hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
クリティカルケア領域における特徴的な皮膚障害の発生要因およびケア内容の検証

(結果)返送は376通であった(26%)。皮膚・排泄ケア認定看護師としてクリティカルケア領域の皮膚管理に39.5ヶ月かかわっており、調査期間の12日間に予防ケア5.1人、発生後ケア3.0人のケアをしていた。皮膚障害が発生する内的要因として多臓器不全、心不全、消化管穿孔等で、その具体的な要因として下痢便の接触、浮腫、末梢循環不全が上位に挙げられた。同外的要因として経鼻・経口送管チューブ、酸素マスクの紐、弾性ストッキングの圧迫等が挙げられた。同外的要因に対するケア方法として創傷被覆剤、フィルム材、軟膏とガーゼ、皮膚被膜剤の順で行われていた。皮膚障害の予防について、可能と思う73%、不可能と思う19%であった。スタッフ看護師のクリティカルケア領域における皮膚管理に対する意識は最近(2-3年前から)高くなった52%に対し、同医師の意識は以前からずっと低いまま55%と回答していた。また、医師の意識が高いほど院内の看護スタッフへの教育にかける時間は有意に長かった(カイ二乗検定、p<0.001)。初年度の研究成果(半構成面接法で抽出した要因)から質問紙を作成・完成させ、平成23年度中に全国発送の予定であった。しかし、当初計画において皮膚・排泄ケア認定看護師へのパイロットスタディが看護師の退職により中断したため、代替者の確保等のために研究計画に遅延が生じた。24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度(24年度)に作成した質問紙のパイロットスタディを実施し、その結果から質問紙の修正を行い完成させる。その後全国の皮膚・排泄ケア認定看護師に郵送・回収後、記述および推測統計にて分析を行い、クリティカルケア領域における特徴的な皮膚障害の発生要因およびケア内容の検証を行っていく。
CD40を介したCD8陽性細胞のヒト甲状腺細胞障害機序の解析

自己免疫性甲状腺疾患(バセドウ病、橋本病)におけるT細胞依存性B細胞活性化と甲状腺細胞への作用機序の解析を目的とした。研究成果は、1.バセドウ病末梢血ではCD8^+T細胞が減少し、甲状腺組織浸潤リンパ球中では活性化CD8^+細胞およびメモリーT(CD4^+CD45RO^+)細胞が多く、又B細胞増殖因子(BCGF)およびTh2サイトカインであるインターロイキン(IL)-10が増加し、Th1誘導性のIL-12の減少の結果、IL-10/IL-12比が増加していた。2.自己反応性B細胞のアポトーシスを回避させる可能性が示されているCD40とIL-4の刺激は、CD23^+細胞と可溶性CD23を増加させB細胞の活性化と、末梢血中のCD8^+細胞の減少、可溶性CD8の増加を生じたが、バセドウ病ではCD8^+細胞がより強く減少し、IL-10の増加を生じた。3.バセドウ病甲状腺のβ-ポリメラーゼは甲状腺刺激ホルモン(TSH)の作用を受け、ラジカルスキャベンジャーであるCoenzymeQ濃度が減少していた。上皮細胞にも発現が報告されているCD40はフローサイトメトリーでは検出できなかった。CD40と同じTNF受容体ファミリーに属するFAS^+細胞の比率もB細胞活性化により影響されず、この系を介した情報伝達についてはさらに検討している。4.CD8^+細胞の除去はバセドウ病では活性化B細胞からのCD8^+T細胞への情報伝達において、CD28^+細胞の減少、CD23^+細胞と可溶性CD23の増強、IL-10の基礎分泌が低い例ではその増加を生じた。さらに、Th2とTh0は影響されにくいが、Th1が強く障害された。以上から、CD8^+細胞はバセドウ病におけるCD40を介したB細胞活性化とそれに伴うTh1/Th2平衡のTh2への偏りを是正し、甲状腺における免疫応答を改善する方向に働いていると考えられ、今後の治療の方向性が示された。自己免疫性甲状腺疾患(橋本病、バセドウ病)におけるB細胞活性化機序を特に、CD40との関連において検討した。CD40とインターロイキン(IL)-4の刺激は自己反応性B細胞のアポトーシスを回避させる可能性が示唆されているが、健常者の末梢血リンパ球中のCD8陽性細胞を減少させ、可溶性CD8を増加させた。一方、CD23陽性細胞を可溶性CD23は共に増加した。可溶性CD23はオートクラインに働き、B細胞増殖因子(BCGF)受容体の一部を形成しているとされる。BCGFはCD45RA陽性CD4陽性細胞をCD45RO陽性細胞に変化させる可能性があり、バセドウ病甲状腺内ではCD45RO陽性細胞が増加し、BCGF産生もまた亢進していた。抗CD40抗体とIL-4の刺激に対してバセドウ病では健常者に比べてCD8陽性細胞がより強く減少し、可溶性CD8の増加は明らかではなかった。健常者末梢血リンパ球にT3を添加してもCD8陽性細胞の減少は再現できなかった。抗サイログロブリン抗体、抗TPO抗体陽性で抗TSHレセプター抗体陰性の橋本病では健常者と同様の反応を示した。

以上からCD40を介した特異的なB細胞活性化機序がバセドウ病でみられると考えられた。最近、Bリンパ球特異的抗原であるCD40抗原が甲状腺細胞にも発現していると報告されているが、抗CD40抗体を用いたフローサイトメトリーではバセドウ病甲状腺細胞にはCD40抗原は検出されなかった。今後測定法を変えて検討が必要である。CD40抗原はFAS抗原と同じくTFNレセプターファミリーに属する。抗CD40抗体とIL-4による刺激はFAS抗原陽性CD4あるいはCD8陽性細胞の比率には影響しなかった。この系を介したアポトーシスに関与する情報伝達が自己免疫性甲状腺疾患を免疫学的に寛解に導く可能性についても検討が必要である。昨年度の研究では、抗CD40抗体とIL-4の刺激によるβ細胞活性化によりバセドウ病では可溶性CD23とCD23陽性細胞が増加し、橋本病や健常者に比べてCD8陽性細胞がより強く減少したが、可溶性CD8の増加は明らかではないことを報告した。今回、このB細胞活性化によるTh1/Th2への影響をみるためIL-10およびIL-12の分泌を調べた。バセドウ病では、CD40を介したB細胞活性化により、健常者および橋本病、さらに抗GAD抗体陽性の1型糖尿病に比べて、明らかなIL-10の増加反応を認めた。バセドウ病末梢血ではIL-12の基礎分泌が低値の群と高値の群があり、低値の群ではCD40を介したB細胞活性化によるIL-10とIL-12分泌に正の相関関係が認められたのに対して、高値群ではこのような関係がみられなかった。IL-10の基礎分泌は甲状腺内リンパ球の方が末梢血より高い例が多いが、末梢血の方が高い例があり、これらの例では抗TSHレセプター抗体、IL-4に対するIL-10およびIL-12の反応が高い傾向を認めた。マグネットビーズを用いてCD8陽性細胞を分離し、CD8欠乏細胞群を作成し、CD40を介したB細胞活性化により刺激すると、IL-10の分泌は逆に抑制されたことから、CD8陽性細胞の存在はCD40を介したB細胞活性化の際のIL-10分泌を増強していると考えられる。IL-4とCD40を介したB細胞活性化はIL-10の分泌を促すTh2への偏りを促進するが、一方IL-12分泌細胞も刺激してTh1との平衡を保とうとする機序が働くと考えられる。しかしながら、バセドウ病では橋本病や1型糖尿病とは異なり、よりTh2への偏りが強く働いていると推定される。さらにこのようなIL-10およびIL-12のネットワークの乱れはCD8陽性細胞の増減と関連しており、バセドウ病でみられるCD8陽性細胞の変動と関係していると考えられ、その機序について更に検討中である。これまでの研究では、抗CD40抗体とIL-4の刺激によるB細胞活性化によりバセドウ病では可溶性CD23、CD23陽性細胞、さらにIL-10が増加し、CD8陽性細胞がより強く減少し、可溶性CD8の増加がみられないこと、マグネットビーズによりCD8陽性細胞群とCD8欠乏細胞群に分けて同様に検討すると、IL-10およびIL-12の分泌はCD8陽性細胞群からは殆ど認められず、CD8欠乏細胞群ではCD40を介したB細胞活性化により、逆にIL-10の分泌が抑制されたことから、CD8陽性細胞の存在がIL-10分泌を修飾していることを明らかにした。今回、バセドウ病甲状腺内浸潤リンパ球について検討したところ、可溶性CD23の分泌は非刺激下でも抗CD40抗体とIL-4の刺激下でも末梢血に比し低下がみられ、一方CD8陽性細胞の比率は甲状腺内浸潤リンパ球の方が末梢血よりも高く、その結果可溶性CD8は非刺激下で末梢血よりも高値であった。
磁性有機分子結晶の電子状態、スピンのゆらぎおよび磁性に関する研究

