hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒトiPS細胞のFGF依存性機構の解明：Nodalシグナリングの多重制御

ヒト人工多能性幹(iPS)細胞を維持培養するためには線維芽細胞増殖因子(FGF)を添加する必要がある。FGFの役割を明らかにするため、FGFシグナル阻害後のヒトiPS細胞の遺伝子発現動態を解析したところ、ヒトiPS細胞の維持に必須な因子Criptoの遺伝子発現が低下する以前からCriptoの機能消失を示す結果が認められ、FGFは転写後調節を介してCriptoの活性化を維持していることが示唆された。また、Criptoの遺伝子発現がDNAメチル化によって制御されていることを明らかにしたが、ヒトiPS細胞が分化した直後のCripto発現量の低下はDNAメチル化を介さないことが明らかになった。ヒトiPS細胞をアクチビンAとFGF受容体阻害剤PD173074を添加した培地で培養したところ、コロニー形成は認められたものの細胞間の明瞭化および多能性遺伝子であるOct4とNanogの発現低下が認められた。よってアクチビンA添加FGFシグナリング阻害条件下で維持されたヒト多能性幹細胞は通常とは異なる状態にあると考えられる。一方、PD173074添加後、OCt4とNanogの発現の低下はFGFの標的遺伝子とされているCriptoの発現低下より遅れたため、PD173074添加後の短期間においてはFGFの一次作用のみ影響を受けた状況を再現できると見込まれた。PD173074添加6時間後のヒトiPS細胞における遺伝子発現を確認したところ、Nodal-Activin阻害タンパク質であるFST, Lefty-1およびLefty-2の発現上昇が認められた。一方、細胞内でNodal-Activinシグナリングを干渉するNomo1, Nomo2, Nomo3およびNicalinのヒトiPS細胞内における発現はPD173074の添加による影響を受けなかった。このことから、FGFはNodal-Activinシグナリングを阻害する液性タンパク質の発現を広範に抑える役割を担うことが明らかになった。FSTやLeftyの発現を誘導する経路にはBMP経路とNodal-Activin経路が候補に挙がるため、DMH1によりBMPシグナリングを阻害した状態でPD173074をヒトiPS細胞に添加したところ、DMH1の前処理によらずPD173074の添加によるFSTとLeftyの発現上昇を再現した。よって本研究で認められたFGFのNodal-Activin阻害タンパク質発現抑制作用はBMPシグナリングの抑制によらないことが示唆された。平成28年度はヒトiPS細胞に対するFGF阻害実験と親細胞に対するDNA脱メチル化実験を計画していた。iPS細胞を用いた実験は計画通り進み、当初の予想以上の数のアクチビン関連遺伝子がFGFの制御下にあることが明らかになった一方、DNA脱メチル化実験は親細胞がDNA脱メチル化剤に反応しなかったため、当初計画していた結果を得ることが出来なかった。前年度、フィーダー細胞上のヒトiPS細胞にFGFR阻害剤を暴露するとNodal/Activinシグナルを阻害する液性因子の遺伝子発現が上昇することを明らかにしたが、無フィーダー条件では反対にLeftyの発現が低下した。この相反はフィーダー細胞由来のアクチビンによると推測し、アクチビンとFGFR阻害剤の併用添加を行ったところ、アクチビン存在下ではFGFR阻害によりLeftyの発現が上昇し、非存在下では低下することが分かった。このアクチビン依存性の発現変動はCriptoの不活性化が原因と考えれられるため、Alk4阻害剤とFGFR阻害剤の併用添加を行ったところ、Alk4阻害下ではFGFR阻害による相加的なLeftyの低下は起こらず、FGFR阻害によるLeftyの発現変動はNodalシグナルの変調を介することが明らかになった。FGFはヒト多能性幹細胞のCriptoの遺伝子発現に関与することが報告されていたが、本研究ではFGFR阻害によるLeftyの低下はCriptoの低下より約半日先行していた。よって、FGFはCriptoの転写ではなく、転写後調節を介してCriptoタンパク質の活性化を維持していることが示唆された。また、DNAメチル化によるCriptoの発現制御を明らかにするため、ヒトセミノーマ由来細胞株TCam-2にDNAメチル化阻害剤を暴露したところ、Criptoの発現上昇が認められた。よって、Criptoの遺伝子発現はDNAメチル化によって抑制されることが明らかになった。次にヒトiPS細胞を分化誘導し、7日後のCriptoプロモーターのDNAメチル化状態を確認したが、低メチル化状態のままであった。同様の実験でCripto遺伝子の発現低下が認められたことから、ヒト多能性幹細胞が分化する過程でのCriptoの発現消失はDNAメチル化が直接的な理由ではないと考えられる。現在遅れているDNA脱メチル化実験に関しては、細胞株の種類を代えてDNA脱メチル化剤に反応することを既に確認した。今後はこの細胞株を用いて当初の実験を進めていく予定である。

また、当初はFGFの制御下にあるNodal-Activin干渉因子のノックダウン実験を行い、その意義を明らかにする予定であったが、予想以上に多くの因子がFGFの制御下にあることが分かり、それらを一括して調節する大元のメカニズムを解明することがより重要であることが明らかになったため、その解明に向けた計画に変更する必要性が出てきた。具体的にはFGFがE2aをLeftyプロモーターに保持し、NodalのネガティブフィードバックによるLeftyの発現誘導を抑えているとの初期仮説を設定し、その検証を行うことを計画している。分子生物学当初計画していたDNA脱メチル化実験に関して、想定されたDNA脱メチル化反応が起きなかったため、計画に遅れが生じ、次年度使用額が生じた。遅れているDNA脱メチル化実験に関して、細胞株の種類を変更してDNA脱メチル化反応が起こることを既に確認したため、次年度使用額が生じた原因となった平成28年度の実施計画を平成29年度に次年度使用額を用いて実施する。
適応マルチバンドパルス型UWBによる高信頼微弱無線伝送技術の研究

