hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノ磁石を用いた環境発電素子の開発とその環境発電への応用

2軟磁性FeCo MEMS素子形状、サイズに関する検討本研究の目的を達成するために、極めて小さい保磁力並びに高い飽和磁化の有するFeCo磁心が必要になる。平成29年度において、CoNi下地層を用いて、1 Oe以下の保磁力を持つ薄膜の開発は成功した。更に、特殊な対向ターゲット式スパッタリングシステムを用いて、FeCo薄膜の面内異方性の付与が成功した。微細加工によるマイクロサイズのFeCo磁心の磁気特性の影響を面内マイクロカー顕微鏡、粉末図形法を用いて調べた。磁化回転及び磁壁移動と素子形状、サイズ、面内磁気異方性の影響を明らかにした。3磁気MEMS素子の電磁変換計算機シミュレーション計算機シミュレーションを用いて、電磁気学、構造力学、変形など物理現象総合的に解析した。その結果では、柔らかい基板上のFeCo磁心がより効率高い振動エネルギーを電磁変換できることを示唆している。30年度では、これらのMEMSを形成して、電磁変換効率を測定する。平成29年度において、薄膜作製、微細加工、計算機シミュレーションに関して、当初計画通りで実験、試作を行って来た。薄膜作製、微細加工に関して、当初計画通りの研究結果を得られた。当初計画では、硬磁性、軟磁性薄膜素子、高密度銅コイル、厚さ100 nm SiNのシリコン基板上のリソグラフィー技術は非常にチャレンジ性高い難しい技術であった。しかしながら、研究室の現有設備では、上記の項目に関して、すべて実現した。MEMSデバイスへの組み込みの試みに関して、29年度では行った結果、当初予想範囲内のことである極めて薄いSiN基板の機械丈夫さの問題を見つかった。研究室では、SiN基板の作製が成功したが、作製手順が複雑で、しかも良品率が低い問題点が見つかった。平成29年度の後期では、これらの問題点を解決するために、計算機シミュレーションを用いて、当初のMEMSモデルを再考案し、シミュレーションを行った。特に報告すべき計算機シミュレーションの結果である。シミュレーションでは、SiN基板の代わりに、安価なフレキシブル基板を用いて、必要な薄膜素子、コイルを再考案したところ、MEMSの電磁変換効率を保つと共に、MEMSの大幅な簡素化が可能することをシミュレーションで明らかにした。フレキシブル基板上の電磁変換MEMSの形成は、本挑戦的研究の実用化に近づく大きな進歩と考えられる。平成30年度では、これらのシミュレーション結果を用いて、MEMSの試作をすでに着手して、現在順調に進めている。本研究はMEMSを用いた自己独立エネルギーハーベスト・ユニットの開発にある。現在検討されている多くのエネルギー・ハーベスト・ユニットは大型・低効率であるが、本MEMSエネルギーハーベスト・ユニットは、小型・高効率であると共に、CPU、ワイヤレス送受信、センサーと同一のチップ上に集積を可能にする。シリコンウェハー上の電磁変換では、これまで優れた軟磁性材料が少なく、高精度・安価な多層微細加工手法が無いため、大面積の磁心のない空芯面内コイルが一般的である。面内コイルの場合は、磁心がないため、電磁変換の効率は非常に低い。
色信号の相関を用いた色彩画像の新しい符号化表現法

本研究は色彩画像の新しい符号化方式の探索を目的として、平成911年度の3ヵ年に亘って実施し以下の成果を得た。[1]輝度・色差空間における色相関の利用現在主流の圧縮技術は、輝度・色差空間で輝度信号を重視したビット配分を行い、色差信号は単にサブサンプリングによって視覚の特性を利用しているに過ぎない。この背景には輝度と色差の独立性を暗黙のうちに肯定している節があるが、本研究では、画像の部分領域においては、輝度・色差変換後の信号間にもなお強い相関が残っていることを検証し、色差信号に対する高圧縮が可能であることを示した。[2]既存の変換符号化方式との併用効果現在の標準方式の基盤となっている変換符号化を輝度情報の圧縮に用い、色差情報を本方式で圧縮する併合方式により、色差信号の圧縮伸張に要する計算負荷を軽減できると共に、ウエーブレット変換との併用では、さらなる圧縮率の向上、または画像品質の改善が期待できることが確認された。