hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
流体関連の方程式の解の正則性に関する数値解析的研究

ここでは、この2番目の保存法則を考慮すれば、磁場Bが正則であれば、MHD方程式の解に爆発は起きないことを明らかにした。磁気流体力学では、理想的な場合には磁力線が凍結保存される。わずかな散逸効果により磁力線のつなぎ替えが起き、これは宇宙物理学やプラズマ研究の分野で重要な現象である。しかし、そのつなぎ替えの起きる時間スケールを現象論的に評価すると、実際の現象より過大な評価になること知られている。このファスト-リコネクションを解明するために、Euler-Lagrange定式化に基づく磁気流体方程式の数値実験の結果を行った。今年度は特に、からみあったドーナツ状の磁束管を初期条件にとり、つなぎ替えの数値計算を実行した。その結果、リコネンクションが起きる際、粘性拡散を伴う流体粒子のラベルAと空間座標xとの対応が可逆でなくなること(リセット現象)を確認した。そのリセットの時間間隔から磁気リコネクションが起きる時間スケールを抽出し、これが大局的な評価より小さいことを見いだした。この意味で、本定式化が、このような配置を持つ磁気流体の問題についてもつなぎ替えの特徴づけに有効であることを実証した。また、磁場の可視化により粒子ラベルのリセット現象(det(∇A)が小さな値をとる領域)とつなぎ替えが起きる磁場の空間構造との対応づけ行った。また、理想的な磁気流体力学においては、Beale-Kato-Majda流の正則性判定基準は、もし時刻Tで解の爆発が起きるならばとなることが知られている。(Caflisch et al.1997)ここでω,Jは各々、渦度、電流である。この基準が、流体場と磁場の双方の最大値ノルムを含むのはElsasser変数を用いて速度、磁場を対称/反対称化した形の方程式を用いて解析を行ったためである。理想流体の場合、磁場は凍結場であることは周知であるが、もう1つ隠れた凍結場が知られている。(Vladimirov-Moffat 1995)ここでは、この2番目の保存法則を考慮すれば、磁場Bが正則であれば、MHD方程式の解に爆発は起きないことを明らかにした。主に研究代表者が数値解析を、海外共同研究者(シカゴ大学P.Constantin)が数学解析を受け持ち、両者で結果の解釈を議論した。
次世代BNCTに適応した安全・高効率なマルチ機能型ホウ素ナノ製剤の開発と検証

[材料の合成・ナノ粒子の作製]ホウ素や金属イオンを導入するためのブロック共重合体を合成し、PBAや銅(II)、マンガン(II)イオンとの混合によりナノ粒子を作製した。作成したPBA-PEG-b-PLAは水中で自己組織化によりナノ粒子を形成すると共にPBAはナノ粒子の表面に露出されるため、表面のホウ素によりBNCT製剤になるのはもちろん、PBAのシアル酸への特異的結合能から、シアル酸高発現の転移性の高い癌細胞を選択的に認識する設計となっている。[熱中性子照射に於ける抗腫瘍効果の評価]in vivoにおける有効性を検証するため、B16-F10細胞を皮下移植した担がんモデルマウスに新規ナノ粒子や既存のBPAを皮下投与し、熱中性子照射後の抗腫瘍効果を評価した。その結果、PBA-NP投与群はコントロール群(生理食塩水)との差が見られなかったが、Pinacol-NP投与群(0.24mg10B/kg)は、BPA投与群(24mg10B/kg)と比べて100倍も低い10B投与量において、BPAと同等の抗腫瘍効果を示した。これは、PBA-NPの投与後に於いてがん細胞だけでなく赤血球など血中のシアル酸との相互作用が予想される一方、Pinacol-NPは保護基のピナコールエステルがそのような相互作用を抑制し、ナノ粒子が腫瘍近傍に到達した時点でPBAがリガンドとして活性化されるためだと予想される。抗腫瘍効果と同等に重要なポインントは、BPなど迅速に排出されるた既存のホウ素化合物では、投与の直後に高濃度のホウ素が腫瘍のみならず血中にも残存しており、ターゲット外の組織における核反応による副作用が避けられない。一方、我々のナノ粒子は腫瘍に徐々に蓄積されると同時に血中からは排出されるため、血中のホウ素が残存していない時間(投与48時間後なそ)の熱中性子照射が可能となる。当初の予定に従い、候補薬剤の合成および組成の決定と細胞を用いた取り込み、毒性試験を行った。加えて、限られたビームタイムではあったが、担癌マウスモデルを用いたin vivo実験における抗腫瘍効果についても検討を始めている。2年目以降は、いばらき中性子医療研究センターおよび京都大学複合科学原子炉研究所に置いてビームタイムを1年目以上に確保できることが決定したため、細胞および動物を用いた追加実験を行なっていく予定である。[平成31年度上半期]マルチ機能型ホウ素ナノ粒子(M-BNP)の合成:水溶性PEGとポリクロロメチルスチレンとのブロック共重合体にニトロキシドラジカルを導入し、次いでフェニルボロン酸(PBA)を導入する。合成条件や試薬の濃度を多段階に変化させて、多種類の粒子を合成する。それらの水に対する安定性をICP-MSまたはNMR等を用いて評価し、最適な合成条件を明らかにする。M-BNPと熱中性子線併用による殺細胞効果:各細胞で安全濃度域のM-BNPを処理後、加速器BNCTで熱中性子線照射後細胞生存率曲線を求め、M-BNPの殺細胞効果を定量化する。BNCTの適応である脳腫瘍、頭頚部扁平上皮癌、悪性黒色腫に加え、適応が期待される乳癌、膵臓癌、肝臓癌由来細胞を用い、M-BNP濃度と細胞生存率との相関を明らかにする。[平成31年度下半期]体内動態評価:各癌細胞を移植した担癌マウスにM-BNPを投与し、腫瘍、血中、皮膚など、各臓器のホウ素濃度をICP-AESで測定し、体内動態分布を評価する。安全性試験:M-BNPを投与したマウスの体重・血球数変化、LD50を求め、マウスに対する安全な濃度域を明らかにする。抗腫瘍効果:担癌マウスにM-BNPを投与し、加速器BNCTで熱中性子線照射を行う。経時的に腫瘍サイズを計測し、腫瘍増殖遅延解析から各腫瘍におけるM-BNPの抗腫瘍効果を定量化する。

