hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エイズ制圧に向けての基礎研究・エイズの動物モデル

速水班員は、種々のHIV-1のenv遺伝子を組み込んだSIVとのキメラウイルスを作成し、その感染性を調べた。従来のIIIb型とは異なるMNのSF-13envのキメラウイルスがサルPBMCに感染・増殖したことからサルを使ってのMN型のワクチン評価が可能になった。また好マクロファジ-性のHIV-1 envのキメラは好サルマクロファジ-性とはならず、ヒトとサルの好マクロファジ-性が異なることが明らかになった。向井班員は、SIVmac感染サルが、ヒトと同様なエイズ脳症を起こしたことを認めた。そのサルの血液を他のサルに輸血したところ、同様な脳症を引き起こした。また病状の進行によりα1-AGの上昇が認められ、病態進展マーカーとなりうることを示した。見上班員は、FIVLTR内に存在するC/EBPは遺伝子発現と複製をpositiveに制御しているだけでなくアルファペルペウイルスICP4によるnegativeな制御にも関与してうるこたを示した。またFIVの潜伏感染状態は構造蛋白の転与物の発現を制御することによって維持され、再活性化には制御蛋白の転与物の発現の変化が関与していることを示唆した。等班員は、マウスエイズの発症機構を明らかにするため、プルトン型チロシンキナーゼの異常によりB細胞不全を呈しエイズ発症が遅延するXIDマウスにはを用いてその抵抗性因子を解析した。ウイルス感染後のXIDマウスには、ウイルスが存在するものの発症の抑制があり、エイズ発症野生型マウスに存在するB細胞亜集団の欠損がXIDマウスの発症遅延の原因であることを示唆した。岩倉班員は生体内でのHIV遺伝子の活性化機構の解明を行っておりLPS刺激後に活性化することを示したが、抗サイトカイン抗体では抑制できなかった。またこのマウスのリンパ球のSEBに対する応答性が低下しているこたを明らかにした。1.サル:(1)実験用サルに感染・発症させるHIV-1の作成を目的として、SIVmacとのキメラウイルス2株を作成し、そのサル接種実験を行ったところ、感染に成功し、1-2年間キャリアーとなっている。但し現在のところ発症には至っていない(速水)。(2)SIV感染成立後、アカゲザルでは病死したがカニクイザルでは、病態の進行が遅れ、死に至らなかった。リンパ節の病変の進行や異常なCD4サブセットの出現もかにクイザルでは遅延していた。またアフリカミドリザルでは、活性化CD4抗原の消失が認められ、SIV感染出来なくなった(向井)。2.ネコ:FIVのuif遺伝子とAP-1結合部位のウイルス増殖に対する影響を明らかにした。またネコCD8遺伝子をクローニングし、その塩基配列を決定した。ネコCD4を発現させた細胞にはFIVの感染はみられなかった(見上)。3.マウス:(1)マウスエイズの発症にIFNrとIL-10が関与していることをLPSに対して応答能が低下しているLP-BM5MuLV感染細胞に各々の抗体を添加することにより明らかにした。またIL-10産生細胞はT細胞以外の細胞集団であり、IFN-r産生細胞はT細胞であることが示唆された(等)。(2)HIVの種々の遺伝子を導入したトランスジェニックマウスを作製した。RT欠損遺伝子導入トランスジェニックマウスに於てレンズ細胞に大量のP24Gagが蓄積し白内障になることがわかった。これらのマウスではCD4陽性細胞の減少がみられ、リンパ腺症の頻度も高いが抗体産生能は正常であった。またHIV-1のtat,nef単独の遺伝子を導入したマウスさらにHTLV-1のtax遺伝子、HBVのX遺伝子、ヒトCD4遺伝子を導入したマウスを作成した(岩倉)。SHIV:実験用サルに感染・発症させるHIV-1の作成を目的として、新たにSIVmacとのキメラウイルス6株を作成し、その1株をカニクイ・アカゲザルに接種したところ、感染効率がよく、今後の発症が期待される(速水)。SIV:新たに入手したSIVmac株をアカゲザル9頭に接種したところ、1頭で神経異常を認め死亡した。エイズ脳症のモデルと期待され、脳から分離されたウイルスの解析を行っている(向井)。FIV:FIV遺伝子のORF-AとLTR内のAP-1結合部位のウイルス増殖への関与、及びネコ細胞におけるRev遺伝子機能、FIV遺伝子発現へのヘルペスウイルス遺伝子の関与を明らかにした。このようにネコエイズを起こすFIVの遺伝子機能の理解が進んだ(見上)。マウスエイズ:IFN-γとIL-10とが、免疫応答不全に関与すること及び非受容体型チロシンキナーゼ(Btk)が関与するB細胞が発症に重要であることが示唆された。現在その解析を進めている(等)。HIVトランスジェニックマウス:全遺伝子をもつマウスへのLPSもしくはSEBなどのスーパー抗原の投与により、TNF-αやIL-6発現の亢進に伴いHIVの発現が上昇した。またヒトCD4導入マウスと掛け合わせたところ、CD4細胞が減少した。このことはこのマウスが未発達キャリアーのモデルとなりうることを示す(岩倉)。

また好マクロファジ-性のHIV-1 envのキメラは好サルマクロファジ-性とはならず、ヒトとサルの好マクロファジ-性が異なることが明らかになった。向井班員は、SIVmac感染サルが、ヒトと同様なエイズ脳症を起こしたことを認めた。そのサルの血液を他のサルに輸血したところ、同様な脳症を引き起こした。また病状の進行によりα1-AGの上昇が認められ、病態進展マーカーとなりうることを示した。見上班員は、FIVLTR内に存在するC/EBPは遺伝子発現と複製をpositiveに制御しているだけでなくアルファペルペウイルスICP4によるnegativeな制御にも関与してうるこたを示した。またFIVの潜伏感染状態は構造蛋白の転与物の発現を制御することによって維持され、再活性化には制御蛋白の転与物の発現の変化が関与していることを示唆した。等班員は、マウスエイズの発症機構を明らかにするため、プルトン型チロシンキナーゼの異常によりB細胞不全を呈しエイズ発症が遅延するXIDマウスにはを用いてその抵抗性因子を解析した。ウイルス感染後のXIDマウスには、ウイルスが存在するものの発症の抑制があり、エイズ発症野生型マウスに存在するB細胞亜集団の欠損がXIDマウスの発症遅延の原因であることを示唆した。岩倉班員は生体内でのHIV遺伝子の活性化機構の解明を行っておりLPS刺激後に活性化することを示したが、抗サイトカイン抗体では抑制できなかった。またこのマウスのリンパ球のSEBに対する応答性が低下しているこたを明らかにした。
癌抑制遺伝子drsによるオートファジー誘導機構の解明

