hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光同調性分子組織体を用いる光電変換デバイスの構築

電気化学的傾斜構造を持つ光同調性分子ユニットを二次元、三次元空間に配列させた分子組織系を構成し、色素間のシンクロ現象によるカスケード的な電子移動の向上と電子拡散効果の発現による画期的な光電変換システムの実現を本研究の目的とする。すなわち、電荷分離型色素を金電極や金微粒子表面に化学修飾し、光に同調した色素間のシンクロ現象による電子拡散効果や、表面プラズモン効果による光-色素シンクロ現象を利用した電荷分離状態を原理とする光電変換システムを構築する。さらに、分子シンクロ現象を活用して、光電流の方向を制御できる多機能型光電変換素子も開発する。本年度の成果を以下にまとめる。(1)分子シンクロ現象の効果電解分離型色素としてルテニウム錯体(D)とビオローゲン(A)を連結した色素を合成した。D:A=1:0,1:1,1:2の系や、D-A間距離、A-電極間距離の異なる系について比較検討した結果、光電変換効率は1:2>1:1>1:0の順となった。また、A-電極間は短いほど有利であるのに対し、D-A間には最適距離が存在することを明らかにした。(2)金ナノ粒子-色素ハイブリッドシステム金ナノ粒子とルテニウム錯体、あるいはポルフィリンとのハイブリッド光電変換素子を構築した。ポルフィリン系で数百nAに及ぶ大きな光電流を得た。また、金ナノ粒子の表面プラズモンに基づく光電流の増強効果を世界で初めて見出した。(3)双方向性光電変換素子カソード方向、アノード方向の光電流を発する2種類の色素を混合した単分子膜を作製した。この素子において、500nm以下と600nm以上では逆方向の光電流が発生した。波長でスイッチできる双方向性光電変換素子を創出した。すなわち、電荷分離型色素を金電極や金微粒子表面に化学修飾し、二次元、三次元の電子移動場を構成する。光に同調した色素間のシンクロ現象による電子拡散効果や、表面プラズモン効果による光-色素シンクロ現象を利用した電荷分離状態を原理とする光電変換の増幅を図る。今年度の成果を以下に示す。(1)電荷分離型色素として、ルテニウム錯体、ポルフィリン、ビオローゲンを用いた。自己組織化法により高密度に配列した色素単分子膜を作製し、光電流と電荷分離色素の種類と密度との関係について検討した。その結果、ルテニウム錯体を用いた場合、高密度化に伴い、光励起に同調した電子移動と、電子移動に誘発される受容体間のシンクロナイゼーションによる逆電子移動の抑制が起こることを見出した。(2)金ナノ粒子と色素とを交互に自己組織化したハイブリッド構造の三次元集積体を電極表面に構築した。電子顕微鏡観察や吸収スペクトル測定により交互組織化の回数と光電流の関係を定量的に検討した。その結果、金ナノ粒子の積層化が相乗的に進行するとともに、それに対応する光電流増強を見出した。(3)金ナノ粒子が配列した"金微粒子電極"を作製した。この電極に色素を自己組織化させた。金ナノ粒子の量を増加させると、構成された多孔性空間での電解質拡散が影響を及ぼすようになり、光電流の増強が鈍る傾向を示した。この点を克服するために、サイズの異なる金ナノ粒子を混合させ、メゾスコピック構造の三次元空間を構成中である。
埋め込みＸ線ターゲットを用いた高感度Ｘ線撮影システムの開発

本研究では、Talbot-Lau干渉計を用いた、医療診断用の高感度X線撮影システムの構築を目指す。Talbot-Lau干渉計は回折格子を使用したX線撮影法の一つであり、物質中のX線の位相変化・小角散乱を検出して高感度な撮影が可能であるため、実用化が期待されている。我々は埋め込みX線ターゲットという独自のX線源を開発しており、Talbot-Lau干渉計と組み合わせた新規のX線撮影システムの開発を行っている。本年度はドット形状の埋め込みX線ターゲットを用いた2次元Talbot-Lau干渉計の検証を行った。通常Talbot-Lau干渉計はライン状の1次元回折格子を使用するが、回折格子の方向によってコントラストに差が生じる。回折格子を2次元化することで、方向に依らずに位相・小角散乱コントラストが得られ、より高精度な測定が可能になる。通常2次元Talbot-Lau干渉計は格子作製が難しいことから検証例は数少ないが、埋め込みターゲットの特徴(微細構造の作製が容易)を利用すれば、その問題を解決でき、容易に2次元干渉計を構築できる。埋め込みターゲットは学内の施設を用いて作製し、それを用いて2次元Talbot-Lau干渉計を構築した。全長1 mというコンパクトな光学系において、X線の位相変化・小角散乱によるコントラスト(位相微分像、小角散乱像)を取得することができた。位相微分像や小角散乱像は方向によって異なるコントラストを示した。この結果から、2方位で調べることでこれまで見落とされていたコントラストを取得できることがわかり、2次元Talbot-Lau干渉計が有効であることが示された。以上の成果は、また報告者を筆頭著者として英文論文誌(Optics Express)に提出され、2015年6月に受理された。また2015年9月に参加した国際会議XNPIGでは、口頭発表にて今回の研究成果を報告し、非常に高い評価を受けた。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
単細胞生物におけるアロメトリー法則の検証