抗腫瘍効果と同等に重要なポインントは、BPなど迅速に排出されるた既存のホウ素化合物では、投与の直後に高濃度のホウ素が腫瘍のみならず血中にも残存しており、ターゲット外の組織における核反応による副作用が避けられない。一方、我々のナノ粒子は腫瘍に徐々に蓄積されると同時に血中からは排出されるため、血中のホウ素が残存していない時間(投与48時間後なそ)の熱中性子照射が可能となる。当初の予定に従い、候補薬剤の合成および組成の決定と細胞を用いた取り込み、毒性試験を行った。加えて、限られたビームタイムではあったが、担癌マウスモデルを用いたin vivo実験における抗腫瘍効果についても検討を始めている。2年目以降は、いばらき中性子医療研究センターおよび京都大学複合科学原子炉研究所に置いてビームタイムを1年目以上に確保できることが決定したため、細胞および動物を用いた追加実験を行なっていく予定である。[平成31年度上半期]マルチ機能型ホウ素ナノ粒子(M-BNP)の合成:水溶性PEGとポリクロロメチルスチレンとのブロック共重合体にニトロキシドラジカルを導入し、次いでフェニルボロン酸(PBA)を導入する。合成条件や試薬の濃度を多段階に変化させて、多種類の粒子を合成する。それらの水に対する安定性をICP-MSまたはNMR等を用いて評価し、最適な合成条件を明らかにする。M-BNPと熱中性子線併用による殺細胞効果:各細胞で安全濃度域のM-BNPを処理後、加速器BNCTで熱中性子線照射後細胞生存率曲線を求め、M-BNPの殺細胞効果を定量化する。BNCTの適応である脳腫瘍、頭頚部扁平上皮癌、悪性黒色腫に加え、適応が期待される乳癌、膵臓癌、肝臓癌由来細胞を用い、M-BNP濃度と細胞生存率との相関を明らかにする。[平成31年度下半期]体内動態評価:各癌細胞を移植した担癌マウスにM-BNPを投与し、腫瘍、血中、皮膚など、各臓器のホウ素濃度をICP-AESで測定し、体内動態分布を評価する。安全性試験:M-BNPを投与したマウスの体重・血球数変化、LD50を求め、マウスに対する安全な濃度域を明らかにする。抗腫瘍効果:担癌マウスにM-BNPを投与し、加速器BNCTで熱中性子線照射を行う。経時的に腫瘍サイズを計測し、腫瘍増殖遅延解析から各腫瘍におけるM-BNPの抗腫瘍効果を定量化する。
腎臓神経の腎糸球体傷害に及ぼす影響

【目的】腎を支配している腎神経(交感神経)の役割についてはNaをはじめとする尿細管での物質の転送に関連した検討がなされているが、糸球体機能あるいは糸球体病変との関連に着目した報告は少ない。我々は難治性てんかんに合併したネフローゼ症候群症例(第23回日本小児腎臓病学会、東京、1988年)の経験から腎神経が糸球体病変に何らかの影響を及ぼすものと推定し、ネフローゼ症候群の実験モデルであるPuromucin Aminonucleoside(PA)腎症に及ぼす腎神経切除の影響を検討した。【対象及び法方】左腎神経を切除したWister系雄性ラットについてPA静脈内投与(5mg/kg)の5-7日後に尿管カテーテル法により分腎尿を探取し、各々について総蛋白、電解質、クレアチニン、NAGを、一部については腎組織の過酸化脂質(LPO)濃度、Superoxide Dismutase(SOD)活性、Catalase活性を測定した。以上の結果を腎神経非切除側(右側)に対する切除側(左側)の割合として腎神経の影響を検討した。【結果】1.腎神経切除側の尿蛋白排泄率は非切除側の約70%にまで減少した。NAG排泄量に有意差は認めれなかった。2.尿電解質では腎神経切除側でNa,K,Pi排泄率の増加が認められた。3.腎神経切除側で腎組織中のLipid Peroxide濃度の上昇が認められたが、SOD活性,Catalase活性に変化は認められなかった。【考案】腎神経切除側で尿蛋白排泄率の減少が認められ、腎神経が糸球体機能に重要な影響を及ぼす可能性が示唆されたがその機序については明らかにできていない。これまでの報告では腎神経切除はGFR、FFに影響しないとの報告が多く、腎組織LPOの高値についてはむしろ相反する結果ではないかと思われる。PA腎症に於いて腎神経切除後に認められる蛋白尿減少の成因についてはさらに検討が必要と思われる。実験内容対象および方法ウィスタ-系雄性ラットを用い、Puromycin Aminonucleoside腎症を作成し、以下の実験を行なった。1左側腎神経切除後、に左右に尿管カテ-テルを挿入し採尿、尿中蛋白、クレアチニン、電解質排泄量を腎神経切除の有無で比較検討した。2腎神経切除が十分か否かは腎組織カテコ-ルアミン含有量を測定し、検討した。3腎組織の傷害の程度を検討するために、光学顕微的に検討した。結果1左側腎神経切除後、右側(腎神経非切除側)と比較して左側(腎神経切除側)では蛋白尿が減少する傾向が認められた。クレアチニン、電解質排泄量には明らかな差異は認めなかった。2左側(腎神経切除側)腎組織ノルエピネフリン含有量は右側(腎神経非切除側)の約5%以下に減少していた。3光学顕微鏡的には左右腎で腎傷害の程度に差は認められなかったが、糸球体面積は左側(腎神経切除側)でやや小さい傾向が認められた。左側腎神経切除がピュ-ロマイシンアミノヌクレオシド(PA)腎症に及ぼす影響について検討する目的で以下の実験を行なった。<方法>:ウィスタ-系雄性ラット(体重150200グラム)を実験に供した。(1)左側腎神経切除:ペントバルビタ-ル腹腔内投与による麻酔下で、外科的に開腹、左腎動脈周囲の腎神経を切除し、さらにフェノ-ル塗布により行なった。(2)PA腎症の作

整:PA 5mg/100グラム体重を尾静脈内投与した。(3)腎傷害の評価:PA投与710日後に左右尿管カテ-テルを挿入し、左右の分腎尿について蛋白濃度、電解質濃度、NAG濃度を測定した。同時に血液についても同様の測定を行ない、また腎組織については、ノルエピえフリン(NE)含有量、腎糸球体面積およびラヂカルスカベンジャ-を測定した。<結果>(1)腎神経切除側(左側)で尿蛋白の減少,電解質(Na,K,リン)排泄の増加が認められた。(2)腎組織NE含有量は腎神経切除側で著明に減少した。(3)尿蛋白の左右比と腎組織NEの左右比は正の相関が認められた。(4)腎糸球体面積、ラヂカルスカベンジャ-(SOD,カタラ-ゼ)^<12>は有意な差は認められなかった。<考察>PA腎症における蛋白尿の発現に腎神経の関与が示唆された。詳細なメカニズムは不明だが、腎糸球3本内の血行動態の変化が考えやすいと思われる。I緒言これ迄の研究でPuromycin Aminonucleoside(PA)投与による腎傷害においては腎神経切除の影響として、切除側で蛋白尿が減少し、腎糸球体肥大が抑制される傾向が認められた。最近PA腎症の発現にRadical oxygenの関与が知られるようになっている。今年度はPA腎症において腎神経切除による蛋白尿減少効果をRadical oxygenの面より検討した。II対象と方法Wister系雄性ラットを用い、左側腎神経を切除した後、PA腎症を作製し、12週間後に左右の尿管より導尿を行い、尿蛋白排泄の左右差を比較すると共に、クリアランス・スタディにより左右の腎機能、腎血行動態を比較検討した。また、左右の腎組織でのSuperoxide Dismutase、Catalase、Lipid Peroxideを測定し、比較検討した。1)Puromycin Aminonucleoside腎症においては腎神経切除によって、切除除側では腎組織のカテコールアミンの著明な低下と共に蛋白尿は非切除側の約70%に迄減少した。2)この蛋白尿の減少は糸球体濾過率の変化は伴わず、腎神経切除が腎傷害を抑制する可能性が示唆された。3)腎組織過酸化脂質は腎神経切除側で高値を示したが、腎組織のSOD、Catalase活性は一定の傾向は認めなかった。以上より、腎神経が糸球体病変の進展に関与する可能性が示唆され、その機序としてRadical Dxygen以外の因子が重要と考えられた。
リボソーム動態制御により拡張されるタンパク質レパートリーの探索

