hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高校化学をより印象深くするための新しい高分子化学教材の探求と開発

平成30年度においては、吸水性ポリマーの合成方法の確立と教材化を目指した研究、温度応答性ゲルを着色し教材化を目指した研究、光硬化性樹脂の合成方法と光硬化反応の確立を目指した研究を進めた。吸水性ポリマーに関しては、ポリアクリル酸水溶液に、種々のジグリシジルエーテル化合物を添加し80°Cで2時間反応させることでポリアクリル酸の架橋反応が進行し、ポリアクリル酸ハイドロゲルを生成した。そのハイドロゲルに対し、自然乾燥、乾燥機による乾燥、または赤外線ランプの照射による乾燥を行って吸水性ポリマーを作成した。いずれの方法で作成した吸水性ポリマーも、自重の数百倍の純水を吸水することが分かった。今回確立した合成方法は、教育現場でも容易に実践することができ、吸水性ポリマーの教材化が可能と考えられる。温度応答性ゲルに関しては、本来は無色透明であるポリ-N-イソプロピルアクリルアミドのハイドロゲルを染色する方法を確立し、様々な色の着いた温度応答性ゲルを作成できるようになった。今後はその教材化を進めていく。光硬化性樹脂に関しては、ポリケイ皮酸ビニルの合成方法を確立し、光硬化反応の進行を確認した。ポリケイ皮酸ビニルの光硬化反応の進行度合いは、ポリケイ皮酸ビニルの原料となるポリビニルアルコールのケン化度に依存して変化することを明らかにした。また、ポリビニルアルコールから作られるゲル教材に関する研究成果を論文にまとめ、現在投稿中である。吸水性ポリマーの作成方法は確立した。したがって、化学教材として教育現場で利用する方法を確立する段階に来ている。温度応答性ゲルに関しては、合成方法は確立しており、様々な色に着色することが可能であることが確認された。したがって、化学教材としての利用方法を確立し、実践を行う段階に来ている。光硬化性樹脂に関しては、ポリケイ皮酸ビニル試料の生成と光硬化反応の進行を確認した。今後は、光硬化反応を詳細に調査するとともに、化学教材としての利用方法の確立を目指して行く。吸水性ポリマーの吸水率の詳細な調査と化学教材としての利用方法の確立、温度応答性ゲルの視認性を高めるための実験と化学教材としての利用方法の確立を推進していく。光硬化性樹脂に関しては研究に着手する。また、当初の研究対象にあげた3つの機能性高分子化合物以外にも、化学教材として利用可能な対象を見つけ、その調査・研究も推進していくことを考えている。吸水性ポリマーの化学教材としての利用方法の確立、温度応答性ゲルの化学教材としての利用方法の確立を推進していく。光硬化性樹脂に関しては、今回採用したものとは異なる合成方法の確立および光硬化反応の詳細な調査を行い、その後、化学教材としての利用方法の確立を進めていく。
高周波加熱におけるプラズマ輸送と制御

I.研究会活動(以下の3研究会が開催され、それぞれ報告書が作成された。)(1)高周波電磁場によるプラズマの加熱と制御に関する理論・シミュレーション研究ワークショップ。(2)新しい非誘動電流駆動に関するワークショップ。(3)高周波加熱におけるプラズマ輸送と制御に関する理論シミュレーション研究会II.研究活動及び成果(1)理論とシミュレーションの研究:電流駆動を用いての定常炉心の条件と整合性のあるトカマク炉の検討、高周波によるプラズマ制御及び電子サイクロトロン電流駆動の研究、カオス、Vp×B加速などの研究が行われた。(2)高周波電流駆動プラズマの制御と輸送過程:WT-3装置においてジュール加熱プラズマに現れる鋸歯状振動はLHCDまたはECHにより制御できることが示された。鋸歯状振動などに伴うプラズマの時間的、空間的振舞いはX線トモグラフ及びECEスペクトルによって究明された。高周波電流駆動プラズマの内容及び表面の密度揺動はプローブおよびミリ波散乱で計測し解明した。ジュール加熱及びLHCDプラズマからの分光測定を行った。(3)高周波加熱プラズマにおける粒子輸送:WT-3装置に設置した4本の1/4ターンアンテナによる速波加熱時のイオン温度上昇と不純物輸送に及ぼすICRF波のモードの効果が検べられた。(4)駆動散乱計測法の開発:高電カレーザー照射によるイオン波励起とその散乱計測によるイオン波の分散からイオン温度を求める新しい計測法を研究開発中である。
自然睡眠時リズム性咀嚼筋活動の運動指令発生部位の同定