drs癌抑制遺伝子によるオートファジー制御の分子機構を解明するため、研究実施計画に従って研究を行い、以下の成果を得た。1.GFP-LC3 TgマウスとDrsノックアウトマウスのF1マウスを作製し、オートファジー機能解析を行った。共焦点レーザー顕微鏡を用いた解析から、Drsが低血清ストレス条件下で誘導されるオートファジーにおいて、後期の成熟化過程の調整に関与することを細胞レベルで明らかにした。またこの過程でDrsの細胞内局在が変化し、LC3やRab24などのオートファジー関連分子と共局在することを見出した。オートファジーと癌抑制遺伝子の関連については近年報告が相次いでいるが、いずれもオートファジー初期の制御についてのみ着目したものであり、オートファジー後期の成熟化の過程を癌抑制遺伝子が制御していることを初めて明らかにしたことが、本研究の意義の一つである。このことは発癌のメカニズムやオートファジーの生理的意義を明らかにする上でも有意義かつ重要な知見である。2.長期間の低血清ストレス処理はマウス胎児線維芽細胞においてオートファジー性細胞死を誘導する。Drs欠損細胞は、野生型のものと比較して、この細胞死に対して抵抗性を示した。アポトーシス阻害条件下でも同様の結果であった。我々はこれまでにDrsがアポトーシス制御分子として細胞死の調節に関わることを報告したが、Drsがオートファジーによる細胞死にも関与することを本研究で新たに見出した。3.Drs欠損細胞ではv-srcなどのウイルス癌遺伝子に対する感受性や水泡性口炎ウイルスの感染に対する感受性が亢進しており、Drsが腫瘍抑制や感染防御などに関与していることが示唆された。アミノ酸飢餓やグルコース飢餓などの生理的ストレスによって誘導される細胞死の制御にもDrsが関与していることを見いだした。Drsが多様なストレスに対して細胞の生死をコントロールし、生体の恒常性維持に関わる重要な遺伝子であることが示唆された。研究代表者は、18年度の計画に従ってさまざまな要因によるオートファジー誘導においてdrsがその制御にどのような役割を果たしているかを明らかにし、そのシグナル伝達経路の解明を行った。1.野生型およびdrsKOマウス由来の細胞を用いて、各種刺激に対するオートファジー誘導を、電子顕微鏡および蛍光色素等を用いて解析し、drsKO細胞では低血清ストレス下や栄養飢餓、薬剤によるオートファジーが抑制されることを見いだした。またKO細胞への再導入実験によって、この抑制が消失することを見いだし、drs遺伝子が、オートファジー誘導を促進的に制御していることを明らかにした。形態学的な解析から、drsKO細胞では、オートファジー後期に見られるオートリソソームが減少する一方、その前駆体であるオートファゴソームが増加しており、オートファジーの成熟化過程にdrsが関与する可能性が示唆された。2.drsが関与するオートファジーのシグナル伝達経路を明らかにするため、低血清ストレス下におけるオートファジー関連分子について解析した。オートファジー初期の制御分子であるBeclinの誘導には差が認められなかった。オートファジーにより活性されるLC3は、drsKO細胞において、むしろ活性型が蓄積する傾向が認められた。この知見は、上記1の結果と合致する。3.プロテオミクス解析により、drsと結合するオートファジー関連分子としてRab24を同定し、免疫沈降法および蛍光標識タンパク質を用いた細胞内局在の検討から、drsとRab24が細胞内で相互作用することを明らかにした。Rab24はオートファゴソームとリソソームの融合を介してその成熟化の過程を制御することが報告されており、drsはRab24と相互作用することでオートファジーの成熟化過程を制御している可能性が示唆された。
成層圏大気大循環の長期変動における大気重力波と熱帯対流の役割

中層大気における大気重力波を適切に再現するため、非静力学全球大気モデルNICAMの鉛直層を増強し、モデルトップを80kmまで拡張した中層大気版NICAMの実行環境を構築した。水平14ー56km(試験的には7km)、鉛直300mー2kmの解像度で多数の数値実験を行い、水平・鉛直解像度をともに高めた場合に基本場および大気重力波の再現性が向上することを明らかにした。結果を学会等で発表することで、国際的な枠組みであるCMIP6 DynVARへのNICAMグループとしての参加につながり、中層大気版NICAMを用いた気候研究に向けて一定の道筋をつけた。平成26年度は非静力学モデルNICAMのモデルトップを80kmへ拡張するための環境整備を行った。中層大気モデルとして適切なオゾン分布を用意するとともに、初期ショック軽減のため中間圏については低解像度の長期ランを月平均したものを初期値とした。「京」コンピュータを用いて、中解像度実験として水平解像度56km、鉛直解像度2km・1km・500m・300mの設定それぞれについて通年積分を実施した。高解像度実験としては水平解像度14km、鉛直解像度2kmの設定で通年積分に成功するとともに、水平解像度14km、鉛直解像度500mの設定で1月積分に成功した。得られたデータを用いて、基本場の再現性を検証した。鉛直解像度を高めることで、中層大気における極夜ジェットの傾き、および東風ジェットの強さについて再現性が向上すること、極夜ジェットはむしろ強まってバイアスが悪化すること、などが分かった。極夜ジェットのバイアスについては水平解像度を14kmに高めることで緩和されることも分かった。また、中層大気ジェットの解像度依存性はEPフラックス、特に上向き水平運動量フラックスの解像度依存性と整合的であることを確認した。以上のような結果は先行研究とも整合的である。BD循環についても現実的な分布が再現されていることを確認した。数値実験を行う過程で、中層大気拡張に伴うモデル不具合を修正するとともに、スポンジ層やモデルタイムステップ、鉛直層の検討を行った。特に高水平・高鉛直解像度の設定におけるモデル安定性についてはまだ課題が残っており、引き続き原因の解明と対処を行っていく。昨年度の実績報告書で見直した研究計画に従って、平成27年度はこれまで実施した高解像度・短期実験データにおける大気重力波の解析と成果発表を中心に実施した。波数毎のエネルギースペクトルを計算し、高度毎の大気重力波の水平・鉛直解像度依存性を示すことで計算の妥当性を検討した。あわせてエネルギースペクトルに対するスピンアップ(初期条件の影響)の影響を調査した結果、2日程度で概ね収束することがわかった。これは、数日という短期積分でも大気重力波のエネルギースペクトルが解析できることを示した点で意義がある。この結果を踏まえて、新たに水平解像度14kmおよび7km、鉛直解像度300mの設定で数日程度の短期積分を実施した。これは対流と大気重力波をともに解像するモデルの構築に向けた重要なステップである。特に水平解像度7km実験は当初の実験計画にはなかったが、研究協力者との議論、および中層大気モデルの高解像度化に向けた国際競争を考慮して実施したものである。以上の結果について国内・国外の学会において発表を行うとともに、投稿論文の準備を進めている。モデルの安定性を高めるため、前年度に引き続きタイムステップや数値拡散、鉛直風に対するレイリー摩擦といったモデル設定について検討を行うとともに感度実験を実施した。類似のモデルを開発しているドイツ・マックスプランク気象研究所に長期滞在し、モデルの設定について情報交換を行った。モデルが不安定化する一因として、水平解像度が細かく鉛直解像度が粗い場合、本来より長い鉛直波長をもった大気重力波があまり減衰せずに上層へ到達して鉛直CFL条件を破っていることが考えられる。今後、鉛直解像度に応じた適切な数値拡散、もしくは最適な水平・鉛直解像度の組み合わせを検討する必要がある。本年度は予定していたエネルギースペクトル解析を実施するとともに、スピンアップの調査を行うことで短期積分の有用性を確認した。国内外の研究協力者との議論を通じて、研究開始時に計画した長期積分ではなく高解像度の短期積分を優先的に実施した。これにより、水平解像度7km、鉛直解像度300mというインパクトの高い計算が実現した。計算安定性については引き続き課題が残っているが、実験設定に対する議論と感度実験の実施を通じて問題に対する理解が進んだ。得られた成果を国内外の学会で発表した。以上より大気重力波と熱帯対流を同時に表現するモデルの基盤整備および研究は着実に進んでおり、研究は概ね順調に進展している。本年度は、これまでに得られたhigh-top版の高解像度全球非静力学モデルNICAMの解析結果を成層圏・対流圏の力学結合の国際会議であるDynVAR workshopで発表した。ここで国際的なモデル比較の枠組みであるCMIP6 DynVARへの参加を表明し、出力変数の準備を開始することでNICAM長期気候実験における成層圏力学の解析のための環境整備を進めた。並行してこれまでの成果をまとめる論文執筆を開始した。JpGU meetingにおいて高解像度シミュレーションに関するセッションを共同提案するとともに、熱帯対流を含む全球降水系のモデリングについて研究会を開催することで議論を喚起した。MPI-M(ドイツ)との相互訪問、およびCFMIP meetingへの参加を通じて、対流起源の大気重力波や対流集中化(aggregation)などのモデル研究について情報を収集した。研究期間全体を通じて、high-top版NICAMの実験環境を構築し、最高で水平7km、鉛直300mという全球高解像度実験を実施したことは大きな前進である。