1.拡張されたハバ-ドモデルに基づく磁気相図(1)1個の軌道をもつ異なる分子が単位胞に2個含まれる、および(2)2個の軌道をもつ分子が単位胞に1個含まれる、2つの場合について金属強磁性発現の条件を調べた:(1)fillingが1/4の場合、異なる分子の軌道エネルギーに差がありかつ1次元性が強いとにはフェリ磁性相が現れ得る.(2)fillingが1/4の場合、同じ種類の軌道間の飛び移りより異なる軌道間の飛び移りが大きいときには強磁性相が現れ得る.2.H_2NO結晶の非磁性電子帯構造の第1原理的計算(1)H_2NOが同じ向きに並んだ1次元鎖および(2)H_2NOが交互に逆向きに並んだ1次元鎖が正方格子を形成する2つの仮想結晶に対してフルポテンシャルLAPW法によるバンド計算を行い以下の結果を得た:(1)NとOの反結合軌道が1次元性の強いバンドを形成し、フェルミレベルはこのバンドの中央、谷のところに位置する。従って、磁性が現れる場合には反強磁性である.(2)(1)に比較して1次元性が弱まりかつバンドの縮退が増加したためにフェルミレベルでの状態密度がかなり大きくなり、この場合には強磁性状態が現れ得る可能性がある.3.H_2NO結晶の強磁性電子帯構造の第1原理的計算2の(2)の場合について、強磁性状態における電子帯構造の計算を行い、全エネルギーと磁気モーメントを求めた.その結果、強磁性状態が確かにセルフコンシステントな解として求まり、分子1個当たり、約0.8から0.9μ_Bの磁気モーメントをもつことが明らかとなった.結晶が仮想的でありかつ分子間距離もあまり現実的でないところでの計算ではあるが、純粋な有機分子系でも金属強磁性状態が可能であり得ることを示した点で非常に有意義な結果である.1.拡張されたハバ-ドモデルに基づく磁気相図(1)1個の軌道をもつ異なる分子が単位胞に2個含まれる、および(2)2個の軌道をもつ分子が単位胞に1個含まれる、2つの場合について金属強磁性発現の条件を調べた:(1)fillingが1/4の場合、異なる分子の軌道エネルギーに差がありかつ1次元性が強いとにはフェリ磁性相が現れ得る.(2)fillingが1/4の場合、同じ種類の軌道間の飛び移りより異なる軌道間の飛び移りが大きいときには強磁性相が現れ得る.2.H_2NO結晶の非磁性電子帯構造の第1原理的計算(1)H_2NOが同じ向きに並んだ1次元鎖および(2)H_2NOが交互に逆向きに並んだ1次元鎖が正方格子を形成する2つの仮想結晶に対してフルポテンシャルLAPW法によるバンド計算を行い以下の結果を得た:(1)NとOの反結合軌道が1次元性の強いバンドを形成し、フェルミレベルはこのバンドの中央、谷のところに位置する。従って、磁性が現れる場合には反強磁性である.(2)(1)に比較して1次元性が弱まりかつバンドの縮退が増加したためにフェルミレベルでの状態密度がかなり大きくなり、この場合には強磁性状態が現れ得る可能性がある.3.H_2NO結晶の強磁性電子帯構造の第1原理的計算2の(2)の場合について、強磁性状態における電子帯構造の計算を行い、全エネルギーと磁気モーメントを求めた.その結果、強磁性状態が確かにセルフコンシステントな解として求まり、分子1個当たり、約0.8から0.9μ_Bの磁気モーメントをもつことが明らかとなった.結晶が仮想的でありかつ分子間距離もあまり現実的でないところでの計算ではあるが、純粋な有機分子系でも金属強磁性状態が可能であり得ることを示した点で非常に有意義な結果である.
d^<10>電子状態の典型金属酸化物光触媒による水の分解反応

本年度の研究では、水の分解反応に対し、新しい光触媒系を確立することを目的とし、d^<10>電子状態の典型金属イオンの中で、4p構造のGa^<3+>,および5p構造のIn^<3+>を含む典型金属酸化物について、水の分解反応に対する光触媒活性を調べ、高い活性をたらす電子構造と局所歪み構造について調べた。Min_2O_4(M=Ca, Sn)およびSn_xBa_<1-x>In_2O_4(x=0.93)に1wt%のRuO_2を担持した光触媒は、Xeランプ光照射により、安定に水素と酸素を生じ、その生成比はほぼ化学量論比を与えた。これに対し、RuO_2担持AlnO_2(A=Li, Na)およびLaInO_3は、Xe光照射条件下で、ほとんど活性を示さなかった。Min_2O_4(M=Ca,Sn)やSn_xBa_<1-x>In_2O_4(x=0.93)は、共に連結したInO_6八面体から構成される。InO_6八面体構造を比較するとMin_2O_4(M=Ca, Sn)とSn_xBa_<1-x>In_2O_4(x=0.93)では、In金属イオンを取り囲む酸素八面体の重心の位置は、In^<3+>の位置よりずれており、InO_6内部に、双極子モーメントを持つ。一方、AInO_2(A=Li,Na)では、InO_6はほぼ正八面体であり、双極子モーメントを持たない。また、1wt%RuO_2担持Mga_2O_4(M=Mg, Sn, Ba)において、Hg-Xe光照射下でM=Mgでは光触媒不活性であるのに対し、M=Sn、およびM=Baの場合には、安定に水素と酸素を与える光触媒作用を示した。M=Mgの場合に、GaO_6八面体は正八面体であり、歪みは存在せず、M=Ca, M=Baでは、歪んだGaO_4四面体から構成され双極子モーメントが存在した。従って、RuO_2担持InおよびGa酸化物において、双極子モーメントの有無と光触媒活性とに良い対応関係が見られた。この結果より、双極子モーメントの存在が、局所的な内部分極場を提供し、光励起での電荷分離を促進することが見出された。密度汎関数法によるパンド計算から、d^<10>電子状態の典型金属酸化物では、価電子帯はO2p軌道で構成され、また伝導帯は広がったsおよびp混成軌道から形成されることが示された。典型金属酸化物では、伝導帯のsおよびp混成軌道はバンド分散が大きく、このため励起電子が高い移動度を持ち,高活性な光触媒作用をもたらすことが明らかとなった。