運動活性と酸素消費の同時測定を応用し、単細胞生物繊毛虫での「基礎代謝」を特定し、単細胞生物での、アロメトリー理論の生物界全般への普遍性の検証を行った。ゾウリムシに対して,コンピューター・トモグラフィーによる細胞重量の推定方法を適用することによって,細胞咽頭による餌の取り込みに依存するアイソメトリー関係と,細胞表面からの酸素の流入に依存するアロメトリー関係のふたつの基礎理論が導入された。測定精度を向上し,より精密な理論予測の検証を行うことで、アロメトリー理論の普遍性が検証される方向性が確立された。個体サイズと生理現象の関係は多くの場合,アロメトリーで表現される。最も基本的な指標として基礎代謝速度があり、哺乳類だけにとどまらず多くの生物種を含んで「基礎代謝速度は体重の3/4乗に比例する(3/4乗法則)」ことが知られている。恒温動物における多くの測定に基づいて提唱されたアロメトリーの概念は他の生物での測定が進むにつれ、その適用範囲が拡大され,多細胞生物の仕切りを超え、単細胞生物にも当てはまるというのが通説となっている。しかしながら,理論の先鋭化に比べ実験事実の集積は遥かに遅れており、実験的根拠となっているデータは数十年間改訂されていない。さらに、単細胞を扱った実験研究は少なく、集約的な例として良く引用されるデータは半世紀近くもの批判の対象とはなっていない。また、アロメトリー理論は本来、動物の基礎代謝量に対して当てはめられるものであるが、単細胞生物においてはそのことに充分な注意が払われてこなかった。本研究では、先行研究において開発された運動活性と酸素消費を同時測定できる新しい方法を応用し、単細胞生物繊毛虫での「基礎代謝」を特定する。それをもとに、単細胞生物での、代謝速度とサイズとの関係を明らかにし、繊毛虫におけるアロメトリー法則、特に3/4乗法則の妥当性を検討する。さらに、同様の測定を他の原生生物にも応用し,単細胞生物でのアロメトリー理論の普遍性の検証を行う。粘性効果が支配的となる単細胞生物の運動では、運動によって消費されるエネルギーが代謝量の大きな割合を占めるが、これまでの測定では、運動依存的な代謝を分離することがなされてこなかった。エネルギー代謝と,運動活性の両方を高精度で同時測定可能な実験装置の検討と概念設計を行った。単細胞生物でのアロメトリー理論の確立を目指し,細胞重量決定の基礎となる体積の測定方法の改良を行った。従来からの回転楕円体近似に加えて,共焦点顕微鏡を用いたコンピューター・トモグラフィーによる体積の算出法を,数種のゾウリムシに対し応用したところ,回転楕円体近似と,トモグラフィー体積の間に比例関係が存在することが示された。両者の差分は,細胞咽頭の体積であることから,細胞体の体積と細胞咽頭の体積は比例関係にあることが示唆された。さらに,細胞体の長軸と短軸がアロメトリックな関係にあり,その結果,細胞表面積が体積の0.71乗に比例することが示された。これらの結果から,ゾウリムシの代謝活性と細胞体重量との間の法則性が指摘された。代謝速度が,細胞咽頭からの餌の取り込みに依存するならば,代謝速度は細胞重量に比例し,代謝速度が細胞表面からの酸素の流入によって規定されているとしたら,代謝速度は表面積に比例し,従って細胞重量の0.71乗に比例することが想定される。後者の想定は,単細胞生物におけるsurface ruleであり,従来から提唱されてきた3/4乗則の根拠となり得る。これらの理論的予測に対し,既存システムによる酸素消費の測定データと新たな体積測定法のデータを用いて検証を試みたところ,上記のふたつの予測はいずれも否定されることはなかった。測定精度を向上させ理論予測の検証の精度を上げることで,本研究の目的である単細胞生物でのアロメトリー法則の検証への方向性が確立される可能性が強く示唆された。測定システムの精度向上のために,蛍光センサーチップを容器内に封入した,オプティカル・スライス法が利用可能なチャンバーを作成した。容器容量を減少するとともに,試料の交換が容易となるように設計を行い,工作精度の優れた,ポリスルフォンによる容器を作成し,酸素消費速度と遊泳速度の同時測定を試みている。サイズの異なる生物種を比較すると、その個体サイズと生理現象の関係はアロメトリーで表現される。アロメトリーの概念は当初、恒温動物における多くの測定に基づいて提唱され、他の生物での測定が進むにつれ、その適用範囲が拡大されてきた。現在では、アロメトリーの法則は多細胞生物の仕切りを超え、単細胞生物にも当てはまるというのが通説となっている。

フラクタル理論の応用をはじめとして,アロメトリーに関する理論の先鋭化に比べ実験事実の集積は遥かに遅れており、実験的根拠となっているデータは数十年間改訂されていない。さらに、単細胞を扱った実験研究は少なく、集約的な例として良く引用されるデータは半世紀近くもの批判の対象とはなっていない。しかも文献に記載されている測定には多細胞動物の卵細胞での測定が含まれており、厳密な意味での単細胞生物のデータとは言えない。また、アロメトリー理論は本来、動物の基礎代謝量に対して当てはめられるものであるが、単細胞生物においてはそのことに充分な注意が払われてこなかった。粘性効果が支配的となる単細胞生物の運動では、運動によって消費されるエネルギーが代謝量の大きな割合を占めるが、これまでの測定では、運動依存的な代謝を分離することがなされてこなかった。本研究では、先行研究において開発された運動活性と酸素消費を同時測定できる新しい方法を応用し、単細胞生物繊毛虫での「基礎代謝」を特定する。それをもとに、単細胞生物での、代謝速度とサイズとの関係を明らかにし、繊毛虫におけるアロメトリー法則、特に3/4乗法則の妥当性を検討する。さらに、同様の測定を他の原生生物にも応用し,単細胞生物でのアロメトリー理論の普遍性の検証を行う。小容量のチャンバーを用い,生物試料による酸素消費速度を測定すると同時に、チャンバー内部での遊泳行動を記録するために,酸素センサーを装備したオプティカル・スライス法記録のできる装置の検討を,既存の装置をもとに行った。遊泳行動を妨げるような、撹拌をせずに酸素濃度を測定するためには、試料チャンバーの体積をなるべく小さくする必要がある。そのために,測定自体によって内部の酸素濃度が変化してしまう電気化学式センサーに代えて,前年度購入の蛍光式酸素センサーを搭載した小型測定容器の検討を行った。従来の装置では、700μl程度のチャンバー容量を実現していたが,装置の操作性が悪く,作業が繁雑になりがちであった。まずは,既存のセンサー装置の仕様を改めてチェックし,次の装置開発へ反映させる作業を行った。その結果、測定の精度を高めるためにはチャンバー容量を1/4以下にする必要があり,そのためにはセンサーチップを工夫する必要があることがわかった。PreSens社製のFibox3-MOを用いたシステムでは,蛍光センサーチップを容器内に封入したままで非破壊的に酸素濃度の計測が可能となる。このセンサーシステムを中核として、オプティカル・スライス法が可能なチャンバーを設計した。昨年度の予備試験結果に基づき,小容量で測定値の変動が少ないチャンバー素材を探索した。しかしながら,工作性に優れ,オプティカル・スライス法の利点を生かせる素材の特定が難しく,ガラスを用いることが現時点でのベストであるとの結論に至り,工作精度の向上方法を模索している。生物試料を含む小容量のチャンバーでの溶存酸素濃度を測定すると同時に、チャンバー内部での遊泳行動を記録するために,酸素センサーを装備したオプティカル・スライス法記録のできる装置の作成を既存の装置をもとに検討した。酸素消費の測定のためには従来の電気化学式センサーに代えて蛍光式酸素センサーを用いることとした。遊泳行動を妨げるような撹拌をせずに酸素濃度を測定するためには、試料チャンバーの体積をなるべく小さくする必要がある。その際、電気化学式センサーでは、測定自体によって内部の酸素濃度が変化してしまう。
未踏光周波数帯域を開拓する広帯域偏波無依存光アンプ基盤技術の構築