[3]色領域分割による新しい色相関符号化法への展開カラー画像の色領域を識別できれば、色領域毎の特徴を符号化できる。本研究では色彩距離尺度により色領域の分割を試みた結果、計算が簡便Euclid距離法で最尤法と遜色のない符号化効果を得た。これを基に各色領域の主成分分析を行い、色情報を第1主成分に代表させる新圧縮法を考案した。第1主成分軸に沿って明度L^*値を色度面へ射影することにより、L^*と主成分のみから近似的に色度(a^*,b^*)を復元できることが確認された。さらに、色領域のクラス番号の圧縮についても検討した。適応的算術符号やLZW等の可逆符号化により、クラス番号は1/20程度まで圧縮でき、実用的な再現色差△E^*_<ab>=67を得た。今後、次世代の静止画圧縮の標準方式に採用予定のウエーブレットと本方式の色差圧縮との融合により、両者の特徴を活かせる用途開拓が期待される。本研究は、画像圧縮技術のさらなる進展を図るために、色彩情報の特徴に注目した新しい符号化方式の探索を狙いとしている。平成9年度は、初年度に当り、次の3つの課題に取り組み、以下の成果を得た。課題(1):輝度・色差空間における画像信号の色相関特性の解析【成果】RGB原色空間に対して、その線形変換からなるYIQ、LMN、YES等の輝度・色差分離空間、および非線形の均等色空間CIELABを選び、自然画像を対象としてNxN画素に分割したブロック内での3色信号間の空間的相関を計測解析した。RGB原色信号に比べて相関値は低下するが、16x16以下のブロックサイズでは、なお50o/o以上の強い相関が観測された。LAB信号は輝度の色差の独立性が高く、L-AおよびL-B間では相関が低くなるものの、空間的に連続している色領域では相関を十分に利用できることが判明した。課題(2):輝度の関数としての色差信号の符号化表現法の検討【成果】3色信号の内、主要な情報を担っている輝度を基準色に選び、2つの色差信号を輝度の関数で近似する符号化方式を検討した。輝度は1画素毎、色差はブロック毎に1組の展開係数を伝送することにより色情報を大幅に圧縮できる。

課題(1)のいずれの輝度・色差空間においても、色差はほぼ1次関数で近似可能であり、さらに1次の係数(勾配とオフセット)の間にも相当の相関が残ることが明らかとなった。課題(3):色再現誤差のシミュレーション評価【成果】符号化に最適な色空間の選択を目的として、課題(2)の符号化を適用した場合の再現画像の色差をシミュレーションにより評価した。その結果、非線形のCIELAB空間が色差最小となり、ブロックノイズも少ないことが判明した。次年度はこれらを基に、基準色画像にJPEG等の変換符号化を併用して、より効果的な圧縮法の検討を進める予定である。本研究は、色彩情報の特徴に注目した新しい画像符号化方式の探索を目的としている。平成10年度は、中間年度の2年目に当り、当初の計画に沿って次の3つの課題を中心に取り組み、以下の成果を得た。課題(1):基本色画像の圧縮方式の検討変換符号化との併用[成果]前年度の結論からCIELAB空間に本方式を適用した。その場合、明度L^*を基本色として、色差(A^*,b^*)はL^*の1次関数近似で大幅に圧縮されるが、L^*は非圧縮のままなので、全体として1/3以下にはなり得ない。そこで、L^*を既存の符号化法で圧縮してこれに本方式を併用した場合の復元画像を評価した。代表的なJPEGとの併用では、同一圧縮率でJPEG単独よりも色差を減少できたがブロック雑音が問題となった。一方、ウェーブレット圧縮との併用では良好な主観評価結果が得られ、本方式の有効性が確認された。課題(2):色境界ブロック雑音対策と復元画像の評価[成果]本方式では、色差信号の符号化係数をブロック単位で粗く伝送するため単一ブロック内に複数の色領域が跨がる場合の色境界雑音が問題となる。これを低減するために、(a)符号化係数の平滑化、(b)ブロックの重複切出し法を実験評価した。