この結果より、双極子モーメントの存在が、局所的な内部分極場を提供し、光励起での電荷分離を促進することが見出された。密度汎関数法によるパンド計算から、d^<10>電子状態の典型金属酸化物では、価電子帯はO2p軌道で構成され、また伝導帯は広がったsおよびp混成軌道から形成されることが示された。典型金属酸化物では、伝導帯のsおよびp混成軌道はバンド分散が大きく、このため励起電子が高い移動度を持ち,高活性な光触媒作用をもたらすことが明らかとなった。
人工赤血球ネオレッドセルの臨床応用に関する研究

Encapsulated hemoglobin、ネオレッドセル(NRC)の抗ショック及び体外循環灌流液としての効果について検討した。〔出血性ショック]体重9.013.0kgの雑種成犬又はビ-グル犬を用い、気管内挿管し吸入酸素濃度を50%とした。NRCはHES(hydroxyethylstarch)と2:1に混合した。30ml/minで脱血し収縮期血圧を60mmHgまで低下しさせ直ちにNRCを輸血した。脱血ショック後30分間治療せずに放置後にNRCを輸血しそれを繰り返した。循環を安定させるため脱血量の1.5倍のNRC投与を必要とし、血液交換も3回が限度で4回以上では死亡した。最終的に血液交換率は63%となった。酸素需要は術前の1.7倍に増加したが、低粘度のNRC投与にもかかわらず血管抵抗は上昇し心拍出量はむしろ低下した。しかしNRCは酸素運搬効率を32.243.1%に増加させることで心拍出量の低下分を補い需要を満足する十分量の酸素を組織へ運搬し酸欠を防止した。一方赤血球は酸素運搬効率を15%以上に増やせず、単独では酸素需要を満足できなかった。心不全が進行し心拍出量が減少した重症の出血性ショックに対し粘度の低いNRCを投与したが血管抵抗を減少させ心拍出を増加する事はできなかったが、NRCは酸素運搬能を赤血球の2倍以上も増加する事で心拍出量の減少を捕捉し酸素需要を満足した。和文抄録:[目的]ネオレッドセル(NRC)の体外循環灌流液としての効果を検討する目的で雑種犬を用い心拍動下に部分体外循環実験を行った。[部分体外循環・完全体外循環]灌流開始直後より心拍数が減少し動脈圧が低下した。両群とも末梢血管抵抗の著明な減少が観察され、心室一回拍出仕事量指数は増加したが心室分時仕事量指数は灌流前値の約1/3に減少した。同一ヘモグロビン濃度で比較するとNRCは赤血球の約2倍の酸素を運搬していた。灌流終了後は脈拍数も術前値に復しとくに異常は認めなかった。NRCは末梢血管抵抗を減少させ、心拍出量を増加させた。更にNRCは赤血球の2倍の酸素を運搬した。さらに完全体外循環では7時間という長時間の灌流にもかかわらず溶血は殆ど見られず、NRCの優れた耐久性を証明した。ネオレッドセル(NRC)の臨床応用の課題の第一は出血性ショック時に血液の代用として輸血する。第二は開心術の際の人工心肺へ血液の替りにNRCを充填することである。以上の二つの課題を成就するには、NRCを大量には体ヘ投与しても生体に対しては無害で安全であることが必要最低条件である。そこで本年度はNRCの安全性を追求した。

1.急性毒性試験:Wister系雄性ラットを用い,循環血液量の50%とNRCで交換し,血液学的,組織学的に検討したがNRCに毒性はなかった。ただし網内系(RES)臓器ではRES細胞による貧食像がみられた。2.血液凝固系・補体系への影響:in vitroとin vitroの実験を行なったが凝血異常や補体機能低下はみられなかった。3.体内動態:14Cイヌリンで標識したNRCをWister系雄性ラットへ投与し,オートラジオグラフィーで追跡した。血中のNRCはやがてRES臓器へ移行(血中半減期32.0時間),さに脂肪組織へ移行後代謝消失した。投与7日後にはNRCはもう検出されなかった。4.RES貧食能:Wister系ラットへNRCを静脈内投与し、カーボンクリアランス法で貧食指数(K値)を測定した。NRC40ml/kg以上投与で、投与直後にK値が一時低下したが24時間以内に回復した。5.慢性実験:ビーグル犬5頭を用い、循環血液量の8290%をNRCで交換した。NRCの代りにHESで交換した対照犬は15時間以内に死亡した。15日後に犠牲死させた一頭では組織学的に異常なかった。他の3頭は特に変化なく生存している。以上NRCは毒性毒性はなし,RES細胞に貧食されるが7日以内に代謝され消失している。しかもRES機能に対する抑制は一過性で投与後24時間以内に回復している。さらに慢性実験でも長期生存が得られ,NRCは大量に使用しても安全であるとの確証が得られた。本年はNRCの体外循環潅流液としての性能をperfluorochemical(PFC)乳剤と比較し効果を比較した。【方法】体重916kgの雑種成犬12頭を用い整脈内麻酔下に左大腿動脈送血、右心房脱血及び大動脈遮断し37°Cの常温下にローラーポンプを用いた非拍動性の完全体外循を施行した。体外循環装置は泉工医科工業社製ダプルローラーポンプを用い,人工肺はホローファイバー型膜型人工肺を使用した。回路口径は3/8インチを使用した。充填液はPFC乳剤としてFluosol・DA 20%(FDA)又はNRC1000ml,メイロン40ml/1,マニトール(20%)3ml/kgを使用した。4頭にFDAを充填し4頭にNRCを充填し1/2希釈血液を充填した4頭と比較した。【成績】体外循環時間はNRC群では7時間継続可能であったが,FDA群では全身の浮腫が強く血管抵抗が上昇し3時間が限度であった。血管抵抗はNRC群では対照群より顕著に減少したが,FDA群では減少しなかった。FDAの粘度はNRCと同様全血の約1/3なので,血管抵抗もNRCと同等に減少する筈であるが本実験では浮腫のため逆に上昇した。一般に常温体外循環下での犬の酸素消費量は約5ml/kg/minであり,これを満足する酸素運搬料は8ml/kg/minとされる。NRC群では潅流1時間と2時間では5ml/kg/minを満足していたが,FDA群と対照群では及ぱなかった。すなわち,両群では常温での酸素需要に見合う酸素を運搬出来なかった。特にFDA群では静脈血酸素飽和度(SvO2)が著明に上昇し,共存する赤血球の酸素運搬能が極端に減少したため,全体としての酸素運搬量が減少したものと思われた。【結論】NRCは体外循環潅流液として極めて優れた性能を示した。本年は特にネオレッドセル(以下NRCと略す)の出血性不可逆性ショックに対するresuscitation fluidとしての効果について検討した。実験には雑種成犬又はビ-グル犬を用い、気管内挿管し吸入麻酔下に調節呼吸とし酸素濃度を50%とした。NRCはHES(hydroxyethylstarch)と2:1に混合して用いた。
コリン作動系による線条体マイクロサーキットの認知柔軟性実行メカニズムの解明