本研究では、光情報通信に利用可能な光周波数資源を大幅に拡大し、効率的に利用するためには未開拓の1.01.3μm帯で動作し、かつ入力光信号の偏波に依存しない半導体光アンプ(SOA)を開発している。縦/横偏波間の増幅率差の課題克服はSOA実用化のカギを握っており、独自のInAs/GaAs量子ドット多層積層によってTM利得を増強して偏波無依存を実現を目的にしている。これまでに、結晶成長温度の精密な制御に基づいて量子ドットの発光波長を1.01.3μmの範囲で制御することに成功し、量子ドットの多層積層によりTM偏光特性の増強を実現するとともに、量子ドット多層積層技術の構築、不純物ドープによる発光特性の制御、クラッド構造を有するデバイス構造の設計・試作・評価を行ってきた。平成30年度は光アンプデバイス構造を設計するとともに、実際にデバイスを作製し光アンプデバイス特性を精密に評価した。具体的には以下のとおりである。〇AlGaAsクラッド層で積層量子ドット活性層挟み込んだp-i-n構造からなるSOA素子を設計、試作、評価した。〇電流注入発光特性などSOAデバイスの動的な光応答基礎特性を精密に評価した。〇光データ転送実験を実施するため、光ファイバーによる素子の応答測定評価システムとして定評のあるfiber-to-fiber評価システムを構築した。以上の結果より、本研究で開発してきた1.01.3μm帯で動作するSOAデバイスが偏波無依存動作の指標とされる偏波利得差1dB以下で動作することを実証することに成功した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、未開拓の波長帯を含む1.01.3μm帯において超高速動作し、波長変換機能を有する偏波無依存SOAデバイス技術を開発する。具体的には、GaAs(001)基板にInAs/GaAs量子ドットを多層積層成長してTM利得増強を実現する。デバイス利得において30THz級の広帯域で偏波利得差1dB以下を実現する。またSiドーピングによる高利得化技術を確立する。70THzを超える帯域で偏波利得差1dB以下を実現するために、発光中心波長を制御した量子ドットに対して多層積層技術を構築し、3つの30THz級SOAで70THzを超える広帯域をカバーする。さらに、光データ伝送実験によって、超高速光スイッチおよび波長変換機能を実証する。平成28年度は結晶成長温度の精密な制御に基づく量子ドットの発光波長制御技術と量子ドット多層積層技術の構築をめざし、分子線エピタキシーで精密に制御したエピタキシャル結晶成長を行い、基礎光学的特性を評価した。具体的には以下の通りである。〇InAs量子ドット成長直後のGaAsキャップ層の成長温度を制御して、1.01.3μmをカバーすることに成功した。〇積層量子ドットのフォトルミネッセンスの温度依存性、励起光強度依存性、励起波長依存性を詳しく調べ、積層量子ドットの偏光発光特性を明らかにした。〇量子ドット成長条件と温度消光および発光減衰特性の関係を詳細に調べた結果、光学特性に直接影響する結晶欠陥の発生を最小限に抑えるキャップ成長温度が460°Cであることを突き止めた。量子ドットの積層化に伴う結晶欠陥を大きく抑制することができる結晶成長条件を明らかにすることができたため、高利得な光アンプデバイスを作製することが可能になった。平成28年度は結晶成長温度の精密な制御に基づいて量子ドットの発光波長を1.01.3μmの範囲で制御することに成功し、量子ドットの多層積層によりTM偏光特性の増強を実現した。これら成果をもとにして、平成29年度は量子ドット多層積層技術の構築、不純物ドープによる発光特性の制御、クラッド構造を有するデバイス構造の設計・試作・評価を行った。〇成長温度の精密制御によってInAs/GaAs量子ドットの発光波長を1.01.3μm帯で制御することが平成28年度に可能となった。平成29年度はこれら広帯域発光する量子ドットを多層積層することによって偏波無依存を実現する技術を構築した。〇Siや窒素などをドープすることによって量子ドットの成長を制御して応答波長領域の拡大と発光強度増強を実現した。〇対称平板光導波路モデルを使って光導波路特性のシミュレーションを実施して、デバイス構造(デバイス長、メサ幅)によるモード特性、導波路偏波特性の変化を明らかにした。また、これら設計に基づいてAlGaAsクラッド層で積層量子ドット活性層挟み込んだp-i-n構造からなるSOA素子を試作し、その基礎特性を評価した。次年度はデバイス構造の最適化と特性の精密評価を実施することによって目的を達成する。平成29年度は多波長で応答する偏波無依存の量子ドットを世界で初めて実現することができた。またこれらを内包する光アンプデバイスを試作するまでに至った。

デバイス試作では、まだまだ最適化の余地があり、目的を達成するために必要なプロセスの最適化についても目途をつけることができ、順調に研究が進んでいる。次年度最終年度では当初の目的が達成できる見込みである。本研究では、光情報通信に利用可能な光周波数資源を大幅に拡大し、効率的に利用するためには未開拓の1.01.3μm帯で動作し、かつ入力光信号の偏波に依存しない半導体光アンプ(SOA)を開発している。縦/横偏波間の増幅率差の課題克服はSOA実用化のカギを握っており、独自のInAs/GaAs量子ドット多層積層によってTM利得を増強して偏波無依存を実現を目的にしている。これまでに、結晶成長温度の精密な制御に基づいて量子ドットの発光波長を1.01.3μmの範囲で制御することに成功し、量子ドットの多層積層によりTM偏光特性の増強を実現するとともに、量子ドット多層積層技術の構築、不純物ドープによる発光特性の制御、クラッド構造を有するデバイス構造の設計・試作・評価を行ってきた。平成30年度は光アンプデバイス構造を設計するとともに、実際にデバイスを作製し光アンプデバイス特性を精密に評価した。具体的には以下のとおりである。〇AlGaAsクラッド層で積層量子ドット活性層挟み込んだp-i-n構造からなるSOA素子を設計、試作、評価した。〇電流注入発光特性などSOAデバイスの動的な光応答基礎特性を精密に評価した。〇光データ転送実験を実施するため、光ファイバーによる素子の応答測定評価システムとして定評のあるfiber-to-fiber評価システムを構築した。以上の結果より、本研究で開発してきた1.01.3μm帯で動作するSOAデバイスが偏波無依存動作の指標とされる偏波利得差1dB以下で動作することを実証することに成功した。当初の予定どうり、平成28年度に構築した結晶成長技術を利用して高品質な量子ドットを作製し、量子ドットSOAデバイスを設計・試作して、デバイス利得の基礎特性を明らかにする。当初の予定どうり、量子ドット光アンプデバイスを試作して、偏波制御や利得などのデバイス特性を明らかにする。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
人の運動情報獲得のための超小型知的集積センサーシステムの研究