リボソーム中で合成途上のタンパク質(新生鎖)は、翻訳の速度を調節するのみならず、その最終産物そのものを規定する情報を内包する可能性が浮上しつつある。本研究では、新生鎖によるリボソームの不安定化を起点として発生する、同一mRNAから合成されるタンパク質レパートリーの多様化、複雑化について、その一般性、生理学的意義について解明することを目的とする。
新定量解析法に基づく銀河構造決定要因の解明

本研究は、多様な姿を見せる銀河の構造が、一体どのような要因によって決定づけられているのかを、多数の銀河の画像を定量的に解析することによって突きとめようとしたものである。本研究の成果は次の点にまとめられる。1.定量解析法による銀河構造の研究(1)銀河構造を決定する物質要因が二つであることを突き止め、銀河構造を記述するのに最適な観測パラメータが直径と面輝度であるこを見出した。(2)銀河を楕円体構造と円盤構造の二つの基本構成要素に分解し、それぞれの系統的性質を明らかにした。その結果、銀河の多様な形態を形成する第一要因が楕円体構造の相違にあることを突き止めた。(3)銀河を恒星という質点の集合と見なした場合の平均位相空間密度が、銀河の全光度と良い相関を示すことを見出した。この発見により光っている物質が形造る銀河構造と、見えない物質も含めた銀河の力学構造の間の関係を明らかにする重要な手掛りが得られた。(4)定量解析法を銀河に適用する際に考慮すべき、内部吸収、赤方偏移による波長のずれ、銀河の特異性、観測データの処理手法など数多くの問題についての研究を行いそれぞれ成果を上げた。2.銀河データベース約800個の銀河の二次元光度分布のデータベースが完成した。これは世界的に必要なグループに配布され、主要データはカタログとして別途出版される予定である。3.天体画像データ測定・処理システムの構築天体画像処理専用の計算機システムを導入し、その上で世界第一級の性能をもつソフトフェアライブラリを開発した。大型写真乾板測定機を導入し、改良及び制御ソフトを開発し稼動させた。観測データの取得、データ処理システムの確立、新定量解析法の研究という三要素のそれぞれについて所期の目標をほぼ達成した。項目別実績を以下にまとめる。1.不曽観測所の大型シュミット望遠鏡による観測の推進(1)当初策定した観測計画を更に最適化するため、観測の効率化をはかると共に、既存乾板の品質を体系的に再評価した。撮影必要全天域数は354に減少した。(2)本年度は74枚(61年2月末)の乾板を撮影した。現在A級乾板は99天域(28%)、B級乾板も含めると165天域(47%)が撮影済となっている。2.データ処理システムの確立(1)世界でも第一級の性能を有する、銀河表面測光データ処理解析用ソフトウェアライブラリ「SPIRAL」を完成し、59年度に設置した高速画像処理システムの安定稼動を開始した。(2)高精度乾板濃度測定機PDS2020GMSを導入し基本性能を確認、駆動ソフトの開発、一連の調整作業等を行って立ち上げを完了した。(3)約40個の銀河を測定整約し、データ処理システム全体としての精度、効率とも本研究の遂行に充分であることを確認した。3.新定量解析法の研究(1)銀河形成史の解明に重要な役割を果す矮小銀河の構造を新定量解析法によって調べ、巨大銀河と本質的な差異のあることを明らかにした。(文献1)(2)楕円体成分と円盤成分から成る銀河の構造モデルで観測データを解釈する新しい方法を提唱し、これを活用して我々が進めている銀河の定量分類の物理的基盤を明らかにした。(文献2,3)大型シュミット望遠鏡による観測、データ処理システムの確立と撮影済乾板の測定整約、銀河の定量解析の研究の三要素について成果をまとめる。1.木曽観測所の大型シュミット望遠鏡による観測の推進本年度(昨年3月-本年2月)は123枚の乾板を撮影した。A級、B級を合わせると、撮影予定の354天域のうち58%にあたる204天域に対して実質乾板が得られたことになるが、観測は計画より若干遅れている。2.データ処理システムの確立と撮影乾板の測定整約

(1)高精度乾板濃度測定機の立ち上げを完了し、本研究のための最適の測定様式を定め、専用の自動駆動ソフトを開発し測定を開始した。これまでに42枚の乾板を測定した。測定した銀河は400個にのぼるが、これは一定基準以上の大きさを有する銀河をすべて拾い出して今後の広範な研究に役立てるものである。3.銀河の定量解析の研究(1)銀河を構成する基本成分である惰円体成分と円盤成分の系統的性質の違いを明らかにした(論文6,9,10)。(2)中心核領域で活発な星生成活動を示すいわゆる活動銀河の表面測光を行い形態と活動性の関係を研究した(論文7,11)(3)本研究から直接求められる銀河の測光パラメータと力学パラメータの相関関係の一部を明らかにした(論文9,10)(4)局部超銀河団に対して、銀河の形態と個数密度の相関を調べた。その結果超銀河団スケールに亘って、銀河の形態により分布状態が異なるのではないかという示唆が得られた(論文10)。本研究の三つの柱,観測・整約・解析の実績・成果は次のとうり.1.木曾観測所の大型シュミット望遠鏡による観測本年度(昨年3月-本年2月)は春の天候に恵まず良質なものは53枚の乾板しか撮影じきなかった.A級, B級を合わせると撮影予定の354天域のうち68%にあたる240天域について良質乾板が得られたことにある.今後の観測は特に春の銀河について促進する.2.撮影乾板の測定整約前年度に既に良質乾板から順次測定を開始した.多数の研究協力者間での連携を密にして作業の質を均質化し,体系的かつ機械的に測定・整約を進めてゆくために,細かな手順までも指示した基本計画を策定した.今後これに基づき実際の測定・整約作業を進める.3.銀河の定量解析(1)本研究の実績が認められて,銀河の定量解析法と関連する研究分野に関するレビュー論文を依頼されこれを完成した(論文13).(2)矮小楕円銀河の構造とその存在環境の相関を解析し,銀河団中心部のような高密度領域にあるものは,希薄を低密度領域にあるものよりもサイズが大きくかつ明るいことを発見した.これは銀河形成論に重要な示唆を与えるものと考えされる(論文15).(3)稠密な様相を示す赤い銀河のみからなる密小銀河郡と呼ばれる特異天体の観測を行い,そのうち一つについて,宇宙の大規模構造中での存在場所を特定した.定量解析の結果からは,構造銀河は見かけほど特異なものではないことも示した.(4)運動学的な特性も含めた総合解析を行うため,分光学的データの取得法・解析法を検討した.今年度は5年間に亘った本研究の最終年度である。本研究の三つの柱である。観測、測定とデータ処理、及び銀河構造の定量解析における実績と成果は次のとうりである。1.木曽観測所の大型シュミット展望鏡による観測測定とデータ処理に一応の区切りをつけた昭和63年8月までに、目標の354天域中の78%にあたる276天域に対して良質乾板が得られた。銀河数にすると目標の911銀河の90%以上を観測した。2.撮影乾板の測定とデータ処理昨年度に策定した基本計画に基づいて約280枚の乾板の測定を完了した。データ処理も計画通り進み、対象銀河約800個について二次元光度分布のデータを得た。3.銀河の定量解析の研究
障害のある学生の修学支援における合理的配慮のあり方に関する学際的研究