得られた結果について基本場およびEPフラックス、エネルギースペクトルといった波の解析を行い、高解像度化によって大気重力波が適切に解像され、東西風の再現性も向上することが明らかになった。研究を通じて水平・鉛直解像度をより高めた短期積分に焦点を移したため、研究開始当初の目的であった将来変化については今後の課題であるが、本研究を通じてCMIP6 DynVARへの参加を決定するなど、今後のhigh-top版NICAMを用いた長期気候実験に向けて一定の道筋をつけることができた。また、high-top版NICAMの数値不安定についてはある程度低減できたが、実験設定だけでなく抜本的なコードの見直しを行うことで、引き続き計算の安定化をはかる必要がある。中層大気における大気重力波を適切に再現するため、非静力学全球大気モデルNICAMの鉛直層を増強し、モデルトップを80kmまで拡張した中層大気版NICAMの実行環境を構築した。水平14ー56km(試験的には7km)、鉛直300mー2kmの解像度で多数の数値実験を行い、水平・鉛直解像度をともに高めた場合に基本場および大気重力波の再現性が向上することを明らかにした。結果を学会等で発表することで、国際的な枠組みであるCMIP6 DynVARへのNICAMグループとしての参加につながり、中層大気版NICAMを用いた気候研究に向けて一定の道筋をつけた。本年度は「京」の資源獲得に成功し、予定していた短期積分だけでなく通年積分も一部の解像度設定で終了した。予備的な解析についても予定通りである。高解像度(水平解像度14km、鉛直解像度1km以下)の設定においては原因不明のモデル不安定が起きており、引き続き原因の解明と対処が必要である。以上の理由より、研究全体としては概ね順調に進展していると判断する。計算の進展状況と国際競争を考慮しつつ最大限の成果を創出するため、引き続き高解像度・短期実験データの解析と成果発表を中心に研究を進める。特に成果の論文投稿に向けた準備を加速する。当初予定していた長期積分・短期タイムスライス実験の実施については、今年6月に行われるCMIP6 DynVAR WSでの議論を踏まえて判断する。今年度中盤にはCMIP6用の新しいNICAMがリリースされるとともにlow-topモデルを用いた長期積分が計画されている。この長期積分の追加実験としてhigh-topモデルで同様の実験を行うことを検討する。引き続き、計算不安定の問題についてモデル設定の見直しを行う。気候の数値シミュレーション当初の研究計画では、平成2728年度は中解像度設定による長期積分、高解像度設定による短期タイムスライス実験、およびそれらの解析、を予定していた。しかし、当初予想しなかった要因により、この研究計画の一部を見直す。平成27年度は、平成26年度に得られた高解像度・短期実験データの大気重力波の解析と成果発表に全力を注ぐ。
真菌PAMPsの免疫毒性と感染症ならびに難治性疾患における意義の解明