適応マルチバンドパルス型ウルトラワイドバンド(UWB)方式による高い信頼性を持つ小電力無線データ伝送の実現を目標とした。基本となる直接拡散パルス型UWBによる一定レベルの受信性能を得る確率」である誤り率の累積分布による評価を、UWBマルチパス通信路モデルを前提に行った。またUWBによる時間-周波数ダイバーシチ送受信の一環として、UWBにおける協力中継の効果を計算機シミュレーションにより明らかにした。非見通し環境における単純なダイバーシチ受信と比べ受信性能を改善できる可能性を示した。またUWBパケット伝送の成功確率の向上のカギとなる同期捕捉について、RAKE受信による時間ダイバーシチによるマルチパス対策と、同期点の誤検出を減らすための確認モードを導入し、計算機シミュレーションによる性能評価を行い、同期捕捉性能の向上が見込めることを示した。また最大値検出及び区間推定を用いる同期捕捉法を提案し、シミュレーションによる性能評価の結果,提案法が同期のタイミングをマルチパス環境下でもより正確な同期捕捉を行うことと同期捕捉時間の短縮効果を確認した.適応マルチバンドパルス型ウルトラワイドバンド(UWB)方式による高い信頼性を持つ小電力無線データ伝送の実現を目標とした。また最大値検出及び区間推定を用いる同期捕捉法を提案し、シミュレーションによる性能評価の結果,提案法が同期のタイミングをマルチパス環境下でもより正確な同期捕捉を行うことと同期捕捉時間の短縮効果を確認した.周囲の電波環境に応じて適応的に信号の周波数帯と電力を制御する適応マルチバンドパルス型ウルトラワイドバンド(UWB)方式による高い信頼性を持つ小電力無線データ伝送の実現を目標とした。本年は、基本となる直接拡散パルス型UWBによる「一定レベルの受信性能を得る確率」である誤り率の累積分布による評価を、UWBマルチパス通信路モデルを前提に行った。またUWBによる時間-周波数ダイバーシチ送受信技術の開発の前段階として、UWBにおける協力中継の効果を計算機シミュレーションにより明らかにした。ここでは非見通しのマルチパス環境における伝送に、見通し環境を確保できる中継局を導入した場合の受信性能をシミュレーションにより評価した。非見通し環境における単純なダイバーシチ受信と比較を行い、受信性能を改善できる可能性を示した。また現在の無線データ通信の主流であるパケット伝送に着目し,パケット伝送の成功確率の向上のカギとなる同期捕捉について、マルチパス環境を前提とした理論解析、性能評価を行った。ここではRAKE受信による時間ダイバーシチによるマルチパス対策と、同期点を誤って検出するリスクを減らすためのと確認モードを導入し、同期捕捉性能の向上と、誤同期により、パケットのプリアンブルの時間内で同期が完了しないことによるパケット損失のリスクを減らすことを狙いとした。計算機シミュレーションによる性能評価を行い、同期捕捉性能の向上が見込めることを示した。周囲の電波環境に応じて適応的に信号の周波数帯と電力を制御する適応マルチバンドパルス型ウルトラワイドバンド(UWB)方式による高い信頼性を持つ小電力無線データ伝送の実現を目標とした。本年は、既存無線通信システムとの共存のための電波情報検出技術の検討を行った。従来の既存システムの有無のみを判断する方法と異なり、複数の段階的なしきい値により有無の判断について信頼性の重みをつける方法を考案した。また、直接拡散パルス型UWBによる「一定レベルの受信性能を得る確率」である誤り率の累積分布による評価を、UWBマルチパス通信路モデルを前提に行った。さらに、無線パケット伝送における伝送成功確率の向上のカギとなる同期について、マルチパス環境を前提とした理論解析、性能評価を行った。RAKE受信による時間ダイバーシチによるマルチパス対策と、同期点を誤って検出するリスクを減らすために、相関のピーク値を検出した時点で規定の回数だけ同じ範囲でピークが出るか確かめる確認モードを導入した。同期捕捉性能の向上と、誤同期により、パケットのプリアンブルの時間内で同期が完了しないことによるパケット損失のリスクを減らすことを狙いとした。本年は、既存無線通信システムとの共存のための電波情報検出技術について、複数のアンテナなどを利用した電波情報の検出法を検討した。また、直接拡散パルス型UWBを対象にして「一定レベルの受信性能を得る確率」である誤り率の累積分布による評価を、UWBマルチパス通信路モデルとアンテナダイバーシチ受信を想定して前提に行った。さらに、無線パケット伝送における伝送成功確率の向上のカギとなる同期について、マルチパス環境を前提とした性能評価を行った。これまでにRAKE受信による時間ダイバーシチによるマルチパス対策と、同期点を誤って検出するリスクを減らすため、相関のピーク値を検出した時点で規定の回数だけ同じ範囲でピークが出るか確かめる確認モードを考案し、有効性を示してきた。さらに本年はUWBのマルチパス数が多いことによる同期推定の煩雑さを緩和する方法として区間推定法を導入した。

あわせて相関出力の最大値検出を用いることで、平均同期捕捉時間を大幅に短縮できることがわかった。計算機シミュレーションによる性能評価を行い、特にマルチパスが多い環境であっても平均同期捕捉時間の短縮が見込めることを示した。「一定レベルの受信性能を得る確率」である誤り率の累積分布の評価が順当に進んでいること、およびパケット伝送の同期捕捉に着目した伝送成功確率の評価が進んでいることによる。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は,マルチバンドパルスを適用したDS-UWBによるパケット伝送を想定し、誤り率の累積分布の評価を行うと共に、同期捕捉にも着目した伝送成功確率の評価とプリアンブルの設計、改良を進める。
自己回帰解析による早期産児における終日睡眠-覚醒構築の定量的解析

早産児における終日睡眠・覚醒機構の定量化を行うことを研究目的として、当該研究期間において(1)24時間脳波(2)24時間呼吸波形(3)圧電素子を用いた眼球運動検出の解析を行なった。(1)については24時間連続記録脳波の不連続性を、コンピュータを用いた自動定量化システムを開発し、一定区間の不連続性の程度、その最大値などの描出が可能となった。さらに、自己回帰解析によって、脳波パラメータ(MinAICma、トータルパワー、δパワー)の特性値から、受胎後30週以降の早産児においては、静睡眠と動睡眠の明確な機構化が認められ、自動的な静睡眠の検出が可能となり、受胎後週数の増加に伴う静睡眠の出現頻度の減少を確認した。(2)については、24時間呼吸波形を自己回帰モデルを用いて解析し静睡眠期では動睡眠期に比して、呼吸波形減衰時間は延長しており、AICとともに静睡眠の検出は十分な敏感度・特異度をもって可能であった。さらに、正規化AICを用いると、体位などによる振幅の影響を除外した呼吸波形規則性の定量化が可能となった。24時間正規化AICによって、受胎後週数の増加に伴い、呼吸波形がより規則的になることが示された。呼吸波形について、頭蓋内出血などの周生期脳障害例においては、正常早産児に比して24時間呼吸波形のAICの変動は小さく、睡眠周期の異常が示唆された。(3)については、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)による圧電フイルムを用いての眼球運動検出を試みた。この圧電センサーを用いた眼球運動検出法は、これまでの報告にはなく、通常記録法であるEOGに比して精度の高い検出が可能となった。研究期間においては、ポリグラフ記録のみの自動検出の検討であったが、頬部の圧電センサーを併用することでアーチファクトの除外が可能となり、振幅・持続時間による自動検出が可能となった。今後は体動検出法を加えて、より精度の高い睡眠自動判定システムに発展させることが検討課題である。平成7年度においては、脳波連続性の自動判定と脳波ア-ティファクト部分の除外、既知の睡眠段階における呼吸波形の減衰時間の分布を検討し、眼球運動検出にためのpiezo-crystal transducerを作成した。1.脳波の連続性の自動定量化周生期脳障害のない、受胎後25週から33週の早期産児15人の24時間連続脳波記録を対象として、脳波連続性の定量化を検討した。自動定量された脳波連続性は0100%に分布して、視察的判読に一致するものであり、受胎後週数に伴う脳波連続性の増加が定量表示できた。さらに、体動や基線動揺などによるア-ティファクト除外の方法として、脳波トータルパワーを算出して検討した。ア-ティファクトが既知の3時間記録における脳波TP(logμV^2)を求めた。TPは1.83.25に分布して、ア-ティファクト部分のそれは2.5以上であり、非ア-ティファクト部分と重複があった。2.呼吸規則性の自動定量化各睡眠段階における呼吸波形の減衰時間(DT)の分布を検討する為、睡眠段階が既知の3時間分のポリグラフ脳波記録を検討した。

