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初代無血清培養系を用いた脂肪細胞分化の検討 : G蛋白とCキナーゼの作用を中心に

無血清培養下で約10日後に50%に近い細胞がインスリン,トランスフェリン,T3存在下に脂肪細胞に分化した.PKC活性抑制作用を有するH7およびstaurosporine添加により脂肪細胞分化が促進した.脂肪細胞分化はTPA添加により抑制され,H7およびStaurosporineはTPAの分化抑制作用を解除した.一方,PKC活性抑制作用を有しないHA1004には分化促進作用はなかった.PKC分子種発現の検討では,分化に伴いPKC-α,-δ,-ε,-ζが発現した.分化段階に伴った経時的検討では,各分子種の発現に差違が認められた.TPAによりPKC-αおよび-δはダウンレギュレートされた.PKCはラット脂肪前駆細胞の分化過程に対し抑制的に作用すると考えられ,また,脂肪細胞に関与するPKC分子種間における作用の差が存在する可能性を示唆する.無血清培養下で約10日後に50%に近い細胞がインスリン,トランスフェリン,T3存在下に脂肪細胞に分化した.PKC活性抑制作用を有するH7およびstaurosporine添加により脂肪細胞分化が促進した.脂肪細胞分化はTPA添加により抑制され,H7およびStaurosporineはTPAの分化抑制作用を解除した.一方,PKC活性抑制作用を有しないHA1004には分化促進作用はなかった.PKC分子種発現の検討では,分化に伴いPKC-α,-δ,-ε,-ζが発現した.分化段階に伴った経時的検討では,各分子種の発現に差違が認められた.TPAによりPKC-αおよび-δはダウンレギュレートされた.PKCはラット脂肪前駆細胞の分化過程に対し抑制的に作用すると考えられ,また,脂肪細胞に関与するPKC分子種間における作用の差が存在する可能性を示唆する.【はじめに】肥満発症機転の細胞生物学的機序の解明を目的として,今回はCキナーゼの分化に及ぼす作用と,分化に伴うCキナーゼのサブタイプの発現につき検討した.【方法】生後6-8週齢の雄SDラットの副睾丸周囲の脂肪組織よりコラゲナーゼ処理で脂肪前駆細胞を得て無血清培養を施行した.培養開始後1日おきに培地を交換し,種々の因子を添加した,脂肪細胞への分化を検討した.また,Cキナーゼのサブタイプ発現をウェタン・ブロッティング法により検討した.【結果】無血清培養下で誘導される脂肪前駆細胞の脂肪細胞への分化は,Cキナーゼ活性化剤のTPAにより抑制された.一方,Cキナーゼ活性阻害剤のH7あるいはスタウロスポリンは用量依存性に脂肪細胞への分化を促進した.また,いずれもTPAによる分化抑制を解除した.ウェタンブロッティングによるCキナーゼサブタイプ発現の検討では,α,δ,ε,ζが脂肪前駆細胞および分化脂肪細胞で発現し,β,γは発現しなかった.分化誘導剤に比し,分化後にαおよびεの発現が顕著となった.【結論】ラット脂肪前駆細胞の分化過程においてCキナーゼは抑制的に作用した.Cキナーゼの発現様式はサブタイプにより異なり,脂肪細胞分化に関与する分子種間での作用差が示唆された.【はじめに】肥満発症機転の細胞生物学的機序の解明を目的として,引き続き,Cキナーゼ(PKC)の分化に及ぼす作用と,分化に伴う分子種の発現につき検討した.【方法】生後6ー8週齢の雄SDラットより得られた細胞前駆細胞を無血清下で培養した.培養開始後1日おきに培地を交換し,種々の因子を添加し,脂肪細胞への分化を検討した.PKCの分子種発現は,各分化段階の細胞全体の蛋白をSDS-PAGEによる電気泳動後,各分子種に特異的なポリクローナル抗体を用いたイムノブロッティング法により検討した.【結果】(1)PKC分子種発現の検討では,PKC-α,-δ,ーε,ーζが脂肪前駆細胞および分化脂肪細胞で発現し,PKC-β,ーγは発現しなかった.(2)脂肪細胞への分化に伴いPKC-δの発現が著明に増加した.その他の分子種には著明な変化はなかった.(3)PKC活性化剤であるTPA添加により脂肪細胞分化が抑制され,PKC分子種発現の検討ではPKCーδはダウンレギュレートされた.(4)一方,PKC抑制剤であるH-7は脂肪細胞への分化を著明に促進したが,各PKC分子種の発現に変化をもたらさなかった.(5)血管内皮細胞より分泌されるEndothelinー1は脂肪細胞分化を抑制するが,PKC-δ発現に変化をもたらさなかった.【結論】ラット脂肪前駆細胞の分化過程にけるPKCの発現様式には差違が認められ,脂肪細胞分化への関与は分子種間で異なっていると考えられる【はじめに】肥満発症機転の細胞生物学的機序の解明を目的として,引き続き,Cキナーゼ(PKC)の分化に及ぼす作用と,G蛋白発現の変化につき検討した.【方法】生後6-8週齢の雄SDラットより得られた脂肪前駆細胞を無血清下で培養した.培養開始後1日おきに培地を交換し,種々の因子を添加し,脂肪細胞への分化を検討した.PKC活性はEUSA法により測定した.G蛋白の分子種発現は,各分化段階の細胞全体の蛋白をSDS-PAGEによる電気泳動後,各分子種に特異的なポリクローナル抗体を用いたイムノブロツティング法により検討した.【結果】

(1)PKC活性の分化に伴う検討では,分化段階に応じた総活性,シトソールあるいは膜分画活性に変化は認められなかった.(2)各種G蛋白関連抗体を用いたイムノブロッティング方での検討では,Gαs,Gαi1,GQi2,Gαi3,Gβ.Gγlは脂肪細胞への分化に伴った発現の変化は認められなかった.【結論】今回の検討ではG蛋白の脂肪細胞分化に伴う発現の変化は認められなかった.
多角的な比較法的考察に基づく緊急避難論の新地平