DBA/2マウスは真菌PAMPsであるベータグルカン(BG)に対して、高い感受性を示し、in vitroにおいては、高い炎症性サイトカインの産生能を示すとともに、プロスタグランジン等の炎症メディエータ産生能も高い。また、in vivoにおいては、BG特異抗体の産生能が高く、致死毒性も示す。この機序をさまざまな観点から解析したところ、GM-CSF産生のが高く、自然免疫受容体である、dectin-1の発現レベルも高いことが明らかとなった。また、この発現は細胞骨格系に制御されており、骨格機能の障害は、持続的なサイトカイン産生へとつながることがわかった。このモデルは、PAMPsの免疫毒性と難治性疾患の解析に有用であると考えられる。βグルカン(BG)とマンナン(CAWS)は何れも真菌細胞壁の主要な構成成分であり,免疫系を刺激することから真菌由来のPAMPsとして知られる.真菌PAMPsの有用性は多くの研究者により積極的に解析されてきたが,有害性に着目した例は無い.これらの活性はマウス系統差を示し,C57BL/6(B系統)はCAWSによる急性致死が起きるが,DBA/2(D系統)では強い血管炎を起こし慢性期に死亡する.本研究では,この2系統の差を解析するために、肝臓での遺伝子発現を中心に比較した。その結果,CAWS投与によりB系統では1921種、D系統では1998種の遺伝子発現が上昇した.さらに,それらについて系統間での発現を比較したところ,B系統のみ:1503種,D系統のみ:1570種,共通:418種が認められた.各遺伝子について比較検討したところ,共通遺伝子として,SLPiが見出された.これは白血球のプロテアーゼを阻害し内皮を守り,抗炎症性を示す.SLPiの産生増強はdendritic cellを種々のPAMPs刺激するとの報告もある.また,D系統では、好中球浸潤を示唆する,lipocalin2, proteinase3, myeloperoxidaseなどが高値で認められた.一方、B系統では、P450の発現,Cdh3等の接着分子の発現,Gpc3等の細胞外マトリックスの発現など,急性炎症による白血球の活性化及び抗炎症反応が示唆された。急性致死と血管炎による致死についての差異を明確にする直接的な証拠にはたどり着いていないが,両系統のマウスで著しい変化が起きていることを明確にすることができた.βグルカン(BG)とマンナン(CAWS)は何れも真菌細胞壁の主要な構成成分であり,免疫系を刺激することから真菌由来のPAMPsとして知られる.真菌PAMPsの有用性は多くの研究者により積極的に解析されてきたが,有害性に着目した例は無い.我々はこの点に着目し,これらの活性はマウス系統差を示し,C57BL/6(B系統)はCAWSによる急性致死が起きるが,DBA/2(D系統)では強い血管炎を起こし慢性期に死亡することを見出した.本研究では,この2系統の差を解析するために、肝臓での遺伝子発現を中心に比較した。前年度にCAWS中心に系統差について検討し発現遺伝子の差を明確にしたので,本年度はSCGを中心に解析を進めた.遺伝子発現を網羅的に検討しpathway解析したところ,SCGに対する感受性の高いDBA/2系統では,apoptosisに関連した,Caspase1,3,4の発現がいずれも著しく高進した.さらに,TNFrsf6,Traf1,Apaf1,Badも上昇した.一方,C57B1/6系統では,TNF,Cradd,Cflar,Bid3,Casp12が高値を示し,著しい系統差を示した.これらのことから,CAWSならびにSCGのいずれのPAMPsに対しても両系統は著しい系統差を示すことが明らかとなった.さらに,我々はSCGはdectin-1の,CAWSはdectin-2のリガンドで有ることを明らかにしてきた.これらのC-type lectin受容体(CLR)の発現はGM-CSFによって発現制御されることから,GM-CSF遺伝子投与による高濃度発現系を構築したところ,CAWS感受性が著しく上昇した.これらのことから,真菌PAMPsはCLRを介して宿主免疫系の制御に密に関連していることが更に強く示唆された.βグルカン(BG)は真菌細胞壁の主要な構成成分であり,免疫系を刺激することから真菌由来のPAMPsの一つとして知られる.また,マンナン(CAWS)は酵母の細胞壁の主要構成成分であり,致死活性ならびに血管炎惹起活性を示す.また,これまでの研究から前者の受容体はdectin-1,後者の受容体はdectin-2であることが明らかにされてきた.

BGは顕著な抗腫瘍効果を示すことから有用性については多くの研究者によって検証されてきたが,免疫は諸刃の剣であり,有害性の研究は少ない.本研究では,真菌PAMPsが自然免疫系を介して免疫毒性を示す可能性があることを様々な角度から検証してきた.本年度は,病理組織学的検討,遺伝子発現の検討,ならびにヒトでの比較試験を実施した.その結果,1) CAWS投与によって,大動脈起始部ならびに冠状動脈に血管炎が惹起されることを明らかにしているが,他の臓器について検討したところ,肝臓,脾臓,肺,腎臓のいずれからも,炎症像がみいだされ,多臓器を障害していることが明らかとなった.2)マウスへサイトカイン遺伝子を導入し,CAWS応答性について比較検討したところ,IL-6ならびにGM-CSF遺伝子導入によって,感受性が上昇する可能性のあることが示唆された.これらのサイトカインは血管炎発症に重要であると示唆されたものであり,それを強く示唆する結果となった.また,3)ヒトのβグルカンに対する応答性について,網羅的遺伝子発現解析を行い,BG刺激時の各検体において約250種の特徴的な遺伝子発現を見出した.これらの解析を通じて,真菌βグルカンならびにマンナンなどの真菌PAMPsが免疫毒性を示すことを明らかにした.これらの成果は治療,診断,病原性などにおける真菌ならびに真菌菌体成分の関与について有用な知見を提供したものであると考える.平成22年度には毒性発現に差のあるC57BL/6(B系統)とDBA/2(D系統)についてCAWSの作用を肝臓での遺伝子発現を中心に比較し,共通遺伝子ならびに各系統に特徴的に発現する遺伝子を見出した.本年は,それらを更に発展されるために,BGによる遺伝子発現との対比を含めて更に分子レベルでの解析を進めることを目的とした.上記の概要に示したとおり,βグルカン刺激での遺伝子発現を網羅的に解析することができ,さらに遺伝子導入を用いて感受性遺伝子を解析し,おおむね予定通りに研究を進めることができた.24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,肝臓の遺伝子発現を網羅的に解析してきた.我々は,マウスならびにヒトの末梢血白血球についても遺伝子発現を網羅的に解析をしており,両方の結果を相互に比較検討することで,研究は更に飛躍するものと考える.24年度が最終年度であるため、記入しない。
トンネルスピンゼーベック効果を用いた熱誘起ME効果材料の創製

電界(磁界)によって磁界(電界)を誘起することが出来る電気磁気効果を薄膜結晶成長技術によって増幅させたCr2O3 /Cr2O3±x/LiNbO3/Cr2O3±x/Cr2O3積層膜(CR-LN)をゼーベックスピントンネル(SST)効果を用いてそのME特性を制御することを本研究の目的として、以下の項目を明らかにした。1)CR-LN膜において熱を用いた発電現象の確認2)印加磁場に対して熱誘起起電力の減少の確認3)トンネル材料の変更により発電量の減少の確認、以上の3つの結果から、CR-LNにおける熱による電圧の発生は、トンネル効果、スピン、強誘電体の分極により生じていると結論付けた。電界(磁界)によって磁界(電界)を誘起することが出来る電気磁気効果(ME効果)を薄膜結晶成長技術によって増幅させた巨大人工ME効果物質Cr2O3 /Cr2O3±x/LiNbO3/Cr2O3±x/Cr2O3積層膜(CR-LN)をゼーベックスピントンネル(SST)効果を用いてそのME特性を制御することを本研究の目的として、以下の項目を検討した。SST評価の為にCr2O3 /Cr2O3±x/LiNbO3/Cr2O3±x/Cr2O3試料においてトンネル層となるLiNbO3膜厚を5, 7.5 10, 12.5 15 nmと変化させた試料を作製した。全ての試料において反射高速電子線回折法によりエピタキシャル成長していることを確認した。得られた試料のSST特性を評価するために、温度制御可能な真空プローバーシステムを設計・作製した。全ての試料においてトンネル効果が発現し、Cr2O3±x層間で磁気的なカップリングを生じていることを明らかにした。15 nmにおいてその効果が顕著に現れることを明らかにした。また、加熱時においてトンネル効果が生じる電圧が減少すること及び、トンネル電流値が増大することを確認した。これによりSSTが生じていると結論付けた。LiNbO3膜厚の減少に伴いSST効果が確認されなくなったことから、LINbO3薄膜及びその上に形成するCr2O3±xの結晶成長条件をより厳密に制御する必要があることが明らかとなった。電界(磁界)によって磁界(電界)を誘起することが出来る電気磁気効果(ME効果)を薄膜結晶成長技術によって増幅させた巨大人工ME効果物質Cr2O3 /Cr2O3±x/LiNbO3/Cr2O3±x/Cr2O3積層膜(CR-LN)をゼーベックスピントンネル(SST)効果を用いてそのME特性を制御することを本研究の目的として、次のの項目を明らかにした。1)CR-LN膜において熱を用いた発電現象の解明マグネトロンスパッタリング法において通常磁場の影響により観察不可能なRHEED振動挙動を可能な装置を開発し、その振動から厳密に膜厚を制御したエピタキシャルCR-LN膜を作製した。その中でLiNbO3膜厚のみを5, 7.5 10, 12.5, 15 nmと変化させた。温度差を試料の上下に印加した際、膜厚の増加に伴い生じる電圧が増加することを確認した。その電圧は、膜厚12.5 nmで最大となり以降減少することを確認した。トンネル効果が生じにくくなるためであると考えている。2)印加磁場に対する熱誘起起電力の挙動CR-LN膜に温度差を印加した際に発生した電圧は、外部からの磁場印加により減少することを明らかにした。このことから電位差は、スピン差によって生じていることが示唆された。3)トンネル材料の影響トンネル材料として用いているLiNbO3は強誘電体であるため、熱による焦電効果の可能性があるため、トンネル材料をAl2O3に変えて同測定を行った。その結果、LiNbO3と比較して発生電圧が小さくなったものの1)2)の結果同様に膜厚に比例して電圧の増減が確認され、磁場に対して減少する事を確認した。以上の結果から、CR-LNにおける熱による電圧の発生は、トンネル効果、スピン、強誘電体の分極により生じていると結論付けた。このことから、効果は極めて小さいものの、SSTによりそのME効果を制御することが可能であることを示した。作製した試料においてSSTを生じていることを明らかにした。しかしながら、LiNbO3層厚の減少に伴いSSTの観察が困難になることが明らかになった。また、現時点では一部の試料においてのみHanle効果とみられる現象を観測している。以上より、当初の目的はおおむね達成したものの全ての試料を用いて層厚との関係は未だ明らかに出来ていないことからやや遅れていると結論付けた。