歯ぎしりのように睡眠中にリズムをもつ顎の運動が生じる機構はわかっていない。本研究では、自然睡眠中の実験動物で、大脳皮質下行路を電気刺激する実験を行ったところ、睡眠が浅化傾向を示す状態でリズム性咀嚼筋活動を誘発することできた。したがって、睡眠中でも、咀嚼リズム発生機構を駆動させることができ、大脳皮質は、その運動指令発生部位の一つである可能性が得られた。ノンレム睡眠中にリズムを有する顎運動を発生させる睡眠異常には、睡眠時ブラキシズムや睡眠関連てんかんなどがある。しかし、睡眠中にリズム性開閉口筋活動(Rhythmic jaw muscle activity: RJMA)を生じさせる中枢神経機構は未解明である。H23年度は、麻酔下の動物で、大脳皮質や錐体路など、複数の部位への電気刺激で、RJMAを発生できることを確認した。そして、睡眠記録ができる実験動物の錐体路に刺激電極を設置し、自由行動下で睡眠中にRJMAを誘発することを試みた。H24年度は、慢性動物での刺激効果をより詳細に検証した。刺激強度を上昇させると、RJMAの誘発率は増加するものの、安静覚醒に比べてノンレム睡眠中の誘発率は有意に低かった。電気刺激からRJMA誘発までの反応潜時はノンレム睡眠では覚醒よりも遅延した。刺激前後の脳波や心拍数を定量解析したところ、刺激直前の脳波の徐波成分が低く速波成分が高い状態で、RJMAの反応性が高かった。RJMA誘発時には、徐波活動と心拍数の一時的な減少を認めた。さらに、大脳皮質咀嚼野から視床、中脳、橋、延髄への投射経路を順行性神経標識法により調べたところ、咀嚼リズム発生時に活動するニューロンが存在する脳幹網様体の複数部位へ直接投射を認めた。また、刺激部位は、大脳皮質からの下行線維束の走行部位に相当した。以上の結果から、大脳皮質からの運動指令が、睡眠中にRJMAを発生に関わる可能性が示唆された。また、RJMAの発生に関わるニューロン群の興奮性は、ノンレム睡眠では覚醒よりも低下している。しかし、睡眠が浅化傾向に伴いその興奮性が増加し、RJMA発現と共に一過性の覚醒が増強する可能性も示唆された。睡眠時ブラキシズムは、ノンレム睡眠中に歯ぎしりをともなう多数のリズム性咀嚼筋活動が頻繁に発生する睡眠関連運動異常症で、一般成人の約10%で発生する。しかし、睡眠中にリズム性咀嚼筋活動を生じさせる中枢機構は未解明である。H23年度は、まず麻酔下の動物で、中脳や大脳皮質に連続電気刺激をあたえる急性実験を行い、慢性実験動物において電気刺激する脳部位と刺激条件の検討を行った。麻酔下では、中脳では網様体などへ電気刺激を与えて、リズム性咀嚼筋活動を誘発できる部位を認めたが確実性に乏しかった。その一方、大脳皮質咀嚼野から下行する経路(錐体路)への電気刺激が安定的にリズム性咀嚼筋活動を発生させることができた。そこで、錐体路を睡眠中に電気刺激し、リズム性咀嚼筋活動を生じさせることが可能かどうか検証した。脳波、眼電図、筋電図、心電図を装着した慢性実験動物を作成し、刺激電極を中脳の錐体路に留置し、自由行動下で刺激効果を調べた。その結果、ノンレム睡眠中に連続電気刺激を与えることによって、リズム性咀嚼筋活動を誘発することができた。また、異なる強度の刺激に対するリズム性咀嚼筋活動の誘発率を算出し、これを安静覚醒とノンレム睡眠とで比較した。安静覚醒・ノンレム睡眠ともに、刺激強度を上昇させると、リズム性咀嚼筋活動の誘発率は増加した。しかし、いずれの刺激強度においても、安静覚醒に比べてノンレム睡眠中の誘発率は有意に低かった。以上の結果から、ノンレム睡眠において、咀嚼筋のリズム性活動発生に関与する神経細胞群の活動性は低下しているものの、これら神経細胞群に一定の興奮性入力が加わるとリズム性活動を生じさせうる状態であることがわかった。H23年度は、麻酔下および自由行動下の実験動物において睡眠中の動物へ脳内電気刺激部位の決定と刺激条件の検討し、さらに自然睡眠中にリズム性咀嚼筋活動を誘発できるかどうかを検討することが目的であった。研究実績の概要に記したように、錐体路に与えた連続電気刺激によって、睡眠中にリズム性咀嚼筋活動が誘発でき、さらに刺激強度との関係も明らかとなったため、当初の目的をほぼ達成したものと考えられる。H24年度は、錐体路への電気刺激の例数を増やしてH23年度と同様の解析を行うほか、他の部位への刺激効果も調べる。さらに、連続電気刺激の刺激条件を、強度は同じで異なる頻度に変えてその刺激効果を検討する。

また、ノンレム睡眠中にリズム性咀嚼筋活動を誘発しやすい生理的条件があるか否かを脳波や心拍数の定量評価を定量評価して検討するほか、連続電気刺激を与えてからリズム性咀嚼筋活動の発現までの潜時を解析しリズム発生機構で刺激効果の荷重の程度を異なる覚醒レベルで比較する。外科手術を行って慢性実験動物を作成するので、動物の手術・術前後管理に必要な手術関連消耗品、自作電極を作成するために電極材料・電線を購入する。また、生体電気信号や画像データ記録のためデジタル記憶媒体、組織実験のための薬品・実験器具、そして実験動物の購入に関わる経費に使用するほか、研究代表者または研究協力者が研究成果を学会にて報告する経費、英語論文作成時の外国語論文校閲費、国際学術雑誌での発表の経費に使用する予定である。
電気磁気効果による超薄膜の磁性制御

電気磁気効果を発現するα-Cr_2O_3/強磁性積層膜の,結晶構造と界面磁性について検討した.高い垂直交換バイアスの発現には,α-Cr_2O_3と強磁性層の面内原子配列,α-Cr_2O_3の結晶性が重要であることが分かった.垂直交換バイアスとして,約0.3erg/cm^2を達成し,従来の最高の値を実現した.これらの結果から,α-Cr_2O_3は,レアメタルフリー低消費電力不揮発メモリに向けた有望な材料であることを見出した.電気磁気効果を発現するα-Cr_2O_3/強磁性積層膜の,結晶構造と界面磁性について検討した.高い垂直交換バイアスの発現には,α-Cr_2O_3と強磁性層の面内原子配列,α-Cr_2O_3の結晶性が重要であることが分かった.垂直交換バイアスとして,約0.3erg/cm^2を達成し,従来の最高の値を実現した.これらの結果から,α-Cr_2O_3は,レアメタルフリー低消費電力不揮発メモリに向けた有望な材料であることを見出した.Gbit級磁気ランダムアクセスメモリに搭載可能な新規情報入力方式である,電圧誘起磁化反転の実現を目指して,α-Cr_2O_3薄膜を用いた磁性超薄膜の界面磁気異方性の制御について検討した.平成21年度は,α-Cr_2O_3薄膜の表面平坦性の改善,α-Cr_2O_3薄膜に起因する界面磁気異方性による磁化方向の制御,電圧誘起磁化反転計測のための新規計測手法の開発について検討した.(1) α-Cr_2O_3薄膜の作製方法として,従来の800°Cでの酸化とは異なり,400°Cの低温で酸化処理を行うことで,表面平坦性の改善に成功した.また,低温酸化による結晶性の劣化を抑制することに成功した.(2)表面平坦化されたα-Cr_2O_3薄膜を用いることで,α-Cr_2O_3薄膜上に積層させた磁性超薄膜の界面磁気異方性の方位を膜面垂直方向とすることに成功し,高密度磁気記録に適した膜面垂直方向への交換磁気異方性の発現に成功した.また,磁性超薄膜の実効的な磁気異方性に対するα-Cr_2O_3薄膜の影響について検討した結果,α-Cr_2O_3薄膜の反強磁性秩序の消失により,膜面垂直方向の磁気異方性が消失すること,膜面垂直方向の磁気異方性の消失により,磁性超薄膜の磁化の熱安定性が劣化することを明らかにした.この結果は,α-Cr_2O_3薄膜により磁化方向の制御のみならず,磁性超薄膜の磁化の熱安定性も改善出来ることを示している.(3)電圧誘起磁化反転計測のためには,試料の振動・移動を伴わない,高感度磁化検出方法が必要である.磁気光学カー効果測定装置を独自に改良することで,電圧誘起磁化反転を直接的に検出できる手法を構築した.MRAMなど次世代の高性能磁気デバイスの基盤技術の開発を目指して,反強磁性a-Cr_2O_3薄膜を作製と,その磁性について検討した.具体的には,MRAMなどの磁気デバイスで用いられている交換バイアスを,低消費電力・小型化に有利となる,膜面垂直方向とした垂直交換バイアスの発現とその高強度化について検討した.具体的成果として,高い垂直交換バイアスを発現させるには,α-Cr_2O_3薄膜と強磁性薄膜の薄膜面内での原子配列を類似させることが必要であること,反強磁性α-Cr_2O_3薄膜と強磁性薄膜の間に,1原子層の非磁性層を挿入することで,強磁性層の結晶成長を制御できることを見出した.これは,高性能MRAMを構成する薄膜設計の基本指針となる.また,反応性スパッタリング法を用いてα-Cr_2O_3薄膜を作製することにより,これまでに報告されている垂直交換バイアスの中で,最も高い値(約0.3erg/cm^2)を実現することに成功した.本研究で得られた成果は,Ir,Pdなどの希少金属を用いない反強磁性体であるα-Cr_2O_3薄膜が,MRAMなどの低消費電力磁気デバイスの新規構成材料となり得ることを意味している.また,本研究で開発したα-Cr_2O_3薄膜は,従来の磁界による磁性制御ではなく,電界による磁性制御が可能であることから,電圧駆動MRAMなど,超低消費電力・高速・不揮発・大容量な次世代高性能磁気デバイスへの基盤材料となり得る.
カントール極小系から生じる接合積C^*環