我が国の緊急避難を巡る議論においては、従来、主としてその正当化根拠を巡る理論的な問題が中心に採り上げられて来たが、本研究では、広く比較法的な観点を考慮しつつ、緊急避難論の現実的な適用場面を想定し、その要件解釈及び事例解決を行った。特に、本研究においては、家庭内暴力の被害者がその加害者に対して反撃するうちに、その加害者を殺害する事例(DV反撃殺人事例)について、比較法的に見て、様々な国において同様の事例が問題となっていることを示した。そして、DV反撃殺人事例の解決に対するアプローチが複数あることを論じつつ、我が国において合理的な解決方法としての緊急避難アプローチを提唱した。1.平成25年度は、研究計画に従い、ドイツ・ケルン大学の外国・国際刑法研究所(所長・Thomas Weigend教授)に出張し、ライヒ刑法典が制定された後の刑法改正作業の過程を調査し、刑法改正草案における緊急避難規定の展開や、これに影響を与えた実務上あるいは学説上の議論についての検討を行った。特に、ライヒ裁判所が正面から正当化的緊急避難を認めた1928年判決(RGSt61,242)以降、ドイツにおいていわゆる二元的見解が定着するに至った議論動向を調査しつつ、正当化的緊急避難の諸要件や免責的緊急避難の諸要件がどのように委員会などでの議論を経て規定されるに至ったのかを、各草案、特に1962年草案や1966年の「対案」などの議論を正確に理解することに努めた。2.他方、平成25年度は、平成26年度の研究内容のうち、スイス刑法の緊急避難規定につき、一部を前倒しして調査・研究を行った。スイスにおいては、特に1990年代に入り、家庭内暴力の被害者がその加害者を殺害する事案を巡って、ドイツ刑法の議論を援用しつつ、緊急避難論の枠組みに依拠した判断が、相次いで連邦裁判所によって示されているため、こうした新たな動向に関しての研究を進めた。こうした研究の結果、ドイツ刑法とスイス刑法との異同がより明確になり、我が国の緊急避難論に対して示唆を与える議論を的確に抽出することが可能となった。3.これらの研究結果を受けて、研究代表者は、平成25年度において、既に家庭内暴力の被害者を巡る緊急避難の諸問題について論文を完成させており、当該論文は、平成26年度中には公刊される予定である。1.平成26年度は、研究計画に従って、スイス・チューリヒ大学の刑事法研究所(所長:Christian Schwarzenegger教授)に出張し、スイスにおける緊急避難論の全体的な構造や、DV反撃殺人事例を巡るスイス連邦最高裁判所の諸判例(特に、1995年判決及び1999年判決)についての精緻な分析を行うことができた。また、一定の精神状況下でなされた殺人について刑を減軽する規定であるスイス刑法113条の構造を研究することで、前述のDV反撃殺人事例を巡るスイス法のあり方について、より深く検討を行い、かつ、我が国における重要な示唆を得ることができた。ドイツ語の文献のみならず、フランス語の文献についても渉猟することで、スイスにおけるこれらの議論についての多角的な検討が可能となった。2.かかるスイス法についての多角的な研究と、平成25年度に進めていたドイツ法についての研究とを併せて、平成26年度にはDV反撃殺人と緊急避難を巡る論文を最終的に完成させ、公刊することができた。本論文は、従来のわが国には欠如していたDV反撃殺人事例という視角を設定しつつ、正当防衛論ではなく緊急避難論による解決を提唱するものであり、我が国の議論状況に与える影響力は大きなものと考えられる。3.また、平成26年度は、研究計画に従って、オーストリア刑法における緊急避難論についても、必要な諸文献、特に判例の動向や諸学説に関する文献を収集して研究を進めている。最終年度は、オーストリアにおける緊急避難論について調査すべく、オーストリア・ウィーン大学の刑事法研究所(Sunanne Reindl-Krauskopf教授)に出張し、資料収集や意見交換などを行った。その結果、前年までに調査したドイツ及びスイスにおける緊急避難論との異同についての知見を得た。ドイツ語圏諸国においては、正当化的緊急避難と免責的緊急避難との区別(二元説)が当然の前提となっているところ、オーストリアにおいては、免責的緊急避難を規定するオーストリア刑法10条のような規定が、正当化的緊急避難には存在しない。そこで、学説において、主としてドイツの学説に依拠しつつ、正当化的緊急避難の議論が展開されている。こうした状況において、オーストリアにおいて特に重要なのは、免責的緊急避難の基礎となる責任論の理解が、他のドイツ語圏諸国とは異なる点である。Nowakowskiの性格責任論の影響を強く受けたオーストリアにおいては、免責的緊急避難の理解においても、量刑責任の理解においても、単なる規範的責任論を超えた議論が展開されている。こうした責任論のあり方をより緻密に検討することで、免責的緊急避難についての新たな知見が得られるのではないかという結論に至った。研究期間全体を通じて、ドイツ、スイス、オーストリアとそれぞれに共通する緊急避難の制度設計(すなわち二元説)の中で、個々の要件・効果や、緊急避難の適用が問題となる事例の異同などの検討によって、従来の我が国では議論されていない問題領域(DV反撃殺人事例)を明確化しつつ一定の解決を示し、また、責任論の基礎に立ち返った制度設計が刑法全体にもたらす影響などを考察することができた。

我が国の緊急避難を巡る議論においては、従来、主としてその正当化根拠を巡る理論的な問題が中心に採り上げられて来たが、本研究では、広く比較法的な観点を考慮しつつ、緊急避難論の現実的な適用場面を想定し、その要件解釈及び事例解決を行った。特に、本研究においては、家庭内暴力の被害者がその加害者に対して反撃するうちに、その加害者を殺害する事例(DV反撃殺人事例)について、比較法的に見て、様々な国において同様の事例が問題となっていることを示した。そして、DV反撃殺人事例の解決に対するアプローチが複数あることを論じつつ、我が国において合理的な解決方法としての緊急避難アプローチを提唱した。1.一方で、本来は平成27年度に予定していた本研究に関する論文執筆の一部を前倒しし、平成26年度に公刊することができた。ドイツ法、スイス法及びアメリカ法を広く参照しつつ、我が国における緊急避難論について示唆を与える論文を公刊したことは、本研究の目的の一部を既に達成したものと言える。2.他方で、平成26年度に予定していたオーストリア・リンツ大学への出張については、現地の受け入れ態勢を確保することができなかったために、平成27年度に回さざるを得なかった。この点において、なお平成26年度の目的が達成されたとは言いがたい。刑事法学1.平成27年度は、オーストリア・ウィーン大学の刑事法研究所(所長:Susannne Reindl-Krauskopf教授)への出張を行い、オーストリア刑法における緊急避難論についての研究、文献収集及び意見交換を行う予定である。2.また、本来はオーストリア刑法における緊急避難論も研究した上で、多角的な比較法的考察に基づいた緊急避難論に関する論文を公刊することを計画しており、平成27年度においては、平成26年度に公刊した論文に引き続いて、オーストリア刑法における緊急避難論に関する論文をも公刊する予定である。1.平成25年度は、一方で、当初の研究経過のうちの一つの柱であった、1871年ライヒ刑法典制定に至る立法史的・学説史的展開に関する調査については十分に目標を達成できなかった。北ドイツ連邦刑法草案についての調査は進展したものの、各ラント法の立法状況についてはなお調査が不足している。2.他方、平成25年度は、スイス刑法における緊急避難論の一部について、前倒しして研究を進めることで、研究計画において予定していた、ドイツ法とスイス法との比較の視座の定立・獲得という点については相当程度に進捗した。こうした視座を元に、逆にドイツ法固有の問題についても検討が深まったという意味で、現在までの達成度としてはおおむね順調と言えよう。平成26年度の助成金のうち、オーストリア出張に想定していた分についての支出がなかったため。1.平成26年度は、大きく分けて2つの方向で調査・研究を進めていく予定である。第1に、平成25年度に予定していた、19世紀までのドイツにおける立法史的・学説史的展開についての調査である。第2に、スイス刑法についての調査・研究を継続しつつ、オーストリア刑法についても新たに調査・研究を行うことである。2.こうした調査・研究を行うためには、スイス及びオーストリアへの出張及び現地の専門家との意見交換が不可避である。こうした観点から、平成26年度は、スイス・チューリヒ大学及びオーストリア・ウィーン大学に、それぞれ出張を行い、資料収集や意見交換を行う予定である。
ＴＧＦβー１を中心とした認知機能低下に関する前向き調査研究