固体物理学LiNbO3の層厚を変化させた試料においてSSTが生じていることを明らかにしたものの以下に示す問題点も明らかになった。1)LiNbO3の膜厚が15 nmにおいてトンネル効果が顕著にみられ、膜厚の減少に伴い効果が減少することがわかった。これは、RHEED、AFMを用いて極めて平坦性の高いトンネル絶縁膜を作製出来たものの十分ではなかったと推察される。実際に、LiNbO3の層厚の増加に伴い2層目のCr2O3±xのRHEEDの回折パターン強度が増加することが明らかになった。現在RHEED振動を観測しつつ薄膜結晶成長できるよう装置の改造を行っており、これにより平坦性の問題を解決する予定である。2)上記1)と並行してSSTが観察された試料において当初の予定通りSST現象に伴う分極特性の評価を行う予定である。
文化的スクリプトとその意義づけの獲得

文化的スクリプトの代表として「食事」を選び、その手順と概念の発達的変化を検討した。質問紙調査では、小・中・大学生に対して、「食事らしい食事」の情景とその理由を求めた。その結果、生理的意味(栄養摂取・健康維持)重視から、社会的意味(交流を深める)重視へという発達的変化が認められた。この結果は、文章の記憶実験での支持された。すなわち、夕食場面を描いた短い物語の再認をとったところ、年齢が上がるにつれて、再認され易い文が、生理的内容のものから社会的内容のものへと変化することが示された。後半の3つの実験は、知識構造の解明を目的とした。分類実験では、いくつかの絵の中から`意味が同じもの'を基準にカテゴリ-を構成させ、そこから知識の有無をみた。その結果、発達に伴って知識量が増加していくこと、小学校2年生でも生理的意味に関する知識と社会的意味に関する知識を同程度に持っていることが示された。ここから、概念の変化は知識の有無によってではなく、その重みづけの変化によることが示唆された。説明実験では、小・大学生に、食事の手順や生理的・社会的事象を説明させた。その結果、小学校2年生は、手順と生理的意味を密接に関連づけて捉えていること、年齢が上がるにつれて、社会的意味が生理的意味によって根拠づけられていくことが示された。食事の判断実験では、食事の知識として最も基本的なものであるスクリプトとの関連のもとに、生理的・社会的意味に関する知識をとらえなおした。小・大学生に対して、手順は整っていないが、生理的あるいは社会的意味がポジティブに付与されている場面と、手順は整っているが、生理的あるいは社会的意味がネガティブに付与されている場面を示し、それが食事であるか否かを判断させた。その結果、年齢が上がるとともに、社会的意味がポジティブに付与されていれば、たとえ手順が整っていなくてもそれを食事であると判断するようになった。
透析患者心臓関連死における大動脈弁と刺激伝導系の組織学的意義の構築

当初の予定では、平成30年度に大動脈弁研究の倫理審査申請と研究の実施、平成31年度に刺激伝導系研究の倫理審査申請と研究実施の予定であった。その後、改めて研究グループ内で研究計画を再検討した結果、大動脈弁と刺激伝導系の評価に関して同時に倫理審査申請を行い、病理組織学的検討を同時に実施する方向に変更となった。平成30年度は上記のとおり研究計画の変更、研究計画書の作成、研究倫理審査申請を実施し、対象症例の選定を行った。研究計画の概要は下記のとおりである。高齢化した透析患者の増加に伴い、大動脈弁狭窄症、致死性不整脈の割合が増加し、法医学において、重要な問題になりつつある。透析患者は心臓関連死の発症頻度が高く、その原因として弁膜症、致死性不整脈、虚血性心疾患、心不全、カリウム濃度異常などが挙げられるが、透析患者の心臓突然死における組織学的検討は不十分である。本研究の目的は透析患者の心臓突然死の主要な原因とされる大動脈弁狭窄症及び刺激伝導系について組織学的検討を行い、心臓突然死の組織学的機序の研究基盤を確立することである。大動脈弁については、1大動脈弁の組織所見の評価を行う。炎症細胞浸潤、血管新生、石灰沈着、コレステロール沈着、線維化を中心に検討する。2非慢性腎臓病大動脈弁狭窄症症例と比較検討する。3心エコー所見、採血所見、併存疾患などの臨床検査項目を収集する。4大動脈弁組織所見と臨床検査項目を比較解析する。刺激伝導系については、1透析患者剖検症例における刺激伝導系の組織所見の評価を行う。線維化、炎症細胞浸潤、プルキンエ線維の空胞変性を中心に検討する。2非慢性腎臓病剖検症例と比較検討する。3電気生理検査、心エコー所見、採血所見、併存疾患などの臨床検査項目を収集する。4刺激伝導系組織所見と臨床検査項目を比較解析する。平成30年度と平成31年度の各年度において、別々の研究計画書作成、研究倫理審査申請、研究実施を予定していたが、一括した研究計画書の作成により研究を実施する方がより効率的であり、研究期間内での完遂が可能であるとの結論に達したため、平成30年度は研究計画の詳細決定と倫理審査申請を行うこととなつた。平成31年は研究倫理審査委員会の承認を得た研究計画書に基づき研究を実施する。計画書作成時に大動脈弁の病理組織所見に関しては既に完成された報告書があることが明らかであり、平成31年度は当初予定されていた刺激伝導系の組織学的評価を実施することになった。研究倫理審査委員会の承認を得た研究計画書に基づき、大動脈弁の組織学的検討として炎症細胞浸潤、血管新生、石灰沈着、コレステロール沈着、線維化について半定量スコア化を実施し、維持透析患者と非慢性腎臓病大動脈弁狭窄症患者との比較検討を実施する。さらに心エコー図所見、血液データ等臨床検査項目(推定糸球体濾過率、尿素窒素、クレアチニン、総蛋白、アルブミン、ヘモグロビン、ヘマトクリット、HbA1c、グリコアルブミン、総コレステロール、HDLコレステロール、LDLコレステロール、中性脂肪、カルシウム、リン、intact PTH、CRP、BNP、ANP等)のデータを収集し、大動脈弁組織所見との関連性を評価する。刺激伝導系の組織学的検討として炎症細胞浸潤、線維化、プルキンエ線維空胞変性について半定量スコア化を実施し、維持透析患者と非慢性腎臓病剖検症例との比較検討を実施する。さらに電気生理検査、心エコー図所見、血液データ等臨床検査項目(推定糸球体濾過率、尿素窒素、クレアチニン、総蛋白、アルブミン、ヘモグロビン、ヘマトクリット、HbA1c、グリコアルブミン、総コレステロール、HDLコレステロール、LDLコレステロール、中性脂肪、カリウム、カルシウム、リン、intact PTH、CRP、BNP、ANP等)のデータを収集し、刺激伝導系組織所見との関連性を評価する。