本研究では日本の障害学生支援の礎となる研究として、(1)障害学生支援における合理的配慮の概念整理および合意形成のあり方に関する検討、(2)障害学生が修学しやすいユニバーサル・キャンパスの構築、(3)より充実した障害学生支援の内容および方法の検討を目的として、多様な学問領域の専門家が協働体制を構築し、学際的研究を推進した。本研究の遂行の結果、日本の大学における障害学生支援を実施する上で、特に発達障害学生に対する取組に関するエビデンスの蓄積が重要であることが示唆された。平成26年度は、次年度から行う本格的研究の準備段階として、研究環境の整備、予備調査の実施、先進的取り組みを行う国内外機関の視察・調査等を実施した。以下に、主な実績を示す。【研究I】障害学生支援における合理的配慮の概念整理研究では、国内外の大学等の視察や障害学生支援に関する事例調査など幅広い情報収集を行った。【研究II】ユニバーサル・キャンパスの構築に関する研究では、ユニバーサル・キャンパス構築に必要な項目や要因等を明らかにすることを目的とした調査をおこなうため、まずは障害別に予備調査を実施し、調査項目の整理・検討を行った。【研究III】障害学生のキャリア支援に関する研究では、障害学生へのキャリア支援プログラム、特に発達障害学生へのキャリア支援について先駆的に取り組んでいる大学を視察し情報収集を行った。【研究IV】障害学生支援におけるメンタルヘルスケアの研究では、障害学生及び支援学生におけるメンタルヘルスケアに関する実態を把握するため、文献資料の収集を行った。さらに、ストレスの生理学的指標の簡易測定機器の開発について検討した。【研究V】障害学生の適切かつ公平な能力の評価方法に関する研究では、障害ごとに障害学生に対してアセスメントを行い、その結果を基に合理的配慮を検討した。またその支援内容への障害学生の主観的評価を求め、アセスメント方法の合理性について検討を行った。【研究VI】支援対象の多様化及び支援内容の高度化への対応に関する研究では、発達障害や内部障害学生への支援について、海外の先進的事例の調査を実施し、我が国における支援のあり方について検討を行った。【研究VII】障害学生支援における効果的な支援体制等に関する研究では、障害学生支援実績の高いイギリスの大学等(ケンブリッジ大学、バーミンガム大学、王立盲人協会)を視察し、その国の障害学生支援制度や支援組織・体制について調査を行った。平成27年度の研究実績については以下のとおりである。【研究I】障害学生支援における合理的配慮の概念整理に関する研究では、国内外の視察や調査等によって収集した情報をとりまとめ、合理的配慮の概念ならびに合意形成プロセスについて整理し、それらをまとめ、研究発表のための準備を行った。【研究II】ユニバーサル・キャンパスの構築に関する研究では、前年度の予備的検討に基づき、バリアフリーに関する調査項目を作成し、調査を行った。【研究III】障害学生のキャリア支援に関する研究では、発達障害のある学生を対象としてキャリア支援に関わるプログラムを学内外の機関と連携して実施し、参加学生の自己評価における変化について検討した。【研究IV】障害学生支援におけるメンタルヘルスケアに関する研究では、ストレスの経時的変化を客観的・定量的にとらえるための方法を基礎研究や精神疾患学生の臨床研究の知見から確立し、障害学生へ適用するための準備を行った。【研究V】障害学生の適切かつ公平な能力の評価方法に関する研究では、前年度の研究結果に基づき、合理性が高いと判断された評価方法を用いて、様々な障害のある学生に対して、客観的な評価を行った。特に発達障害のある学生に対しては、既存の心理検査を用いたアセスメントに基づく支援内容の妥当性について検討し、その結果を学会で発表した。【研究VI】支援対象の多様化及び支援内容の高度化への対応に関する研究では、前年度の調査や資料の整理に基づき、特に支援の個別性が高い発達障害のある学生の事例を中心に事例研究を実施した。【研究VII】障害学生支援における効果的な支援体制等に関する研究では、国内外の大学における具体的な支援体制や支援者の養成、理解啓発の方法等についてインタービューを行い、実態調査を行った。研究計画に基づき、いずれの研究においても、情報収集や予備調査をふまえ、それぞれの研究で核となる研究が進行し、研究発表等も行われ、十分な成果が得られている。合理的配慮の概念を整理した上で、特に、【研究II】バリアフリー調査、【研究III】キャリア支援、【研究V】障害学生の評価、【研究VI】事例研究、【研究VII】支援体制に関する実態調査が具体的に行われ、障害学生支援体制の構築ならびに支援内容の充実に活用できるような知見が得られ始めていることから、成果を上げつつあるといえ、おおむね順調に進展しているものと考える。【研究I】障害学生支援における合理的配慮の概念整理に関する研究では、国外内での観察や調査を通して収集した情報に基づき、イギリスとオーストラリアの大学における合理的配慮の提供プロセスをまとめ、その一部を発表した。【研究II】障害学生が修学しやすいユニバーサル・キャンパスの構築に関する研究では、福祉工学の観点から、バリアフリーに役立つ新たなインタフェースの開発における結果について学会発表を行った。【研究III】障害学生のキャリア支援に関する研究では、障害のある学生の社会的自立を支援するために参加学生の自主的な学習等への支援プログラムを実施した結果、支援プログラムを実施した後、参加学生の自習的な活動が増加していたことが確認できた。【研究IV】障害学生支援におけるメンタルヘルスケアに関する研究では、支援学生の支援時の疲労度とストレスの定量化・客観的な評価のために関連分野と連携し、評価方法における検討を行った。その結果、疲労度とストレスの可視化するための評価方法における知見を得ることが可能であった。【研究V】