認知柔軟性とは、動物が刺激と行動、報酬の間の連合関係などを学習した後で、その刺激ー反応ー結果間の関係の変化に合わせて行動を変化させていく能力のことであり、適度な認知柔軟性によって学習内容の適切な変更を随時行うことは、動物の生存上不可欠なことである。この行動柔軟性の実行には、適切な記憶・学習や、状況の変化に対する気付き、適切な行動の判断、行動のコントロールと実行、というような様々な能力を要するため、大脳皮質ー基底核回路を含む様々な脳領域を介した神経機構が推定されるが、その機構に関しては、まだ十分に明らかではない。本研究では、この回路内でも特に報酬についての学習に関して重要であり、特徴的なマイクロサーキットを持つ線条体に注目し、認知柔軟性に関与することが度々報告されている背内側線条体コリン作動性介在神経細胞を中心とした神経機構が認知柔軟性の機能をどのように果たしているのかを解明する。既に背内側コリン作動性介在神経細胞損傷が弁別学習のタイプや試行間間隔の長さによって行動柔軟性を抑制したり亢進したりすることを明らかにしてきたが、本年度の検討により、試行間間隔の違いによって起こる背内側線条体コリン作動系による空間逆転学習の双方向制御にとって、逆転学習時のコリン作動性神経細胞の活動こそが重要なのであって、薬理学的手法と損傷手法によるコリン作動系の不活性化の手法の違いや不活性化の時期の違い、当該神経細胞の損傷によって起こる前頭前野や線条体などでのニコチン作動性受容体の増加に代表される神経回路の物理的変化が重要な要因ではないことが示唆された。また、逆転学習遂行中のラットの線条体、前頭前野、海馬、視床領域のLFPとMUAを解析するシステムを構築し、得られたデータを解析したところ、領域毎に異なる活動と帯域特異的・時期特異的なコヒーレンスが示された。本課題の遂行にとって認知柔軟性課題のどの時期のコリン作動性介在神経細胞の沈黙がどのような役割をするのかを解明することは大きな目的のひとつであるが、本年度の研究によって、試行間間隔の違いによって起こる背内側線条体コリン作動系による空間逆転学習の双方向制御にとって、少なくとも獲得学習時というよりも逆転学習時のコリン作動性神経細胞の活動が重要であるとの確証が得られた。但し、薬理学的手法においては、短い試行間間隔の課題とは異なり、長い試行間間隔の課題においてムスカリン作動性受容体の阻害によって獲得学習促進効果の傾向があったため、獲得学習における背内側線条体コリン作動系の役割に関しては引き続き留意していく必要性があることがわかった。また、化学遺伝学的手法を用いてより詳細に時期を特定してコリン作動性介在神経細胞の活動を制御するためにまず遺伝子改変ラットにウイルスベクターを接種する実験を行った他、逆転学習遂行中のラットの関連領域のLFPとMUAの解析システムの構築や予備的実験の遂行など、空間逆転学習の双方向制御において背内側線条体コリン作動性介在神経細胞とその関連神経回路が行動柔軟性を示す各段階においてにどのような動態を示しているのか、行動柔軟性双方向制御のメカニズムがどのようであるかを検討する準備を行った。化学遺伝学的手法を用いて背内側線条体のコリン作動性介在神経細胞を時期選択的に活動抑制し、その間の学習課題における行動の柔軟性を検討するとともに、それの制御に伴う線条体マイクロサーキットの神経活動の様相を電気生理学的に検討する。今年度の薬理学的検討の結果から、獲得学習における背内側線条体コリン作動系の役割に関しては引き続き留意していく必要性がある。また、光遺伝学的アプローチによって、この検討によって認知柔軟性に重要であることが明らかとなった時期のうち、更に細分化したタイミングでコリン作動性介在神経細胞の活動抑制あるいは活性化させることで、コリン作動性介在神経細胞の沈黙を意図的に創出あるいは抑制することが、どのような認知柔軟性と線条体マイクロサーキットの変容につながるのかを検討する。以上の検討によって、背内側線条体コリン作動性介在神経細胞が認知柔軟性における線条体マイクロサーキットの動態変化に対してどのような役割を果たすのかを因果論的に考察する。

既に背内側コリン作動性介在神経細胞損傷が弁別学習のタイプや試行間間隔の長さによって行動柔軟性を抑制したり亢進したりすることを明らかにしてきたが、本年度の検討により、試行間間隔の違いによって起こる背内側線条体コリン作動系による空間逆転学習の双方向制御にとって、逆転学習時のコリン作動性神経細胞の活動こそが重要なのであって、薬理学的手法と損傷手法によるコリン作動系の不活性化の手法の違いや不活性化の時期の違い、当該神経細胞の損傷によって起こる前頭前野や線条体などでのニコチン作動性受容体の増加に代表される神経回路の物理的変化が重要な要因ではないことが示唆された。また、逆転学習遂行中のラットの線条体、前頭前野、海馬、視床領域のLFPとMUAを解析するシステムを構築し、得られたデータを解析したところ、領域毎に異なる活動と帯域特異的・時期特異的なコヒーレンスが示された。本課題の遂行にとって認知柔軟性課題のどの時期のコリン作動性介在神経細胞の沈黙がどのような役割をするのかを解明することは大きな目的のひとつであるが、本年度の研究によって、試行間間隔の違いによって起こる背内側線条体コリン作動系による空間逆転学習の双方向制御にとって、少なくとも獲得学習時というよりも逆転学習時のコリン作動性神経細胞の活動が重要であるとの確証が得られた。但し、薬理学的手法においては、短い試行間間隔の課題とは異なり、長い試行間間隔の課題においてムスカリン作動性受容体の阻害によって獲得学習促進効果の傾向があったため、獲得学習における背内側線条体コリン作動系の役割に関しては引き続き留意していく必要性があることがわかった。また、化学遺伝学的手法を用いてより詳細に時期を特定してコリン作動性介在神経細胞の活動を制御するためにまず遺伝子改変ラットにウイルスベクターを接種する実験を行った他、逆転学習遂行中のラットの関連領域のLFPとMUAの解析システムの構築や予備的実験の遂行など、空間逆転学習の双方向制御において背内側線条体コリン作動性介在神経細胞とその関連神経回路が行動柔軟性を示す各段階においてにどのような動態を示しているのか、行動柔軟性双方向制御のメカニズムがどのようであるかを検討する準備を行った。化学遺伝学的手法を用いて背内側線条体のコリン作動性介在神経細胞を時期選択的に活動抑制し、その間の学習課題における行動の柔軟性を検討するとともに、それの制御に伴う線条体マイクロサーキットの神経活動の様相を電気生理学的に検討する。今年度の薬理学的検討の結果から、獲得学習における背内側線条体コリン作動系の役割に関しては引き続き留意していく必要性がある。また、光遺伝学的アプローチによって、この検討によって認知柔軟性に重要であることが明らかとなった時期のうち、更に細分化したタイミングでコリン作動性介在神経細胞の活動抑制あるいは活性化させることで、コリン作動性介在神経細胞の沈黙を意図的に創出あるいは抑制することが、どのような認知柔軟性と線条体マイクロサーキットの変容につながるのかを検討する。以上の検討によって、背内側線条体コリン作動性介在神経細胞が認知柔軟性における線条体マイクロサーキットの動態変化に対してどのような役割を果たすのかを因果論的に考察する。当初購入を予定していた新しい電極作成用の部品(コネクタ)の購入に関して、米国業者の回答がなかなか得られないため購入できず、2018年度中に当該予算を執行できなかった。しかし、他の安価で入手しやすいが性能の劣る代用品で計画通りの実験を遂行した。次年度4月中に国内仲介業者からの対応があったため今年度中には米国より回答と納品が得られるものと考えられるので、当該予算を執行の上、新しい電極作成を行って計画通り実験を遂行する予定である。
精密試料採取手法に基づく北極海の海氷域における硫黄循環像の解明