健康の維持管理を目的とし、心拍あるいは体温などの情報を長期間記録するための情報圧縮チップの試作を行った。小型バッテリーと半導体メモリーを用い、長期間の身体情報の記録を可能とするためには、圧縮率が高いだけではなく、低消費電力で動作可能であることが要求される。そこで、我々は、身体情報の中で、急激に変化する情報が特に重要であることに着目し、重要度の低い小さな揺らぎの中から、入力情報の急激な変化点を抽出し、記録するためのアルゴリズム、Band Runlength(BRL)コーディングを開発した。本アルゴリズムは従来から2値信号で用いられていたランレングスコーディングをアナログ信号に応用したものである。具体的には、あらかじめ設定されたBand内に入力情報が揺らいでいる際は、その区間平均値だけを記録し、Band範囲を越えた場合には新たに区間平均値を計算し、Band内に信号が収まっている期間および平均値を出力するものである。本手法では、Bandを小さく設定することにより低圧縮の、Bandを大きく設定することにより高圧縮のコーディングが可能となる。本アルゴリズムでは、平均値を算出する区間を2のべき乗に限定することにより、消費電力増加の原因となる乗算および除算を行わず、コーディングのための演算を実施するところに特徴がある。0.6μmCMOSプロセスを用いて試作したチップでは、400kHzのクロック周波数においてわずか30μWの消費電力を実現できることがわかった。人間の活動を妨げることなく運動や身体の情報を獲得するための超小型知的センサーの研究を行なっている。本年度は,マイクロ心拍モニターと体感温度センサーの試作を行なった。マイクロ心拍モニターには、IV動作の回路の実現を目指し、CMOSインバータ回路を基本とした低電圧バンドパスフィルター、Σ型データ圧縮回路、シフトレジスター型メモリーが組み込まれている。0.6μmポリシリコン1層プロセスを用いて試作された集積回路を検証した結果、心拍データの情報を1/101/20程度に圧縮し、およそ30時間程度の心拍数を記録可能であることがわかった。体感温度センサーでは、バルクマイクロマシ-ニング技術を用い、CMOS回路に流量計、温度計、湿度計を埋め込み、オペアンプによるアナログ演算から体感温度を出力するセンサーの設計を行なった。体感温度センサーから出力されるアナログデータを記録するためのオフチップメモリー回路をゲートアレイを用いて試作している。他には、超小型かつ超低消費電力でセンサーを動作させるための基礎研究としてCMOS回路を構成するMOSFETの微細化限界についての考察を行なった。その結果、アナログおよびディジタル回路で必要となる十分な電圧利得を得るためには、ゲート長が50nm以上のデバイスが必要であることがわかった。来年度は今年度試作したチップの検証を進めるとともに、無線を用いた入出力インターフェースの検討を行なう。
火星常時自由振動と内部構造探査

2016年3月打ち上げ予定だったNASAの火星内部構造探査InSightに向けて,火星の常時励起自由振動・脈動を用いた火星内部構造探査の可能性について検討を行った.パスファインダー探査機の気圧データを基に大気の地面に与える力を計算し,それによって励起される定常的な地動を見積もった.地殻境界や火星マントルの構造を推定するのに必要な長周期の常時振動は搭載地震計の検出感度を下回るが,地殻の表層構造に関しては条件によって常時励起された脈動を検出できる可能性を示した.本研究課題では初の本格的火星内部構造探査InSightの主力機器である広帯域地震計の記録から火星内部構造の情報を引き出すための手法と計算コードを開発することが目的である.即ち,火星大気の擾乱によって励起される火星の常時自由振動・脈動をInSightが提供する地震計データを用いて解析し,常時自由振動・脈動データから火星の内部構造の知見を引き出すための準備を行なうことである.その目的のために先ず提唱されている火星内部構造モデルをサーベイし,それぞれの思想と特徴においてモデル群を分類しそれぞれの代表モデルを構築することを行なった.そして現在提唱されている代表的な火星モデルを用いて自由振動モードの計算を広範囲に行なった.計算に用いたモデルはSohl and Spohn (1997)の火星内部構造モデルA, Bである.Model Aは測地学的なデータに基づく慣性モーメントの推定値を制約としたモデル,Model BはSNC隕石の化学組成を基にFe/Si=1.71に制約したモデルである.これらの二つのモデルについて周期30秒以上の伸び縮み自由振動のモードを計算した.用いた自由振動計算法はKobayashi (2007)で非弾性の効果をモデル化した方法である.Model AとBは互いに良く似ているが,コア半径と地殻厚に顕著な違いがある.得られた自由振動の分散関係はそのモデルの違いを反映している.周期500秒以上のコアを感じる長周期モード,地殻厚の影響の大きな周期100秒以下の基本ブランチで分散関係にモデル間の違いが見られた.この自由振動モードを用いて火星大気圧の観測データを用いて常時自由振動を計算した.これらの結果は仏,米で行なわれたInSightのサイエンス会議において発表した.本研究科題では世界初の本格的火星内部構造探査InSightプロジェクトの主力観測機器である広帯域地震計の記録から火星内部構造の情報を引き出すための手法と計算コードを開発することが目的である.火星の地震活動度は未だ未知であるが,火星は地球と同様に大気をまとった惑星であり,大気擾乱による脈動が地震源として活用できる可能性が有る.そこで,本課題では火星大気擾乱によって励起される火星の常時自由振動や脈動を広帯域地震計で捉え,その記録から火星内部の情報を引き出すための準備を行うことを目的としている.初年度はモデル計算に用いる火星内部構造モデルの検討を行ない,Sohl and Spohn (1997)の火星内部構造モデルA, Bが比較の上でも,妥当であると結論した.26年度は内部構造モデルを用いて自由振動モードを計算し,モデル間で分散関係の違いや理論波形を比較した.比較したモードは周期30秒以上のモードである.その計算のために9 TBのディスクアレーとディスク管理と計算リソースのためにIntel Core i7 4GHzの計算機を新たに購入し,計算に用いた.計算結果はモデルの構造から予測される傾向をしめしたもので,コアサイズや地殻の暑さの違いが顕著であった.波形の比較は先ずは構造の違いが理解し易い点震源の場合で行った.波形には地殻厚の違いによる分散の違いが顕著に現れた.次にランダムな大気擾乱を仮定して脈動の場合について計算を行った.大気擾乱による励起の場合も表面を叩くために,比較的短周期のRayleighブランチの成分が強く出る傾向にあるが,励起限である大気擾乱のスペクトルにも強く依存する.これらの成果については6月(ベルリン)と1月(パサディナ)のInSightのサイエンス会議で報告および情報交換を行った.本研究課題は人類初の本格的な火星内部構造探査InSightプロジェクトにおける主力観測機器である広帯域地震計の記録から火星の内部構造の情報を引き出すための手法と計算コードを開発することが目的である.火星の地震活動については全く未知であるが,火星は地球と同じく大気をまとった惑星である.地球では研究代表者が提唱し,その存在が確認されている常時自由振動がある.その励起源として大気や海洋の運動による擾乱が有力である.火星においても常時自由振動や大気起源の脈動の存在が期待される.そこで,大気擾乱をモデル化して観測可能なレベルの常時振動が励起されるかを推定することはInSight計画においても重要な課題である.もし,常時自由振動や脈動が観測できるとすれば,地震活動が未知の火星の内部構造の情報を引き出せる可能性がある.しかし,地球で観測されているmHz帯の常時自由振動については,次元解析的には地球と同程度の励起量が期待されるが,火星探査機パスファオンダーの大気圧力変動を基に推定するとInSight搭載の地震計の能力では観測は容易でないことが分かった.