適切かつ公平な能力の評価方法に関する研究では、先進的な取組を行っているオーストラリアの大学におけるInherent Requirementsについてまとめ、日本の大学に適用させるための試みを行った。【研究VI】大学における支援対象の多様化及び高度化への対応に関する研究では、前年度の調査資料に基づき様々な障害のある学生に対して事例を中心に事例検討を行い、障害特性や専門分野による支援について検討を行った。特に、発達障害のある学生の支援内容の高度化や合理的配慮に基づく支援を提供するための知見を得ることが可能であった。【研究VII】障害学生支援における効率的な支援体制等に関する研究では、学生支援の質や効率を向上させるために、国内の大学では学内外の支援機関と連携した支援モデルを構築した。研究計画に基づき、それぞれの研究で核となる研究が遂行されており、研究発表等にて研究結果が報告され、十分な研究成果が得られている。また、これまで各研究課題から得られた成果を活用し、合理的配慮に基づく障害学生支援体制のよりよい在り方を検討する段階にある。上記のことから、本研究課題は、成果を上げつつあるといえ、おおむね順調に進展していると考える。【研究I】障害学生支援における合理的配慮の概念整理に関する研究では、これまで行った国内外の大学等における調査や観察を通して収集した資料に基づき、各障害の特性を踏まえた合理的配慮の例を書籍にまとめた。【研究II】障害学生が修学しやすいユニバーサル・キャンパスの構築に関する研究では、各分野におけるこれまでの調査に基づき、視覚障害などを中心に社会的障壁を軽減するための合理的配慮を提供した事例を分析し、国内の学会で発表した。【研究III】障害学生のキャリア支援に関する研究では、これまで実施した発達障害学生向けのキャリア支援プログラムの総合的な評価を行うとともに、その成果を国内の学会で発表した。【研究IV】障害学生支援におけるメンタルヘルスに関する研究では、これまでの調査から、発達障害学生におけるメンタルヘルス上の問題の特徴を同定し、国内外の学術雑誌で発表した。【研究V】適切かつ公平な能力の評価方法に関する研究では、これまでの事例研究を総括、再分析するとともに、評価指針となる日本のアドミッション・ポリシーの課題に関する研究論文を発表した。【研究VI】大学における支援対象の多様化及び高度化への対応に関する研究では、発達障害に関する支援ニーズを評定する質問紙の妥当性を検討し、研究論文を発表した。【研究VII】障害学生支援における効率的な支援体制等に関する研究では、発達障害学生を中心に、これまでの支援内容に対する学生自身の評価結果をまとめ、国内の学術雑誌で発表した。
アセチル化グルコース修飾による制癌剤・分子標的薬剤の放射線増感剤としての創出

本申請研究は、アセチルグルコースを放射線による抗腫瘍効果の増強分子として種々の制癌剤や分子標的薬剤に修飾し、腫瘍細胞および腫瘍移植鶏卵モデルを用いて放射線増感剤としての有用性を評価し、臨床利用が可能な放射線増感剤の創出を行うものである.本申請研究において、上皮成長因子受容体のチロシンキナーゼを選択的に阻害する抗がん剤のゲフィチニブにアセチルグルコースを修飾した新規放射線増感剤UTX-103の創出に成功した。本申請研究「アセチル化グルコース修飾による制癌剤・分子標的薬剤の放射線増感剤としての創出」は,アセチル化グルコースを放射線による抗腫瘍効果の増強分子として種々の制癌剤や分子標的薬剤に修飾し,腫瘍細胞および腫瘍移植鶏卵モデルを用いて放射線増感剤としての有用性を評価し,臨床利用が可能な放射線増感剤の創出を行うものである.平成26年度の研究実施計画は,「アセチルグルコース修飾放射線増感剤TX-2244の詳細な作用機序の解明」および「アセチル化グルコース修飾制癌剤・分子標的薬剤の分子設計・合成」である.得られた結果として,TX-2244は解糖系の酵素の1つであるピルビン酸脱水素酵素の阻害を介してNAD+からNADHへの還元を抑制し,細胞内NADH量を低下させることが示された.また,新規のアセチル化グルコース修飾5-FU誘導体である化合物3種類の合成に成功した.化合物の細胞への取り込み試験の結果より,化合物1は細胞内に取り込まれた後速やかに化合物2に変換されたことが示唆された.化合物1および2はin vitro抗腫瘍活性を示さず,化合物3は5-FUに比べてやや弱いながらもin vitro抗腫瘍活性を示したことから,アセチル化グルコースが脱離しやすい結合であることが抗腫瘍活性の発現に重要であることが示唆された.さらに放射線増感活性試験の結果より,今回合成したすべての化合物においてEtanidazoleと同程度の放射線増感活性を有する傾向が示された.以上の結果より,本年度の研究実施計画をおおむね満たした結果を得ることに成功した.本申請研究「アセチル化グルコース修飾による制癌剤・分子標的薬剤の放射線増感剤としての創出」は,アセチル化グルコースを放射線による抗腫瘍効果の増強分子として種々の制癌剤や分子標的薬剤に修飾し,腫瘍細胞および腫瘍移植鶏卵モデルを用いて放射線増感剤としての有用性を評価し,臨床利用が可能な放射線増感剤の創出を行うものである.平成27年度の研究実施計画は,「アセチル化グルコース修飾制癌剤・分子標的薬剤の分子設計・合成」および「アセチル化グルコース修飾制癌剤・分子標的薬剤の放射線増感活性評価」である.得られた結果として,放射線修飾作用が報告されている既知の制癌剤であるGefitinibを選択し,Gefitinibのメトキシ基を介してアセチルグルコース基を修飾したUTX-103を分子設計した.次に,Gefitinibをピリジン塩酸塩で処理してメトキシ基をヒドロキシル基に変換し,次いで塩基触媒下でアセトブロモ-D-グルコースと縮合反応させ,総収率21%でアセチル化グルコース修飾Gefitinib誘導体UTX-103を合成した.GefitinibおよびUTX-103のヒト肺胞基底上皮腺癌細胞A549に対する抗腫瘍活性は,UTX-103(IC50 = 3.12 μM)がGefitinib(IC50 = 35.1 μM)よりも10倍以上強い活性を示した.また,2 GyのX線との併用において,UTX-103はGefitinibに比べて2倍程度の放射線増感効果を示した.以上の結果より,本年度の研究実施計画をおおむね満たした結果を得ることに成功した.研究実績の概要に記載のとおり,平成27年度の目的をほぼ達成していることから,おおむね順調に進展していると判断した.本申請研究「アセチル化グルコース修飾による制癌剤・分子標的薬剤の放射線増感剤としての創出」は、アセチル化グルコースを放射線による抗腫瘍効果の増強分子として種々の制癌剤や分子標的薬剤に修飾し、腫瘍細胞および腫瘍移植鶏卵モデルを用いて放射線増感剤としての有用性を評価し、臨床利用が可能な放射線増感剤の創出を行うものである。平成28年度の研究実施計画は、「アセチルグルコース修飾ゲフィチニブUTX-103の上皮成長因子受容体(EGFR)に対する阻害活性の評価と腫瘍移植鶏卵モデルを用いたin vivo抗腫瘍活性の評価」である。得られた結果として、UTX-103は0.13 uMの濃度範囲でEGFR阻害活性を示さなかったが、グルコース修飾ゲフィチニブUTX-108は3 uMで弱いEGFR阻害活性を示した(ゲフィチニブの1/3程度の阻害活性)。UTX-108は細胞内においてグルコースが外れてゲフィチニブの脱メチル体(UTX-107)に一部変化しているため、UTX-107の阻害効果によるものであると思われる。以上の結果より、アセチルグルコース修飾ゲフィチニブUTX-103の強い抗腫瘍活性および放射線増感活性は、EGFR阻害作用に依存しないことが示された。なお、腫瘍移植鶏卵モデルを用いたin vivo試験は研究期間の都合上で未実施であり、本年度の研究実施計画は半分程度しか達成できなかった。本申請研究は、アセチルグルコースを放射線による抗腫瘍効果の増強分子として種々の制癌剤や分子標的薬剤に修飾し、腫瘍細胞および腫瘍移植鶏卵モデルを用いて放射線増感剤としての有用性を評価し、臨床利用が可能な放射線増感剤の創出を行うものである.