対象は人工呼吸器を装着していない受胎後30週2人、32週2人であった。呼吸波形を自己回帰モデルに当てはめ、DTを求めた。既知の睡眠段階とDTの関係から、(1)1区間の長さとしては30秒間が上限である。(2)静睡眠のDTは0.310秒、動睡眠・不定睡眠は4.0秒未満であった。以上が示された。3.眼球運動piezo-crystal tranducerを作成した。従来の眼球運動検出に比し、電気的な脳波の干渉を受けることがなく波形認識法による眼球運動の自動検出が可能であった。早産児における終日睡眠・覚醒機構の定量化を行うことを研究目的として、当該研究期間において(1)24時間脳波(2)24時間呼吸波形(3)圧電素子を用いた眼球運動検出の解析を行なった。(1)については24時間連続記録脳波の不連続性を、コンピュータを用いた自動定量化システムを開発し、一定区間の不連続性の程度、その最大値などの描出が可能となった。さらに、自己回帰解析によって、脳波パラメータ(MinAICma、トータルパワー、δパワー)の特性値から、受胎後30週以降の早産児においては、静睡眠と動睡眠の明確な機構化が認められ、自動的な静睡眠の検出が可能となり、受胎後週数の増加に伴う静睡眠の出現頻度の減少を確認した。(2)については、24時間呼吸波形を自己回帰モデルを用いて解析し、静睡眠期では動睡眠期に比して、呼吸波形減衰時間は延長しており、AICとともに静睡眠の検出は十分な敏感度・特異度を持って可能であった。さらに、正規化AICを用いると、体位などによる振幅の影響を除外した呼吸波形規則性の定量化が可能となった。24時間正規化AICによって、受胎後週数の増加に伴い、呼吸波形がより規則的になることが示された。呼吸波形について、頭蓋内出血などの周生期脳障害例においては、正常早産児に比して24時間呼吸波形のAICの変動は小さく、睡眠周期の異常が示唆された。(3)については、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)による圧電フィルムを用いての眼球運動検出を試みた。この圧電センサーを用いた眼球運動検出法は、これまでの報告にはなく、通常記録法であるEOGに比して精度の高い検出が可能となった。研究期間においては、ポリグラフ記録のみの自動検出の検討であったが、頬部の圧電センサーを併用することでアーチファクトの除外が可能となり、振幅・持続時間による自動検出が可能となった。今後は体動検出方法を加えて、より精度の高い睡眠自動判定システムに発展させることが検討課題である。
介護予防事業におけるボランティア活動がボランティア自身のQOLの向上に及ぼす影響

高齢者によるボランティア活動がボランティア自身の健康度やQOLに及ぼす影響を検討した。介護予防のためのボランティア希望者78名を、活動支援(介入)群と自主活動(対照)群にわけ、介入群には積極的な支援プログラムを提供し、対照群には通常の講座への参加を促した。ベースライン調査は、2007年に実施され、2年後に追跡調査が実施された。介入群に有意な改善がみられたのは開眼片足立ち時間のみであった。一方、対照群に有意な改善が見られたのは生活満足度とソーシャルサポートであった。3か月に1回程度の支援でもボランティアのQOL維持のためには効果的であるかもしれないことが伺えた。本研究は、地域在宅高齢者の中から介護予防のためのボランティアを募り、活動群と対照群を設定し、運動機能の向上を中心とするボランティア活動がボランティア自身の健康度やQOLに及ぼす効果を対照群との比較において検証することを目的としている。今年度は、初年度にあたり、ボランティアの募集、事前調査、ボランティア養成研修、ボランティア活動の支援を行った。1.研究の経過(1)ボランティアの募集;宮城県T市A地区およびB地区の高齢者を対象にボランティア活動への参加希望者を募った(平成19年9月)。希望者は、A地区44人、B地区34人であった。(2)事前調査;これらの希望者を対象として面接調査および体力測定を行なった(10月)。面接調査項目(世帯構成、生活体力、動作に対する自己効力感、健康度、社会関係、ライフスタイルなど)体力測定項目(身長、体重、血圧、握力、立ち上がり動作時間、UP&GO、片足立ち、歩行速度)(3)ボランティア養成研修;A、B両地区で上記希望者を対象として、各5回(11月1月)、講義(介護予防、運動、栄養など)と実技(体操、レクリエーション)から成る研修を行った。(4)A地区を活動支援群に、B地区を自主活動群に割り当て、A地区には毎月1回ボランティア活動を促すための定例会を実施した(2月、3月)。内容は、講義、実技および活動の振り返りのための交流会から成る。B地区には、自由にボランティア活動を展開してもらうこととした。II.事前調査の成績ボランティア希望者は、男性(11人)より女性(67人)に多かった。年齢は、60歳83歳に分布しており、平均72.5歳であった。A,B両地区はともに農村地域であること、さらにはボランティア希望者の面接調査及び体力測定の結果からA.B地区に顕著な差が見られなかったことから、当初計画通り研究を遂行することが妥当と判断された。本研究は、地域在宅高齢者の中から介護予防のためのボランティアを養成し、その後、活動支援群(A地区のボランティア)と自主活動群(B地区のボランティア)に分け、活動支援群のボランティア活動がボランティア自身の健康度やQOLに及ぼす効果を自主活動群(対照)との比較において検証することを目的としている。今年度は、2年目にあたり、活動支援群に対する定例会開催の継続と活動支援群及び自主活動群に対する追跡調査を行った。1.研究の経過(1)定例会の開催;宮城県T市A地区の介護予防ボランティア(活動支援群)に対し、平成20年4月から毎月1回の定例会を実施した。定例会の内容は、体操、レクリエーション、活動の振り返りのためのグループワークなどから成る(2)養成したボランティアに対しA地区、B地区の集会所における、介護予防のための運動教室の自主的な開催を促した。(3)追跡調査;A地区の活動支援群とB地区の自主活動群に対し、初回調査と同様の面接調査および体力測定を行なった(A地区:9月、10月B地区:9月、12月)。面接調査項目(生活体力、動作に対する自己効力感、健康度、社会関係、ライフスタイルなど)体力測定項目(身長、体重、血圧、握力、立ち上がり動作時間、UP&GO、片足立ち、歩行速度)2.追跡調査の成績追跡調査への参加者は、活動支援群17名、自主活動群15名であった。活動支援群の開眼片足立ち時間と収縮期血圧の平均値において、ボランティア活動参加以前と比べて有意な改善が認められたものの、活動支援群及び自主活動群とも、多くの項目で、ボランティア活動の前後で大きな変化は見られなかった。活動支援群のボランティア活動への積極的な参加に対するモチベーション高揚が3年目における定例会の課題であると考えられた。今年度は、最終年度にあたり、活動支援群に対する定例会開催の継続と活動支援群及び自主活動群に対する追跡調査を行った。