私はOregon大学のHuaxin Lin教授との共同研究によって、カントール集合と円周との直積空間における極小力学系と作用素環との関連について成果をあげた。Lin教授との共同研究は平成15年10月から始まっており、既にカントール集合上の極小力学系については期待通りの結果を得ていた。本年度はその研究を継続し、カントール集合と円周との直積空間という1次元空間に考察の対象を広げた。我々の興味は、力学系から生じる作用素環の同型類と、力学系の間の近似的共役という概念の相互作用にある。2つの力学系が互いに共役であれば、当然そこから生じる作用素環は同型となる。しかし作用素環が同型であっても一般には力学系が共役になるとは限らない。そこで私達は(極小)力学系に対して近似的共役という新しい概念を導入し、これまでに無かった視点から独自の研究を進めてきた。カントール集合と円周との直積空間における極小力学系に関して私達が得た結果は主に次の通りである。まず、そこから生じる作用素環が安定階数1と実階数0を持ち、さらにBlackadarが導入した射影の比較に関するある性質を持つ事が示された。また特別な場合にはこの作用素環のtracial rankが高々1以下である事も示された。何らかの対象から生じる作用素環がtracial rank zeroを持つ事はこれまでにもしばしば証明されてきたが、tracial rank oneという結論が得られた自然な例はこれが初めてでは無いかと思われる。さらに私達は前述のように力学系の近似的共役という概念を導入し、その同値関係が作用素環の同型と密接に関わり合っている事を示した。平成16年11月にバンフ国際研究所(カナダ)で行われた研究集会において、私とLin教授はこれら一連の成果について発表を行い、好評を博した。私は平成15年度を通じてカントール極小系などの極小力学系やそれから生じる作用素環について研究を行い、いくつかの進展を得た。まず本年度の前半においてはカントール極小系に付随する位相充足群の群構造に関して結果を得た。Xをカントール集合としαをX上の極小な自己同相写像とする。局所的にαのべき乗で書けるような自己同相写像の全体が成す群を位相充足群と呼ぶ。Giordano・Putnam・Skauによって位相充足群の同型類はカントール極小系の完全不変量である事が示されている。私はこの群の正規部分群の構造を完全に決定した。さらにこの群がいつ有限生成となるかも完全に決定した。その副産物として、このようなタイプの群が非可算無限個の有限生成単純群の例を与える事を示した。本年度の後半は極小力学系の近似的共役の研究に費やした。情報収集のために10月にOregon大学を訪れた際に、同大学のHuaxin Lin教授が極小力学系の近似的共役に関して興味を持っている事を知り、同教授との共同研究を開始した。空間Xがカントール集合ではなくもっと次元が高い場合には、極小力学系から生じる作用素環の分類は未知の部分が多く、環の同型に対応する力学系の条件は何か古くから問題になっている。近似的共役という関係こそが作用素環の同型に対応する正しい概念ではないかというLin教授の洞察に基づき、近似的共役という新しい同値関係を(極小)力学系に対して導入した。さらにこの同値関係が少なくともカントール極小系に関しては期待通りの振る舞いをする事を示した。考察の対象を1次元空間に広げた上で現在もこの研究を継続しており、既に部分的な結果を得つつある。
表面超音波によるシリコンウェーハ表層の原子空孔の研究

超音波によるシリコンウェーハ中の原子空孔の研究は,基礎物性と技術応用の両面から重要である。原子空孔に束縛された電子軌道は周囲に大きく広がった軌道半径を持っており,大きな四極子-歪み相互作用を示す。100億個のSi原子に1個の希少濃度で存在する原子空孔を,弾性定数の顕著なソフト化により観測できる。本研究では,ウェーハ表面を伝搬するレイリー波を励起するために,表面弾性波素子を用いた。レイリー波の弾性定数のソフト化と磁場依存性を観測し,原子空孔軌道とレイリー波との相互作用を確立し,四極子感受率によるソフト化の解析を行った。今後は,シリコンウェーハの原子空孔評価の新しい半導体技術として発展させる。半導体産業でITデバイス製造に使用されるボロン添加シリコンウェーハに存在する原子空孔軌道の量子状態の解明は,基礎物理を産業技術に発展させる重要課題である。原子空孔に束縛された電子軌道は周囲に大きく広がっているため,巨大な電気四極子をもち,極めて大きな四極子-歪み相互作用を示すので,100億個のSi原子に1個の極僅かな濃度で存在する原子空孔を,超音波による弾性定数の低温ソフト化の計測により観測できる。本研究では、櫛状超音波素子により表面超音波を励起し,ウェーハ表層を伝搬するレイリー波の弾性定数Csの低温ソフト化とその印加磁場依存性,さらに応力印加による歪み依存性を観測し,原子空孔軌道の量子状態および四極子感受率の研究を進める。さらに、半導体デバイスの基盤材料であるシリコンウェーハ表層の原子空孔濃度を評価する全く新しい半導体技術の創成に寄与する。本研究では、櫛状超音波素子により表面超音波を励起し,ウェーハ表層を伝搬するレイリー波の弾性定数Csの低温ソフト化とその印可磁場依存性,さらに応力印可による歪み依存性を観測し,原子空孔軌道の量子状態および四極子感受率の研究を進める。さらに、半導体デバイスの基板材料であるシリコンウェーハ表層の原子空孔濃度を評価する全く新しい半導体技術の創成に寄与する。27年度の主な研究成果を述べる。(1)インゴットから切り出す場所によってシリコンウェーハのソフト化は変化しているが、CZシリコンインゴット中のAOPもしくはPv、Pi領域での原子空孔が10121013cm-3の希薄濃度での分布することを確認した。(2)5GHzで表面超音波計測を目指し、分離ギャップw=0.25μm,幅0.25μmCu細線での櫛状超音波素子で製作するための設計条件を考察した。(3)パワーデバイス用のリンドープシリコンが注目されているので、低温ソフト化の予備的実験を行った。(4)原子空孔評価を半導体技術としての応用を目指し、4チャンネル同時超音波計測法の開発を進めた。(5)産業応用にすすむことを念頭に置き、ウェーハ企業およびデバイスとの技術的な議論を進めた。これまでの超音波実験により、ボロンドープシリコンウェーハのソフト化の実験データが蓄積されている。CZシリコンウェーハのソフト化は、インゴット中の異常酸素析出領域(AOP)もしくは完全結晶領域(Pv, Pi)では切り出す場所によって見られている相違を四極子感受率で解析し、原子空孔が10121013cm-3の希薄な濃度で分布していることを示した。また、測定後5年が経過したシリコン試料のソフト化の再測定を行い、希薄濃度10121013cm-3でかつ室温以下では原子空孔が安定して存在し経年変化がないことを確認した。さらに、原子空孔濃度が増大すると構造相転移が発生する臨界濃度が1017 cm-3程度であることを理論計算により示し、高濃度1017cm-3の原子空孔をもつ照射シリコン試料の原子空孔が不安定であるとのWatkinsのEPR実験と矛盾なく理解できることを確認した。本研究での結論は「半導体産業で用いているシリコンウェーハでは原子空孔が安定的に存在できる」ことを示しており、平成28年度には論文として出版する。半導体産業でITデバイスに使用されるボロン添加シリコンウェーハに存在する原子空孔軌道の量子状態の解明は,基礎物理を産業技術に発展させる重要課題である。原子空孔に束縛された電子軌道は周囲に大きく広がっているため巨大な電気四極子をもち,極めて大きな四極子-歪み相互作用を示すので,100億個のSi原子に1個の極僅かな濃度の原子空孔を,超音波による弾性定数の低温ソフト化により観測できる。本研究では,これまでの成果をもとに櫛状超音波素子(IDT)により表面弾性波を励起し,ウェーハ表層を伝搬するレイリー波の弾性定数Csの低温ソフト化とその磁場依存性,さらに外部応力による歪み依存性を検証し,原子空孔軌道の量子状態および四極子感受率の解析による原子空孔濃度分布の研究を進める。さらに,半導体デバイスの基盤材料であるシリコンウェーハ表層の原子空孔濃度を評価する全く新しい半導体技術の創成に寄与するための技術開発を行う。

