(ミオシン軽鎖,トロポニンTおよびI)の血液中濃度を,骨格筋由来のミオシン軽鎖,トロポニンTおよびIのモノクローナル抗体を用い,エンザイムイムノアッセイ(ELISA)によって測定しようと試みた。しかし,抗体の特性のためか,信頼性が高いデータが得られるところまでは,もう一歩の状況である。また同様に,骨格筋のアクチン,ミオシン重鎖,デスミンの抗体も購入し,ELISAによって定量を試みたが,モノクローナル抗体の精度の問題や交差反応の影響などもあり,これらについても信頼性の高いデータが得られるまでには至っていない。骨格筋収縮蛋白質や構造蛋白質の血液中濃度が精度良く定量できない原因には,これらが血液中へ出てくるメカニズムが酵素蛋白質やミオグロビンとは異なる可能性も考えられ,今後も引き続き検討を加えていきたい。なお,本研究課題に関連して行った研究は論文3編にまとめられ,このうち1編は既に学術雑誌(ActaPhysiologica Scandinavica)に掲載された。他の2編は審査中である。
概日時計形成に対するインドールアミンとカチュールアミンの関与

コオロギGryllus bimaculatusの卵(おそらく胚)にメラトニンやその合成酵素の1つであるserotonin N-acetyltransferase(NAT)が存在し、発生過程に伴って著しい変化を示すことを明らかにした。さらに、胚発生中期のコオロギ卵におけるNAT活性は概日リズムを示し、このリズムは明暗周期に同調することを発見した。以上の結果によって、コオロギでは胚発生中期には概日時計の構造が既に形成され、機能していることと、この概日時計は明暗周期に同調する機構を保持していることを証明した。同時に、概日時計の構造形成や機能開始に対して、メラトニンが関与している可能性を示した。コオロギ胚を幾つかの光条件下で培養し、この胚が孵化する時刻を調べた。その結果、明暗周期下では明期の初期に孵化が起こることと、この現象は恒暗条件下でも起こることを発見した。加えて、母体由来の因子がこの時計の機能に対して影響を及ぼすのではないかという可能性を示した。プラナリアDugesia japonicaにメラトニンが存在することと、その合成経路を明らかにした。また、メラトニンの前駆体であるセロトニンがプラナリアの神経系(おそらくニューロン)に存在し、プラナリアにおけるセロトニン含量は真夜中に最低値を示す日周リズムを示し、このリズムは恒暗条件下でも維持されることを明らかにした。メラトニンがヒト卵巣で合成されることを明らかにした。メラトニンがマウス卵の受精と卵割を促進することを明らかにした。メラトニン合成に関与する酵素の1つであるserotonin(arylalkylamine)N-acetyltransferase(NAT)活性がコオロギ(Gryllus bimaculatus)卵(おそらく胚)に存在し、胚発生中期では昼夜及び概日リズムを示すことを証明した。加えて、このNAT活性の概日リズムは明暗周期に同調することを明らかにした。以上の結果から、コオロギでは胚発生中期に、おおよそ24時間の周期を測る時計機構(概日時計)が既に形成され且つ機能していること、この概日時計は明暗周期への同調機構を保持していることを主張した。私たちはコオロギ胚においてメラトニンが存在し、そのメラトニン含量は、胚発生中期において昼夜変化を示すことを以前報告した。この報告と従来の脊椎動物を用いた研究結果を併せると、私たちが検出したNATはコオロギにおけるメラトニン合成のkey enzymeであり、合成されたメラトニンは測時機構や明暗周期への同調機構の調節因子であることを示唆する。加えて、コオロギでは産卵された直後の卵でもメラトニンやその前駆体であるセロトニンが存在することから、これらの分子が概日時計の形成に対しても作用しているのではないかと推測した。また、コオロギ卵を明暗周期下でインキュベーションすると、暗期と明期が入れ替わる時に孵化が起こることを発見した。さらに、この卵を恒暗条件下インキュベーションした場合、孵化は概日リズムを示すことを明らかにした。
半導体ナノスピントロニクス材料の非局所理論に基づくデザイン