1.研究の経過(1)定例会の開催;宮城県T市介護予防ボランティア(活動支援群)に対し、平成21年4月から2ヶ月に1回、定例会を実施した。内容は、体操、レクリエーション、活動の振り返りのためのグループワークなどを行なった。(2)追跡調査;活動支援群と自主活動群に対し、初回調査と同様の面接調査および体力測定を各地区会場で行なった(11月)。その後、会場調査への不参加者には訪問による面接調査を実施した。また、活動支援群に対してボランティア活動の促進要因や課題を探るためのグループインタビューも行なった。2.追跡調査の成績追跡調査への参加者は、初回調査参加者78名の内、56名(活動支援群、自主活動群各28名)、追跡率72%であった。活動支援群の長座位立ち上がり動作時間は、ボランティア活動参加前と比べて有意な改善がみられたものの、提供サポートは、むしろ自主活動群において増加していた。活動支援群及び自主活動群とも、多くの項目においてボランティア活動前後で大きな変化はみられなかった。また、活動支援群(11名)へのグループインタビューから、今後の活動に向けて、男性が参加できるような仕組みづくりや、集会所における介護予防教室でのプログラム内容の見直しも必要であることなどの課題が表明された。
科学的根拠に基づいた「こく」の定義・見える化の確立と国際化

本研究は、科学的根拠に基づいた「こく」(以下コク)の定義を確立し、国際化することを目的とする。これまで、タマネギ中の香りの持続性と広がりに寄与する物質を同定した結果、β-シトステロールがコクの増強に寄与していることを明らかにした。また、備品として購入した音叉振動計を用いて、異なる濃度の増粘剤を含む溶液を測定し、官能評価で差がわかる低粘度溶液の粘度の違いを数値で表すことが可能であることを示した。「粘性と味の感じ方の関係」では、粘度が上がると、味の感じ方が弱くなる傾向があった。味質によって、味の持続性が強くなるものがあり、粘度の上昇がコクの持続性を強くする可能性が示唆された。そこで、30年度からは、「粘性と香りの感じ方の関係」を調べるために、まず、ポークソーセージに含まれる香気成分の解明を試みた。添加される脂肪量が異なるソーセージを作成し、GC/MS並びにGC-Oにより、それぞれのソーセージから放出される香気成分とその香気成分の臭いの特性を調べた。その結果、脂肪が添加されたソーセージでは、無添加のものと比べて、風味の持続性や広がりが強いことが明らかとなった。また、Limonene,Linalyl anthranilate, Hexanoic acid, Eugenolが検出された。しかし、学内業務が多忙のためこれ以上の研究はできず、遂行がやや遅れている。そのため、研究期間を次年度に延長していただいた。また、平成30年度には、申請者が発足したコク研究会で第2回のコクに関する国際シンポジウムを開催した。日本初のコクを海外に発信する試みは順調に進んでおり、コクに関する英語の専門書が今夏に刊行される予定である。このように、平成30年度は、本研究申請書に記載した目標達成において、やや遅れている。そこで、延長した令和元年度には、最終目標達成に向けて、研究を進める予定である。平成30年度は、学内での業務が忙しく、研究時間を十分にとることができなかった。本研究は、科学的根拠に基づいたコクの定義を確立し、国際化することを目的としている。特に、食べ物の粘度の測定とコクの関連性に関する研究はこれまで全くなされていないため、本研究で申請した音叉振動計による粘度の測定を行った結果、官能評価で違いが判る低粘度のスープの粘性の違いを本機器で客観的に測定することができると同時に、粘度の上昇が味の感じ方の持続性を強くすることが初めて示すことができた。しかし、「粘性と香りの感じ方の関係」は十分な実験ができていない。また、コクの国際化に関しては、第2回のコク国際シンポジウムを開催しており、海外研究者とコクの現象に関してディスカッションをしている。この国際化の推進に関しては、コクに関する英語の専門書“Koku attributes-Food science and Biology"を令和元年の夏に刊行する予定である。また、今後も、コクに関する講演会や国際シンポジウムの開催を計画している。このように、平成30年度は、本研究申請書に記載した目的を達成するために設定した目標を進めたが、やや遅れていると評価した。申請者が提案したコクの定義を明確にするためには、客観的な評価基準を作成する必要がある。これまで、タマネギの香りの広がりと持続性に寄与する物質を同定した結果、タマネギに存在するβ-シトステロールがコクの増強に寄与していることが明らかとなった。また、ポークソーセージに添加されているうま味物質が、食べ物の味わいの広がりや持続性を増強させるコク増強物質であることを示した。さらに、備品として購入した音叉振動計を用いて、異なる濃度の増粘剤を含む溶液を測定し、官能評価で認識できる低粘度溶液の粘度の違いを数値で表すことが可能であることを示した。そこで、平成29年度は、低粘度溶液を用いて、温度の違いによる溶液の粘度変化を測定し、その特性を詳細に調べた。その結果、これらの溶液は温度が上昇するに連れ、音叉振動計による粘度の値が低下することが判明した。次に、0.1 %キサンタンガム溶液を用いて、粘度が上昇した時の味の感じ方への変化を調べた結果、粘度が上がると、味の感じ方が弱くなる傾向が認められた。また、味質によって、味の持続性が強くなるものがあり、粘度の上昇がコクの持続性を強くする可能性が示唆された。呈味物質をキサンタンガム溶液に添加すると、甘味物質では粘度の変化が認められなかったが、酸味、塩味及びうま味の溶液では、粘度が低下する現象が認められた。また、平成29年度には、申請者はコク研究会を発足し、日本初のコクを海外に発信する試みもスタートさせた。英語並びに日本語で、コクに関する専門書を刊行する準備を行った。このように、平成29年度は、本研究申請書に記載した目的を達成するために設定した目標を着実に進めた。特に、食べ物の粘度の測定とコクの関連性に関する研究はこれまで全くなされていない。