27年度に検討,実証した項目に加えて,28年度はボロン添加シリコンの静水圧下超音波実験を行った。1 GPaの静水圧下で低温ソフト化量は減少し,四極子感受率による解析から,四極子-歪み相互作用の結合定数の大きさが小さくなる結果を得た。今後,複数試料での実験を進め,再現性の検証,データの高精度化など実証研究が必要である。また,ウェーハメーカーの熱処理効果による原子空孔濃度の凍結や濃度分布の検討を行い,原子空孔を定量評価し,ウェーハメーカーが意図する微小欠陥制御へつなげる基盤技術の足がかりを得た。さらに,リン添加シリコンでのC44の低温ソフト化を複数試料で観測したので,今後の詳細な磁場依存性実験と弾性モードの検討を行い,リン添加シリコンにおける原子空孔の電荷状態解明が可能となった。これにより,パワーデバイスで利用される基盤材料での原子空孔評価も視野に入れた研究が実現できると期待される。超音波によるシリコンウェーハ中の原子空孔の研究は,基礎物性と技術応用の両面から重要である。原子空孔に束縛された電子軌道は周囲に大きく広がった軌道半径を持っており,大きな四極子-歪み相互作用を示す。100億個のSi原子に1個の希少濃度で存在する原子空孔を,弾性定数の顕著なソフト化により観測できる。本研究では,ウェーハ表面を伝搬するレイリー波を励起するために,表面弾性波素子を用いた。レイリー波の弾性定数のソフト化と磁場依存性を観測し,原子空孔軌道とレイリー波との相互作用を確立し,四極子感受率によるソフト化の解析を行った。今後は,シリコンウェーハの原子空孔評価の新しい半導体技術として発展させる。対向させた櫛状超音波素子の間の伝搬速度vから表面超音波の弾性定数Cs =ρv2を決定する。幅2.5μmのAl細線,分離ギャップw=2.5μm,ZnO薄膜2μmでの櫛状超音波素子をシリコンウェーハ(001)表面に作製し、周波数fs=517MHz,波長λ=9.37μmでの表面超音波を励起した。[100]方向に対向させた櫛状超音波素子で受信したパルス表面超音波の音速vs= d/ts = 4.967km/sは,表面弾性波の理論計算から予想されるレイリー波の音速4.88km/sと良い一致が得られている。また、新潟大学に設置している希釈冷凍機と超伝導磁石を用い、表面超音波の弾性定数Csの低温ソフト化とその磁場依存性の測定を行い、侵入長3.5μmの表層に存在する原子空孔軌道の量子状態の四極子感受率による解明も進んだ。半導体デバイスは、シリコンウェーハの表層を活性領域として用いているので、よりウェーハ表面に近い表層の原子空孔の観測が要請されており、本研究では高周波の櫛状超音波素子を製作する。その際、これまでのAl細線を用いて製作した櫛状超音波素子には、測定には無用な超伝導転移がみられるので,極低温でも常伝導であるCu細線を用いる。分離ギャップw=0.25μm,幅0.25μmCu細線,ZnO薄膜0.2μmでの櫛状超音波素子をシリコンウェーハ(001)表面に作製し,周波数fs= 5GHz,波長λ=4w=1μm,侵入長λ=0.3μmでの櫛状超音波素子をフォトリソグラフィ技術で製作する。新潟大学既設の希釈冷凍機では、8本の同軸ケーブルが挿入されており、4個の試料での測定が可能であるが、これまで個別測定にとどまっていた。本研究では、簡便迅速な並列測定を進めるために、電気機械式同軸スイッチを用いた計測システムの開発を進めている。
歯髄創傷治癒過程でFibrillin-1はどのように細胞分化と石灰化に関与するか