認知機能障害や高血圧を認める遺伝性白質脳血管症にて、抗炎症サイトカインであるtransforming growthfactor(TGF)-β1シグナル伝達制御が注目されている。平成15年と20年の2回連続で頭部MRおよび検診の同意が得られたドック受診者81名において、経時的に、TGF-β1が上昇する群は、頭部MRI上、白質病変増悪に対する独立した臨床指標になり得ることが明らかとなり、オッズ比でも1.72と有意であった。TGF-β1上昇には、慢性腎臓病の関与も示唆された。TGF-β1自体が、白質病変の独立した関連指標であり、認知機能低下や多発性脳梗塞の前段階を反映していると考えられた。認知症の根本的な治療が未だ確立していない現在、代替的に、認知機能の低下を促進するリスク因子の早期発見および予防の重要性が注目されている。近年、認知症患者剖検脳にて慢性炎症反応が亢進しており、TGF-βが注目されている事,アルツハイマー疾患モデルマウス脳のミクログリアとアストロサイトにおいてTGF-β1の過剰発現が見られ、破綻した血液脳関門を通じ末梢血中でもTGF-β1亢進が見られる事が報告され、認知症を促進するリスク因子として,TGF-β1の多彩な炎症性神経障害作用が注目されている。申請者らは,平成14-15年にベースラインの疫学調査を実施した一般住民の参加者(基盤研究(B):画像診断に基づく頭頚部動脈硬化症のリスクに関する疫学研究」(研究分担者))に対して、開始時および5年後(平成20年)の2回にわたり、頭部MR検査、血液生化学的検査を実施している。現在も、長期追跡調査中であるが、本前向き追跡研究において、認知機能低下を有する群で、TGF-β1を中心とした認知障害増悪のリスク因子について検討している。その中で、血中TGF-β1値の変動が、認知機能低下や頭部MR画像の変化について、独立した関連因子であることを明らかにする。そして、代表的な生活習慣指標、さまざまな臨床情報を含む総合的な解析を実施し、統計学的な多因子調整後も、TGFーβ1を中心とした炎症性ケモカインが、ヒト認知機能低下に対するマーカーとして有用であることを検証出来つつある。本研究の目的および意義は、平成14年度・15年度からインフォームド・コンセントを得て追跡している461人の集団の10年間にわたる追跡調査から、生活習慣、血清マーカー及び頭部MRI検査における虚血性深部白質病変等の軽度認知機能障害発生のリスクを明らかにすることである。研究計画の進捗状況であるが、平成24年度・25年度の追跡調査対象者は429人である。このうち、本研究の初年度であった平成24年度は、145人に対して、生活習慣や臨床情報に加え、頭部MRI検査や採血等の実施を含めた追跡調査を実施した。平成25年度は、残りの284人を対象として、頭部MRI検査や採血等の実施を含め、平成24年度同様の追跡調査を実施する予定である。具体的に期待される研究意義として、10年にわたる頭部MR画像の変化を有する群と認知機能の低下を有する群に分けて、TGFβ-1などの炎症関連マーカーや血管作動性物質アドレノメヂュリン、活性血小板機能を中心に、認知機能低下のリスク因子について、これらのリスク候補因子が、最終的な認知機能低下の早期発見のスクリーニングマーカーとして有用であるか、また認知機能障害の重症度を反映しているかどうかを明らかとすることである。現在、上記候補リスク因子に関する測定と、画像解析・臨床学的検討を、同時並行して実施中であり、まずは、平成24年度の145人の研究結果が出るように、鋭意取り組んでいる。近年、認知機能障害や高血圧を認める遺伝性白質脳血管症(CARASIL)にて特徴的なHTRA1遺伝子変異が、抗炎症サイトカインであるTGF-β1シグナル伝達制御に関連していること(Hara et al, N Engl J Med, 2009)が明らかになり、高血圧や無症候性白質病変を有する一般成人におけるTGF-β1の臨床的意義が注目されている。我々は、ドック受診者におけるDWL(Deep white matter lesion)とその進行(DWLP;progression of DWL)に、TGF-β1およびCKDが関与しているか検討を行った。今回の研究対象者は、平成15年と20年の2回連続で頭部MRおよび検診の同意が得られたドック受診者であった。上記受診者を、頭部MR年齢相応群(C群;46名)、白質変化なし群(DWL群;23名)、Fazekas分類上1つ以上のgrade増加有り群(DWLP群;12名)の3群に分けて、古典的リスク因子およびTGF-β1値について、MR所見との比較検討を行った。

CKDは、推算糸球体濾過率eGFRを用いて定義した。得られた結果は以下の5つである。1DWL群およびDWLP群では、C群に比して、高血圧症、高脂血症、糖尿病が有意に多かった。2TGF -β1値は、C群(13.8 ng/ml)に対し、DWL群(28.2)およびDWLP群(37.6)で有意に高値を示した。3TGF -β1高値に関するodds ratio(OR)は、C群に比して、DWLP群にて1.72と有意(p<0.05)であった。4DWLP群は、推算糸球体濾過量eGFRが52.1と低く、C群に対する、DWLP群のCKD(+)のORは2.41と有意(p<0.05)であった。5CKD(+)群のTGF-β1値は、CKD(-)群に比して有意に高値であった。結論として、TGF-β1は、経時的な白質病変増悪に対する臨床指標であった。DWL群やDWLP群は、認知機能低下や多発性脳梗塞の前段階であり、TGF-β1自体が、独立した認知機能低下や多発性脳梗塞の関連指標であり得ると考えられた。その背景に、TGF-β1値上昇をもたらしうるCKDの病態が関与している可能性が示唆された。成人保健、社会医学現在までに、すでに本検診参加者全員の経時的な臨床情報、-80°Cでの血清および血漿、頭部MR画像情報を採取し、解析を終了している。そして、有意性の得られた要因の相互関係を補正するために、性と年齢に加えて有意性の得られた要因を同時に投入して多変量解析を行い、オッズ比とその95%信頼区間を求めた。81名の測定結果から、TGF-β1 (35 ng/ml以上)の上昇は、脳内白質病変を有する群で、有さない群に比して、1.72倍おこりやすいこと(オッズ比=1.72)を示す結果を得た。このことは、血中TGF-β1高値自体が、単独の脳内白質病変進展のリスク因子であることを示唆している。この成果は、日本脳卒中学会などでの学会発表および、Neurological research(Vol 36:47-52,2013年.査読あり)への論文掲載など順調に報告している。この研究が終了する際には、TGFーβ1を中心とした炎症性ケモカインについて、脳内白質病変進行の早期予知マーカーとして有用であり、血管性認知症と密接に関係している可能性を、世の中に確固たる情報として発信する予定である。研究計画の進捗状況であるが、平成14年度・15年度からインフォームド・コンセントを得て追跡している461人の集団の10年間にわたる追跡調査の461人を対象にして、追跡調査を実施することの周知を兼ねて、これまでの研究成果についてのニュースレターを郵送したところ、32人の宛先人不明者が把握できた。従って、平成24年度・25年度の追跡調査対象者は429人である。このうち、平成24年度は、145人に対して、生活習慣や臨床情報に加え、頭部MRI検査や採血等の実施を含めた追跡調査を実施した。平成25年度は、残りの284人を対象として、平成24年度と同様にMRI検査や採血等の実施を含めた追跡調査を実施する予定である。現在、初年度の平成24年度に得られたデータに関して、頭部MR検診の登録状況や、上記の血液検査項目の測定を整理しながら、解析に入っており、研究自体は順調に進んできている。我々は、TGFーβ1上昇自体が、脳の白質病変の増悪に寄与しており、血管性認知症のリスク因子であることを確認することができた。
エバネッセント場による光の圧力を用いたマイクロ軸受け機構の開発