刺激伝導系については、1透析患者剖検症例における刺激伝導系の組織所見の評価を行う。線維化、炎症細胞浸潤、プルキンエ線維の空胞変性を中心に検討する。2非慢性腎臓病剖検症例と比較検討する。3電気生理検査、心エコー所見、採血所見、併存疾患などの臨床検査項目を収集する。4刺激伝導系組織所見と臨床検査項目を比較解析する。平成30年度と平成31年度の各年度において、別々の研究計画書作成、研究倫理審査申請、研究実施を予定していたが、一括した研究計画書の作成により研究を実施する方がより効率的であり、研究期間内での完遂が可能であるとの結論に達したため、平成30年度は研究計画の詳細決定と倫理審査申請を行うこととなつた。平成31年は研究倫理審査委員会の承認を得た研究計画書に基づき研究を実施する。計画書作成時に大動脈弁の病理組織所見に関しては既に完成された報告書があることが明らかであり、平成31年度は当初予定されていた刺激伝導系の組織学的評価を実施することになった。研究倫理審査委員会の承認を得た研究計画書に基づき、大動脈弁の組織学的検討として炎症細胞浸潤、血管新生、石灰沈着、コレステロール沈着、線維化について半定量スコア化を実施し、維持透析患者と非慢性腎臓病大動脈弁狭窄症患者との比較検討を実施する。さらに心エコー図所見、血液データ等臨床検査項目(推定糸球体濾過率、尿素窒素、クレアチニン、総蛋白、アルブミン、ヘモグロビン、ヘマトクリット、HbA1c、グリコアルブミン、総コレステロール、HDLコレステロール、LDLコレステロール、中性脂肪、カルシウム、リン、intact PTH、CRP、BNP、ANP等)のデータを収集し、大動脈弁組織所見との関連性を評価する。刺激伝導系の組織学的検討として炎症細胞浸潤、線維化、プルキンエ線維空胞変性について半定量スコア化を実施し、維持透析患者と非慢性腎臓病剖検症例との比較検討を実施する。さらに電気生理検査、心エコー図所見、血液データ等臨床検査項目(推定糸球体濾過率、尿素窒素、クレアチニン、総蛋白、アルブミン、ヘモグロビン、ヘマトクリット、HbA1c、グリコアルブミン、総コレステロール、HDLコレステロール、LDLコレステロール、中性脂肪、カリウム、カルシウム、リン、intact PTH、CRP、BNP、ANP等)のデータを収集し、刺激伝導系組織所見との関連性を評価する。計画書作成時に大動脈弁の病理組織所見に関しては既に完成された報告書があることが明らかとなったため、大動脈弁と刺激伝導系の評価に関して同時に倫理審査申請を行い、病理組織学的検討を同時に実施する方向に変更となった。平成30年度は研究計画の変更、研究計画書の作成、研究倫理審査申請を実施し、対象症例の選定を行った。平成31年度には大動脈弁と刺激伝導系の組織学的検討を行う。主に研究補助員の人件費、組織評価用試薬代に助成金を使用する予定である。
水面変動に伴う水底地盤の液状化に関する水理学的研究

この研究は、河川や海岸において、水面の変動によって生ずる水底地盤の液状化や固化に関連した各種の現象をとりあげて、水理学的観点から発生メカニズムを主として実験的に明らかにしようとしたものである。とくに、海岸においては、うねりやセイシュのような長周期の波動による海底砂地盤の崩壊や消波ブロックの沈下埋没などの現象があり、河川においては、流動化した泥流型土石流が平地や貯水池に到達したときの堆積過程の物理的機構の解明がある。得られた成果は次の通りである。1.海底地盤の液状化最初に海底地盤を実験室で再現するための実験水槽を試作した。第1号は厚さは1cmのアクリル板による高さ70cm、幅40cm、奥行15cmの水槽で、砂地盤内の間隙水圧鉛直分布を測定したが、水槽の剛性不足による僅かな歪の影響が入るので、第2号として1cm厚の鋼製水槽を製作し、剛性の影響がないことを確認して、以後の実験は第2号を用いることにした。先ず、砂地盤上に鉛製円柱構造物を設置して、それに周期的変動水圧を与え、構造物が沈下する現象を研究した。その結果、(1)砂地盤そのものが水圧変動とともに鉛直変位をおこすが、それは弾性変形で1周期ごとに元に返ること、(2)構造物の鉛直変位は1周期後に元へ返らないので残留歪をおこすこと、(3)この残留歪の一周期ごとの蓄積が構造物の沈下埋没現象であり、砂層の弾塑性変形によるもので、液状化がこれに介在しているかどうかは今後の研究課題である。2.河川地盤の液状化土砂を高濃度に含む流動化(液状化)した流れが、湛水域に流入した場合の水域内の流動、堆積過程について検討した。含有する粒子径が微細な場合には水域の河床を密度流として流動を継続し、粒子径が比較的大きな場合には流入点近傍で堆積することを明らかにした。この現象の分離の条件には粒子が浮遊できるかどうかの条件が重要であることを明らかにした。また、流入点近傍での堆積過程について、その堆積モデルを明らかにした。1.海底地盤の溶状化先ず、透明アクリル板を用いて、直径30cm、幅10cmの円筒形土砂水槽を作成し、その内部に細砂と水を注入して水底をもつ砂地盤を形成させたあと、小型モ-タ-によって、それを各種の速度で回転させ、(1)回転速度を0から徐々にあげて、水底地盤の静止摩擦角、回転を止めたときの水中安息角を測定した。(2)回転速度を大きくしたときの動的安定形状をビデオに収録して解析した。(3)静止した状態で上部に水圧変動を与え、流動化がおこるかどうかを調べた。細砂として中央粒径0.194mm(砂A)と、0.132mm(砂B)の2種類のものを使用した。その結果、静止摩擦角は、砂Aで40.1°60.6°、砂Bのとき39.4°60.1°であって、回転数により変化すること、水中摩擦角は27.0°32.5°で久宝の実験の上限値に近いことがわかった。