本申請研究において、上皮成長因子受容体のチロシンキナーゼを選択的に阻害する抗がん剤のゲフィチニブにアセチルグルコースを修飾した新規放射線増感剤UTX-103の創出に成功した。平成26年度の研究実施計画は,「アセチルグルコース修飾放射線増感剤TX-2244の詳細な作用機序の解明」および「アセチル化グルコース修飾制癌剤・分子標的薬剤の分子設計・合成」であり,研究実績の概要に記載のとおり両目的とも一定の成果を得ていることから,おおむね順調に進展していると判断した.最終年度である平成28年度は,腫瘍移植鶏卵および腫瘍移植マウスを用いてアセチル化グルコース修飾Gefitinib誘導体UTX-103の薬物動態解析と抗腫瘍活性を評価する.また,腫瘍細胞を用いてUTX-103の作用機序の解明も行う.それらの結果を踏まえて,最適な放射線増感剤の創出を行う予定である.放射線腫瘍学平成27年度は,平成26年度に合成したアセチル化グルコース修飾5-FU誘導体の薬物動態の解析および放射線増感活性の評価を行う予定である.また,それらの結果を踏まえて新規アセチル化グルコース化合物を分子設計・合成する予定である.合成する化合物が少なく予定していた試薬の購入が不要になったため749,478円が次年度使用額として生じた.試薬の価格変更や変更があり、55,961円が次年度使用額として生じた。腫瘍移植鶏卵やマウスの作製に使用する予定である.放射線増感活性の評価実験時に使用する採血管や培地、作用機序の解析時に使用する抗体等に使用する予定である。
新しいホスホリパーゼC活性化経路に関与する蛋白群の同定と機能の解析

本研究は、申請者らが独自に見いだしたPLCδに結合しかつ活性化する新規タンパク質p122RhoGAPの機能を明らかにすることにより、PLCδの活性化機構や生理的意義の解明を目的とした。本研究の成果は以下の通りである。1 p122に特異的に結合するタンパク質として、ビンキュリンのほか、55kDa等のタンパク質を検出した。2 PIP2を介してPLCδとpl22およびビンキュリンが相互作用することが判明した。3 pl22をSwiss3T3細胞にマイクロインジェクションした結果、アクチン繊維の分断化および接着斑の消失が観察された。4 pl22を一過的に過剰発現させたところ、発現細胞はラウンドアップし付着性が低下した。この形態変化や付着性の低下現象は、活性型Rho-Val14を共発現させた場合には認められまかった。5 GAP領域に部位特異的に変異を導入したp122には、形態変化や付着性を低下させる活性は認められなかった。以上の結果より、p122は細胞内でもRhoGAPとして作用していること、またPLCδおよびビンキュリン等の分子と相互作用しながら形態や接着の制御に関与することが判明した。今後、PLCδとp122との協調メカニズムを明らかにすることにより、細胞運動や癌細胞転移における本情報伝達系の役割の解明が期待される。現在まで3種のPLCサブタイプ(PLCβ、PLCγ、PLCδ)の存在が明らかにされているが、PLCδに関しては多くの研究者が調節メカニズムや機能の解明に取り組んでいるにもかかわらず、その詳細は未だに不明である。本研究では、申請者らが独自に見いだしたPLCδに結合し且つ活性化する新規タンパク質p122RhoGAPに結合する分子群を検索・同定し機能を明らかにすることにより、PLCδの活性化機構や生理的意義の解明を試みる。現在まで次の結果が得られている。1)p122結合タンパク質の解析:GST-122fusionタンパク質を用いて、p122に特異的に結合するタンパク質として、64kDa、55kDa、27kDaのタンパク質を検出した。現在これらのタンパク質についてアミノ酸一次配列を決定している。2)免疫沈降物の解析:p122抗体を用いた免疫沈降物の解析より、p122がビンキュリンと結合する可能性が示唆された。現在、p122およびビンキュリンの細胞内での局在を解析しているが、両者が共存することを示唆する結果が得られている。3)p122過剰発現細胞の解析:p122の機能解析のため、安定なp122過剰発現細胞の確立を目指したが現在までのところ成功していない。いくつかの種類の導入ベクターやプロモーターを用いたがp122が発現しないことから、p122が細胞死等に関与する可能性も考えられる。今後の課題として、p122結合タンパク質によるPLCδ活性化のメカニズムを酵素学的に解析することが挙げられる。本研究では、申請者らが独自に見いだしたPLCδに結合し且つ活性化する新規タンパク質p122RhoGAPの生理機能を明らかにすることにより、PLCδの活性化機構や生理的意義の解明を試みた。特に本年度は、昨年度の研究で明らかになった「安定なp122過剰発現細胞の作製が困難である」点を重点的に追跡した。その結果、次の事実が判明した。1)p122のGAP領域の組み換えタンパク質をSwiss3T3細胞にマイクロインジェクションし、LPA刺激後アクチンストレス繊維(SF)形成をファロイジン染色で解析したところ、アクチン繊維の分断化が認められた。2)接着斑(FA)に局在するビンキュリン分子に対する抗体と抗リン酸化チロシン抗体でマイクロインジェクトしたSwiss3T3細胞を染色したところ、両抗体が認識するFAの染色性の著しい消失が観察された。