本研究では、エバネッセント場による光の圧力を用いたマイクロ軸受け機構の開発を目的としている。提案では、光ファイバを軸に、ド-ナッツ上の軸受けを構成する考えであったが、解析が難しく、四方を平板型の光導波路で囲んだ内部に物体を浮上させる場合について、光導波路の結合理論を用いてシミュレーションを行った。一方向で物体を浮上させる場合、物体に働く光の圧力と物体と導波路の距離の関係は、ピーク値を持つカーブになるが、物体の厚さや導波路の伝搬モードによって、そのピーク位置が移動することが分かった。これから、四方から物体に光の圧力を働かせた場合、最初に物体と各導波路の距離が圧力がピークになる位置で固定されていれば、物体の中心がずれても、距離の増減方向でカーブの傾きがほぼ等しいため、ずれた位置で固定されることが分かった。また、力と距離の関係から、初期位置がピーク位置より遠い場合、物体が中心からずれても、元に戻る方向に力が作用することが分かった。よって、中心位置に固定することは難しいが、提案する装置が、軸受けとして働くことが分かった。また、導波路の伝搬モードを2つにして力の働くピーク位送を2つにし、初期位置をその中間にすれば、どちらにずれても働く力は一定になり、軸受けとして働くことが分かった。シミュレーション結果をもとに、CVD装置を用いて実験に用いる光導波路の製作と実験を試みたが、これまでのところ、本方法の有効性を実験で確かめるには至らなかった。これは、導波路に予想以上の厚さの均一性が要求され、製作した光導波路では光を十分結合できないためと考えている。しかしながら、測定、観察装置は構成できたので、今後、導波路の製作法に工夫を加えてより均一な導波路を製作し、提案した方法の有効性を確認する予定である。また、シミュレーションの結果については、現在、論文を投稿する準備を行っている。
環境保全型の作物栽培管理技術が土壌の生物性・化学性・物理性に及ぼす影響

1,2年目に行った圃場試験を発展し,マイクロコズム(閉鎖生態系)を用いて土壌生物によるリター分解の促進効果と,リター分解による植物生育の促進効果とを検証した.生物性を操作したマイクロコズムにおいて,リターの分解とライムギの生育を調査した.マイクロコズムは,1.殺虫処理土壌,2.殺虫処理土壌+微生物,3.殺虫処理土壌+微生物+線虫,4,殺虫処理土壌+微生物+線虫+小型節足動物,の計4種を用意した.殺虫処理を行った土壌に微生物・線虫・小型節足動物を加えた処理では,植物の有無やリターの投入法に関わらず一貫してリターの分解が速まったが,微生物と線虫を加えた処理では,他の処理に比べ分解が速くなる場合も,遅くなる場合もみられ,不安定であった.分解の速さがライムギの生育促進につながるのは,リターの分解により生じる養分を植物が優先的に利用できる場合に限られ,試験期間の経過とともに植物の根が増加するとマイクロコズムにおける土壌動物の働きは不明瞭になった.圃場試験において,不耕起区でライムギの生育が良くなり,堆肥施用の効果も部分的に認められたが,これには土壌生態系の物質循環機能の向上も寄与していた可能性があると考えられる.試験は東北農業研究センター(福島市:黒ボク土)内の圃場で行った.この圃場内に不耕起(NT)区と耕起(CT,深さ20cmのロータリー耕)区を設け堆肥の有無を組み合わせ,年2回(春作・秋作)のライムギ栽培を行った.3種のメッシュサイズ(0.02mm,0.19mm,1.5mm)のリターバッグにマメ科とイネ科の残渣をそれぞれ詰め,作物生育中期に地中(深さ2.5-7.5cm)に埋設し,埋設後1週間おきに計4回の回収を行いリター分解率とリターバッグ内生物性(微生物・線虫・ヒメミミズ・小型節足動物)及び化学性(CN比)を調査した.同時に,埋設周辺土壌(深さ0-10cm)の生物性(リターバッグと同項目,及びミミズの糞)・化学性(CN比)・物理性(団粒・孔隙)についても,作物収穫前に調査を行った.堆肥が,リター分解率,リターバッグ内生物性,及び周辺土壌の生物性に与える影響は明瞭ではなかった.一方,リター分解率はNTで大きく,リターバッグ内のヒメミミズはNTで小型節足動物の個体数はCTで大きく,周辺土壌のヒメミミズとミミズはNTで多く,団粒はNTで発達するなど,耕起法の違いにより有意な影響を受けていた.メッシュサイズによりメッシュ内に進入する生物が制限されていたが,メッシュの違いはリター分解率に有意な影響を与えていなかった.時系列調査により,埋設後1週間で初期重量の34割が急速に分解され,その後分解は緩やかに進み4週間後には67割が分解されることが明らかになった.2005年度から継続して,2006年度も試験は東北農業研究センター(福島市:黒ボク土)内の圃場で行った.この圃場内に不耕起(NT)区と耕起(CT,深さ20cmのロータリー耕)区を設け堆肥の有無を組み合わせ,年2回(春作・秋作)のライムギ栽培を行った.3種のメッシュサイズ(0.02mm,0.19mm,1.5mm)のリターバッグにイネ科の残渣を詰め,作物生育中期に地中(深さ2.5-7.5cm)に埋設し,埋設後3日目,1週間目,2週間目,3週間目,4週間目,計5回の回収を行いリター分解率とリターバッグ内生物性(微生物・線虫・ヒメミミズ・小型節足動物)及び化学性(CN比)を調査した.同時に,埋設周辺土壌(深さ0-10cm)の生物性(リターバッグと同項目,及びミミズの糞)・化学性(CN比)・物理性(団粒・孔隙)についても,作物収穫前に調査を行った.1年目(2005年度)は堆肥の効果が明瞭ではなかったが,2年目となる今年度は堆肥の施用により,リターバッグ内の線虫・ヒメミミズ・ダニ・トビムシの個体数,及び周辺土壌の線虫・ヒメミミズ・ダニの個体密度が増加した.耕起の効果は,NTによりリター分解率,リター微生物SIR,リターバッグ内の線虫・ダニの個体数が増加した.このことから,リターの分解には,微生物・線虫・ヒメミミズが多大な役割を担っていることが明らかになった.メッシュサイズによりメッシュ内に進入する生物が制限されていたが,メッシュの違いはリター分解率に有意な影響を与えていなかった.時系列調査により,埋設後3日間で初期重量の約2割,1週間で34割が急速に分解され,その後3週目以降は分解が緩やかに進むことが明らかになった.1,2年目に行った圃場試験を発展し,マイクロコズム(閉鎖生態系)を用いて土壌生物によるリター分解の促進効果と,リター分解による植物生育の促進効果とを検証した.生物性を操作したマイクロコズムにおいて,リターの分解とライムギの生育を調査した.マイクロコズムは,1.殺虫処理土壌,2.殺虫処理土壌+微生物,3.殺虫処理土壌+微生物+線虫,4,殺虫処理土壌+微生物+線虫+小型節足動物,の計4種を用意した.