2018年度は研究実施計画に記載したCTDセンサーを購入し、性能を評価するために韓国極地研究所(KOPRI)の砕氷船Araonによる北極海航海に参加し、運用のテストを行った。当初の予定では発電機やチューブポンプをつなぎ固定台につなげた伸縮性アームを用いる予定であったが、研究費の申請額からの大幅な削減によりこれらの物品の購入ができなかったため、CTDセンサーに採水チューブを添わせて下ろす方法へと変更を行った。CTDセンサーの水深の解像度は、応答まで十分な時間をかける必要があるものの、10センチ程度であり、本研究の目的を達成するには十分な精度を持っていることを確認した。しかしながら、1つのチューブでは試料水の鉛直方向の採水は難しく(CTDを上下する際の試料水の鉛直方向の混合の影響が考えられるため)、水深がわかる複数の試料水取り込み口をもつアームを作る必要があることがわかった。2019年度はこの鉛直方向の高頻度な試料採取方法を開発を最低限の目標とする。開発した高頻度採取方法と既存のマイクロレイヤー採取装置を共に冬季に凍結する湖で予備実験を行う予定である。また、採取されたCTDデータ及び試料水の分析を行い、高頻度採取方法の妥当性を評価し、問題点がある場合は年度内に解決するように努める。また、同時に現在測定可能な硫化ジメチル(DMS)、ジメチルスルホニオプロピオネート(DMSP)に加えメタンチオール(MeSH)およびジメチルスルホキシド(DMSO)の測定もできるようにガスクロマトグラフ装置の改良も行う。主に研究費の大幅な削減があったため、当初予定の精密試料採取手法を作成できなかった。そのかわりに自身のアイディアを使って作成したものを実際の北極海航海で使用することでこの問題を解決しているが、当初の進捗予想よりも遅れていることは否めない。今後は試料水を細かく採取できる取り込み口を複数持つアームの作成を行う。そして、マイクロレイヤーの試料採取装置と共に凍結湖でのテスト運用を行い、その正当性を評価する。2020年にKOPRIのAraonの北極海航海に参加し、実際の海氷域周辺の水環境における硫黄化合物を測定し、硫黄循環像の解明を試みる。
微化石層序学的手法による"気候ジャンプ"期における黒潮変動のモニタリング

千葉県市原市,および千葉県夷隅郡大多喜町の養老川沿いに分布する上総層群の黄和田層と大田代層について,延べ3週間の現地調査を行い,1/50で岩相柱状図を作成し,岩相の詳細な記載を行った.また,黄和田層と大田代層のそれぞれに下部,中部,上部の3つの資料採取帯を設定し,各帯から約40試料,合計6帯から240試料を採取した.各試料採取層準の絶対年代を,岩相による堆積速度の違いを考慮し,佐藤,高山(1988)のナンノ生層序基準面に基づいて推定した.その結果,約1.6Maから約0.85Maの間の試料が得られた.各試料について浮遊性有孔虫の抽出処理し,種を同定した.その結果,試料間隔が1千年以下という高い試料密度の群集データが得られた.これらの群集データについて主成分分析を行い,種間相関にもとづいて変動要因を推定した.その結果,この時代,浮遊性有孔虫群集は黒潮と親潮,津軽暖流の変動を反映して変動していたことが示唆された.また,このような種間の相関構造は黄和田層と大田代層の間では変化していないことが確かめられた.群集類似度と時間間隔の関係を調べ,群集の変動構造を推定した.その結果,各試料採取帯では,群集の変動周期に較べて試料採取間隔は十分に短いことがわかった.また,群集変動は約1万年の緩和時間をもつ定常ランダム変動に分類できる変動構造をもつことが明らかになった.また,緩和時間と変動の振幅には時間的な変化が認められ,日本海側の大桑層で認められたと同様に,約1.2Ma以降,振幅が増大することが認められた.千葉県市原市,および千葉県夷隅郡大多喜町の養老川沿いに分布する上総層群の黄和田層と大田代層について,延べ3週間の現地調査を行い,1/50で岩相柱状図を作成し,岩相の詳細な記載を行った.また,黄和田層と大田代層のそれぞれに下部,中部,上部の3つの資料採取帯を設定し,各帯から約40試料,合計6帯から240試料を採取した.各試料採取層準の絶対年代を,岩相による堆積速度の違いを考慮し,佐藤,高山(1988)のナンノ生層序基準面に基づいて推定した.その結果,約1.6Maから約0.85Maの間の試料が得られた.各試料について浮遊性有孔虫の抽出処理し,種を同定した.その結果,試料間隔が1千年以下という高い試料密度の群集データが得られた.これらの群集データについて主成分分析を行い,種間相関にもとづいて変動要因を推定した.その結果,この時代,浮遊性有孔虫群集は黒潮と親潮,津軽暖流の変動を反映して変動していたことが示唆された.また,このような種間の相関構造は黄和田層と大田代層の間では変化していないことが確かめられた.群集類似度と時間間隔の関係を調べ,群集の変動構造を推定した.その結果,各試料採取帯では,群集の変動周期に較べて試料採取間隔は十分に短いことがわかった.また,群集変動は約1万年の緩和時間をもつ定常ランダム変動に分類できる変動構造をもつことが明らかになった.また,緩和時間と変動の振幅には時間的な変化が認められ,日本海側の大桑層で認められたと同様に,約1.2Ma以降,振幅が増大することが認められた.
マイクロコイル状炭化物ファイバーの気相合成とその特性評価