3)p122とGFPとの融合タンパク質の発現ベクターを構築して細胞内で一過的に過剰発現させたところ、発現細胞はラウンドアップし付着性が低下した。4)この形態変化や付着性の低下現象は、活性型Pho-Val14を共発現させた場合には認められなかった。5)GAP領域に部位特異的に変異を導入したp122には、形態変化や付着性を低下させる活性は認められなかった。以上の結果より、p122はPhoを不活性化することで、SFやFA形成を負に制御し形態変化や付着性を低下させることが明らかとなった。GAP領域に部位特異的に変異を導入したp122を過剰発現した細胞を用い、p122とPLCδの関連を追究したい。
スポーツ選手への自律訓練法継続指導が競技ストレスに及ぼす効果の生理心理学的検討

起床時コルチゾール反応(Cortisol Awakening Response;CAR)は,慢性的ストレスを反映する指標である.一般に日本の大学生アスリートはシーズン中の休養が少ないことから,本研究では学生アスリートの週一日の休養の効果をCARにより検証した.実験参加者(男子バスケットボール選手16名:18-22歳)は,トレーニング後,シーズン中の休養日の翌日,さらにシーズンオフの状況において,起床直後,起床30,45,60分後に唾液採取したところ,シーズン中のCARがシーズンオフと比較して高値であった.これらの結果から,学生アスリートに対する週に一度の休養の効果は低いことが示唆された.競技者のストレス反応に対するリラクセーション技法について検討を行っていくに当たり,本年度は自律訓練法(Autogenic Training)実施時の生体反応について検討を行った.先行研究においては,暗算課題を実施することによるストレス反応の増加は,唾液中のコルチゾール分泌と交感神経活動を賦活することが示されている.一方でリラクセーション技法はHPA系および交感神経活動を抑制することがよく知られている.本年度の研究においては男性陸上競技選手のストレス課題とリラクセーション技法実施中の内分泌および自律神経活動を評価し,両変数の関連性を明らかにした.実験には38名の男性陸上競技選手が参加し,ストレス課題として10分間の暗算課題を実施した後に5分間のリラクセーション技法(AT条件)と安静を保つ(コントロール条件)2条件煮て検討を行った.唾液の採取および状態ー特性不安検査(STAI)はセッションの前,暗算課題後,セッション後に行われた.心血管系活動は両方のセッション中継続して採取された.本研究のデータにより,スポーツ選手に対するMA課題ではコルチゾール濃度はコントロール条件においてのみ賦活され,心拍変動に変化は認められなかった.スポーツ選手に対してはMA課題のストレス負荷としての強度が不足している可能性が示された.しかし、リラクセーション法の実施後に,コルチゾール濃度が低下し,副交感神経活動(HRV HF)は賦活されたことから,ATのリラクセーション効果が示された.一方でセッション中の唾液中コルチゾール濃度変化傾向と心理的反応においては関連性が認められた.このことから,内分泌機能および心拍変動は競技者のストレスおよびリラックス時の心身の状態を評価しうることが示唆された.昨年度までの3年間において,唾液中コルチゾール濃度が競技者のストレス状態の定量化指標として適したものであるかについての検討を行ってきた.また,スポーツ選手に対する自律訓練法(Autogenic Training;以下AT)の効果の検討において,それらの指標が適用しうるかどうかについても検討を行ってきた。まずはじめに,アスリートのストレス状態を定量化することを目的とし,アスリートの慢性的ストレスによる起床時コルチゾール反応(Cortisol Awakening response;以下CAR)の変動について,練習後と休養後およびオフシーズンの比較検討を行った.一週間の練習後と週に一度の休養後およびオフシーズンの違いの比較検討を行った.日常的に練習を行っている大学男子バスケットボール部員16名を対象とし,一週間の練習後と一日の休養後、さらにオフシーズンに学内施設に宿泊してもらい,翌朝の起床直後・起床後30分・45分・60分後に唾液を採取した.その結果,練習後と一日休養後ではともにCAR自体は認められたが,その反応性とPOMS-S得点の違いは認められなかった.オフシーズンではCARの反応性の低下が全体的に認められた.これらの結果から,慢性的ストレス状態の違いを示す指標としてCARが適切に反映しているものと推察された.また,スポーツ選手に対するATの効果を検証するために38名の陸上競技選手を対象としてAT実施前後の自律神経機能及び唾液中コルチゾール濃度を用いて検討したところ、リラクセーション実施後にコルチゾール濃度の低下が示され,不安の有意な減少と合わせて,リラクセーション効果が認められた。これらのことから,ATの不安低減効果と,コルチゾールの指標としての適用可能性が示されたといえる。起床時コルチゾール反応(Cortisol Awakening Response;CAR)は,慢性的ストレスを反映する指標である.一般に日本の大学生アスリートはシーズン中の休養が少ないことから,本研究では学生アスリートの週一日の休養の効果をCARにより検証した.実験参加者(男子バスケットボール選手16名:18-22歳)は,トレーニング後,シーズン中の休養日の翌日,さらにシーズンオフの状況において,起床直後,起床30,45,60分後に唾液採取したところ,シーズン中のCARがシーズンオフと比較して高値であった.これらの結果から,学生アスリートに対する週に一度の休養の効果は低いことが示唆された.本年度は大学に所属するアスリートのストレス状態を定量化することを目的とし、主に学生アスリートの慢性的ストレスによる起床時コルチゾール反応の変動について、練習後と休養後およびオフシーズンの比較検討を行った。学生アスリートは一般的な大学生と比して、日常生活上のストレスの他に競技場面でのストレスが蓄積するため、慢性的にストレス事態にさらされやすい。そうしたことから心理的、身体的な指標によってストレス状態を正確に把握することはバーンアウトの予防や競技力向上のために必要である。唾液中コルチゾール濃度の起床直後からの急激な上昇を起床時コルチゾール反応(Cortisol Awakening Response; CAR)とよび、ストレスへの身体反応系であるHPA系反応の指標とされている(Pruessner et al, 1997)。本年度は学生アスリートを対象にCARの測定を行い、慢性的ストレスによる反応の練習後と週に一度の休養後およびオフシーズンの違いを比較検討することを目的とした実験を行った。