殺虫処理を行った土壌に微生物・線虫・小型節足動物を加えた処理では,植物の有無やリターの投入法に関わらず一貫してリターの分解が速まったが,微生物と線虫を加えた処理では,他の処理に比べ分解が速くなる場合も,遅くなる場合もみられ,不安定であった.分解の速さがライムギの生育促進につながるのは,リターの分解により生じる養分を植物が優先的に利用できる場合に限られ,試験期間の経過とともに植物の根が増加するとマイクロコズムにおける土壌動物の働きは不明瞭になった.圃場試験において,不耕起区でライムギの生育が良くなり,堆肥施用の効果も部分的に認められたが,これには土壌生態系の物質循環機能の向上も寄与していた可能性があると考えられる.
原子過程を用いたニュートリノ質量の測定法開発

一連のニュートリノ振動実験によりニュートリノは質量を有することが判明した.ただし、これらの実験においては質量の二乗差が測定され、その絶対値を決定することはできない.ニュートリノの質量絶対値や型式(ディラック型vsマヨナラ型)を確定することは標準模型を超える素粒子物理学において本質的重要性を持つ.本研究は、原子過程を用いたニュートリノ質量の測定法を開発することにある.本研究では、全く新しい原理「マクロコヒーラント増幅機構」を用いた原子からのニュートリノ対放射を考案し、これによる質量分光を提案した.この方法は、原子準位のエネルギースケールが対象とする質量スケールと同程度であり、原理的に小質量に感度が良いこと、同種粒子効果を使いマヨナラ型かディラック型かを決定することが可能な事、宇宙背景ニュートリノ観測に道を拓く可能性がある事などの特徴を持つ.新しい原理と関連する現象である超放射について、マックスエル-ブロッホ方程式に基づくシュミレーションを行なった.更に「マクロコヒーラント増幅機構」に対する原理検証実験を明確した.原理検証実験の一部となる、Rb原子の超放射実験、Ba原子準安定状態生成実験を遂行し、成功した.更にニュートリノ対生成実験において標的となる希ガス・マトリックスを試作した.なお、副産物として、束縛状態へのベータ崩壊過程を使えば単色の反ニュートリノ・ビームが作れることに注目し、レプトンセクターにおけるCP非保存パラメータを測定するに適したニュートリノ・ビーム生成法を考案した.一連のニュートリノ振動実験によりニュートリノは質量を有することが判明した.ただし、これらの実験においては質量の二乗差が測定され、その絶対値を決定することはできない.ニュートリノの質量絶対値や型式(ディラック型vsマヨナラ型)を確定することは標準模型を超える素粒子物理学において本質的重要性を持つ.本研究は、原子過程を用いたニュートリノ質量の測定法を開発することにある.本研究では、全く新しい原理「マクロコヒーラント増幅機構」を用いた原子からのニュートリノ対放射を考案し、これによる質量分光を提案した.この方法は、原子準位のエネルギースケールが対象とする質量スケールと同程度であり、原理的に小質量に感度が良いこと、同種粒子効果を使いマヨナラ型かディラック型かを決定することが可能な事、宇宙背景ニュートリノ観測に道を拓く可能性がある事などの特徴を持つ.新しい原理と関連する現象である超放射について、マックスエル-ブロッホ方程式に基づくシュミレーションを行なった.更に「マクロコヒーラント増幅機構」に対する原理検証実験を明確した.原理検証実験の一部となる、Rb原子の超放射実験、Ba原子準安定状態生成実験を遂行し、成功した.更にニュートリノ対生成実験において標的となる希ガス・マトリックスを試作した.なお、副産物として、束縛状態へのベータ崩壊過程を使えば単色の反ニュートリノ・ビームが作れることに注目し、レプトンセクターにおけるCP非保存パラメータを測定するに適したニュートリノ・ビーム生成法を考案した.一連のニュートリノ振動実験によりニュートリノは質量を有することが判明した。ただし、これらの実験においては質量の二乗差が測定され、その絶対値を決定することはできない。ニュートリノの質量絶対値や型式(ディラック型vsマヨナラ型)を確定することは標準模型を超える素粒子物理学において本質的重要性を持つ。本研究は、原子過程を用いたニュニトリノ質量の測定法を開発することにある。本研究では、全く新しい原理「マクロコヒーラント増幅機構」を用いた原子からのニュートリノ対放射を考案し、これによる質量分光を提案した。この方法は、原子準位のエネルギースケールが対象とする質量スケールと同程度あり、原理的に小質量に感度が良いこと、同種粒子効果を使いマヨナラ型かディラック型かを決定することが可能な事、宇宙背景ニュートリノ観測に道を拓く可能性がある事などの特徴を持つ。新しい原理と関連する現象である超放射について、マックスエルーブロッホ方程式に基づくシュミレーションを行なづた。更に「マクロコヒーラント増幅機構」に対する原理検証実験を明確した。原理検証実験の一部となる、Rb原子の超放射実験、Ba原子準安定状態生成実験を準備した。更にニュートリノ対生成実験において標的となる希ガス・マトリックスを試作した。なお、副産物として、束縛状態へのベーダ崩壊過程を使えば単色の反ニュートリノ・ビームが作れることに注目し、レプトンセクターにおけるCP非保存パラメータを測定するに適したニュートリノ・ビーム生成法を考案した。一連のニュートリノ振動実験によりニュートリノは質量を有することが判明した。ニュートリノの絶対質量や型式(ディラック型vsマヨナラ型)を確定することは標準模型を超える素粒子物理学において本質的重要性を持つ。本研究は、原子過程を用いたニュートリノ質量の測定法を開発することにある。更に提案した方法にとり原理検証実験を明確し、その基礎を構築した。即ち、Rb原子の超放射を観測すること、及び、二光子超放射実験に不可欠なBa原子の準安定状態を生成することに成功した。