組織は細胞とそれをとりまく細胞外基質により構成される。近年、細胞外基質の細胞増殖・分化制御に対する直接的な機能が明らかになるにつれ、歯髄組織における細胞外基質への理解は、歯髄組織保存治療さらには歯髄組織再生にあたり、益々重要であると考えられる。細胞外基質の1つfibrillin-1は、結合組織の構成を担っているだけではなく、形質転換成長因子transforming growthfactor-β(TGF-β)シグナルの細胞外基質制御因子としての機能が、ここ数年注目されている。TGF-βは、象牙芽細胞の成熟化と細胞外基質の分泌に必須な因子である。そこで本研究では、fibrillin-1の歯髄組織における修復および再生・新生への機序を解明する目的で、直接覆髄における修復象牙質形成後の歯髄組織と、さらには歯髄組織培養における組織変化を解析した。その結果、歯髄組織創傷治癒初期ならびに培養歯髄において、fibrillin-1タンパクの分解によると思われる免疫組織陽性反応の消失とmRNAの下方制御がおきていることが確認された。また、fibrillin-1タンパクの欠損する部位では、その発現にはTGF-β1が必須とされているα-SMA陽性線維芽細胞が一過性に出現していた。さらには、このα-SMA陽性線維芽細胞の一部の細胞が修復象牙芽細胞へと分化することが示唆された。細胞外基質であるfibrillin-1は、結合組織の構成を担っているだけではなく、形質転換成長因子transforming growthfactor-β(TGF-β)シグナルを制御していることが近年明らかになっている。TGF-βは、細胞分化と細胞外基質の分泌に必須な因子であり、fibrillin-1の分解によりこれに結合していたTGF-βの放出・活性の機序がin vitroにおいて示されている。本研究の目的は、ヒト歯髄組織の創傷治癒/硬組織形成過程で展開される細胞分化・細胞外基質・石灰化について、fibrillins特にfibrillin-1の関与を追究し、歯髄組織の修復および再生・新生への関与を解明することにある。今年度のin vivo,vitroの研究の結果は以下の様である。2)創傷治癒過程初期においてfibrillin-1タンパクの局在が消失し、その後そのmRNAの発現も消失した。3)その消失部において、α-SMA陽性線維芽細胞が一過性に認められ、他の分化因子もその部位で観察された。4)一方、fibrillin-2とLTBP-1の局在変化は認められなかった。5)歯髄組織片の器官培養において、培養3日にはα-SAM陽性線維芽細胞とpSmadの共発現が認められ、fibrillin-1の分解とmRNAの下方制御も認められた。一方、TGF-β1のmRNA発現は下方制御されたままであった。α-SMAの発現にはTGF-βのシグナルが関与していることが確認され、創傷治癒過程初期においては、fibrillin-1の分解がTGF-βの遊離・活性化に寄与している可能性が示唆される。細胞外基質であるfibrillin-1は、結合組織の構成を担っているだけではなく、形質転換成長因子transforming growthfactor β(TGF-β)シグナルを制御していることが近年明らかになっている。1)Fibrillin-1,2さらにfibrillin-3は、健全な歯髄組織内で豊富に存在するが、それらのアイソフォームはそれぞれ異なる局在を示していた。2)創傷治癒過程において、その局在が消失するのはfibrillin-1のみであり、fibrillin-2,3についてはその局在性に変化が認められなかった。

3)その消失部において、α-SMA陽性線維芽細胞が一過性に認められた。このα-SMA陽性線維芽細胞細胞は、分化と共に細胞骨格の1つで歯髄では象牙芽細胞に強く発現が認められるnestinを共発現していた。4)Fibrillin-1消失部位においてアルカリフォスファターゼの陽性反応が観察された。5)歯髄組織片の器官培養において、培養3日にはα-SMA陽性線維芽細胞とpSmadの共発現が認められ、fibriuin-1の分解とmRNAの下方制御も認められた。βグリセロフォスフェイト添加培養下では、fibrillin-1タンパクの消失とアルカリフォスファターゼ陽性反応を伴う石灰化が認められた。創傷治癒過程初期においては、fibrillin-1の分解がTGF-βの遊離・活性化、及び基質の石灰化に寄与している可能性が示唆された。細胞外基質であるfibrillin-1は、結合組織の構成を担っているだけではなく、形質転換成長因子transforming growthfactor-β(TGF-β)シグナルを制御していることが近年明らかになっている。本研究の目的は、ヒト歯髄組織の創傷治癒/硬組織形成過程で展開される細胞分化・細胞外基質・石灰化について、fibrillins特にfibrillin-1の関与を追究し、歯髄組織の修復および再生・新生への関与を解明することにある。1)創傷治癒過程において、その局在が消失するのはfibrillin-1のみであり、fibrillin-2,3についてはその局在性に変化が認められなかった。2)TGF-βとの関連深いfibronectin, decorinについても同様に創傷治癒過程における局在を観察したが、fibrillin-1のような局在変化は認められず、常に歯髄組織においては一様に観察された。3) Fibrillin-1の分解と細胞分化の関連性を調べるために、歯髄組織の器官培養を用い検索した。培養3日にはα-SMA陽性線維芽細胞とpSmad2/3の共発現が認められ、これまでの報告同様に、α-SMA陽性線維芽細胞の出現にはTGF-βが関与していることが確認された。またこの時、fibrillin-1の分解とmRNAの下方制御も認められた。Fibrillin-1の分解阻止を目的として、MMPsの阻害剤と他のプロテアーゼインヒビターカクテルを同時に添加し、培養した。その結果、fibrillin-1の分解が阻止され、同時に、α-SMA陽性線維芽細胞の数も著しく減少していた。これらのことより、創傷治癒過程においては、fibrillin-1の分解がTGF-βの遊離・活性化に寄与している可能性が示唆された。新たな抗体が出ているため24年度が最終年度であるため、記入しない。(1)Fibrillin-1の分解とmRNAの下方制御について、細胞分化との関連においてさらに追求する必要がある。
漂着プラスチックごみ由来の有害化学物質総量の定量手法確立

(1)漂着プラスチックごみからの有害重金属の溶出量定量:本研究ではすでに長崎県五島市の海岸で、ゴミ被覆面積を算出し、区間面積当たりの重量を測定し、海岸のごみ総重量を推定した(平均:716±259kg)。またハンドヘルド蛍光X線分析計を使用し、海岸全体におけるプラスチックごみ中の鉛総重量を313±247gと推定した。中でも、塩化ビニル製の漁業用フロート(以下フロート)から、鉛が高濃度で検出されたことから、平成23年度においては、海岸環境への影響を評価するため溶出試験を実施した。溶出実験から溶出拡散モデルを仮定し、海岸全体のプラスチックごみから溶出する鉛を614±577mg/年間と推定した。この成果は、国際学術誌「Environmental Science & Technology」に投稿済みである。さらに製品フロートでも溶出試験を実施した結果、フロート1個あたりの鉛溶出量は、漂着物の2.8倍、傷をつけたフロートでは製品の2.3倍であった。これは、新しい製品が海岸に漂着すると溶出量が増えること、また物理的外傷を受けると、さらに溶出量が増大することを示唆している。(2)漂着ごみ起源国の推定:漂着ごみの大部分は文字情報が欠落し、投棄量削減のための協議にあたって相手国を決めることが難しい。そこで、漂着プラスチックごみに含有する元素組成が起源国毎に異なる点を利用し、起源国推定の手法確立を試みた。完全では無いが、Al, Cr, Sr, Ba, Pbの濃度情報を元とした場合に、起源国推定ができる可能性が示唆された。(3)漂着ごみ中の残留性有機汚染物質(POPs)の定量化:本年度は分析方法確立のため、米国・サンディエゴ州立大学に1ヶ月間滞在し、同大学Chelsea Rockman氏のご協力の下、海洋プラスチックに関するPOPs分析方法の習得に努めた。海岸漂着ゴミの過半を占めるプラスチックゴミを現地回収し、含有する有害金属を検出するとともに、海岸環境への移行の可能性を溶出実験で確認した。これらは、漂着ゴミによる有害重金属の海岸汚染問題に関して、世界で初めての系統だった研究成果であって、これまで当該研究者が行った国際学会での発表は高い評価を受けた。また、国際学術雑誌への投稿も済ませている。今後はさらに、製品フロートの溶出試験を600時間程度継続し、鉛溶出量の変動を定量化することで、海洋プラスチックごみ中に含有する有害重金属の海洋環境へのリスク評価を進めていく。また、ごみから溶出した重金属が土壌へ移行した後の動態を明らかにするため、実際の海岸(沖縄県石垣島)を対象に調査と分析を進めている。
文学・映像における「分身」テーマの総合的研究