本研究で申請した音叉振動計による粘度測定を行った結果、官能評価で違いが認められる低粘度スープの粘性の違いを本機器で客観的に測定することができると同時に、粘度の上昇が味の感じ方の持続性を強くすることを初めて示すことができた。また、コクの国際化に関しては、既に第1回のコク国際シンポジウムを開催しており、海外研究者とコクの現象に関してディスカッションをしている。この国際化の推進に関しては、コクに関する英語の専門書“Koku attributes-Food science and Biology"を平成30年度に出版する予定である。コク研究会を発足し、既に講演会や国際シンポジウムの開催を計画している。このように、平成29年度は、本研究申請書に記載した目的を達成するために設定した目標を着実に進めており、順調に進んでいると評価した。本研究は、科学的根拠に基づいた「こく」(以下コク)の定義を確立し、国際化することを目的とする。これまで、タマネギ中の香りの持続性と広がりに寄与する物質を同定した結果、β-シトステロールがコクの増強に寄与していることを明らかにした。また、備品として購入した音叉振動計を用いて、異なる濃度の増粘剤を含む溶液を測定し、官能評価で差がわかる低粘度溶液の粘度の違いを数値で表すことが可能であることを示した。「粘性と味の感じ方の関係」では、粘度が上がると、味の感じ方が弱くなる傾向があった。味質によって、味の持続性が強くなるものがあり、粘度の上昇がコクの持続性を強くする可能性が示唆された。そこで、30年度からは、「粘性と香りの感じ方の関係」を調べるために、まず、ポークソーセージに含まれる香気成分の解明を試みた。添加される脂肪量が異なるソーセージを作成し、GC/MS並びにGC-Oにより、それぞれのソーセージから放出される香気成分とその香気成分の臭いの特性を調べた。その結果、脂肪が添加されたソーセージでは、無添加のものと比べて、風味の持続性や広がりが強いことが明らかとなった。また、Limonene,Linalyl anthranilate, Hexanoic acid, Eugenolが検出された。しかし、学内業務が多忙のためこれ以上の研究はできず、遂行がやや遅れている。そのため、研究期間を次年度に延長していただいた。また、平成30年度には、申請者が発足したコク研究会で第2回のコクに関する国際シンポジウムを開催した。日本初のコクを海外に発信する試みは順調に進んでおり、コクに関する英語の専門書が今夏に刊行される予定である。このように、平成30年度は、本研究申請書に記載した目標達成において、やや遅れている。そこで、延長した令和元年度には、最終目標達成に向けて、研究を進める予定である。平成30年度は、学内での業務が忙しく、研究時間を十分にとることができなかった。申請者が提案したコクの定義を明確にするためには、客観的な評価基準を作成する必要がある。これを達成するため、これまで研究がなされなかった香りの持続性と広がりによるコク付与効果に着目し、タマネギ中の香りの持続性と広がりに寄与する成分と特徴並びに寄与物質の構造を解明するための実験を行った。平成28年度では、タマネギ搾汁液の濃縮物をコンソメスープに添加することにより、コンソメスープの香りの持続性や広がりが強くなることを明らかにした。また、この効果がタマネギ濃縮物の固形分によることが明らかとなったので、固形分の構造解析を行った。固形分の1つは、植物ステロールであることが明らかとなった。
心筋局所エネルギー代謝を評価するβ酸化能測定法の開発およびその心疾患への応用

『心筋はその生体維持のため恒常的な拍動運動を必要とし、そのため複数のエネルギー産生経路を確保しているが、好気的代謝における主たるエネルギー供給源は長鎖脂肪酸である。心筋はその長鎖脂肪酸からβ酸化によリエネルギーを獲得している。』この知見に基づき本研究ではβ酸化が阻害されるようにドラッグデザインされた[l-125]標識脂肪酸(9MPA:15-(p-[l-125]lodophenyl)-9-methylpentadecanoic Acid)を用い,動物実験(代謝物実験)により心筋の機能をエネルギー獲得系の点から評価することを試みた。代謝物実験は9MPAを動物(正常ラットおよび心不全モデルラット)に投与し,その心筋における2種の主代謝物---貯蔵型代謝物およびβ酸化型代謝物---を二次元展開薄層クロマトグラフィー(TLC)にて分離し、続いて分離された分画の放射能計測より各代謝物の定量解析を行い,得られたデータから様々な状態(正常および心不全)における心筋のエネルギー獲得機能の評価を行った。その結果、心不全の心筋における貯蔵型代謝物の量は正常心筋に比べて著しく減少しているのに対し,β酸化型代謝物の量はほとんど変化していないことから、心不全の心筋においては脂肪酸の貯蔵能力に著しい低下障害が起きていることが示唆された。また上記代謝物実験と併行して、心筋集積性の経時変化実験および心筋オートラジオグラフィー(ARG : Autoradiography)実験を行った。その結果心筋集積性の実験では、9MPAの心不全心筋への集積性は,正常心筋への集積性に比べて低下していることがわかり、更に心筋ARG実験では、上記心不全心筋への9MPA取り込みの低下および心不全における心筋の肥大化が確認できた。『心筋はその生体維持のため恒常的な拍動運動を必要とし、そのため複数のエネルギー産生経路を確保しているが,好気的代謝における主たるエネルギー供給源は長鎖脂肪酸である。心筋はその長鎖脂肪酸からβ酸化によりエネルギーを獲得している。』この知見に基づき本研究ではβ酸化が阻害されるようにドラッグデザインされた[I-125]標識脂肪酸(9MPA:15-(p-[I-125]Iodophenyl)-9-methyl penta decanoic Acid)を用い,動物実験により心筋の機能をエネルギー獲得系の点から評価した。実験は9MPAを動物に投与し,その心筋における2種の主代謝物--貯蔵型代謝物およびβ酸化型代謝物--を二次元展開薄層クロマトグラフィー(TLC)にて同一プレート上で分離する方法を検討し,続いて分離された分画の放射能量計測より各代謝物の定量解析を行い,得られたデータから種々の状況下(正常および心不全モデル)における心筋のエネルギー獲得機能の評価を行った。その結果TLCでの分離においては遊離脂肪酸(9MPA),貯蔵型代謝物(トリグリセリド(TG))およびβ酸化型代謝物(中間代謝物:9-(p-[I-125]Iodophenyl)-3-methylnonanoic Acid&最終代謝産物:(p-[I-125]Iodophenyl)acetic Acid)等を良好に分離することができた。更に各代謝物の定量解析の結果、心不全の心筋における貯蔵型代謝物の量は正常心筋に比べて著しく減少しているのに対し,β酸化型代謝物の量は同程度であることから、心不全の心筋では脂肪酸の貯蔵能力(TGプール)に著しい低下障害が起きていることが示唆された。心筋はその長鎖、脂肪酸からβ酸化によりエネルギーを獲得している。』