前者において超放射であることの確認は、(i)遅延時間が自然寿命(51.3nsec)とは異なること、(ii)逆にパルスの大きさと遅延時間の相関が超放射の理論通りであること、(iii)放射角分布(超前方及び超後方に集中)等による。後者においては、基底状態にある原子を554nmレーザーを用い6s6plP1に励起し、そこから自然放射または誘導放射を使って、準安定状態である6s5d1D2を生成した。更にニュートリノ対生成実験に適したXe原子をマトリックス中に埋め込むことを可能とした。以上により「ニュートリノ質量分光学」の基礎を構築した。
ヒト胎盤におけるアミノ酸輸送調節機構の解析

ヒト胎盤の絨毛上皮細胞は表層のsyncytiotrophoblastと下層のcytotrophoblastに分類されているが、このうち細胞表面が小腸吸収上皮、腎尿細管上皮のような刷子縁膜構造を形成し、その部位が母体血と直接に接しているsyncytiotrophoblastが母体から胎児への物質の輸送において重要な役割を果たしていると考えられている。そこでヒト胎盤における物質輸送の研究にはsyncytiotrophoblastの単層培養系を確立する必要がある。キレ-ティングセファロースにて部分精製したコラゲナーゼ(10mg/ml)と0.001%のDNase-Iを用いて胎盤絨毛部分を個々の細胞に分散後、Percoll密度勾配遠心法、さらに培養基質として上皮細胞とのみ接着するコラーゲンを用いることにより比較的他の細胞の混入の少ないsyncytiotrophoblast単層培養系を確立することができた。現在、この系を用いてアミノ酸輸送の諸性質の解析を行っており、胎児の発育に関与しているとされている成長因子のひとつであるインスリン様成長因子(insulin like grouwth factor-I;IGF-I)およびその特異的結合蛋白であるinsulin like growthfactor binding protein(IGFBP)がこの細胞におけるアミノ酸輸送活性を調節することが判明した。すなわちIGF-Iは濃度依存性にglycineの細胞内への取り込みを促進した。またIGFBP-IはIGF-Iによって促進されたglycineの取り込みを濃度依存性に抑制した。さらに細胞を非代謝性アミノ酸であるアミノイソ酪酸(AIB)であらかじめ飽和した後に培養液にIGF-Iを添加すると、細胞より培養液中へのAIBの放出は明らかに促進された。したがってIGF-Iはsyncytiotrophoblastにおけるアミノ酸の取り込みと放出の両方の系を活性化し、母体から胎児へのアミノ酸の経胎盤性輸送を促進していると考えられる。さらにこれらの因子による栄養代謝物の経胎盤性輸送の調節により胎児の発育が制御されている可能性が考えられる。
半導体液体プロセスにおける微視的濡れ性制御：計算科学的アプローチ

本研究は、濡れ性を支配する分子力場パラメータ(ハマカー定数)を、第一原理算定する新規手法を開発した。信頼性の高い第一原理計算法と組み合わせることで、ベンゼンのベンチマーク計算は、実験をよく再現し、当該手法の妥当性を検証できた。当該手法を、アモルファスシリコン薄膜の前駆体インクであるシクロヘキサシランに応用することで、実験参照のない当該系のハマカー定数に対して、信頼性の高い計算科学参照値を得た。当該手法は、実プロセスに現れる実用分子系に対して信頼性の高い力場パラメータを供する汎用手法であり、液体プロセス技術の実用化に向けた最重要課題の一つである、濡れ性制御の動力学解析を可能にすると期待される。平成27年度は、ハマカー定数の第一原理算出スキームを開発し、ハマカー定数を入力パラメータとする現象論的濡れ性シミュレーションを実施するための研究基盤を確立することができた。具体的には、アモルファスシリコン半導体製造の液体プロセスに用いられるシクロヘキサシランを対象として、分子間力評価に信頼性の高い第一原理量子拡散モンテカルロ法を用いて、その二量体結合曲線を計算し、その遠方での漸近曲線からハマカー定数を算出した。当該分子系における実験参照値は存在しないため、ハマカー定数既知の類似化合物から内挿評価した結果と比較したところ、妥当な結果を与えていることが分かった。また、本提案手法の拡散モンテカルロ法と同じように、分子間力評価に信頼性の高い量子化学計算手法として知られているCCSD(T)法を用いてハマカー定数を評価したところ、両者の結果は非常に良く一致することが分かった。しかしながら、CCSD(T)法に比べて、本提案手法の方が、計算コストや計算手順などの点で優位性を持つことが示された。平成27年度は、これらの結果を関連学会にて発表した。また、平成28年度での原著論文出版を目指して、結果をとりまとめている。本研究課題は、上記のような階層的シミュレーションによる濡れ性の制御可能性を検証するだけではなく、固体表面と溶質分子クラスターとの相互作用を解析して、ナノスケールでの濡れ性現象を解明することで、濡れ性制御の可能性を多角的に検証する。平成27年度は、上記スキーム開発に加えて、シリカ表面へのシクロヘキサシラン分子クラスターの吸着現象について、吸着構造のモデリング、及び、予備的計算を行った。平成27年度は、研究計画の構想段階で、ハマカー定数算出スキーム開発(研究課題1)の進捗状況に応じて、可能であれば、現象論的濡れ性シミュレーションの実施(研究課題2)に取り組む予定であったが、研究課題1の完了が四半期程度遅れたため、結果的に、研究課題2を平成28年度に実施するように、研究計画を変更した。この計画変更は想定の範囲内で、平成28年度に計画していた研究課題の実施に支障を支障を来すことはない。研究課題1では、構想段階で予想していた困難とは異なる事由で遅延が生じたが、分子科学的に興味深い分子間相互作用の解析結果を発見することに繋がり、研究計画の構想とは異なる形ではあるものの、本研究課題の目的達成に十分適合した、ハマカー定数の算出スキームを確立できた。ハマカー定数の第一原理算出スキーム自体、方法論提案としての新規性があり、また、当該分子系の分子間力に関する分子科学的知見も得られたため、一旦、濡れ性ミュレーションとは切り離して、研究課題1の成果を原著論文としてまとめることができた。H28年度は、H27年度に確立した「ハマカー定数算定スキーム」の結果を原著論文にまとめ投稿した結果、本研究の計画段階では予想していなかった、以下の建設的なレフリーコメントを受け、その対応のための追加研究を実施した:(1)典型的な分子系での当該スキームの妥当性検証、(2)フィッティング関数・区間の検証である。これらの検証を通じて、研究計画の立案段階で想定していなかった、より汎用的なハマカー定数の第一原理算定スキームの開発に成功した。(1)本研究対象の液体シリコン系では、ハマカー定数の実験値は存在せず、本研究提案スキームの妥当性を十分に検討できていないという指摘があった。そこで、ベンゼンのような典型分子で検証したところ、得られた結果は実験と非常に良く一致することがわかり、当該スキームの汎用性を確認できた。(2)典型的な6-12レナードジョーンズ関数のみをフィッティング関数に採用していたが、その妥当性についての批判があった。また、本研究では、結合曲線の漸近形より分散力定数(C6定数)を算出するが、そのフィッティング区間選択の妥当性についても批判があがった。そこで、関数の当てはまりの良さをカイ二乗誤差で定量評価することで、関数・区間の選択基準について、系統的なスキームを確立した。各種フィッティング関数の比較・検討を通じて、C6定数算定スキームとして、結合エネルギーの相関エネルギー成分に着目し、R6乗分の1の関数形でフィッティングすると、当てはまり最良、かつ、C6のエラーバー最小となることがわかった。以上の結果を取りまとめて原稿を修正して再投稿し、現在、査読中である。この追加研究を通じて、第一原理計算のみで巨視的な濡れ性現象を記述する接触角の算定可能性に気づき、そのアイディアをH29年度科研費若手(B)で提案したところ採択され、本研究を基盤とする新たな研究展開に繋がっている。