回転する水底地盤の砂面形状においては、回転数によって三つに分類されること、また水圧変動を与えると、容易に液状化が発生し水底から砂が舞い上がることが見出された。次に流動化が起こるときに、内部間隙水圧の鉛直分布がどうなるかを調べるため、高さ70cm、幅40cm、奥行15cmのアクリル製土砂実験水槽を作成し、プランジャ-式の水圧変動機によって、水槽上部に水圧の周期変動を与えるとともに、圧力トランスデュ-サ-4台によって、間隙水圧の鉛直分布を測定した。また水槽を補強することによって、その剛性を変えた場合、流動化とどのような関係があるかを調べ解析中である。2.河川地盤の液状化流動化した土砂の水中での流動・堆積過程に対する粒径の影響を検討した結果、(1)中央粒径が0.3mm程度の比較的粗いときは、ほぼ乱した水中安想角の勾配を保って堆積すること、(2)粒径がさらに微細になると、水中安想角を保つ堆積過程ではなく、密度流的な流動を示すこと、がわかった。本研究は,河川や海岸において,水面の変動によって生ずる水底地盤の液状化あるいは固化現象について,その発生メカニズムを明らかにしようとしたものである.とくに海岸においては,うねりやセイシュのような長周期の波動による海底地盤の崩壊やブロックの沈下埋没など,河川においては,流動化した泥流型土石流が平地や貯水池に到達して堆積する過程をとりあげ,その物理的機構の究明をめざした.得られた成果は次の通りである.1.海底地盤の液状化波浪により海岸構造物や消波ブロックが沈下する原因として,地盤の液状化が指摘されているが,両者の関係は十分には明らかにされていない.そこで,構造物の沈下と地盤の液状化との関係を実験的に検討した.実験では,直方体の水槽内に細砂を用いて飽和砂地盤を作成し,外部から変動水圧を与えることにより,地盤の液状化ならびに構造物の沈下現象を模擬発生させた.この時,実際には変動水圧によって水槽自身に歪変形が生じるため,まず,水槽の歪が構造物の沈下にどのような影響を及ぼすかについて,アクリル製及び鋼製の水槽を用いて検討した.その結果,水槽の歪み率が小さくなるにつれて構造物の沈下速度は遅くなり,鋼製水槽を使用すれば水槽の歪みは無視できることが明らかになった.そして,水圧変動に伴う地盤内の有効応力の変化と,構造物の沈下過程との対応関係を詳細に検討した結果,構造物の沈下量から砂層の圧縮量の影響を差し引いた「正味の沈下量曲線」により,沈下は有効応力が負となる位相の時に生じていることが確認された.2.河川地盤の液状化流動化(液状化)した土砂を高濃度に含む水の流れが,平坦域や湛水域に流入した場合の堆積過程について検討した.その結果,外力によって浮遊できる粒子濃度より過剰な粒子が沈降堆積するモデルを示すとともに,それにより実験的な堆積過程の現象をよく説明できることを明らかにした.この研究は河川や海岸において,水面変動によって生ずる水底地盤の液状化や固化に関連した現象をとりあげて,水理学的な観点から主として実験的に研究したもので,海岸に対しては,水底砂地盤上の構造物の沈下現象を,河川に対しては,流動化した泥流型土石流の堆積過程の物理的機構の解明を取扱ったものである。1.海底地盤の液状化波浪によって海岸構造物や消波ブロックが沈下する原因として,砂地盤の液状化によるものとされているが,末だ両者の関係はよくわかっていない。そこで,鉄製の水底地盤液状化実験水槽に,水底圧力が周期的に変動する水圧変動発生機を取付けて,海底砂地盤を再現させた。そして,砂地盤上に鉛製円柱構造物を置いて水圧変動を与え,構造物の沈下現象を模擬発生させた。その結果,(1)構造物を地盤上に置かなくても,地盤そのものが水圧変動に伴って歪み,鉛直変位を起こすが,一周期ごとに元へ返ること,(2)その場合,水圧変動の周期を小さくし振幅を大きくするほど,地盤変動も大きいこと,(3)地盤上に構造物を置くと,地盤の変動量は構造物を置かないときより減少するが,一周期後に元へ返らないで残留歪を起こすこと,
水素結合型歪み環構造に基づく複素環化合物の結晶構造制御と発光機構解析

分子の集まり方によって固体発光の色や強度が変化する「集積構造依存型発光」は、分子の化学構造を変えずに発光を制御できる系として近年注目されている。本研究では、この発光の制御因子として"ひずみ環構造"を利用することを提案し、分子の集積構造や電子状態に与える効果の測定・検証を通じて、その有用性を明らかにすることを目的とする。さらに熱や圧力、溶媒などの外部刺激により発光スイッチングを示す新しい有機固体光機能材料への展開を目指す。
小学校家庭科「家族」の学習における児童活用型デジタル絵本教材の開発

小学校家庭科の家族の学習を行うにあたり、児童が持つ家族観の狭さや家族の在り方に対してのイメージのしにくさ、プライバシーの保護の観点など、いくつかの難点が指摘されている。そこで本研究では様々な家族像が描かれた市販絵本に着目し、授業に活用できる形態や内容の調査を通して、小学校家庭科の家族の学習に活用できる教材の開発を行うことを目的とした。まず、家族をテーマにした市販絵本100冊の中から家族の学習に活用できる市販絵本の内容を有識者により調査した。結果、学習指導要領の内容(「自分の成長と家族について」「家庭生活と仕事について」「家族とのかかわりについて」)に即していると判断した9冊の絵本が抽出できた。次にこれら9冊の絵本を教員志望の大学生36名と小学6年生31名に読み聞かせを行い、両者に学習指導要領の内容が読み取れるかについてアンケートを行った。絵本はその作品から自由な読み取りが容認されるメディアであるが、教科の目標を達成させるためには、授業者と児童との間で絵本の読み取りや解釈にズレのないものがより効果的であると考える。結果、両者が学習指導要領の内容を読み取れると高く評価した絵本は『おんぶはこりごり』(アンソニーブラウン作、藤本朝己訳、2005、平凡社)と『やさしさのまほうたったひとりのおとうさん』(いずみきよたか文、なかむらみつる絵、2008、PHP研究社)の2冊であった。しかし、学習指導要領の内容には家庭生活をより良くするための工夫についての記述がある。この点について読み取れるものは少なく、市販絵本を提案できるまでには至らなかった。つまり上述2冊の市販絵本に「あなたならどのように工夫をしますか」といった問いかけが提示できるデジタル画面を共に用いることで、小学校家庭科の家族の学習が可能となる知見を得ることができた。
共役系高分子の配座とそのダイナミックス:単一分子レベルでの研究