本研究は、文学作品ではナボコフの小説『絶望』、ドストエフスキイの小説『おかしな男の夢』、マラルメの『イジチュール』、中国の『紅楼夢』を、映像関係ではアレクセイ・ゲルマンなど50年代のソ連社会を舞台とした近年のロシア映画、エイゼンシュテインの映画理論、30年代から50年代のドイツ映画と親近性をもつ近いマキノ雅弘作品などを主たる分析対象として、各研究者がそれぞれの分野で、「二重世界」、「二重文化性」、「二重の知覚」といった二重性を生きる分身的主体のあり方について考察したものである。ここで分身的主体とは、ジギルとハイドのような<病的>現象としてではなく、あれでもありこれでもあるという複数的存在様態を肯定してゆく創造的エネルギーを備えたものとして捉えられている。あれかこれかという単一的世界像の見直しを促すこのような分身テーマは、複製技術時代における文学と思想と映像の相互関係を理解する上できわめて有効な手掛かりとなりうるものである。本年度は映像研究班では、高木はニーチェ、ブレヒト、ベンヤミンなどドイツ近代の思想家と映画的思考の結びつきという観点から映像作品の分析を進め、ポルトガルのオリヴェイラ、イタリアのロッセリーニ、フランスのルノワールというサイレントの時代から映画を撮りはじめたほぼ同世代の監督の作品に共通して見られる民衆と分身のテーマについて考察した。メーリニコワは、ソ連時代の映画に表象された民衆像(スラブ民族と日本人)に着目しながら、民衆の中に紛れたダブルスパイなど主体の分裂をテーマとする映画について主に考察した。大平はエイゼンシュテインの映画理論から出発しながら、映像作品において民衆に対して情動誘導的に作用するナラティヴの意図性に回収されない「むきだしの物質性」の「非意図性」に着目することで、映画自体の内部における二重性=分身性について考察した。文学研究班では、諫早は1920年代の中東欧諸国へのロシア人亡命者の動向を調査し、ナボコフを中心とする亡命文学における主体の危機をテーマに考察した。銭は清朝末期に日本へ留学した知識人・文人が、留学中に学んだ近代的知を携えて帰国した後に変革期の中国で体験する近代化と伝統の間での分裂・葛藤について考察した。宮嵜はマラルメ詩学における<身体>という位相を、詩人の分身としてのイジチュールの狂気と、同毒療法による詩人自身の狂気の克服過程との関連から考察した。今後は近代の大都市の発展過程において現れてくる近代的民衆像と分身テーマの関係性にさらに着目することで、映像研究班と文学研究班の研究を有機的に関連させてゆきたい。映像研究班では、高木はフロイト精神分析における隠れた分裂的主体の現れとしての声との関連から、映画における声のあり方について、ホークス、小津安二郎、増村保造、ジャ・ジャンク「などの作品を例に分析し、さらにこれをブランショ、、ジャン・ジュネ、宮沢賢治などの文学における声の機能と比較検討した。メーリニコワは昨年に引き続き、ソ連時代の映画に表象された民衆像に着目し、それを日本とロシアの文学における民衆像と比較考察した。大平は、チェコ・アワァシキャルドの理論的リーダー、カセル・タイゲのポエティスム後勘エイセンシュテインの映画論との間に、.精神分裂者の退行現象に対する関心が共通五ることを明らかにするための準備作莱として、タイゲの映画論を取り上げ、.タイゲの映画観がフランス印象派に影響されたアヴァンギャルド映画論から大さく展開し、モンタージュ理論を経由し、最終的にはエイゼンシュテインの綜合芸術論に到達する道筋を明らかにしようと試みた。文学研究班では、諫早はナボコフの「分身」をテーマとした作品『絶望』について、『プラハの大学生』など同時代の映画どの関わりを視野に入れつつ、「二重文化」「二重視」といった「二重世界」との関わりから考究した』.松本は、ノヴゴロド大学よりドゥトゥキン教授を招聰し、古典時代からドストエフスキイの時代に至登分身テーマについて講演をしてもらうー方、自身はドスエフスキイの『おかしな男の夢』を分身テーマから読み解く可能性を探った。銭鴎は、王国維が日本留学中に学んだ西洋哲学の知識をもって中国に帰国し、清朝末の政治・思想状況に直面したとき、そこにどのような主体の分裂と問題意識が生じたか考察した。宮嵜は昨年に引き続きマラルメ詩学における<身体>という位相から、詩入の分身としてのイジチュールの狂気について考察した。本年度は最終年度に当たるため、研究成果報告書を作成した。

メーリニコワは、ゲルマンの『フルスタリョフ、車を!』、ウチーチェクの『宇宙を夢見て』、ルビンチクの『南京の風景』というどれも50年代のソ連社会を舞台とした作品を対象として、そこに現れる分身テーマを分析した。諫早はナボコフの小説『絶望』の登場人物たちが背負っている二重文化性について分析し、他人が相違しか認めないところに類似を見る「二重視」の能力を、亡命者特有の感覚として位置づけた。大平は、エイゼンシュテインのモンタージュ理論が、近代的主体には相違しか見えない二者の間に「パトスの深層における原始・イメージ思考」による類似を見出すことであると指摘しつつ、しかし、これが芸術創造の方法論として成立するには、ロゴスの表層からパトスの深層への退行と同時に、再びロゴスの領域へと反転する双方向的運動=「二重の知覚」が不可欠であることを論じた。高木は、<偽>である分身が<真>となり<真>が<偽>となるというマキノ雅弘の映画における真偽の反転、<偽>の<真>に対する優位について考察し、そのような演劇的主体が、近代的リアリズムに反し、外見を演じることにおいて内面的葛藤を捨象しつつ、文楽人形のような様式的存在に近づいてゆくことを指摘した。松本はドストエフスキーの小説『おかしな男の夢』に登場する「地球」について、もとの地球ともとの地球の分身が「今ここで、ふたつ同時に存在する」「二重のありよう」としての世界であると論じ、この弁証法的「とんぼ返り」を経た二重世界で一人の子供の苦しみを分身的主体として引き受け、「全世界的な事物の秩序に責めを負って」ゆこうとする主人公のあり方を論じた。本冊子に掲載できなかったが、銭鴎は『紅楼夢』における夢の構造を荘子の胡蝶の夢との関連において考察し、宮嵜はマラルメ詩学における分身テーマをイジチュールの狂気を手がかりに考察した。
高齢者の戦争体験の人生における意味と老年期の適応に関する研究