その結果、ブロック境界の選択的平滑化法および1/4重複切出し法が効果的で、とくに前者の方法により圧縮率を低下させることなくブロック雑音を低減できた。課題(3):色領域のクラスタリングに関する検討[成果]以上は、固定ブロックサイでの結果であるが、本研究の発展形として、画像の色領域を識別することができれば、さらなる効率化の可能性がある。そこで、3次元色空間における色領域のクラスタリングを利用した色相関符号化の基礎実験に着手した。距離尺度として、(a)ユークリッド距離、(b)マハラノビス距離、(c)ベイズ識別論理による最尤法、の3つを検討した結果、各種自然画像に対して最尤法が最良であった。次年度はこれらの結果を踏まえて、本符号化法の基本論理を、色領域の識別によるレイヤードコーディングへ発展的に展開していく計画である。本研究は、色彩画像の統計的特徴に注目した新しい符号化方式の探索を目的としている。平成9年度は、色差信号を輝度信号の関数で近似する相関符号化法を提案し、輝度色差空間としてCIELABが最適であることを実験検証した。10年度には、明度画像にJPEGおよびウェーブレット符号化を併用した場合の圧縮効率とブロック雑音について検討した。本年度は最終年度に当り、輝度・色差の相関をより効果的に利用するために、新たに3つの課題に取組み以下の成果を得た。[1]色領域の識別カラー画像は固有の物体色をもつ色領域からなり、異なる色領域を識別分割することにより、色領域毎の特徴を符号化できる。ここでは3次元色空間の距離尺度により色領域の分割を試みた。
レプトン数の破れから探る宇宙バリオン数生成機構の解明

宇宙における物質の数と反物質の数との差、つまり宇宙バリオン数の起源の解明を目指し、新しい素粒子理論の枠組みを検討した。特に、素粒子標準模型に、電弱スケール以下の質量をもつ「軽い右巻きニュートリノ」を新たに導入した拡張理論を考察した。この模型の特徴は、宇宙バリオン数の起源だけでなく、ニュートリノ質量起源も同時に説明できる点である。さらに、新粒子の質量が軽いために、実験検証が可能という特徴も持つ。本課題ではこの「軽い右巻きニュートリノ」が引き起こすレプトン数を破る現象を研究した。今年度の研究成果の一つとして、「軽い右巻きニュートリノ」が引き起こすニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊が上げられる。この崩壊過程はレプトン数をふたつ破る過程であり、標準模型では禁止される。そのため、新物理発見のための重要な反応である。我々は、この過程に対する「軽い右巻きニュートリノ」の寄与を定量的に評価し、その質量が500MeV程度の場合には通常のマヨラナニュートリノに対し付加的な寄与を与え、崩壊を加速させることを示した。この成果は、今後のKamLAND-Zen実験等での観測可能性が高くなることを示しており、幅広い分野に重要なインパクトを与えた。また、B中間子のレプトン数を破る崩壊過程についても研究成果がある。この過程は、中間状態に「軽い右巻きニュートリノ」が媒介することにより生じる。我々は、この過程の反応率を定量的に評価し、今後のBelle-II実験、およびFuture Circular Collider(FCC)計画での測定感度を求めた。その結果、これらの実験計画で検証可能性がある事を指摘した。特に、FCC計画では右巻きニュートリノの混合角の大きさとして千分の一程度まで検証可能であることを示した。28年度が最終年度であるため、記入しない。宇宙における物質と反物質の数の差、宇宙バリオン数の起源を説明する新しい素粒子の枠組みを探索した。特に、これまであまり検討されてこなかった「軽い右巻きニュートリノ」による宇宙バリオン数生成機構を考え、地上実験による生成機構の解明を目指した。特に本課題では、「軽い右巻きニュートリノ」が引き起こすレプトン数を破る現象について研究を行った。今年度科研費の補助の下研究が進展した結果、研究論文を合計6編発表した。うち3編は査読付き雑誌で発表され、2編は雑誌に投稿中であり、1編は会議の紀要である。