この知見に基づき本研究ではβ酸化が阻害されるようにドラッグデザインされた[l-125]標識脂肪酸(9MPA :15-(p-[l-125]lodophenyl)-9-methylpentadecanoic Acid)を用い,動物実験(代謝物実験)により心筋の機能をエネルギー獲得系の点から評価することを試みた。代謝物実験は9MPAを動物(正常ラットおよび心不全モデルラット)に投与し,その心筋における2種の主代謝物---貯蔵型代謝物およびβ酸化型代謝物---を二次元展開薄層クロマトグラフィー(TLC)にて分離し,続いて分離された分画の放射能計測より各代謝物の定量解析を行い,得られたデータから様々な状態(正常および心不全)における心筋のエネルギー獲得機能の評価を行った。その結果、心不全の心筋における貯蔵型代謝物の量は正常心筋に比べて著しく減少しているのに対し,β酸化型代謝物の量はほとんど変化していないことから、心不全の心筋においては脂肪酸の貯蔵能力に著しい低下障害が起きていることが示唆された。また上記代謝物実験と併行して、心筋集積性の経時変化実験および心筋オートラジオグラフィー(ARG : Autoradiography)実験を行った。その結果心筋集積性の実験では、9MPAの心不全心筋への集積性は,正常心筋への集積性に比べて低下していることがわかり、更に心筋ARG実験では、上記心不全心筋への9MPA取り込みの低下および心不全における心筋の肥大化が確認できた。
微小藻の発光性励起分子種の生成リズム発現機構に関する研究

渦鞭毛藻ゴニオラックスの生物発光時計の周期を短縮する物質ゴニオリンの生合成については、メチル基についてはメチオニン由来であることを明らかにしたが、母核についてはメチオニンのC1炭素が取り込まれないため未決定であった。そこで、まず藻内に関連化合物を探索したところ、新規なスルフォニュウム化合物がメチオニンの添加によって増加することを見い出し、その構造を機器分析によって推定し、さらに合成によって、絶対構造を含めて明らかにした。この化合物の構造から、メチオニンのC1炭素は藻内において容易に脱離することが分かり、ゴニオリンもC1炭素の脱離を伴って生合成される可能性があるため、メチオニンのC2とC3をラベルした化合物の合成法について検討した。その結果、アセトニトリルより短段階にて誘導する方法を開発し、現在ラベル化合物の合成を行っている。発光反応における基質の酵素による分子認識過程を明らかにするためには、ルシフェリンの詳細な構造を明らかにする必要がある。そこで発光反応に必須であるD環部の絶対配置を決定するために、オゾン分解で得られるD環部由来の化合物を立体選択的に合成し、微量にて絶対配置を決定する方法を確立した。この方法を用いて、ルシフェリンならびにオキアミ蛍光物質FのD環部の構造が、クロロフィルと同一であることを明らかにした。従って、渦鞭毛藻とオキアミにおける発光反応様式の差は、D環以外の構造の差によるものと推定された。
核酸塩基対を利用した機能性有機合金及び有機ゲルの分子設計

核酸塩基対は塩基対を形成するだけでなく、塩基対間のπ-πスタックによる弱い電荷移動錯体が形成されやすいことに着目し、これらを利用することは新しい材料の開発につながるものと期待できる。そこで、本研究では核酸塩基の誘導体のみならず、核酸塩基対と同じ大きさをもつアクセプター分子を合成し、まず、低分子ゲルの形成について検討を行った。また、これらの分子を利用して、混晶や電荷移動錯体の形成について検討を行った。様々な有機溶媒中で加熱・冷却することによりのゲル形成能を検討したが、分子が一次元的に配列した低分子ゲルを形成することができなかった。多くの場合。沈殿が生じるか、溶解するするかのどちらかであり、溶液をゲル化することはできなかった。また溶液中での混合による電荷移動錯体形成では一部のペアーでのみ電荷移動錯体が形成された。しかしながら、固体と固体を混合する方法では、多くのペアーで混晶および電荷移動錯体が形成されることが明らかになった。また、それらが結晶中でどのような構造体を形成するかをX線構造解析によって検討し、電荷移動錯体形成と電荷移動吸収帯との関係を明らかにすることができた。多くの電荷移動錯体が大変きれいな色をしていることに着目し、それらの色の変化を利用して、芳香族分子をターゲットにした比色分析としての有用性を検討したところ、様々な芳香族分子を目でみわけるシステムの開発に成功した。この成果は有害物質を簡便に「その場」で調査することができるシステムの構築につながり、社会的にも重要と思われる。核酸塩基対は塩基対を形成し、DNA中でスタックすることにより、導電体として機能することが近年注目を集めている。特にCGペアーがGサイトを利用して電子のホッピングを利用して一方向への電子移動を可能にしている。しかしながら、これまでこれらの核酸塩基対を用いての電子移動については水溶液中における2重らせん構造をもつDNA中のみであり、それ以外の媒質中(結晶相やゲル相)などでの挙動はこれまでほとんど興味を持たれていない。というのはこれらの媒質中で核酸塩基がそれぞれ塩基対を形成できるかどうかなど不明確な点が数多いためである。そこで本申請研究では核酸塩基の誘導体を多数合成し、これらを混合し、混晶を形成させる。また、それらが結晶中でどのような構造体を形成するかをX線構造解析によって検討する。さらに、核酸塩基対を中心にもつ一次元繊維状会合体を形成する有機ゲル化剤を分子設計する。これらの結晶または有機ゲルにおける伝導度測定を行い核酸塩基対のもつ電子移動反応を明らかにするため、研究を行っている。昨年11月に共同研究者が来日し、その後、核酸誘導体の合成に着手したが、現在までに合成が完了しておらず、一部の誘導体の中間体合成が完了したところである。また、核酸塩基対と同じ大きさをもつドナー分子を用いて、固体中での電荷移動錯体形成による新しい分子会合体の合成については、市販品を混合することで様々な電荷移動錯体が形成できることを明らかにし、比色分析としての有用性を示すことができた。核酸塩基対と同じ大きさをもつアクセプター分子を合成し、固体中での電荷移動錯体形成による新しい分子会合体の合成に検討を行った。様々な市販品のドナー分子と固体混合することで様々な電荷移動錯体が形成できることを明らかにした。様々な芳香族分子をターゲットにした比色分析としての有用性を示すことができた。核酸誘導体の合成に着手したが、現在までに合成が完了しておらず、一部の誘導体の中間体合成が完了したところである。多くの場合。

しかしながら、固体と固体を混合する方法では、多くのペアーで混晶および電荷移動錯体が形成されることが明らかになった。また、それらが結晶中でどのような構造体を形成するかをX線構造解析によって検討し、電荷移動錯体形成と電荷移動吸収帯との関係を明らかにすることができた。多くの電荷移動錯体が大変きれいな色をしていることに着目し、それらの色の変化を利用して、芳香族分子をターゲットにした比色分析としての有用性を検討したところ、様々な芳香族分子を目でみわけるシステムの開発に成功した。この成果は有害物質を簡便に「その場」で調査することができるシステムの構築につながり、社会的にも重要と思われる。
実験的増殖性硝子体網膜症モデル作成と薬物による増殖制御