当該手法を、アモルファスシリコン薄膜の前駆体インクであるシクロヘキサシランに応用することで、実験参照のない当該系のハマカー定数に対して、信頼性の高い計算科学参照値を得た。当該手法は、実プロセスに現れる実用分子系に対して信頼性の高い力場パラメータを供する汎用手法であり、液体プロセス技術の実用化に向けた最重要課題の一つである、濡れ性制御の動力学解析を可能にすると期待される。平成28年度は、平成27年度に実施した「研究課題1/ハマカー定数の第一原理算定スキームの開発」によって得られた、シクロヘキサシランのハマカー定数が得られたことから、当初の研究計画に従い、当該定数を入力とする、「研究課題2/現象論的濡れ性シミュレーションの実施」に取り組む。それと平行して、平成27年度実施の「研究課題3/シリカ表面へのシクロヘキサシラン分子クラスター吸着によるナノスケール濡れ性現象の解明」に取り組む。これら3研究課題を各種化合物半導体の場合に拡張する、「研究課題4/Ge6H12/Si3C3H12/Ga3N3H12分子系への適用」に取り組み、結果を取りまとめて原著論文とし、また関連学会にて学会発表を行う。研究課題4は、3研究課題の実施で研究基盤が既に確立されているため、研究業務自体はほぼ定形作業となる。そのため、研究補助員を雇用して研究加速を図る。計算材料科学平成27年度の旅費残額については、当初、参加を予定していた国際学会が主催者側の都合でキャンセルとなったことに起因して、1回分の海外出張旅費を繰越しすることにした。これに呼応して、学会参加費も繰越しすることにした。平成27年度の人件費残額は、本研究課題の実施で第4四半期に生じることが見込まれた定形作業を遂行するために、研究補助員の雇用を計画していたが、委託業務が当初の計画よりも四半期分遅れたため、実際に当該業務が発生する時期での利用のために繰越を行った。平成27年度繰越の旅費は、平成28年度において、本研究課題で得られた研究成果に関連して、当初の計画では計上していなかった、国際学会(米国ラスベガス10月開催)での招待講演依頼があったため、その旅費に充当する。平成27年度繰越の人件費は、平成28年度第1四半期での人件費雇用と合算して、平成28年度前半期に研究補助員を雇用し、研究加速に繋げる。
過剰歯・先天欠如歯に関わる疾患感受性遺伝子の同定

罹患同胞対連鎖解析およびSNPs関連解析のため、本学歯学部附属病院に来院し、過剰歯・歯の先天欠如などの歯数異常を伴う患者、特に罹患同胞対(同じ親を持つ兄弟姉妹がともに過剰歯または歯の先天欠如を伴う)およびその近親者、および正常対照者の選定・診断およびインフォームド・コンセントを行った。集まった末梢血サンプルを元に、蛍光標識した遺伝子マーカーセット用いて、染色体についての遺伝子タイピングを行い、罹患同胞対を中心に連鎖解析を行った。しかし、連鎖の認められる遺伝子領域を絞り込めず、過剰歯または歯の先天欠如に関わる疾患感受性遺伝子の同定はできなかった。そこで、本研究の遺伝的因子と一対をなす環境因子のうち機械的刺激を取り上げ、機械的刺激に対する生体の反応を明らかにすることを目的として、in vivoおよびin vitroにおける分子生物学的検討を行った。まず、咬合刺激を抑制させたラットにおいて、RT-PCR法によりIL-1 mRNAの発現が上昇し、その後、歯に機械的刺激を加えるとさらにIL-1 mRNAの発現が増加した。また、ウシ培養歯根膜細胞に弱い牽引力を加えた場合は、アルカリフォスファターゼ活性を変化させることなくI型コラーゲンおよびデコリンmRNAの発現が上昇した。さらに、骨芽細胞様細胞(ST-2)に対する機械的伸展刺激は、I型コラーゲンmRNAの発現には変化を与えなかったが、Cbfa1/Rtmx2 mRNAの発現を上昇させた。以上の結果のみから歯の発生時期の環境要因の影響を考察するのは困難であるが、歯の発生期に加わる機械的刺激のような環境要因が歯数異常を引き起こす可能性も考慮する必要が示唆された。本学倫理審査委員会に申請書を提出した。本年度は以下の予備的研究を行った。1.ミニインプラントとコイルスプリングを用いて、長期間安定した矯正力を発揮するラットの歯の移動モデルを開発し、10gfの矯正力が1日に作用する時間の違いに対する歯の移動様相および歯周組織の反応を、酵素組織化学的および組織形態計測学的に検討した。その結果、ラットの臼歯を10gfの荷重で動かす場合に最適な矯正力の作用様式の1つは、活動期である夜間に1日4時間程度矯正力を作用させない方法であると考えられた。2.ラットの対合歯を咬合挙上する開嘆モデルを作成する一方、強い持続的矯正力による正常歯根膜歯を挺出移動する歯根吸収モデルを作成し、正常歯根膜と機能低下申根膜の歯の移動を行い、歯根吸収を定量的に比較検討した。正常歯根膜群と機能低下歯根膜群では全て、圧迫側歯槽骨に面した遠心根遠心側の根尖側1/3の部位で歯根吸収が生じていた。特に機能低下歯痕膜群では歯根象芽質まで吸収が認められた。吸収窩の長さと吸収窩の深さ、吸収窩面積を尺度に計測した機能低下歯根膜群の歯根吸収量は、正常歯根膜群に比べいずれも有意に大であった。以上の結果より、咬合機能低下した歯根膜が歯の移動に伴う歯根吸収に関与する因子の一つであることが明らかとなった。3.歯の移動に対する咬合接触の影響を検討するため、下顎左側臼歯を抜歯した無対合歯群と対合歯を抜歯しない有対合歯群のラットの歯の移動を14日間行ない、経時的な移動距離を計測した。移動初期では対合歯の有無による移動距離に有意差は認められなかったが、その後は有対合歯群の移動距離が有意に小さかった。以上の結果より歯の移動距離には、咬合接触が影響することが明らかとなった。