1.戦争は否定的な体験として回想されていたが、意味のないものだったとは捉えられてはいなかった。むしろつらい体験をした者ほど自己形成に必要な体験であったと位置付けていた。2.より高齢の者ほど戦争を回想し、また複雑な葛藤を感じていた。本研究の対象者の中で比較的高齢の者は、青年期に戦争を体験したため、戦争への関わりが深かったためと思われる。一方で、後期高齢期に死を意識して人生を見つめ直す、ということと関係があるとも考えられた。3.女性よりも男性に葛藤が見られた。これは、兵役を代表とする体験の違いによると思われる。しかし被害意識には差はなかった。4.現在の適応状態の悪い者は、戦争を否定的な体験として回想する傾向があり、また回想を否定する傾向が見られた。5.戦争体験を語ることにより、緊張や不安の低減が見られたが、これは面接による効果と思われた。また、面接後、戦争体験を語ることが増えたと感じた対象者が数名いた。本研究の目的は、高齢者が自己の戦争体験をどのように人生に位置づけているかを調べ、その捉え方と適応の関係を検討することであった。本年度は、高齢者を対象とした質問紙法による調査を行い、集団のデータ分析を行った。本調査を行うにあたって、事前に予備調査を行い、地域の高齢者における意識傾向の把握を試みた。予備調査からは、1.多くの高齢者が戦争体験を否定的体験としながらも、意義深い体験として自分の人生に位置づけていた。2.全体の7割は戦争を過去のものとし、なつかしく思い出す高齢者もいる一方で、戦争を過去の出来事として片づけられてはいない、あるいは「思い出さないようにしている」とする高齢者もいた。3.戦争に対する態度や考え方は、兵役経験の有無と関連していた、等の結果が得られた。これらの結果は、平成7年度における日本老年社会科学会第37回大会、および日本発達心理学会第7回大会で発表した。本調査では予備調査の結果を参考に、当時の状況(立場・戦争への参加など)、被害状況、戦争観、戦争体験の回想に関する意識、現在の適応状況(抑うつ状態・生活満足度)、第二次調査としての面接調査への諾否、を含む質問紙を作成した。現在のところ、236名からの回答が回収されているが、さらに250名程度の調査を、継続して行っている。現在得られている回答からは、ほとんどの者が「戦争を伝えることの意義」を自分に感じており、次年度の面接調査に対する呼びかけに対しても、5割近い者が調査協力に応じている。全体計な回答傾向は、コ-ホ-トに大きく影響されており、60代前半では戦争の幼少期の1体験としてとらえられる傾向にあるが、70代の対象者の回答には、戦争体験に大きな葛藤を感じていることが示されていた。本調査から得られた結果は、平成8年度日本心理学会第60回大会で報告の予定である。本研究全体の目的は、高齢者が自己の戦争体験をどのように人生に位置づけているかを調べ、その捉え方と適応の関係を検討することである。昨年に引き続いて本年度は、高齢者を対象とした質問紙調査の分析・発表および面接調査を行った。留置法を用いた質問紙調査の結果、最終的な分析対象者は60歳85歳の473名(男性267名、女性206名)となり、回収率は92.2%であった。前回以降の結果および発表については、1.戦争に関する回想行動および戦争観について、各22の質問を因子分析した結果、回想に関して寄与率がもっとも高かったのは「つらい体験の回想」因子であった。また、戦争観について男女間で若干異なる因子構造がみられた。これらの結果は、平成8年度における日本心理学会第60回大会にて発表した。また、2.実際にどのような被害を受けたかという客観的な被害状況と、自分は戦争の被害者と感じるか否かの主観的な被害観との関係を検討した結果、被害状況と被害意識との間には高い相関関係が見られたものの、全くの一致はしなかった。男性に比べ女性の方が、被害状況に関わらず被害意識が高い傾向が見られた。これらの結果は、同年度の日本老年社会科学会第38回大会にて報告した。

さらに、3.戦争体験を回想することが、戦争観や現在の適応にどのように関係しているかを検討した結果、戦争体験を思い出すことは、戦争の否定的影響について意識化させる一方で、戦争の意味づけの成功につながる可能性が示唆された。また、意味づけに成功している者の適応度は高かった。以上の結果は、平成9年3月29日からの日本発達心理学会第8回大会にて発表の予定である。本年度はさらに、対象者の中から承諾を得た者から20数名を選び出し、面接調査を試みた。実際に1時間程度の面接の中で戦争体験の回想を依頼し、その前後の心理的変化を調べた。また内容の分析から、戦争体験の意味づけが行われてきた過程について検討した。本研究全体の目的は、高齢者が自己の戦争体験をどのように人生に位置づけているかを調べ、その捉え方と適応の関係を検討することである。本年度は面接調査の分析と報告書の作成を行った。面接調査は、1,自記式によるLife Satisfaction Scale-KとGeriatric Depression Scale短縮版(以下、GDSと略す)、2.自記式による日本版STAI(状態・特性不安尺度)、3,戦争の体験を、開戦から終戦までの時間経過表を作成する形式で自由に回想する(録音)、4,否定的体験と肯定的体験に関する質問(録音)、5,自記式によるSTAIの状態不安、6,終了後GDSおよび戦争体験に関する回想・戦争観の質問紙を23日以内に郵送により回収、の手順で行った。分析の対象となったのは61歳83歳の男性13名、女性7名の20名であった。主な結果は以下の通りである。1,面接前後の変化(1)GDS得点は、面接前08から面接後06点の範囲へと変化し、うつ傾向を示す高得点の低下が見られた。(2)状態不安は、面接前2256から面接後2049点の範囲へと変化し、不安の強さを示す高得点の低下が見られた。(3)戦争の回想・戦争観に関する質問には、面接前(1年前)と面接後で変化が見られた項目・あまり変化の見られなかった項目があった。変化が見られたのは、面接後では、より「戦争体験の回想をするようになったこと」、「戦争による被害意識の低下」であった。以上より、面接において戦争体験を回想し話すことが、適応効果を高めることが示唆された。2,戦争体験は個人差の大きい体験であったが、辛い体験も当時は辛いと感じなかった対象者も多い。またその体験を自分なりに意味づけている対象者が多かったが、それは比較的終戦直後から行われていたことがわかった。
肺気腫の危険因子としてのアデノウイルス潜伏感染に関する研究