実験法.1.白色家兎30羽に対し、麻酔下で、硝子体手術を行った。硝子体切除の後、網膜をナイフにて切開し、網膜色素上皮細胞を27G針を介して注射器にて吸引した。2.吸引した網膜色素上皮細胞を同一眼の健常部網膜上に散布した。3.術後、1、2、3、7日に眼底観察し、増殖性硝子体網膜症の発現程度を検討した。結果.1.硝子体切除時に水晶体を損傷し、その後の検討が行えない家兎が8羽あった。2.残りの22羽のうち、実際に増殖性硝子体網膜症を呈したのは12羽であった。3.8羽では増殖性変化は見られず、2羽で感染性眼内炎を併発した。問題点.1.手術の際に、家兎眼では水晶体が大きいため、8羽で水晶体を損傷した。2.今回の方法では増殖性硝子体網膜症を発生する割合が約55%と低率であった。網膜上に散布する網膜色素上皮の量もばらつきがみられ、薬剤の評価を行うには無理があると思われた。今後の課題.1.手術の方法では器具の挿入部位などに再考を要すると思われた。2.網膜色素上皮の網膜上の散布だけでは眼内の増殖誘発作用が弱く、一定量の血液の注入、ある種の増殖因子の注入などが必要であると思われる。まとめ.現段階では増殖性硝子体網膜症モデルの作成に難航しており、今後、今回の反省を踏まえて、再検討予定である。
単一の金属－絶縁体ドメイン壁における新奇伝導現象の開拓

本研究課題ではナノ構造を用いて制御された単一の金属-絶縁体境界面において発現する新規の伝導現象の開拓を目指して研究をおこなった。3年間の研究の成果として、本研究では1)高品質単結晶ナノ細線の作製、2)無歪ナノ細線における単一の金属-絶縁体境界面の観測、3)金属-絶縁体境界面の電流駆動、を達成した。これらの手法の開拓により、今後さらに金属-絶縁体境界面と電子相関現象の物理と応用の発展が期待できる。本申請の研究目的は、これまで未解明であった単一の金属-絶縁体境界面(ドメイン壁)と伝導電子との相互作用の解明と新奇伝導現象の探索である。さらに、このような一次元ナノ細線においての電流駆動による金属-絶縁体ドメインの境界面(金属-絶縁体ドメイン壁)の運動制御の実現を目指す。ドメイン壁駆動を利用することにより、金属-絶縁体転移を相転移以下でも非常に低消費電力で制御する事が可能となると期待される。初年度は、そのために必要な酸化物ナノ細線中に単一ドメイン壁が制御よく注入される技術の実現を目指して研究を行った。そのために、本年度は材料として単結晶酸化バナジウム(VO2)を材料として選択しそのナノ細線の作製を行った。作製条件を最適化することにより、幅1ミクロンから100ナノメートルまでの細線を制御よく結晶成長する手法を確立した。光学顕微鏡により観察すると、作製したナノ細線においては複数ドメイン構造が安定となる状態であることがわかった。これは基板からの歪による効果であることがわかった。このような歪は吊り下げ構造のデバイスを作製することによって取り除くことができる。そこで、電子線描画と蒸着による電極の作製後、バッファードフッ酸によって基板のSiO2を取り除くことによって、吊り下げ構造のナノ細線デバイスを作製した。吊り下げ構造のデバイスの金属-絶縁体転移の様子を光学顕微鏡で観察すると、単一のドメイン壁の存在が確認された。これは歪を取り除くことにより単一のドメインがナノ細線中で安定になったことによる効果である。本研究課題ではナノ構造を用いて制御された単一の金属-絶縁体境界面における新規の伝導現象の開拓を目指して研究をおこなった。単一の金属-絶縁体境界面は1)ナノサイズの細線、2)単結晶、3)歪のかからない構造、の3つの条件を満たした時のみ観測される特殊な現象である。申請者は独自に立ち上げた高品質単結晶ナノ細線を用いて単結晶酸化バナジウム(VO2)ナノ細線の作製に成功し、さらに作製したナノ細線は金属-絶縁体転移時に10の4乗を超える大きな抵抗変化を示し、非常に高品質であることを確認している。さらにSiO2基板上のナノ細線においては、多数の金属または絶縁体ドメインが核生成することにより金属-絶縁体転移が進行していたが、吊り橋型構造のナノ細線においては歪みが緩和された効果により単一の金属-絶縁体境界面の生成とその伝搬により金属-絶縁体転移が進行することを見出した。平成25年度は単一の金属-絶縁体境界面をナノ細線内に制御よく注入する技術の確立を目指し研究を行った。VO2ナノ細線の金属-絶縁体転移の過程を詳細に光学顕微鏡により観測した。金属相と絶縁体相において光の吸収特性が異なるのでそれぞれの相を光学顕微鏡像において見分けることができる。その結果、吊り橋型構造のナノ細線においては歪の緩和している吊り橋型構造部分よりも、その外側に位置する歪が入った細線部分で金属および絶縁体ドメインの生成が優先的に起こることを見出した。これはSiO2基板からの圧縮歪の効果によりVO2の転移温度が無歪の場合より下がっていることに起因する。この効果を利用することにより歪んだナノ細線部がドメイン生成部分となりここから吊り橋型構造のナノ細線に単一の金属-絶縁体境界面が注入されることを見出した。これらの手法の開拓により、単一の境界面が再現性よくナノ細線に注入できることがわかった。申請者は、単一の金属-絶縁体境界面においては、電子が単一のドメイン壁を通る際に生じる局所的熱電効果により、試料に電流を流すだけでドメイン壁が電流の流れる方向に沿って駆動することが可能になるのではないかとの発想に基づき研究を行ってきた。電流駆動による境界面の位置制御により、試料全体を加熱冷却して相転移を起こす従来の方式とは全く異なる、非常に低消費電力で相転移のスイッチングが可能になると期待される。これまでの研究で、申請者は1)高品質単結晶ナノ細線の作製、2)無歪ナノ細線への単一の金属-絶縁体境界面の注入に成功している。これらの成果を生かし平成26年度は金属-絶縁体境界面の電流駆動を目指して実験を行った。最初に単一の金属-絶縁体境界面を持つナノ細線の抵抗の温度依存性を測定した。境界面が移動するとナノ細線内の金属と絶縁体の比率が変わるため細線の抵抗が大きく変化する。