(1)原料となるカーボンマイクロコイルを大量合成するための条件に付いて検討を行った、水素ガスの流量、反応時間を制御することにより種々のコイル径およびコイルピッチのコイルが得られた。コイル先端位置を制御することにより、長さが10-15mmの長尺コイルが合成できた。合成条件を厳密に制御することにより再現性良くコイルが合成できた。(2)カーボンコイルを900-1300°CでMClx+H_2+Ar(X=Si,Ti,Zr,Ta,Nb,Hf)雰囲気中で気相拡散処理することにより、種々の炭化物ファイバーを合成し、合成条件および特性を評価した。反応温度および反応時間を制御することにより、コイル表面に薄い炭化物膜を析出したものから、芯まで完全に炭化したものまで種々の物が得られた。バルク電気抵抗値は、M/C比およびバルク密度に依存し、TiCコイルの場合、0.1-0.01Ωcmに範囲で変化した。完全なTaCコイルは、1200°C、15時間で得られた。炭化処理しても、原料コイルの形態は全く変化しなかった。(3)炭化物マイクロコイルをN_2(またはNH_3)+H_2雰囲気中,900-1300°Cで気相拡散処理すると窒化物マイクロコイルに変化することを見出だした。さらに、直接カーボンコイルを900-1300°CでMClx+H_2 N2(またはNH_3)+Ar(X=Si,Ti,Zr,Ta,Nb)雰囲気中で処理することにより、種々の窒化物マイクロコイルが合成出来ることを見出だし、その合成条件、および特性評価を行った。
東アジアにおける農耕の拡散・変容と牧畜社会生成過程の総合的研究

東アジア先史時代は、農耕社会(中国大陸)、二次的農耕社会(東北アジア、西南中国部)、牧畜社会(北アジア)の4地域から成り立っている。この内、東北アジアの二次的農耕社会の文化拡散・変容と北アジアにおける牧畜社会の成立は、環境変動とりわけ乾燥冷涼化によって起こった可能性が高い。こうした過程を発掘調査など一般考古学的理論・方法のみならず植物考古学や炭化米計測・DNA分析、形質人類学やストロンチウム同位体比分析・筋付着部発達度分析などから実証的かつ総合的に明らかにしていく。そして、東アジアの農耕の拡散や牧畜社会の成立が、ユーラシア東部における人の移動や言語集団の拡散を示していることを明らかにしていく。
宇宙環境を利用した近距離重力実験

本研究は、4つの基本相互作用のうち、最も実験的、理論的研究と理解の遅れている重力相互作用に関するものである。ニュートンの万有引力の法則は天体の運行を見事に説明した近代科学の金字塔であるが、その極端な弱さから素粒子スケールはもちろん実験室スケールでも精密検証がなされていない。一方で、4次元を超える時空を要請する理論によればそのような近距離での逆二乗則のやぶれが予言されている。本研究は、天体の運行と同様に、宇宙環境の小物体の運動を観測する事によって地上実験では困難な精度で近距離での逆二乗則の検証実験を行う事を目指している。本研究二年目となる本年度には、ねじれ秤を用いた主として三種類の測定原理検証を行い、いずれも成功させる事が出来た。まず、これまで行ってきた角度変位計測法を、低速で重力源を変位させる事による追随計測法に成功し、極めて高精度で逆二乗則と等価原理検証を行う事が出来た。また、宇宙実験において鍵となる加速度計測法に基づく、ヌル実験も開始し、ミクロンスケールでの実験を始める事が出来た。加えて、重力波研究のアイデアを流用した強制振動方式によるヌル実験も行った。これらの実験研究に加え、加速度計測法における誤差解析の理論研究を行い、宇宙実験の物理感度を宇宙ステーションの振動レベルの関数として求める事に成功した。その結果を受けて、地上実験を上回る感度を達成する手法を考案し、「きぼう」船内実験室第二期後半期間の実験提案を行うという本研究の最終目標を達成する事が出来た。その測定原理検証を行うため、ねじれ秤を用いた近距離重力観測装置を本研究において新たに立教大学原子力研究所内に建設し、ハイビジョン撮像システムの新規開発を含めた全システムの構築を行った。これまでの近距離重力実験は全て弾性体の復元力を利用した計測原理に基づいて行われてきたが、本研究では無重力空間の特性を活かせる、運動の時間発展計測による新しい計測原理を試行する事を目指している。平成20年度には、本装置を用いた重力の観測に成功し、原理検証を完了させることができた。同一設定で重力の距離依存性を同時に計測する事が出来、系統誤差を従来の方法に比べて大きく抑制することに成功した。平成21年度には、本装置を発展させたシステムで計測を行い、最近接距離における最高精度の検証データを取得、成果発表を行う予定である。
東北アジアにおける文明の源流の考古学的研究

1,考古学的研究成果′′考古学的研究′′をいかに行なえるか,が最大の課題であった本研究も,中国国家文物局の許可もとり,水中考古学を除いて,新中国との初めての考古学的研究を成功させることが出来た。とはいえ,発堀調査に至るには未だ越えるべき障害が多く我々は考古側量調査を行なうことで,国際共同することが出来た。次に要点のみ記そう。(1)平成2年;遼寧省凌源県三官甸子城子山城地の考古測量。夏家店下層文化期(前1510世紀頃)の城壁を回らした住宅地。(2)平成3年度の1;遼寧省阜新県化石戈郷南梁城地考古測量。夏家店下層文化期の城壁を回らした住居地。(3)平成3年度の2;遼寧省大連市金州区後石灰窯村大山頭積石杖の考古測量。青銅器時代初期の積石基群。(4)平成4年度;遼名省鳳城県赫家堡東山石蓋基群の考古測量青銅器時代初期の大石蓋基群。以上のごとく,考古測量は遼西の特徹的文化の一つ,夏家店下層文化,遼東地区の特徹の一つ大石蓋基そして遼東半島の積石塚と,地域・文化様相共遼寧全域の′′文明の源流′′をカバーするものとなった。とりわけ,王山頭積石塚の考古測量は,当初計画の四平山積石塚が外国人立入禁止地区となり,調査不能となったのに代る成果となった。考古測量の一方,それら遺跡ないし同種遺跡出土遺物の考古調査を行ない,既発表文献からでは得難い,実物資料による考古学的研究を行なうことが出来た。その主なものはネ阜新胡頭溝基地と城子山出土玉器類,法庫湾柳衛・義県・興城楊河出土青銅式器・容器それに喀左和尚溝青銅容器と,紅山文化から段周平行期に及ぶもので,東北アジア文明にかかわる土着要素と外来要素の分析に貴重な資料となるものである。2,考古学的考察考古測量と実測調査の間を縫って,それら遺跡と同種遺跡。遺物を求めて各地で考古学的考察を行なった。主要なものは,東北アジア最古の新石器文化(B.C,6,000年頃)の阜新査海遺跡,紅山文化最重要遺跡の牛河梁遺跡,段周青銅器窖蔵の喀左北洞遺跡,青銅短剣文化の朝陽ナニ台営子,青銅文化初期の廟山遺跡・蓋県支石基・亮申店支石基,綏中姜女石奏漢官殿地,北票馮素弗基など遼寧全域の各種文化遺跡を網羅することが出来た。とりわけ桓仁の高句麗遺跡へは1944年の三上次男先生の踏査以来,外国人考古研究者として初めて約半世紀ぶりに考古考察を行なうことが出来た。その他,旅順博物館はじめ,各地の博物館,文化館で各地発見遺物の考察を行ない多くの資料を蓋積することが出来た。3,河北省・山東省の考古考察遼寧省域における文化は,決して上着文化のみで発展したものではないことはいうまでもない。とりわけ遼西では地続きの河北省,遼東では対岸の山東半島と極めて深い文化的関連を有している。そこで遼寧省での調査の途次,短期間ではあるが,両省における主要遺跡・遺物の考古考察を併せ行ない,理解を深めることとし,平成3年度に山東省,平成4年度に河北省の考察を行ない,多大の成果をあげることが出来た。4,まとめ中国との考古学的共同研究は,水中考古学の分野を除き,我々と遼寧省とのものが初めてである。詳細は別添の報告書の討りで併せ参照されたい。我々の調査のみ主に記したが,この間中国側も延べ9人が来日し,九州・四国・中国・近畿・東海・関東各地の遺跡・遺物を踏査し,併せて博物館,史跡公園を訪れ,多方面にわたり考察を行なった。それらは早速,遼寧省はもとより,各地での考古調査や文化財保護作業に生かされてゆくであろう。今後,今回の経験をもととし,更に多方面に考古学的共同研究を実施したいと計画している。一層の助成を要請したい。考古測量を行なった一箇所は、遼寧省の西部、阜新市の西南にある化石戈郷下新丘村の南梁遺跡である。昨年の踏査の際に現地を訪れ、きわめて保存状態がよく、また規模も大きい所から、測量調査を計画していたものである。昨年測量調査した城子山と同じく、B.C.1918世紀にさかのぼる、夏家店下層文化期の遺跡である。中国が未開の状態から文明段階に入るのは、黄河流域においてB.C.19世紀である。ところが、それとほぼ同時期の遺物が、ここ遼寧省の夏家店下層文化期にあらわれているのである。この夏家店下層文化は、青銅製の器物をもち、周囲に城壁をめぐらした都市を各地に築いていることが、近年明らかになりつつある。共同研究のテ-マとした“文明の源流"の一つが、ここにあらわれているといえよう。遺跡は南梁の屋根上にあり、台状に高まって石垣ははるか彼方から遠望でき、ここでも城子山の別名がある。実測の結果、城跡は東西170m、南北190mほどの方形で、周囲に石垣を回らしている。中原地方に多く見られる、都市国家というべき、城壁を回らせた都市が、どのような理由でこの遼西地域にも多数存在するかは、日中双方にとっての興味有る研究課題である。