本研究の目的は次のようにあった。1:共役ポリマー単一分子の配座を特定するための光学顕微鏡法の開発、2:その顕微鏡法を用いて共役ポリマー単一分子の配座の研究。研究の前年度は、発光性共役系高分子の配座を直接測定できる新しい蛍光顕微鏡法を開発した。高分子の配座が1分子の吸収楕円体から決定できるという仮定の上、吸収楕円体を測定するための装置、2光路蛍光偏光顕微鏡を作成した。装置は主に遠視野倒立方顕微鏡と高感度CCDカメラに基づいたものである。後年度はこの顕微鏡法を用い、共役系ポリマーMEH-PPVのマトリックス中の吸収楕円体を測定し、実際の配座を特定するため分子力学法のシミュレーションを行った。結果として、MEH-PPVが貧溶媒のZeonexマトリックスでdefect cylinder、良溶媒のポリスチレン(PS)マトリックスで二種類のdefect coilとのコンフォメーションをとっていることが分かった。更に、それぞれのコンフォメーションが光物理的特性(蛍光のintermittency、蛍光スペクトル)との強い相関を持つことが解明し、MEH-PPV中のexcitonの局所化の原因が明らかになった。一方、共役系ポリマーの化学構造がコンフォメーションや光物性に与える影響の研究も進めてきた。この研究では、ポリチオフェンを主鎖とし、ポリスチレン(PS)を側鎖に持つグラフト共重合体(PT-PS)を測定対象とした。単一鎖のPT-PSでは指数関数的な連続した強度の減少が見られ、これはエネルギー移動が起こらず各セグメントが発光しているためだと考えられる。このことはPT-PSの単一分子からの低い発光偏光比からも分かる。以上、これらの結果より、共役系高分子のコンフォメーションや化学構造と光物性には強い相関があり、特にコンフォメーションの違いがエネルギー移動の有無に大きな影響を及ぼすことが分かった。本研究の目的は次のように2つの段階に分けられる。1:共役ポリマー単一分子の配座を特定するための光学顕微鏡法を開発すること。2:その顕微鏡法を用いて共役ポリマー単一分子の配座及びそのダイナミクスを研究すること。本年度は第1の段階から初めた。Arレーザーからの励起光の偏光状態がEO変調器を用いて回転し、無偏光のビームスプリッターとチョッパで2つの光路に分ける。前者は通常の遠視野蛍光顕微鏡と同じように試料を励起する。後者は試料の面に対して光電場の強いz-成分を作るために、浅い角度から当たて試料を励起する。通常の偏光顕微鏡では得られないz-方向の情報が得られるのがこの装置の特徴である。実験では励起光の偏光をゆっくり回転し、2つの励起光路を切り替えながら数百枚のCCD画像を取る。画像から1分子を選び、それぞれの励起光路での蛍光強度をプロットし、理論式でフィッティングする。フィッティングのパラメータとして吸収楕円体の空間的な向き及び楕円体の形が得られる。最初の共役ポリマー試料としてポリフェニレンビニレン誘導体MEH-PPVを低濃度でPMMA薄膜の中で分散し測定した。結果として、MEH-PPVの1分子がPMMAの中で球状に近い楕円体の配座を取ることが分かった。本研究の目的は、1:共役ポリマー単一分子の配座を特定するための光学顕微鏡法の開発、2:その顕微鏡法を用いて共役ポリマー単一分子の配座の研究、である。

前年度は高分子配座を吸収楕円体として直接測定できる新しい蛍光顕微鏡法を開発した。本年度はこの顕微鏡法を用い、共役系ポリマーMEH-PPVのマトリックス中の吸収楕円体を測定し、実際の配座を特定するため分子力学法のシミュレーションを行った。結果として、MEH-PPVが貧溶媒のZeonexマトリックスでdefect cylinder、良溶媒のポリスチレン(PS)マトリックスで二種類のdefect coilとのコンフォメーションをとっていることが分かった。更に、それぞれのコンフォメーションが光物理的特性(蛍光のintermittency、蛍光スペクトル)との強い相関を持つことが解明し、MEH-PPV中のexcitonの局所化の原因が明らかになった。一方、共役系ポリマーの化学構造がコンフォメーションや光物性に与える影響の研究も進めてきた。この研究では、ポリチオフェンを主鎖とし、ポリスチレン(PS)を側鎖に持つグラフト共重合体(PT-PS)を測定対象とした。単一鎖のPT-PSでは指数関数的な連続した強度の減少が見られ、これはエネルギー移動が起こらず各セグメントが発光しているためだと考えられる。このことはPT-PSの単一分子からの低い発光偏光比からも分かる。以上、これらの結果より、共役系高分子のコンフォメーションや化学構造と光物性には強い相関があり、特にコンフォメーションの違いがエネルギー移動の有無に大きな影響を及ぼすことが分かった。
コラーゲン・ゲル培養を用いた、遺残毛包からの皮膚潰瘍上皮化過程の研究

皮膚潰瘍の上皮化過程の研究は、モルモット等に実験的に形成させ、その過程を観察することによりなされてきたが、皮膚潰瘍の上皮化は、おもに周囲健常皮膚の表皮の広がりによるものか、遺残毛包上皮が皮膚表層に伸びることによるのか十分に結論は得られていない。すでにTypeIコラーゲン・ゲルを真皮成分とみなして、ラット毛包をコラーゲン・ゲル内で培養し、毛包上皮が、ゲル表層に伸びて広がることは観察している。現時点で、毛包間表皮は、in vitroにおいて、空気暴露すると重層化および角化が促進されることがすでに証明されている。そこで、さらに毛包上皮がコラーゲン・ゲル表層に十分に広がったのを確認後、それを空気暴露して、毛包上皮の重層化および表皮型の角化がみられるのかを確認するために、生後1週間までのラットから得られた皮膚を消化し、適度の量の毛包を得る。コラーゲン・ゲル中にこれらを包埋し、三次元環境下で培養した。毛包上皮がコラーゲン・ゲル表層に伸びて、十分に広がり単層を形成した後、空気暴露して毛包上皮の重層化を促した。ゲルを培養皿より剥がすと、約5mmの厚さの組織様構造物をなっており通常の組織と同様に固定、包埋、薄切することができるが、現時点では培養後、手技的な問題と思われるが約1週間で毛包上皮の成育が停止する。原因を検索中だが今のところはっきりしない。