そこで,地殻や浅部の構造に敏感なmHz帯よりずっと短周期の脈動での可能性を探った.表層100mのメガレゴリス層と50kmの地殻を想定し,大気擾乱によってそれらの構造の推定が可能な脈動が励起されるか見積もった.結果は,前者に関しては一桁,後者に関しては3桁ほど検出限界に比べて小さいものであった.パスファインダーの大気圧変動がInSightの着陸地点の変動を代表しているか不明であるため,ごく表層の構造へのアプローチに関しては可能性がある.しかし地殻やマントル構造に関しては厳しい結果と言える.本結果は日本惑星科学会秋季大会にて報告した.また,地震学的構造探査による構造推定の要求精度についての考察を月地殻研究会において報告した.2016年3月打ち上げ予定だったNASAの火星内部構造探査InSightに向けて,火星の常時励起自由振動・脈動を用いた火星内部構造探査の可能性について検討を行った.パスファインダー探査機の気圧データを基に大気の地面に与える力を計算し,それによって励起される定常的な地動を見積もった.地殻境界や火星マントルの構造を推定するのに必要な長周期の常時振動は搭載地震計の検出感度を下回るが,地殻の表層構造に関しては条件によって常時励起された脈動を検出できる可能性を示した.基準とする構造モデルの選定と順問題の計算手法は概ね確立しているが,逆問題のためのコードの開発がやや遅れ気味である.地球惑星科学5月のInSightサイエンス会議でモード計算の標準計算コードの一つとしてこれまでの成果を提案し,9月のInSightサイエンス会議までに逆問題についてのコードの開発を進めたい.9月以降はコードの改良とユーザビリティの改善に力を入れる方針である.代表的な火星モデルのエンドメンバーに関して自由振動モードを広範囲に計算しデータベース化ができたので概ね進展している.しかし,年二回開催するInSightのサイエンス会議への出席のための旅費により,データストレージシステムの購入資金が不十分となりその購入を次年度に回すこととした.平成25年度に購入を延期したストレージシステムの購入を早急に行なう.平成26年度もInSightのサイエンス会議が欧州と米国でそれぞれ開催されるので,その旅費を考慮し,成果達成に影響の無い範囲でストレージシステムのスペックの見直しをし,夏までに購入する.ストレージシステムの購入後,予定とおり脈動スペクトルから構造推定のための逆問題の定式化に進む.年二回開催されるInSightのサイエンス会議に出席するための旅費により,初年度に購入予定であったストレージシステムの購入資金に不足が出たため.平成26年度もドイツ,米国でInSightのサイエンス会議が開催される.そのため,課題達成に影響の出ない範囲でストレージシステムのスペックを見直し,夏までにその購入を行なう.
がん化学療法患者に対する歯磨き指導による口腔合併症予防効果の検討

目的:本研究は、口腔清浄度と口内炎など口腔合併症の関連を検討し、呼吸器合併症との関連も明らかにすることを目的に実施した。方法:研究同意が得られたCHOP療法悪性リンパ腫患者を対象に、バス・スクラブ法による歯磨き指導を行い、任意1クールについて治療前、4、8、12日目の口腔清浄度と唾液量、口腔合併症、呼吸器合併症との関連を検討した。口腔清浄度は化学療法中の口腔アセスメントツールとして欧米で使用されているオーラル・アセスメント・ガイド(OAG)を使用し、唾液量は幅10mmの短冊状濾紙を舌下に30秒留置して無負荷の混合唾液を吸収させ、ミリメートル単位でで評価した。結果:10名(男7、女3、平均49.8歳)のうち、2名は観察期間中の発熱・下痢の影響で研究参加を中断した。OAGの平均は治療前9.4点、4日10.0、8日10.5、12日9.8と経過し、4-8日目に悪化する傾向が見られたが有意な変化ではなかった。唾液量は、治療前11.0mm、4日3.3、8日9.5、12日11.8と経過し、4日目に減少した。WHO Grade1以上の口内炎がみられた者はいなかった。観察期間中1名に感染源不明の38°C以上の発熱がみられたが、口腔衛生状態は他の者と差異はなく好中球減少に伴う発熱と思われた。考察:化学療法中の口腔衛生状態は治療4-8日目頃に悪化する傾向が見られるが、この時期は唾液分泌の減少、倦怠感による歯磨きの不足が影響していると考えられた。一般にこの時期は口内炎出現頻度も高く、好中球減少のピークにも重なり感染予防が特に重要な時期でもある。本研究により、化学療法開始後4-8日目頃の歯磨き指導の追加と口腔湿潤促進のためのケアの重要性が再確認できた。1.文献検討特養老人ホームで366人の入所者を対象に2年間にわたって行ったケース・コントロールスタディーではコントロール群(182名。従来通りの口腔ケアにとどめる)に比較し、ケース群(184名。毎食後のブラッシング介入+1%ポピドンヨード含嗽)の発熱者数(54 vs. 27)、死亡者数(34 vs. 21)が有意に低かった(Yoneyama 1999, Lancet 354:515)。18人の血液疾患患者を2群に分け、口内炎予防の目的で2種類の口腔ケアを行ったが口内炎発症率もオーラルアセスメントガイド(OAG)スコアも差がなかった(Kenney SA 1990Cancer Nursing 13:345-353)。口腔ケアプログラム(PRO-SELF:一日2回90秒ずつの歯磨きとデンタルフロス使用、30秒の含嗽、口腔観察)により、222人の外来化学療法患者(乳がん、肺がん、その他)を3クール観察した。観察開始時には44%の患者に口内炎が見られたが終了時には26%に減少した(Marylin J 1996 ONF 23(6):921-927)。口腔ケアによる呼吸器感染症予防効果は施設入所高齢者を対象とした研究以外では明らかとなっていない。オーラル・クライオ・セラピーによる口内炎予防効果は5-FUおよびメルファラン使用例で確認されている。2.口腔ケア指導媒体の作成歯牙疾患モデルおよび歯磨き指導ビデオ等を用い、1)口腔ケアの必要性、2)歯磨きを含む口腔ケア方法、3)歯磨きの評価法について、口腔ケア指導用DVDを作成した。3.口腔ケア介入研究(1)悪性リンパ腫患者を対象に口腔ケア介入研究を計画していたが、症例数の不足のため対象疾患の拡大を検討している。1.口内炎及び呼吸器合併症の実態調査対象:A大学附属病院で過去3年間に入院治療を受けた白血病患者の口内炎発生及び発熱頻度と、関連が予測される要因について診療録および看護記録を元にデータ収集を行った。該当患者15名の合計在院日数2837日にしめる体温37.5°C以上の発熱日数は372日(13.1%)、38°C以上の発熱日数は217日(7.6%)であった。白血球数500/μl以下の病日にしめる38°C以上の発熱の割合は19.7%、1000/μl以下では13.9%、2000/μl以下では9.8%であった。発熱に関係する要因を分析するため白血球500/μl以下、食事摂取量5割未満、総タンパク6g/dl未満、寛解導入療法を説明変数として二項ロジステイック回帰分析を行ったところ、食事摂取量5割未満がオッズ比3.6、総タンパク6g/dl未満がオッズ比4.3となり、栄養状態の低下が関連していることが明らかとなった。しかし、発熱の原因については細菌培養検査結果が陰性である場合も多く、特定不能であった事例が多かった。口内炎発生頻度については記録不備が目立ち解析不能であった。今後はJapan Clinica1 Oncology Group(JCOG)の副作用判定基準等を用い、食事量や排泄状態同様に経日的観察と記録を行うべきである。2.口腔ケア介入研究対象:

A大学附属病院およびB病院において、CHOP療法中の悪性リンパ腫患者を対象にブラッシング等の口腔ケア指導を行い、口腔衛生状態と口内炎発症の関係を1治療サイクル(約2週間)観察した。現在8名の調査を終了した。治療開始後4-6日の時点で歯垢残存が目立った対象者が2名見られた以外は、全員が良好な口腔衛生状態を示した。自覚症状及び口腔粘膜所見からも口内炎発症者は見られなかった。目的:本研究は、口腔清浄度と口内炎など口腔合併症の関連を検討し、呼吸器合併症との関連も明らかにすることを目的に実施した。方法:研究同意が得られたCHOP療法悪性リンパ腫患者を対象に、バス・スクラブ法による歯磨き指導を行い、任意1クールについて治療前、4、8、12日目の口腔清浄度と唾液量、口腔合併症、呼吸器合併症との関連を検討した。口腔清浄度は化学療法中の口腔アセスメントツールとして欧米で使用されているオーラル・アセスメント・ガイド(OAG)を使用し、唾液量は幅10mmの短冊状濾紙を舌下に30秒留置して無負荷の混合唾液を吸収させ、ミリメートル単位でで評価した。結果:10名(男7、女3、平均49.8歳)のうち、2名は観察期間中の発熱・下痢の影響で研究参加を中断した。OAGの平均は治療前9.4点、4日10.0、8日10.5、12日9.8と経過し、4-8日目に悪化する傾向が見られたが有意な変化ではなかった。唾液量は、治療前11.0mm、4日3.3、8日9.5、12日11.8と経過し、4日目に減少した。WHO Grade1以上の口内炎がみられた者はいなかった。観察期間中1名に感染源不明の38°C以上の発熱がみられたが、口腔衛生状態は他の者と差異はなく好中球減少に伴う発熱と思われた。考察:化学療法中の口腔衛生状態は治療4-8日目頃に悪化する傾向が見られるが、この時期は唾液分泌の減少、倦怠感による歯磨きの不足が影響していると考えられた。一般にこの時期は口内炎出現頻度も高く、好中球減少のピークにも重なり感染予防が特に重要な時期でもある。本研究により、化学療法開始後4-8日目頃の歯磨き指導の追加と口腔湿潤促進のためのケアの重要性が再確認できた。
癌幹細胞を標的治療するＣＤ１３３反応性増殖型アデノウイルスの開発

本研究は、治療抵抗性の原因となる癌幹細胞を標的として、同定・診断・治療可能な増殖制御型アデノウイルスベクターの構築および検証をした。細胞表面発現する糖タンパク質CD133は、近年、脳腫瘍、大腸癌など幾つかの癌の癌幹細胞マーカーとして知られて、今回、多因子制御する増殖型アデノウイルスベクター作製技術を用いて、新たな「癌幹細胞を標的治療する増殖型アデノウイルスm-CRA」(CD133反応性m-CRA)を開発した。CD133.m-CRAはヒト神経癌幹細胞を標的に殺傷し、腫瘍マウスモデルにおける腫瘍抑制効果も得られた。難治性癌の標的治療と再発予防を現実に進めるものであると期待している。本研究の目的は、治療抵抗性の原因となる癌幹細胞を標的として、同定・診断・治療可能な増殖制御型アデノウイルスベクターを構築、検証するものであって、それら増殖制御型アデノウイルスの開発と癌治療経過の可視化を目的としたものである。本課題は以下の3点について明らかにする予定。1)癌幹細胞の表面マーカーと報告されたCD133が真の癌幹細胞マーカーであることの確認。2)癌幹細胞の細胞学的・遺伝子学的特徴の解明。3)癌幹細胞に標的治療する増殖制御型アデノウイルスベクター(CD133反応性m-CRA)の構築と検証。今年度前の平成23年度は研究計画通りに以下のことが進めてきた。1CD133の発現に制御するプロモーターのクローニングと非増殖型アデノウイルスベクターに組み込むことができた。2それを用いて、CD133高発現する消化器癌細胞株と臨床グリオブラストーマから浮遊細胞塊形成法で濃縮してきた神経癌幹細胞におけるCD133プロモーターの制御活性を解析した。がん細胞より癌幹細胞にはCD133のプロモーター活性が顕著に高いと示す。さらに、各種癌細胞と癌幹細胞のCD133(+)分画はCD133(ー)分画に比べ、CD133の高いプロモーター活性を示された。平成24年度は研究計画通りに以下のことが進めてきた。1CD133遺伝子発現癌幹細胞をターゲッティングする増殖型アデノウイルスベクター(CD133反応性m-CRA)を構築した。2CD133反応性m-CRAを用いて、各種のCD133発現する癌細胞株と癌幹細胞に感染し、in vitro治療法を検証した。CD133発現癌細胞株とCD133発現する癌幹細胞にCD133反応性m-CRAは有意な癌細胞と癌幹細胞の殺傷効果が示された。3一方、正常細胞にCD133反応性m-CRAの毒性が見られなくて、in vitroの安全性が示された。本研究の目的は、治療抵抗性の原因となる癌幹細胞を標的として、同定・診断・治療可能な増殖制御型アデノウイルスベクターを構築、検証するものであって、本課題は以下の3点について明らかにする予定。1癌幹細胞の表面マーカーと報告されたCD133が真の癌幹細胞マーカーであることの確認。2癌幹細胞の細胞学的・遺伝子学的特徴の解明。3癌幹細胞に標的治療する増殖制御型アデノウイルスベクター(CD133反応性m-CRA)の構築と検証。平成23年度から研究計画通りに以下のことを進めてきた。1CD133の発現に制御するプロモーター活性を解析するため、五つのプロモーターをクローニングし、非増殖型アデノウイルスベクターに組み込むことができた。2それを用いて、CD133高発現する消化器癌細胞株と臨床グリオブラストーマから浮遊細胞塊形成法で濃縮してきた神経癌幹細胞におけるCD133プロモーターの制御活性を解析し、癌細胞より癌幹細胞にはCD133のプロモーター活性が顕著に高いと示された。3CD133遺伝子発現癌幹細胞をターゲッティングする増殖型アデノウイルスベクター(CD133反応性m-CRA)を構築した。4CD133反応性m-CRAを用いて、各種のCD133発現する癌細胞株と癌幹細胞に感染し、in vitroの治療効果を検証できた。CD133発現癌細胞株と癌幹細胞にCD133反応性m-CRAは有意な癌細胞と癌幹細胞の殺傷効果が示された。一方、正常細胞にCD133反応性m-CRAの毒性が見られなくて、in vitroの安全性も示された。5さらに、NOD-SCID免疫不全マウスを用いて、癌幹細胞の腫瘍形成能を確認し、ex vivoの実験でCD133反応性m-CRAの腫瘍抑制作用の検証実験を進めることができた。