それらの研究成果は、共同研究終了後の報告書に発表することとしたい。測量調査を行なったもう一箇所は、遼東半島の先端に近い、大連市金州区後石灰窯村王山頭の積石塚遺跡である。もとは海岸に近い島であったとおもわれるが、南北500m、東西300m、高さ43mの繭形の岡の稜線上に、少なくとも14基の積石塚が築かれている。今回の測量調査によって、積石塚の構造や築成の様相を詳しく検討することができた。軍事機密のため調査不可能となった四平山遺跡と、相似た内容の遺跡である王山頭遺跡の今回の調査によって、当初の研究計画に近付けることが出来たのは誠に幸いである。2、今回も遺物の実測調査を行なう事が出来た。考古測量と併せて、目的を持った実測図を作成することが出来た。遺跡調査は今回は遼寧東部に重点をおいた。この地域は、遼西とはまた異なり、とりわけ、朝鮮半島や、わが国の“文明の起源"を研究するうえで重要な地域である。そうした遺跡と遺物を数多く見ることができ、研究を深めるうえで成果があった。それらもいずれ、研究終了時の報告書に発表することとしたい。3、国際共同研究の趣旨に従い、中国人研究者を3名招聘し、九州、関西、関東の考古遺跡や博物館を訪れた。今回来日の研究者3名は熱心に各地での見学の臨み、日本考古学の実状の把握に努められた。そして、わが国と遼寧省との考古学的な関係がきわめて深い事への認識を新たにされた。また、わが国の考古学者の東北アジアへの関心の高さも実感された。関心は遺跡・遺物のみならず、それらの保存・展示・活用にまでおよび、大きな刺激を受けて帰国されたことは、国際共同研究の重要な成果といえよう。4、中国遼寧省の研究者を迎え、各地で研究者同志の真剣な共同研究会を開催したが、それにとどまらず、九州大学および大阪市文化財協会において、遼寧省における最新の研究成果を講演会の形で発表してもらった。このことは、今回の国際共同研究を一部の研究者のみが享受するのでなく、広く一般人に迄、研究の門戸を開放したものである。1,考古学的研究成果′′考古学的研究′′をいかに行なえるか,が最大の課題であった本研究も,中国国家文物局の許可もとり,水中考古学を除いて,新中国との初めての考古学的研究を成功させることが出来た。とはいえ,発堀調査に至るには未だ越えるべき障害が多く我々は考古側量調査を行なうことで,国際共同することが出来た。次に要点のみ記そう。(1)平成2年;遼寧省凌源県三官甸子城子山城地の考古測量。夏家店下層文化期(前1510世紀頃)の城壁を回らした住宅地。(2)平成3年度の1;遼寧省阜新県化石戈郷南梁城地考古測量。夏家店下層文化期の城壁を回らした住居地。(3)平成3年度の2;遼寧省大連市金州区後石灰窯村大山頭積石杖の考古測量。青銅器時代初期の積石基群。(4)平成4年度;遼名省鳳城県赫家堡東山石蓋基群の考古測量青銅器時代初期の大石蓋基群。以上のごとく,考古測量は遼西の特徹的文化の一つ,夏家店下層文化,遼東地区の特徹の一つ大石蓋基そして遼東半島の積石塚と,地域・文化様相共遼寧全域の′′文明の源流′′をカバーするものとなった。とりわけ,王山頭積石塚の考古測量は,当初計画の四平山積石塚が外国人立入禁止地区となり,調査不能となったのに代る成果となった。考古測量の一方,それら遺跡ないし同種遺跡出土遺物の考古調査を行ない,既発表文献からでは得難い,実物資料による考古学的研究を行なうことが出来た。その主なものはネ阜新胡頭溝基地と城子山出土玉器類,法庫湾柳衛・義県・興城楊河出土青銅式器・容器それに喀左和尚溝青銅容器と,紅山文化から段周平行期に及ぶもので,東北アジア文明にかかわる土着要素と外来要素の分析に貴重な資料となるものである。
軟X線磁気円二色性および軟X線散乱による高スピン偏極材料のキャラクタリゼーション