また、積極的に研究成果を発信するため研究会・会議にて多数発表を行った。特に、国内会議2回、国際会議2回の招待講演を行った。今年度の注目すべき研究成果として、論文"Seesaw mechanismat electron-electron collider"が上げられる。これまでレプトン数を破る過程としてニュートリノを伴わない2重ベータ崩壊が広く議論されてきた。本研究ではその逆過程である「電子+電子ー>Wボソン対」を検討した。電子電子衝突はILC計画の一つの可能性として議論されており、将来この過程が測定される可能性がある。我々は、シーソー機構を実現する右巻きニュートリノにより引き起こされるこの反応に対する最大の断面積を定量的に評価した。この最大値は、模型に導入する右巻きニュートリノの数に強く依存することが判明した。特に、右巻きニュートリノの数が3つ以上になると最大断面積が大きくなることが可能となり、将来実験で検証可能な大きさになり得ることを示した。今年度、6編の論文を発表し、多数の研究成果発表を行った事から、研究はおおむね順調に進展していると判断できる。特に、右巻きニュートリノが引き起こすレプトン数を破る過程として「電子+電子ー>Wボゾン対」についての研究は、将来の電子・電子衝突実験での検証可能性を指摘するなど重要な帰結が得られた。さらに、本研究を実施している最中に着想した問題点、右巻きニュートリノの相互作用が強くなりすぎる問題について検討した結果、新たに論文"Perturbativity in the seesaw mechanism"を発表した。このように想定外の発展があり、順調に研究が進められていると思う。ただし、右巻きニュートリノが引き起こすレプトン数を破る過程「ニュートリノを伴わない2重ベータ崩壊」についての研究の進展が遅く、論文を発表できていない点を問題視している。研究のスピードを上げ、今年度中に論文発表を行いたい。

この成果は、今後のKamLAND-Zen実験等での観測可能性が高くなることを示しており、幅広い分野に重要なインパクトを与えた。また、B中間子のレプトン数を破る崩壊過程についても研究成果がある。この過程は、中間状態に「軽い右巻きニュートリノ」が媒介することにより生じる。我々は、この過程の反応率を定量的に評価し、今後のBelle-II実験、およびFuture Circular Collider(FCC)計画での測定感度を求めた。その結果、これらの実験計画で検証可能性がある事を指摘した。特に、FCC計画では右巻きニュートリノの混合角の大きさとして千分の一程度まで検証可能であることを示した。本研究では、宇宙物理で重要な「軽い右巻きニュートリノ」が引き起こすレプトン数を破る素粒子反応について検討をさらに進める。この反応は素粒子標準模型の枠内では起こらないため、新しい物理の決定的なシグナルとなる。今後、以下の2つの課題について研究を進める。(1)「軽い右巻きニュートリノ」とニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊:ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊に対する「軽い右巻きニュートリノ」の寄与の大きさとして許される大きさを評価する。これまでの実験探索からの制限、および宇宙バリオン数生成を実現する領域における崩壊率の予言領域を提示し、実験での検証可能性について検討を行う。(2)「軽い右巻きニュートリノ」とレプトン数を破る中間子崩壊:荷電中間子崩壊から右巻きニュートリノが生成されると、右巻きニュートリノがマヨラナ粒子の場合、その崩壊はレプトン数を保存しない。このような反応は、標準模型を超える物理の決定的な証拠となる。ここでは、KEKで行われるSuperKEKB実験を想定し、荷電B中間子の崩壊について研究を進め、レプトン数の破れの探索感度を評価する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
対象年齢別言語マッピング・モニターコーパスの構築と実践的応用