本研究の目的は、治療抵抗性の原因となる癌幹細胞を標的として、同定・診断・治療可能な増殖制御型アデノウイルスベクターを構築、検証するものであって、それら増殖制御型アデノウイルスの開発と癌治療経過の可視化を目的としたものである。本課題は以下の3点について明らかにする予定。1)癌幹細胞の表面マーカーと報告されたCD133が真の癌幹細胞マーカーであることの確認。2)癌幹細胞の細胞学的・遺伝子学的特徴の解明。3)癌幹細胞に標的治療する増殖制御型アデノウイルスベクター(CD133反応性m-CRA)の構築と検証。平成23年度は研究計画書通りに以下のことを進めてきた。(1) CD133は癌幹細胞の表面マーカーと報告されたが、その発現制御機構はまだ明らかにされていない。CD133の転写制御機序を解析するためと増殖制御型アデノウイルス(CD133反応性m-CRA)の構築をするため、CD133の5種類のプロモーターをクローニングした。(2) CD133のプロモーターの活性解析と癌幹細胞の特異制御解析を行うため、クローニングした5種類のプロモーターを非増殖型アデノウイルスベクターに組み込むことができた。(3)構築した非増殖型アデノウイルスベクターを用いて、CD133高発現する消化器癌細胞株と臨床グリオブラストーマから浮遊細胞塊形成法(Sphere法)で濃縮してきた神経癌幹細胞におけるCD133プロモーターの制御活性を解析した。これらの解析はCD133の転写制御機構、特に癌幹細胞における転写機序の解明に重要な意義を示す。(4) CD133発現癌幹細胞を標的する増殖型アデノウイルスベクター(CD133反応性m-CRA)を今開発中。本研究の目的は、治療抵抗性の原因となる癌幹細胞を標的として、同定・診断・治療可能な増殖制御型アデノウイルスベクターを構築、検証するものであって、本課題は以下の3点について明らかにする予定。1癌幹細胞の表面マーカーと報告されたCD133が真の癌幹細胞マーカーであることの確認。2癌幹細胞の細胞学的・遺伝子学的特徴の解明。3癌幹細胞に標的治療する増殖制御型アデノウイルスベクター(CD133反応性m-CRA)の構築と検証。平成23年度から研究計画通りに以下のことを進めてきた。1CD133の発現に制御するプロモーター活性を解析するため、五つのプロモーターをクローニングし、非増殖型アデノウイルスベクターに組み込むことができた。2それを用いて、CD133高発現する消化器癌細胞株と臨床グリオブラストーマから浮遊細胞塊形成法で濃縮してきた神経癌幹細胞におけるCD133プロモーターの制御活性を解析し、癌細胞より癌幹細胞にはCD133のプロモーター活性が顕著に高いと示された。3CD133遺伝子発現癌幹細胞をターゲッティングする増殖型アデノウイルスベクター(CD133反応性m-CRA)を構築した。4CD133反応性m-CRAを用いて、各種のCD133発現する癌細胞株と癌幹細胞に感染し、in vitroの治療効果を検証できた。CD133発現癌細胞株と癌幹細胞にCD133反応性m-CRAは有意な癌細胞と癌幹細胞の殺傷効果が示された。一方、正常細胞にCD133反応性m-CRAの毒性が見られなくて、in vitroの安全性も示された。5さらに、NOD-SCID免疫不全マウスを用いて、癌幹細胞の腫瘍形成能を確認し、ex vivoの実験でCD133反応性m-CRAの腫瘍抑制作用の検証実験を進めることができた。
靴爪先空間の換気状況を把握するためのシミュレーション実験装置の開発