日常的に練習を行っている大学男子バスケットボール部員16名を対象とし、一週間の練習後と一日の休養後、さらにオフシーズンに学内施設に宿泊してもらい、翌朝の起床直後・起床後30分・45分・60分後に唾液を採取した。その結果、練習後と一日休養後ではともにCAR自体は認められたが、その反応性とPOMS-S得点の違いは認められなかった。オフシーズンではCARの反応性の低下が全体的に認められた。これらの結果から、慢性的ストレス状態の違いを示す指標としてCARが適切に反映しているものと推察された。今後は慢性的ストレス指標としてCARを用い、自律訓練法の介入によって違いが認められるかどうかについて検討していく予定である。自律訓練法実施中の生理心理反応に関する検討が対象人数を増やすのに時間がかかったが,ようやくそのめどが立ち,論文として投稿することができた.この論文をベースとして来年度以降の検討を行っていくが,現時点でデータの採取は終わっているため,来年度は当初の計画通り,成果公表を中心に行っていく予定である.当初の計画では、介入方策の検討を先行して行う予定であったが、本年度は指標としての正確性の検討を優先して行った。その結果、概要で述べたとおり、指標としての適性が示されたことから、次年度以降の研究のベースが着実に進められたと考えられる。今年度までの2年間において,競技者のストレス状態の定量化指標として,唾液中のコルチゾール濃度が適したものであるかについてと,自律訓練法がおよぼす生体への影響についての検討を行ってきた.おおむねそれらの目的は達せられたと考えられる.当初の予定として3年目の平成25年度は成果公表を主たる目的とし,蓄積してきたデータを適切に処理して,国内外の論文に投稿していく.具体的には,起床時コルチゾール反応についてのデータはいくつかの国内外の学会において発表を行うことでデータに関する検討も十分に行ってきたことから,まず国際誌を目指して投稿の予定である.一方これらのデータや成果公表を基盤として,今後は自律訓練法の継続的実施が競技者の慢性的ストレスに対して何らかの影響を及ぼすことを検討していく必要がある.自律訓練法の一時的な効果のみならず,長期的・継続的に実施することによって心身の調整が適切に行われ,慢性的なストレス状態にある学生アスリートのストレス対処方略としての有効性を検討していくことが必要となるであろう.平成25年度はこれらの継続的実施の方法論について,成果公表の傍らで検討を進めて行きたいと考えている.平成23年度に行った研究と、その研究環境の整備により、研究体制はおおむね完成したと考えられる。生化学的データの解析も迅速に行うことが可能となったことから、次年度以降の研究は推進してゆくものと考えられる。
地方都市における子育てとDVに関する実証的研究

DVや虐待・貧困問題は複合的に絡む。DVは被害にあう人の人権を侵害する重大な問題である。その発生要因の1つに夫妻間の権力関係が不均衡であることが挙げられる。権力関係が平等か否かは、家族員1人1人がどれだけ資源を有しているかによっても規定される。例えば、貨幣の量・収入の違いが夫妻の権力関係を不均衡にする。ケアを行うために配偶者や社会保障給付に依存する状態(「二次的依存」)は夫妻の権力関係を不平等にし、DVや貧困のリスクを高めるが、それ自体では貧困として可視化されにくい。そこで、1子育て家族の生活構造・資源の編成、2「依存」の様相・困難の構造を実証的に検証し、貧困やDV等の予防策につなげていく。
海底熱水系における分子レベルでの微生物・鉱物相互作用

鉱物と始源生物の関係は古くから問われている課題であるが、未解決である。本研究では、海底熱水活動で無機物沈殿と化学合成細菌微生物マット形成が同時に起こっている試料を採集し、そこでの微生物生態層解析を遺伝子情報および酵素活性情報から規定することを目的とした。この解析により、そこでの微生物がどの無機元素を必要とするか限定される。更に無機物、金属-有機錯体、微生物-無機物界面をナノスケール・分子レベルで観察・分析を行うことも目的とした。それによって始源的生物が鉱物をうまく活用し生息している様子を具体化してゆくことを更なる目的とした。本研究を推進するためにJAMSTEC調査船による航海申請を行った。過去に掘削を行った南部マリアナの航海を行った。外国旅費は主に海域に移動するために用いられた。先年度調査を行った既に海底に設置されている海域からはずれ更に新しい海域に調査範囲を広げた。微生物が関与してマンガンを沈殿させる様子などが観察された。東北大学に試料を持ち帰り、その後試料は環境制御型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡などで観察し、様々な有機無機複合体を見いだした。これは昨年度採集された水曜海山の試料と合わせて行った。特に透過型電子顕微鏡でアモルファス鉱物中の生体必須元素の濃集形態が明らかになり、微生物との界面の観察が行われた。東北大学に新たに設置されたLC-MS/MSを用いて微生物由来金属-有機錯体(金属クラスター)を特定する分析を行った。分析条件の設定が予想外に困難であったが、当初目的にしたデータは見いだしたが、追加試験を行う必要はある。FT-IR、ラマン分光分析からも間接的にも有機金属錯体の存在がサポートされ,それらの成果は論文化の作業が進められている。本研究では、海底熱水活動で無機物沈殿と化学合成細菌微生物マット形成が同時に起こっている試料を採集し、そこでの微生物生態層解析を遺伝子情報および酵素活性情報から規定する。更に無機物、金属-有機錯体、微生物-無機物界面をナノスケール・分子レベルで観察・分析を行う。それによって始源的生物が鉱物をうまく活用し生息している様子を具体化してゆく。本研究を推進するためにJAMSTEC調査船による航海を行った。過去に掘削を行った2つの海域(水曜海山と南部マリアナ)の航海を7月と9月に行った。備品購入したポンプもこの航海時の試料採集のために用いられた。既に海底に設置されているパイプ内に発達した微生物マット採集に成功した。しかし当初の予定とは異なり水曜海山からの試料は鉱物で固められ化石化したものであったが、研究目的を果たすのに支障はない。東京薬科大学の微生物研究者が、我々の研究と同時並行で微生物相解析を行っている。東北大学に持ち帰った試料は、環境制御型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡などで観察された。特に透過型電子顕微鏡でアモルファス鉱物中の生体必須元素(特にリン)の濃集形態や、微生物との界面の観察が行われた。FT-IR、ラマン分光分析も行い、当初想定していた有機-金属錯体の存在が具体化されつつある。
自己形成ボイドを用いた応力緩和による異種基板上への高品質結晶成長技術の実現

窒化物半導体は種々の光電子デバイスへの応用が期待されているが,現状では異種基板上への結晶成長が必須である.成長基板として各種技術の確立しているSiが注目されているが,高品質窒化物半導体結晶を簡便に成長させることが困難である.そこで本研究では,成長に不可欠なバッファ層材料としてSiCを用い,簡便にSiC形成できる手法としてSi表面炭化を提案する.また,Siと窒化物半導体の物性値差により生じる内部応力を,Si表面炭化で基板表面近傍に自己形成されるボイド(空隙)により緩和させることを提案する.本提案手法の有効性を実証するとともに,さまざまな異種材料成長系に適用可能な普遍的な学理を構築する.窒化物半導体は種々の光電子デバイスへの応用が期待されているが,現状では異種基板上への結晶成長が必須である.成長基板として各種技術の確立しているSiが注目されているが,高品質窒化物半導体結晶を簡便に成長させることが困難である.そこで本研究では,成長に不可欠なバッファ層材料としてSiCを用い,簡便にSiC形成できる手法としてSi表面炭化を提案する.また,Siと窒化物半導体の物性値差により生じる内部応力を,Si表面炭化で基板表面近傍に自己形成されるボイド(空隙)により緩和させることを提案する.本提案手法の有効性を実証するとともに,さまざまな異種材料成長系に適用可能な普遍的な学理を構築する.