本研究は、人間のさまざまな経験や考えを伝える始原的伝達様式として広く認知されているナラティヴの社会文化的機能について、日英語の物語テクストコーパス(3歳から15歳対象)を構築し、その実態調査と研究を進めることを目的とした。具体的には、対象年齢別に選ばれた読物と対象となる子供たちによって書かれたテクストとの比較分析を行い、本の選定基準の検証、経験の中での問題解決パタンの段階的な表出と修得の実態、また受容言語と使用言語で具現される言語資源のマッピングについて、包括的な分析の枠組をもとに考察した。また、その実践的応用として、言語教育と臨床心理学の分野での検証研究にも着手した。本研究の目的は、言語コーパスを用いて子供の使用言語と受容言語の差異を対象年齢別(3歳から15歳)に明らかにすることである。具体的には、分析対象を「子供自身による」また「子供向けに書かれた」物語テクストとし、そこから段階的な言語使用の実態について、語彙文法、物語の構造、概念形成の視点から分析調査しその研究成果をまとめることである。また得られた結果は、言語教育(英語及び国語教育への貢献、語学教材作成、児童書出版の場への結果の発信と啓蒙)及び臨床心理学、発達心理学の分野において発信し、学術的・実際的に有用な情報として提供を行う。分析データに関しては、国内外の子供向け読み物に関する調査を行い、内容面を検討しながら、ファンタジーとリアリズム分野の作品リストを作成した。1.前年度に検討した物語テクスト分析のための言語分析モデルの構築と対象年齢別言語マッピングモニターコーパスの基本的な枠組をもとに、言語資源の分布パタン分析のための汎用的コーパス機能とテクストレベルの分析に必要な機能の厳選とコーパスに組み入れるためのモデルを構築した。2.物語における問題解決プロセスの類型分析のために、問題解決場面の認識とそこで具現される「問題」の概念化に使われる類語表現の特定と意味的分類についても基礎的な調査を行った。また、日本語と英語圏の文化における問題解決の共通点と差異を分析するための枠組についてまとめた。3.アノテーション作業との時間と費用を勘案し、分析データのさらなる選定を進めた。国内外の子供向け読み物に関する調査を行い、内容面を検討しながら、ファンタジーとリアリズム分野の作品リストを作成した。コーパスデータの収集(日本語の使用言語)、蓄積された日英語物語テクストへのタグ付けおよびミクロレベルの研究を進めた。先ず、日本語の使用言語については、小学校1年生から6年生を対象とし「今までつらかった経験とどのように解決を図ったか」というトピックに対する作文データを収集し、JUMANによる形態素タグの付与を行った。次に、従来から蓄積された物語データへは、タグ付けツールを用いて下記の作業を行った。1.英語物語テクストデータに対して、USAS(英国ランカスター大学開発ツール)に基づく文法及び意味タグの付与、機能的な談話分析用タグの付与の方法のためのタグ付けツールの開発を試みた。2.日本語データに対しては自動的なタグ付けが難しい談話タグ(たとえば、登場人物名)の付与を行い、登場人物ごとの言語選択と分布を特定するための手法について考察した。最後に、物語分析および臨床分野での分析アプローチを構築するための検証および応用研究を行った。1.日本語の臨床データ分析のために、対人的意味概念(モダリティー、評価語、感情表現、心理表現)及び経験的意味概念を持つ表現(主に動詞)の語彙表現リストを作成し、テクストデータ内の語彙表現分布をみるための試験的な分析アプローチを試みた。分析では、クライアントに言語データに対して、評価的、心情的な心理展開を探るための言語分析アプローチの精緻化に対して有効性を示すことができた。2.物語を通して投影される問題の概念が言語文化によってどのように表出するかという点を探るために問題概念を象徴する語彙の内容分析を行った。具体的には、英語における問題概念語(difficulty、problem、conflictなど)を例にどのような意味概念を各語が具現し、物語の言語コンテクストと結びついているか考察した。平成23年度の実施状況は以下の通りである。1.物語テクスト分析のための言語分析モデルの構築と対象年齢別言語マッピングモニターコーパスの基本的な枠組の検討を行った。