靴爪先空間の快適性を確保するためには、靴爪先の換気が重要である。靴爪先の換気状況の把握は、着用実験に基づく研究がほとんどである。着用実験は、個人差の影響が大きく反映され、再現性の良いデータが得られにくい。本研究は、個人差の生じない、シミュレーション実験装置を開発することが目的である。種々の検討を行った結果、実用可能なシミュレーション実験装置を開発することができた。靴爪先の蒸れ感の解消と靴爪先空気の換気回数との関係を明らかにするために、歩行時の靴爪先の換気状況をシミュレートできる靴爪先換気回数測定装置の開発を行っている。実験に使用した靴は、パンプス、ウォーキングシューズ、運動靴の3種類である。靴爪先換気回数測定装置は、靴爪先届曲部、屈曲速度制御部、靴固定部および送風部より構成した。ヒトによる着用実験は、健常な成人女性を用いた。靴爪先換気回数の測定は、内田ら(繊消誌:47305(2006))の方法を用いた。パンプスのヒト着用時の換気回数と靴爪先換気回数測定装置の換気回数の相関係数は、0.93であり強い相関がみられた。回帰係数は0.99であった。ヒト着用時の換気回数とふいご由来換気回数の回帰係数は0.90であり、ヒト着用時の換気はふいご作用によることが推定された。ヒト着用時の換気回数と通気由来換気回数には、相関関係がみられなかった。このことは、パンプス着用時の換気にはふいご作用は関与するものの通気性の影響は少ないことが示唆された。ウォーキングシューズは、パンプスとほほ同様の傾向を示した。運動靴のヒト着用時の換気回数と靴爪先換気回数測定装置の換気回数は、0.94であり強い相関がみられた。回帰係数は0.90であった。ヒト着用時の換気回数とふいご歯来換気の回帰係数は0.31であり、ヒト着用時の換気は必ずしもふいご作用だけではないことが示唆された。ヒト着用時の換気回数と通気由来換気回数の回帰係数は0.77であり、ヒト着用時の換気は通気性が寄与することが推定される。以上より、靴爪先換気回数測定装置の更なる改良を進める必要性が認められた。靴爪先の蒸れ感の解消のためには、靴爪先の換気を良くすることが重要であると言われている。しかし、靴爪先空気の換気回数を定量的に測定する装置がないために、蒸れ感の少ない靴開発に支障をきたしている。そこで、歩行時の靴爪先の換気回数を定量的に測定できる靴爪先換気回数測定装置の開発を行っている。実験に使用した靴は、ウォーキングシューズ穴なし、ウォーキングシューズ穴有り、運動靴の3種類である。靴爪先換気回数測定装置は、靴爪先屈曲部、屈曲速度制御部、靴固定部および送風部より構成した。ウォーキングシューズ穴なしのヒト着用時の換気回数は93±5.2回/時、シミュレータ着用時の換気回数は88±10.5回/時、ウォーキングシューズ穴有りのヒト着用時の換気回数は205±4.4回/時、シミュレータ着用時の換気回数は216±27.3回/時、運動靴のヒト着用時の換気回数は322±15.2回/時、シミュレータ着用時の換気回数は315±16.2回/時であった。歩行時の運動靴の換気回数は、他の2種に比較して最も高値を示した。しかし、ウォーキングシューズの靴底に穴を開けることにより、靴爪先の換気回数は増加することが分かった。以上より、試作した靴爪先換気回数測定装置は、換気の良い靴の開発に応用可能であることが示唆された。靴の蒸れ感の解消のためには、靴の換気を良くすることが重要である。前年度までに靴換気回数測定装置の試作を継続して行ってきた。平成22年度は、試作した靴換気回数測定装置が快適な靴下の開発に応用できるか否かを検討した。検討した項目は、試作した靴換気回数測定装置を用いて測定した換気回数と、ヒトによる着用実験により測定した換気回数の比較、および靴・靴下実着用による温湿度の測定である。実験用靴下は、内側にパイルで溝を作り爪先部から足首まで空気の通り道を作った婦人用靴下(以下、ベンチレーション靴下と称する)と、対照として溝のない同編み立ての婦人用靴下(以下、ノーマル靴下と称する)を用いた。土踏まずにおける換気回数は、ベンチレーション靴下着用時の方が、ノーマル靴下着用時よりも有意に高値を示した。実着用時の湿度は、ベンチレーション靴下の方がノーマル靴下よりも有意に低値であった。温度については、有意な差は認められなかった。靴下のパイルの溝が、靴内の空気の換気を促進していることが試作した靴換気回数測定装置で実証することができた。
自己抗体産生におけるインターフェロン誘導性ヒストン修飾酵素SETDB2の機能解明

全身性エリテマトーデス(SLE)などの全身性自己免疫疾患では、自己反応性B細胞が排除されずに活性化・増殖し、高親和性のIgG型自己抗体を産生して、組織障害を引き起こす。その分子メカニズムは未だ十分に解明されていないものの、SLE患者ではI型インターフェロン(IFNα/β)の産生が増加していることから、I型IFNはB細胞を活性化して疾患発症を促進させると考えられている。一方、SLE患者や疾患モデルマウスのゲノム解析から、疾患発症は複数の遺伝子発現異常が組み合わさって起こることが示唆されており、包括的に遺伝子発現を調節するエピジェネティクな変化がB細胞内で起こっていることが予想される。申請者は、I型IFNが転写抑制に働くヒストンメチル化酵素SET domain, bifurcated 2 (SETDB2)の発現を誘導することに着目した。本研究では、I型IFNによって誘導されるヒストンメチル化酵素SETDB2がB細胞の活性化をどのように制御しているか、SETDB2の発現異常は自己抗体産生や自己免疫疾患の発症と関連するかを明らかにすることを目的とする。本年度は、マウスの腹腔ならびに脾臓からB1細胞ならびにB2細胞を分離し、種々のB細胞活性化因子で刺激し、SETDB2の発現上昇を誘導する因子の同定を試みた。その結果、I型IFNのみならず、抗原受容体刺激やリポ多糖(LPS)による活性化においてもSetdb2の発現が誘導されることを見出した。一方、in vivoで誘導された胚中心B細胞では、Setdb2の発現は低下しており、Setdb2の発現上昇は一過性であることが示唆された。B細胞は様々な活性化刺激によってSetdb2の発現が上昇することを見出したものの、自己免疫疾患を発症したマウスでの解析は疾患発症までマウスを加齢させる必要があり、十分に行えていないため。実際に自己免疫疾患を発症したマウスのB細胞でのSetdb2の発現誘導を解析するとともに、Setdb2の遺伝子欠損細胞を用いて、Setdb2が発現抑制する標的遺伝子の探索を行う。また、B細胞の増殖、細胞死、自己抗体産生、クラススイッチなどに対するSetdb2の影響を解析する。自己免疫疾患発症モデルマウスの加齢に時間を要し、それらのマウスの解析が完了していないため。次年度、当初の計画通り使用する予定である。
戦時期・占領期日本における医学系専門職養成制度改革に関する実証的研究

本研究は、戦時期から敗戦をはさむ占領期までの時期(1930年代半ば1950年代初め)において、医師、歯科医師、薬剤師という医学系専門職の養成制度について、いかなる改革構想が提出・検討され、どのようにして大学での養成と国家試験による資格付与というかたちに収斂することになったのか、ということを二つの分断ー1各専門職間の分断および2戦時改革と戦後改革との分断ーという研究状況の克服を目指す大学史・高等教育史の視座から実証的に解明しようとするものである。
地球磁気圏ミクロ-マクロ構造結合の共同研究に関する企画調査

現在、「国際太陽地球系物理(ISTP)」として国際レベルで行われている観測体制をもとに、マクロ-ミクロ結合系に関する研究をどのようにすすめていくべきかを各磁気圏の領域別にローカルな議論を行い、それらの議論を踏まえて、3月に京都大学超高層電波研究センターにて全体会議を開き、総括的な議論を行い、ミクロ-マクロ結合系に関する研究をこれからどのように具体的に国際間協力によってすすめていくべきかについて話し合った。具体的には、磁気圏内外で共通に観測されることのわかった静電孤立波が、エネルギー伝搬や粒子加速にどのように関わっているのか、それを複数の衛星による観測と計算機実験による理論計算により明らかにする必要があることが理解された。この研究は極域におけるイオンの流出現象や火星・金星などの弱磁場惑星の上層大気流出現象のプロセス理解にまで発展する可能性があることが指摘され、「国際太陽地球系物理」計画の中での新しい発展分野として期待される。また、磁気圏内外のシ衝撃波周辺でのミクロ-マクロ結合現象の解明も重要なテーマであることも述べられた。これは、衝撃波を記述する従来の方程式系はマクロな電磁流体近似から得られたものでミクロな物理過程について考慮されていないからである。この現象の解析においても計算機実験・衛星観測の共同研究体制の重要性が指摘される一方、平成12年度に打ち上げられる予定の欧州のCLUSTER2衛星と現存のISTP衛星との共同観測体制の確立についても広く認識された。