よって境界面の位置を電気抵抗により正確に測定できる。これは単一の金属-絶縁体境界面のみをナノ細線に注入できたことによって初めて達成できた結果である。この効果を用い、直流電流を流しながら細線の抵抗を測定し、電流と金属-絶縁体境界面の相互作用を調査した。その結果、ナノ細線内に単一の金属-絶縁体境界面が存在する場合のみ電流の流れる方向の正負で細線の抵抗値に違いが出た。これらの結果は電流によって単一の金属-絶縁体境界面が駆動され、しかもその移動の向きが電流の方向によって異なることを示している。よって電流駆動による境界面の駆動の実現を示唆している。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は単一の金属-絶縁体境界面と伝導電子との相互作用の解明と新規伝導現象の探索である。この課題の実現のためには、単一の金属-絶縁体境界面を制御よくナノ細線内に注入する技術を確立することが必要不可欠であり、今年のこの技術の確立を目指して研究を行った。当初の計画では、電流を電極に流すことによる局所加熱を用いた手法により、制御よく単一の境界面を注入することを目指していた。様々な試行錯誤の結果、我々はナノ細線中で歪が導入されている部分がドメインの生成効率が高いことに注目し、歪み細線部分から無歪の吊り橋型構造ナノ細線へ直接境界面を注入する技術を確立した。よって当初の計画通り境界面の注入技術を確立することに成功したといえる。ナノ材料科学今年度金属-絶縁体境界面をナノ細線中に効率よく注入する技術を確立できたため、今後はナノ細線に電流を流すことで注入された単一金属-絶縁体境界面が電流とどのような相互作用を起こすかを探索していく予定である。また金属-絶縁体境界面の位置を高精度に測定する手法の開拓も行う。今年度目標としていた単一ドメイン構造を持つナノ細線の作製および、その細線を用いて単一ドメイン壁の運動を観測することができた。これにより研究は計画通り順調に進展していると考えている。平成25年度は当初の目的では単一の金属-絶縁体境界面をナノ細線内に制御よく注入する技術の確立を目指して研究を行ったが、当初の計画より時間がかかったため翌年度に一部持ち越すこととした。しかし技術的な課題は解決することができたため、次年度の研究を達成することに支障はないと考えている。今後は、ナノ細線中への単一ドメイン壁の注入と電流によるドメイン壁の駆動の実現を目指す。電流によるドメイン壁の駆動を正確に理解するためには制御よく単一のドメイン壁をナノ細線に注入する技術が不可欠である。パルス電流を用いた局所加熱を用いたドメイン壁の注入手法の確立を実現し、更にナノ細線内にパルス電流を流すことによるドメイン壁の運動観測を目指す。次年度は今年度得られた計画をもとに当初の計画通り研究を遂行する予定である。平成24年度に得られた結果を基にして、ナノ細線中への単一ドメイン壁の注入を行う。パルス発振器およびオシロスコープを購入しこれらによりパルス電流によるドメイン壁の注入および運動を実験的に確かめる予定である。
街区スケールでの微気候の評価及びその制御に関する研究

都市におけるアメニティー向上や環境改善のための各種構造物・親水空間があまり実効的ではないという現状がある。一方ヒートアイランド(数十kmスケール・解像度は24km程度)や建築物単体の熱環境(数十mスケール・解像度は数cm1m程度)の研究に対し、街区スケールの微気候(1kmスケール・解像度は数十m程度)の研究が遅れている再開発等によって設けられる小規模緑地・親水空間の環境緩和効果を定量的に評価し、これらの実効的な配置計画を検討していくためには、街区スケールでの環境予測手法の確立が必要である。本研究では特に、総合設計制度による公開空地に注目し、実現性のある微気候改善手段の提示を目標としている。建物の周囲に作られる空地の熱環境の評価を行うため、夏期と冬期に建物の近傍において固定気象観測を行い、さらに形態の異なる空地について比較を行うため、移動気象観測を行った。また観測結果によりSET^*等体感的な熱環境指標を算出し、空地毎の評価を行った。夏期には日射や地表面・建物壁面からの輻射の影響が非常に大きく、日照条件が微気候にとって最も支配的である。よって、暑熱感をやわらげるためには日射を遮ることが最も効果的である。風速はSET^*を低下させる要因であり、冬期においては日当たりの確保と同時に風を防ぐことが、寒冷感を緩和する上で効果的である。日照の面からは低層高密な街区よりも高層低密な街区のほうが評価されうる。しかし建物の高層化は都市表面の粗度を不均一なものとし、局地的な強風域をつくり出してしまうため、その調整が今後の検討課題である。
負性電子親和力表面の電子放出機構と高輝度エミッターの作成

1)CVDダイヤモンド表面に吸着したセシウムの酸化過程を研究した。その酸化過程はシリコンやガリウム砒素表面に吸着したセシウムの酸化と同じで酸化が進むに従って亜酸化物、過酸化物、超酸化物とその形態を変え超酸化物で安定となる。2)表面にセシウムを吸着させたシリコンやガリウム砒素は酸素暴露により基板のシリコンやガリウム砒素が酸化されるのに対して、セシウムを吸着させたダイヤモンドでは基板であるダイヤモンドは酸化が進まない。3)その結果負性電子親和力表面からの電子放出の妨げとなる障壁層が形成されないので、セシウムを吸着したダイヤモンド表面を大気に曝した後も安定した電子放出が得られた。この事は実用面で大変有用な結果である。4)1と同様にCVDダイヤモンド表面に吸着したバリウムの酸化過程を研究した。その酸化過程はシリコン上に吸着したバリウムの酸化と基本的に同じである。バリウム吸着による仕事関数の減少もセシウムの場合とほぼ同じで、負性電子親和力表面として有望である。5)CVDダイヤモンド表面に吸着したバリウムのによる研究から、バリウム層は約400°Cまで安定であり、電子エミッターとして利用する場合の温度上昇を考えると、これも実用上有用な結果である。6)セシウムを吸着させたダイヤモンド表面の電子エミッションを測定した。エミッションのスレシュホールドは0.8V/μm、エミッション電流は15V/μmで2μA/mm^2が得られ、時間的にも安定で、対電極にITO(導電性ガラス)を用いてその蛍光を確認した。セシウムを吸着させたものは大気に曝した後も僅かの減少はあるがほぼ安定であった。ダイヤモンドは負性電子親和力(NEA)を持っているので、電子エミッターへの応用が期待されている。我々は安価に製造出来るCVDダイヤモンドを用い、それへの応用を考えてそのクリーン表面、水素終端表面、セシウム吸着表面等の基礎的な特性、電子放出特性を調べた。その結果のみを簡単に報告する。(1)クリーンなCVDダイヤモンド上にセシウムを吸着させると、層状に成長する。(2)水素終端したCVDダイヤモンド上にセシウムを吸着させると、セシウムは1層目から島状成長する。(3)セシウムを1ML吸着したダイヤモンド表面を水素に曝露すると、セシウムとダイヤモンドの結合が切れ、ダイヤモンドのダングリングボンドが水素終端されると共にセシウムの水素化物ができる。(4)セシウムを3ML吸着したダイヤモンド表面を水素に曝すと水素はセシウム内に拡散しセシウム水素化物を形成し仕事関数は減少する。(5)水素終端されたダイヤモンド上の島状になったセシウムに水素を曝露した場合、セシウムの水素化物が形成される。(6)水素終端上のセシウムは島状化している。この現象を利用すれぱ、量子ドットが簡単に作成できる。(7)シリコン上に成長させたダイヤモンドからの、電界電子エミッションを測定した結果、膜厚が薄く、結晶サイズが小さいものが、電子放出のシュレシュホールドが低く、物によってはカーボンナノチューブと同程度のものが得られた。しかし安定性についてはまだまだ改善の余地がある。また・電子放出のシュレシュホールドはCVDダイヤモンド膜の作成過程にも関係がありそうである。3)その結果