分析モデルとして、M.A.K. Hallidayが提唱する選択体系機能言語学(Systemic Functional Linguistics)の理論的枠組を基幹とする作業モデルを構築し、機能的な側面から語彙文法パタン、意味具現パタン、テクスト展開ユニットを多層的に分析するための方法論の検討とその分析プロセスを定めた。2.これらの分析過程から得られる言語資源の選択を有機的に整理し分析するためのコーパスモデル(語彙文法レベルだけではなく談話レベルの意味具現を解析するための意味タグなども検討)の設計作業を行い、質的・量的分析に必要な理論的・分析的作業モデルの構築を行った。3.全体的な枠組に加え、本研究の主眼点である物語における問題解決プロセスの類型分析のために、問題解決場面の認識とそこで具現される「問題」の概念化に使われる類語表現の特定と意味的分類についても基礎的な調査を行った。研究調査の射程とコーパスとして入力する情報の質的量的バランスを測るためのことに重点をおきながら作業を進めた。予定した分量の言語データを扱うためには時間と費用が不足するため全体的な規模と方法論について再検討を要した。全体的な枠組と方向性に関しては、概ね実行可能な範囲で作業は進んでいる。平成23年度初めより言語コーパスの分析ソフトを構築するための開発依頼していた研究者が昨年度の11月に急逝され、言語分析の基盤づくりの再検討を余儀なくされた。2012年2月に入り、分析プログラム作成の見通しが立ったが、その間データ入力と分析・処理方法に関する作業工程が中断し、言語データに利用する書籍の購入及び入力作業が大幅に遅れたことが主な理由である。また、理論的枠組作りを並行して行うことができず、研究内容の深化にも大きく影響を及ぼした。平成25年度は、引き続き、分析テクストデータ入力、分析ツールの開発、データ分析、分析結果を格納する言語コーパスの構築を中心に研究を進める。また、汎用的な機能を持つコーパスの基幹部分を完成させることが中心的な作業となる。更に、コーパスの汎用的な機能性を高めるための要素を特定し、今後の調査に活用できるようなコーパス構築を行う。また、重要言語に関する基本的な枠組の構築について進める予定である。平成23年度初めより言語コーパスの分析ソフトを構築するための開発依頼していた研究者が昨年度の11月に急逝され、言語分析の基盤づくりの再検討が必要となった。その結果、次年度に分析ソフトとコーパス構築にかかる費用が発生することとなり、計画的な使用計画のもと、平成24年度は、分析テクストデータ入力、分析ツールの開発、データ分析、分析結果を格納する言語コーパスの構築(平成25年度まで持ち越す予定)を中心に研究を進め、平成25年度は、残された分析結果のコーパスへの格納を行い、研究成果の実践的応用についてまとめることとする。理論的枠組みについては、平成23年度に8割ほどの枠組構築を行うことができたため、次年度初めに作業モデルを完成させる予定である。平成24年度は、コーパスデータ分析のための基本的な枠組と使用する機能の確定が完了しなかったため、コーパス構築のためのアノテーションツールの使用段階へ移行できなかった。
新規培養システムによる歯・歯周組織-複合体の創製と移植法の新機軸

本研究は、一度失われた歯をもう一度再生させる技術と、再生歯による治療法の開発を最終目標としている。本研究期間において、将来の歯の再生医療の基盤となる技術「器官再生法」の開発に成功し、日本から発信する再生医療技術の権利を担保すべく特許出願を行った。我々の歯の再生技術は、従来の動物移植を介する再生法ではなく、完全な人工培養システムからなる、シャーレ上で歯の再生を可能にする新たな培養技術である。歯胚組織と歯細胞の分離のたあに、生後5日目もしくは6日目の新生仔マウスの顎骨から、第1臼歯と第2臼歯の歯胚を摘出した。これら歯胚を15%FBS添加DMEM/F12倍地にて静置培養を行い、歯胚由来の種々の細胞の分離・培養を試みた。