平成15年度に引き続き、平成16年度は罹患同胞対連鎖解析およびSNPs関連解析のため、本学歯学部附属病院に来院し、過剰歯・歯の先天欠如などの歯数異常を伴う患者、特に罹患同胞対(同じ親を持つ兄弟姉妹がともに過剰歯または歯の先天欠如を伴う)およびその近親者、および正常対照者の選定・診断およびインフォームド・コンセントを行った。集まった末梢血サンプルを元に、蛍光標識した遺伝子マーカーセット用いて、染色体についての遺伝子タイピングを行い、罹患同胞対を中心に連鎖解析を行った。しかし、連鎖の認められる遺伝子領域を絞り込めず、現在のところ過剰歯または歯の先天欠如に関わる疾患感受性遺伝子の同定はできていない。研究期間後もサンプルを追加して本解析研究は継続していく。そこで、本研究の遺伝的因子と一対をなす環境因子のうち機械的刺激を取り上げ、機械的刺激に対する生体の反応を明らかにすることを目的として、in vivoおよびin vitroにおける分子生物学的検討を行った。まず、咬合刺激を抑制させたラットにおいて、RT-PCR法によりIL-1mRNAの発現が上昇し、その後、歯に機械的刺激を加えるとさらにIL-1mRNAの発現が増加した。また、ウシ培養歯根膜細胞に弱い牽引力を加えた場合は、アルカリフォスファターゼ活性を変化させることなくI型コラーゲンおよびデコリンmRNAの発現が上昇した。さらに、骨芽細胞様細胞(ST-2)に対する機械的伸展刺激は、I型コラーゲンmRNAの発現には変化を与えなかったが、Runx 2/Cbfa 1 mRNAの発現を上昇させた。以上の結果のみから歯の発生時期の環境要因の影響を考察するのは困難であるが、歯の発生期に加わる機械的刺激が歯数異常を引き起こす可能性も否定できない。
固溶体鉱物における固溶元素の置換型式の研究

本研究は固溶体を形成する物質中の固溶元素の分布を、単位胞内の平均値としてではなく、複数の単位胞にまたがる結晶内の比較的広い領域内の分布状態を求めることを目的としている。そのためには通常行われているブラッグ反射の測定ばかりでなく微弱な散漫散乱・衛星反射の測定が必要である。本年度は固溶体ばかりでなく関連物質についても上記の微細な散乱を与える物質の解析を行った。以下にその結果を示す。(1)比較的広い固溶領域を持つCu_7BiS_5につき平均構造を明らかにするとともに、変調構造の解析を始めた、(2)pbsーBi_2S_3系のヘイロブス鉱のPbとBiの置換状態を明らかにするために、放射光(高エネルギ-物理学研究所)によりPb,BiのL吸収端に近い波長のX線を用い、強度測定と解析を行い、置換状態を定性的に明らかにした。(3)αーAlOOHからαーAl_2O_3を生成する脱水反応、αーFeOOHからαーFe_2O_3を生成する脱水反応につき、衛星反射のプロファイルの変化から結晶内の反応の進行を明らかにした。(4)メリライト族の珪酸塩のCoーアケルマナイトは顕かな衛星反射を示すが、主反射の解析による平均構造の決定、約215°Cで相転移による衛星反射の消滅の発見を行い、更に現在変調構造の解析を行っているところである。(5)放射光による極微小単結晶の構造解析法の開発。現在スピネルの極微小単結晶の強度デ-タを用い、解析の精度のチェック等を行っている。(6)過飽和溶液の濃度ゆらぎの研究を新たに開始した。これは結晶化の初期における溶液内における濃度のゆらぎの存在をX線小角散乱法により明らかにしようと言うもので、目下予備的な測定と解析を行っている。なおこの計画は本年度で終了するが、この計画がきっかけとなった研究は今後共続行する予定である。本研究は固溶体を形成する物質中の固溶元素の分布を,單位胞内の平均値としてではなく複数の單位胞にまたがる結晶内の比較的広い領域内での分布状態として求めることを目的としている.そのためには従来行われているブラッグ反射ではなく微弱な散漫散乱・衛星反射の測定を行う必要があり,本年度は測定のための装置の購入,開発,改良に重点を置き以下に列挙する事柄を行った.先ず研究方法に関しては,(1)強力X線発生装置(最高出力12kw)の導入:これにより微弱な散漫散乱の測定(下記の(5)及び(6))が可能になった.(2)單結晶モノクロメータを用いた分光架台の開発:特に散漫散乱・衛星反射を写真法により精度良く測定できるようになった. (3)四軸型回折計の改良:散漫散乱等の測定に適した仕様に改良を行った. (4)四軸型回折計の制御用ソフトウェアの開発:空間的に拡がりを持つ散漫散乱を測定するための制御・測定用のソフトウェアの開発を行った.各種物質についての研究では,(5)NaーCl系固溶体の研究:相分離に伴い散漫散乱が発生することを見出する共に,その定性的な解析を行った. (6)γーMnOOHからγーMnO_2を生成する相変化の研究:相変化に伴うMMn原子の分布の変化を明らかにした.7)αーAlOOHからαーAl_2O_3を生成する相変化の研究:相変化の初期に出現する衛星反射と散漫散乱の精密な測定を行い, Al原子の分布の変化の解析を行った.(8)酸化物高温超電導体の研究:BaーY系酸化物の構造の研究により, CuとOの分布を明らかにした.次年度以降では上記の成果を元に,(1)測定装置・ソフトウェアの整備・拡充,(2)より広範囲な物質についての研究,を行うことにより新しい知見を得ることを目的とする.本研究は固溶体を形成する物質中の固溶元素の分布を、単位胞内の平均値としてではなく複数の単位胞にまたがる結晶内の比較的広い領域内での分布状態として求めることを目的としている。そのためには従来行われているブラッグ反射ではなく微弱な散浸散乱・衛星反射の測定を行う必要があり、本年度は昨年度に引続き測定装置の開発・改良を行うと共に実際の物質についての研究も以下に示すごとく行った。先ず研究方法に関しては、(1)四軸型回折計の改良:散浸散乱・衛星反射等の測定に適するようアナライザー結晶を挿入可能にする等の改良を行った。(2)四軸型回折計のデータ処理用ソフトウェアの開発:昨年に引続き散浸散乱測定データの処理用ソフトウェアの開発を行った。(3)放射光による測定強度処理法の開発:放射光の白色X線による測定強度処理法の開発を新に開発した。この方法は特に微小試料の回折の測定に有効である。各種物質についての研究では、(4)αーFeOOHからαFe_2O_3を生成する脱水反応の研究:相変化の初期に出現する衛星反射の強度とプロファイルの変化を精密に測定した。(5)メリライトに見られる衛星反射の研究:メリライト族のCo-akermaniteは顕著な衛星反射を示すが、衛星反射の分布の詳細な測定と主反射の強度測定を行った。目下その解析を行っている。(6)Pb、Biの硫化物の陽イオン分布の研究:Pb、Biの硫化物(cosalite)の結晶構造の研究を行い、従来の結果を正した。