希薄磁性半導体の磁性については、実験的、理論的にある程度の理解が進んできたと言える。特に理論面からは、第一原理計算とスピン系のモンテカルロシミュレーションによって、磁気転移温度の定量的議論がモデルの範囲内で可能となったことによって、実験、理論双方の理解が深まったと言える。一方、輸送現象についてはまだ理論面からの研究が十分とは言えない段階である。昨年度より我々のグループでは輸送現象の第一原理にもとづく理解とスピントロニクスへの適用を目指した研究を進展させてきた。現在までに、久保・グリーンウッド公式に基づく、DC伝導、光学伝導、光吸収、XMCD等について、KKR-CPAのもとづく第一原理計算が可能となった。これらの手法を用いて、強磁性および反強磁性希薄磁性半導体の輸送現象の計算を行った。DC伝導に関してIII-V族、II-VI族化合物半導体をベースとし、磁性イオンMn、Crでドープした系に対して計算を行った。その結果、III-V族より、II-VI族の方が同じ不純物イオン濃度に対して伝導度は48倍程度低いこと、一般的に不純物濃度の増加とともに電気伝導度は単調に増加し、不純物濃度110%程度の領域で電気伝導はキャリア濃度に支配されていることが分かった。III-V族半導体をベースとする(Ga,Mn)Asについて、金属的伝導を示す領域での実験との定量的な一致は良い。また低濃度領域での伝導度の増加は急激である。一方、II-VI族をベースとした(Zn,Cr)SeについてはCr濃度が2%以下では伝導度は無く、2%以上で伝導度はほぼ直線的に増加する。III-V族ベースとII-VI族ベースでの不純物バンドの形成が定性的に異なっていることの反映であろう。光学伝導、X線吸収についても計算を行ったが、比較できる実験が十分ではない。特に、K吸収端X線磁気円二色性について多くの計算結果を得たが、微視的電子状態を反映しており実験との比較が期待される。1.ナノスピントロニクス材料の開発のために必要なフルポテンシャルKKRコードの改良整備を研究協力者の小倉昌子と共に行い、非局所理論を構築するために必要となる十分な精度を確保することができるようになった。最適化有効ポテンシャル法を用いたRPAレベルでの非局所理論を実用化するためには、非球対称ポテンシャルによる軌道の射影を行うため非球対称動径関数を精度良く求める必要がある。これは従来のFLAPW法等の変分法によっては満たされない。フルポテンシャルKKR法においてはボルン列を無限次まで計算することによって、この条件を満たすようにできる。単純なボルン列の足し上げは多くの場合発散を伴うが、最規格化を行うことによって正しい結果を得ることが可能となった。それらの改良によって、通常のマフィンティンKKR法と同程度の計算時間によって、フルポテンシャルKKR法を実行が可能となった。2.久保・グリーンウッド公式による輸送現象計算のための計算機コードを研究協力者の米原仁と共に開発し、それを従来のKKR法のパッケージに組み込んだ。これらのコードを用いてナノスピントロニクス材料である、(Ga,Mn)As、(Ga,Mn)In、(Zn,Cr)O、(Zn,Cr)Teなどの電気伝導度の第一原理計算を行った。その結果、III-V族をベースにした希薄磁性半導体は磁性イオンの増加とともに単調に電気伝導度が上昇するが、II-VI族をベースにしたものは電気伝導度の極小を示したあとに、電気伝導度が上昇することが分かった。実際の希薄磁性半導体ではアンダーソン局在による移動度端があるために、久保・グリーンウッド公式による電気伝導度とは必ずしも直接的な比較はできない。しかし、電気伝導度の絶対値の大きさは局在の程度の予想に用いることができるとともに、高不純物濃度の領域では定量的な議論も可能であり、今後のナノスピントロニクス材料開発のための大きな指針を与えるものである。

一方、II-VI族をベースとした(Zn,Cr)SeについてはCr濃度が2%以下では伝導度は無く、2%以上で伝導度はほぼ直線的に増加する。III-V族ベースとII-VI族ベースでの不純物バンドの形成が定性的に異なっていることの反映であろう。光学伝導、X線吸収についても計算を行ったが、比較できる実験が十分ではない。特に、K吸収端X線磁気円二色性について多くの計算結果を得たが、微視的電子状態を反映しており実験との比較が期待される。