培養12週間後には、敷石状の形態を有する上皮細胞様細胞と紡錘状の線維芽細胞様細胞がoutgrowthして活発に増殖を行っていた。マウス由来の歯胚細胞の分離・培養と共に、ヒト抜去歯の歯根膜からの細胞分離も行っている。ヒト親知らずの抜去歯歯根から歯根膜組織を採取し、静置培養することでoutgrowthしてくる細胞を培養した。ヒト歯根膜由来の細胞もマウス歯胚由来細胞と同様に、敷石状の形態を有する上皮細胞様細胞と紡錘状の線維芽細胞様細胞がoutgrowthしており、活発に増殖を開始した。しかし、抜去歯ごとの個体差も見られ、種々の器官培養法を試みるために十分な細胞数を得るためには、次年度も引き続いて継代培養を繰り返すと共に、継続的にヒト抜去歯を入手する必要を感じている。一方、Wiley-Blackwell社の科学誌Human Cellの依頼により、昨年8月に歯の再生に関する総説論文を発表した。この論文では、現在までに報告されている歯の再生研究をレビューして、従来法の抱える課題について言及し、われわれの目指している"Test-tube teeth"(試験管の歯)作製のためのアプローチについて提起した。さらに昨年、Nova Science Publishersの依頼により、歯の再生の最終ゴールとも言える"Tooth/periodontalorgan engineering"(歯・歯周組織の器官再生)という、われわれの志向する全く新しいコンセプトをCommentaryとして次年度に発表する予定である。本年度は、昨年度から継続していたマウス歯胚細胞とヒト抜去歯からの歯根膜細胞の分離・培養が順調に進行して十分な細胞が得られたため、種々の器官培養法を試みた。その結果、マウス歯胚とヒト歯根未完成歯を用いて、シャーレ上で歯根・歯周組織ユニットの形成を可能にする新規器官培養法の開発に成功した。この成果に基づき、本年度は次世代の歯の再生法の基盤技術となる新規培養技術の関連特許2件を特許出願した。この特許技術は、異種動物の体内で歯の再生を行っていた従来法とは異なり、動物を用いずにシャーレ上での歯・歯周組織の複合体の創製、いわばtest-tubeteeth(試験管内で作る歯)を可能とする技術であり、真に臨床応用できる歯の再生を実現する革新的な成果である。現在、論文発表に向けてさらに詳細なデータを収集している。また、ヒト歯の生体外培養環境の改善を図るため、アロカ(株)と共に微速灌流培養装置の共同開発を行い、現在試作機が完成してヒト歯の培養を開始した。この培養装置によって、新鮮な培養液の灌流による培養組織の栄養状態の改善と各種センサーによる培養環境の制御・管理が可能となり、より成熟したヒト再生歯の形成と培養期間の短縮が期待できる。これに並行して、歯根膜細胞からのニューロンおよび筋細胞の新たな分離・培養法の開発に成功した。これらの細胞は、各細胞系列にコミットした細胞集団であり、前駆細胞と分化・成熟した細胞から構成された未分化細胞を含まない細胞集団である。そのため、脊髄損傷や筋変性疾患などの細胞治療において、従来のES/ips細胞の課題となる未分化細胞の残存の危険性を回避できる、新たな細胞治療のストラテジーを提起する研究成果となる。以上のように、我々は歯科臨床から入手できる抜去歯を用いて、将来の歯の再生医療ならびに全身疾患の再生医療へ向けた基盤技術の開発に成功した。
多孔性配位高分子におけるプロトン伝導体の探索

本年度は前年度に引き続き、テーマである「多孔性配位高分子におけるプロトン伝導体の探索」をもとに、新たなプロトン伝導体の創製を目的に研究を遂行した。具体的には、M(OH)(bdc-R)系多孔性配位高分子(MIL-53(M)-R、M=Al,Fe、bdcはテレフタル酸)におけるアンモニアを媒介とした新規プロトン伝導体の創製である。これは配位高分子がその細孔内に存在する媒体分子を容易に置換することができる利点に着目して行った。