正常ヒト気管上皮細胞にアデノウイルスE1Aをトランスフェクションして、トランスフォームすると、炎症性サイトカインや接着因子の発現が増強されることがわかった。一方、蛋白分解酵素阻害物質のSLPIやelafin/SKALPの発現は著明に抑制することも分かり、アデノウイルスE1Aは肺の炎症を増強するとともに好中球エラスターゼなどの蛋白分解酵素による肺障害を増強させて、肺の防御免疫機構を破綻させ、COPDの病態に関係している可能性が考えられた。また、アデノウイルスE1Aは組織のリモデリングに関係するTGF-βやTIMP-1の発現を増強させることも分かった。一方で、アデノウイルスE1Aは肺胞上皮細胞においてNO産生を抑制した。これは抗ウイルス作用をもつNO産生を抑制することでウイルスが組織内に存続(潜伏感染)できるのではないかと考えられた。また、実際のCOPD患者さんとコントロール患者さんを比較すると、血清TIMP-1濃度は増加しており、細胞実験の結果と類似していた。以上の結果から、アデノウイルスE1Aをトランスフェクションした気管上皮細胞は実際の臨床研究の結果とよく一致しており、アデノウイルスE1Aをトランスフェクションした細胞はCOPDの臨床病態をよく反映していると思われる。これは我々が今回行ったCOPD患者の血清中TIMP-1濃度の測定でも裏付けられている。この血清TIMP-1濃度は気道閉塞のバイオマーカーとしても有望であると思われる。以上の結果から、アデノウイルスE1A遺伝子でトランスフォームした細胞から得られた結果はCOPDの病態解明に役立つとともにバイオマーカーの検索などに利用すれば、臨床に応用できる可能性が示唆された。アデノウイルスの潜伏感染は肺気腫の成因の一つとして最近注目されている。そこで、アデノウイルスE1A遺伝子が炎症を増強して、肺胞構造を破壊して、COPDの原因になりうるのかを検討するために、アデノウイルスE1A遺伝子がヒト肺胞上皮細胞株(A549)及び、初代培養ヒト気管上皮(HBE)細胞の蛋白分解酵素阻害物質の産生に及ぼす影響を検討した。Secretory Leukoprotease Inhibitor (SLPI)及び、Elafin産生に及ぼす影響につて検討した。A549細胞とHBE細胞のSLP産生とElafinI産生をELISA法で測定した。アデノウイルスE1A遺伝子の作用を検討するため、A549細胞とHBE細胞にE1A遺伝子を導入した細胞とをE1A陽性細胞として用いた。また、E1A遺伝子を含まないプラスミドを導入した細胞、及び無処置の細胞をコントロールの細胞として実験に用いた。それぞれの細胞を刺激物質の入った培養液で24時間培養した後、培養上清を採取し、SLPIの濃度を測定した。また、A549細胞のSLPI mRNA発現をノーザンブロッティング法で測定した。また、SLPIのプロモーター活性をルシフェラーゼアッセイにて測定した。A549細胞において、IL-1刺激でSLPIの産生は誘導された。無刺激で産生されるSLPI及び、ElafinはA549細胞と気管上皮細胞ともにE1A遺伝子が導入された細胞で著明に抑制された(P<0.0001)。IL-1で誘導されるA549細胞やHBE細胞のSLPIの産生がE1A遺伝子により抑制された。E1A遺伝子はA549細胞のSLPI mRNAの発現も低下させ、SLPIのプロモーター活性も低下させた。今回の研究により、アデノウイルスE1A遺伝子がヒト肺胞上皮細胞及び、気管上皮細胞のSLPI及び、Elafinの産生を低下させることが分かった。次に、SLPIの産生を低下させる機序として、TGF-β1による抑制が関与しているか検討した。気管上皮細胞のTGF-β1の産生はアデノウイルスE1Aによって著明に増加した。

一方、TGF-β1抗体を培養液に加えて気管上皮細胞を培養してもSLPI産生には影響がみられなかった。したがって、E1AによるSLPI産生抑制作用はTGF-β1を介したものではないと考えられる。これらの結果からアデノウイルスE1Aは肺胞上皮細胞や気管上皮細胞で蛋白分解酵素阻害物質の産生を抑制することで肺障害を惹起する可能性が示唆された。アデノウイルスの潜伏感染は肺気腫の成因の一つとして最近注目されている。そこで、アデノウイルスE1A遺伝子が炎症を増強し、肺胞構造を破壊し、COPDの原因になりうるのかを検討することを計画した。平成15年度は、アデノウイルスE1A遺伝子がこらの細胞において、Secretory Leukoprotease Inhibitor (SLPI)及び、Elafin産生を抑制して肺障害を増強している可能性があることを報告した。本年度の研究では、アデノウイルスE1A遺伝子はこれらの蛋白分解酵素に対する産生抑制作用の他に、一酸化窒素(NO)の産生を抑制する作用があることが分かった。結果;サイトカイン混合物で誘導されるNO産生はE1A陰性の細胞に比べて、E1A陽性A549で有意に低下していた(p<0.0001)。E1A蛋白はiNOSタンパク質発現を抑制したが、eNOSタンパク質発現には影響しなかった。結論;NOは強い抗ウイルス作用を持っているため、アデノウイルスE1A蛋白はNO産生を抑制することで人の細胞内にとどまって潜伏感染を可能にしているのではないかと考えられた。正常ヒト気管上皮細胞にアデノウイルスE1Aをトランスフェクションして、トランスフォームすると、炎症性サイトカインや接着因子の発現が増強されることがわかった。一方、蛋白分解酵素阻害物質のSLPIやelafin/SKALPの発現は著明に抑制することも分かり、アデノウイルスE1Aは肺の炎症を増強するとともに好中球エラスターゼなどの蛋白分解酵素による肺障害を増強させて、肺の防御免疫機構を破綻させ、COPDの病態に関係している可能性が考えられた。また、アデノウイルスE1Aは組織のリモデリングに関係するTGF-βやTIMP-1の発現を増強させることも分かった。一方で、アデノウイルスE1Aは肺胞上皮細胞において抗ウイルス作用をもつNO産生を抑制することで組織内に存続(潜伏感染)できるのではないかと考えられた。以上の結果はこれまで報告されているCOPD患者の臨床研究の結果とよく一致しており、アデノウイルスE1Aをトランスフェクションした細胞はCOPDの臨床病態をよく反映していると思われる。これは我々が今回行ったCOPD患者の血清中TIMP-1濃度の測定でも裏付けられている。この血清TIMP-1濃度は気道閉塞のバイオマーカーとしても有望であると思われる。以上の結果から、アデノウイルスE1A遺伝子でトランスフォームした細胞から得られた結果はCOPDの病態解明に役立つとともにバイオマーカーの検索などに利用すれば、臨床に応用できる可能性が示唆された。