作製条件を制御した磁性半導体,ホイスラー合金,およびそれらの材料からなる界面の局所構造,電子・磁気状態を,軟X線磁気円二色性(XMCD)の測定により元素選択的に明らかにし,強磁性の発現機構に関する新しい知見を得た.主なものは,○典型的な希薄磁性半導体Ga_<1-x>Mn_xAsに於いて,置換位置Mnと格子間位置Mnの間の反強磁性的な結合を示唆する結果を得て,特性向上には格子間Mnの排除が必要であることが示された.○室温強磁性半導体であるTi_<1-x>Co_xO_2に於いて,電気伝導率とCo磁気モーメントの大きさの間に明確な正の相関が見いだされ,強磁性がキャリアーに介在されていることを明らかにした.○高温強磁性半導体Zn_<1-x>Cr_xTeを元素置換した試料を測定し,原子価数Cr^<2+>が強磁性に必要であることがわかり,スピノーダル分解が強磁性の原因であることが支持された.○ホイスラー合金とMgOからなる磁気トンネル結合の磁気抵抗比が過剰Co組成で低下する原因について,Coアンチサイト欠陥によるとする理論計算を指示するXMCDの結果が得られた.放射光軟X線を用いた磁気円二色性(XMCD)測定により,元素ごとの磁性,強磁性・常磁性・反強磁性成分に関与する原子の価数・結晶場を明らかにする,また,軟X線共鳴散乱の測定により,特定の元素・価数・結晶場・磁性をもつ遷移金属原子の空間分布,伝導電子の空間分布を逆格子空間で調べる.XMCD測定は高エネルギー加速器研究機構Photon Facotry (KEK-PF)とSPring-8で行う.軟X線共鳴散乱の装置開発と測定はPFで行う.研究対象は次の通りである:(1)化学組成・キャリアー数を制御した磁性半導体,高温強磁性が報告されている半導体のXMCDによるキャラクタリゼーション.(2)界面・超構造の磁性の,XMCDを用いたキャラクタリゼーション.(3)ホイスラー合金を中心とした金属系高スピン偏極材料の元素選択的XMCD.(4)軟X共鳴散乱を用いた半導体・合金系高スピン偏極材料中の不均一な元素・価数・磁化・キャリアー分布の研究,界面・超構造における元素・価数・磁化・キャリアー分布の研究.作製条件を制御した磁性半導体,ホイスラー合金,およびそれらの材料からなる界面の局所構造,電子・磁気状態を,軟X線磁気円二色性(XMCD)の測定により元素選択的に明らかにし,強磁性の発現機構に関する新しい知見を得た.主なものは,○典型的な希薄磁性半導体Ga_<1-x>Mn_xAsに於いて,置換位置Mnと格子間位置Mnの間の反強磁性的な結合を示唆する結果を得て,特性向上には格子間Mnの排除が必要であることが示された.○室温強磁性半導体であるTi_<1-x>Co_xO_2に於いて,電気伝導率とCo磁気モーメントの大きさの間に明確な正の相関が見いだされ,強磁性がキャリアーに介在されていることを明らかにした.○高温強磁性半導体Zn_<1-x>Cr_xTeを元素置換した試料を測定し,原子価数Cr^<2+>が強磁性に必要であることがわかり,スピノーダル分解が強磁性の原因であることが支持された.○ホイスラー合金とMgOからなる磁気トンネル結合の磁気抵抗比が過剰Co組成で低下する原因について,Coアンチサイト欠陥によるとする理論計算を指示するXMCDの結果が得られた.既存の軟X線磁気円二色性(XMCD)測定装置および軟X線光電子分光装置を用いて,半導体系スピントロニクス材料,合金系スピントロニクス材料のXMCD測定を行った.(1)Gaサイトを一部Siで置換した強磁性半導体Ga_<1-x>Cr_xNの電子状態を光電子分光により調べた.スペクトルのシフトから実際にn型キャリアーがドープされていること,ドープされたキャリアーの一部がCrに入りCrの価数を3価からわずかに減少させていることを見出した.(2)還元処理によりn型ドープしたTi_<1-x>Co_xO_2のミクロな磁性をXMCDで調べ,還元処理により磁気モーメントが増大すること,過剰に還元するとCo金属が析出することを見出した.(3)高温強磁性が報告されているZn_<1-x>Fe_xOナノ粒子のXMCD測定を行った.Feが2価と3価の混合状態にあり,強磁性を担っていること,3価のFeは主に粒子の表面に,2価のFeは粒子の内部に分布していることを見出した.(4)MgOバリアー層と接触するエピタキシャル成長ホイスラー合金Co_2MnSi超薄膜のミクロな磁気状態を,軟X線磁気円二色性(XMCD)実験により研究した.MgOに接するCo_MnSiが全く酸化していないこと,及びMnとCoの磁気モーメントの比=2.7を求め,L21構造のCo_2MnSiに対する理論比=2.8と良い一致を見出した.(5)希薄磁性半導体Ga_<1-x>Mn_xAsのXMCD測定より,強磁性出現に関する情報を得た.

また,軟X線共鳴散乱装置の回転・検出機構部(内部メカ)を設計・製作した.軟X線共鳴磁気散乱装置を構成する超高真空測定槽、及び試料準備槽とエアロック槽を製作し、共鳴散乱装置のハード部分を完成した。円偏光アシジュレーター放射を利用して装置立ち上げ試験を行い、共鳴散乱における磁気円二色性を観測した。SPring-8において,アンジュレータギャップと連動したノンストップ軟X線磁気円二色性(XMCD)計測システム,連続円偏光スイッチングXMCD計測システムの立ち上げ, XMCD計測の効率化と高精度化を進めた.磁気トンネル結合の機構を明らかにするために,ホイスラー合金Co2MnGe薄膜-MgO界面における磁性を薄膜のMnとCo L2, 3内殻磁気円二色性を、Co2MnGeの腰厚を変え(1ML-10ML)、角度依存モードで測定した。磁気光学総和則を実験結果に適用して、MnとCoのスピンと軌道の磁気モーメントを分離決定した。ZnをFeに置換したZnOナノ微粒子のXMCD実験を行い,原子欠陥が重要な役目を果たす強磁性発現機構を明らかにした.Coをドープしたルチル型TiO2の強磁性発現機構を調べるために, Co濃度とキャリアー数を制御した試料について,温度可変・磁場可変XMCD測定を系統的に行った.蛍光収量法によるバルク敏感な測定と,従来の電子収量法による表面敏感な測定結果を比較し,試料表面に10nm程度の磁気的不活性層が存在することを明らかにした.Zn1-xCrxTeにヨウ素を置換したn型試料における強磁性の強化,窒素を置換したp型試料における強磁性減衰の機構をミクロに解明するために, XMCD実験を系統的に行った.バルクの磁化測定とコンシステントな結果が得られ,さらに窒素置換でCrの原子価が2価から3価方向にシフトすることがわかった.・Coをドープしたアナターゼ型TiO2におけるCo原子の局所的磁性を軟X線磁気円二色性測定により明らかにした.ルチル型TiO2に比べて大きな磁化と高いキューリー温度が観測され,高いキャリアー濃度を反映していると解釈した.・ホイスラー合金(Co2MnSiおよびCo2MnGe)とMgOからなる磁気トンネル結合の界面における磁性を,金属膜厚依存性,組成依存性,温度依存性に着目して軟X線磁気円二色性で調べた.金属膜厚の減少あるいはCo濃度の増加とともにCo原子のスピン磁気モーメントが増加し,Coアンチサイト欠陥がCo原子のスピン磁気モーメントを増加させるという理論計算と対応する結果が得られた.逆に,Mn濃度の増加とともにMnのスピン磁気モーメントが増加した.温度上昇とともに,Co, Mnのスピン磁気モーメントがともに減少したが,減少はわずかであり,温度上昇に伴う磁気トンネル抵抗比の急激な減少を説明する物ではなかった。・ZnOに2種類の遷移金属元素を同時ドープした試料について,軟X線吸収分光,軟X線磁気円二色性の測定を行なった.Co,Mn同時ドープ系では強磁性は観測されなかったが,Co,MnがZnO薄膜で見られる2価ばかりでなく,3価,4価も多量に観測された.Co,Fe同時ドープ試料は強磁性が観測された.Feは3価が主で,Coは2価,3価,4価のすべてが観測された,軟X線磁気円