本年度は前年度、アンモニアを媒介としたプロトン伝導性(3.3×10^<-6>S cm^<-1>)を発現することを確認していたMIL-53(Fe)一(COOH)_2に加えて、その他の配位高分子であるMIL-53(Al)、MIL-53(Al)-NH_2、MIL-53(Al)-OHのアンモニア雰囲気下でのプロトン伝導性の評価及び、プロトン伝導メカニズムの解明のためにアンモニアガス圧をより詳細に制御する装置系を考案し、各圧力における伝導性の評価を行った。上記3つの配位高分子は、10^<-13>S cm^<-1>(アンモニア圧0 kPa)から10^<-8>10^<-10>S cm^<-1>(100kPa)へと伝導度が上昇し、MIL-53(Fe)-(COOH)_2と同様にアンモニアを媒介としたプロトン伝導性を示すことが明らかとなった。さらに、0100kPaの範囲においてガス圧を制御した際の伝導度を測定し、吸着量に対する伝導度の相関図を作成した。その図から細孔内がアンモニア分子でほぼ充填される際に急激な伝導度の上昇が起きていることがわかった。これは細孔内の水素結合ネットワークが形成されないとプロトン伝導性を発現しないことを示しており、機構としては水系におけるGrotthuss機構に近い機構であると推察される。以上述べたように、アンモニアを吸着する多孔性金属錯体を発見し、アンモニアを媒体としたプロトン伝導性を発現させることに世界で初めて成功した。この成果はプロトン伝導体の物質科学の新領域を切り拓く研究成果で、極めて学術的価値の高い成果である。本年度は、糖アルコールの一種であるペンタエリトリトール(C(CH_2OH)_4)を原料に、エーテル結合を有した四面体配位子Tetrakis(3-Pyridyloxymethylene)Methane(3-tpm)を合成し、その配位高分子を新規に4つ合成することに成功した。研究の目的は、π共役連動型四面体配位子を用いた結晶性の高い配位高分子を作成し、新規プロトン伝導体を創製することであるが、目的配位子を期待通りに合成することができなかったことと、配位高分子の研究において、そもそも四面体配位子を用いた例は、ほとんど報告されていないので、まず第一歩として、単純にピリジン環が4つ連結した3-tpmに注目し、四面体配位子のCrystal engineering及び、その配位高分子の吸着特性について調査した。合成された4つの配位高分子の構成金属イオンは、それぞれ、塩化銅(II)(1)、硝酸銅、硝酸銀、塩化銅(I)であった。X線結晶構造解析から、各種配位高分子の構造が詳細に明らかにされた。以降は、1のみについて報告する。1は、c軸方向に約8Åと5.5Åほどの一次元細孔が存在する配位高分子であることがわかった。空気中に放置しておくと、すぐに細孔内から水分子が脱着し、非晶質に変化した。さらに、水または、メタノールを添加した場合、結晶性化合物に再び戻った。これは、3-tpm内に存在するエーテル結合が要因であると推察される。また、各種ゲスト分子に対する吸着等温曲線測定の結果、水では、小さなヒステリシスが、メタノールでは、大きなヒステリシスが観測された。この吸着挙動の違いは骨格とゲスト分子の相互作用の違いによるものであり、エーテル結合が大きく起因しているものと考えられる。また、メタノールよりも大きいエタノールでは、ほとんど吸着を示さなかった。これは、分子が大きいため吸着できたなかったと推察される。これらの成果は、四面体配位子を用いた場合のCrystal engineeringを明らかにしており、これからの配位高分子のプロトン伝導体の探索において重要になってくるものと考えられる。本年度は前年度で行っていた四面体配位子Tetrakis(3-Pyridyloxymethylene)Methane(3-tpm)の系ではなく、テーマである「多孔性配位高分子におけるプロトン伝導体の探索」をもとに、新たなプロトン伝導体の創製を目的に研究を遂行した。具体的には、M(OH)(bdc)系多孔性配位高分子(bdcはテレフタル酸)におけるアンモニアを介した新規プロトン伝導体の創製である。これは配位高分子がその細孔内に存在する媒体分子や細孔壁の酸性度を容易に制御できることやゲスト分子を容易に置換することができる利点に着目して行った。通常の伝導媒体である水分子ではなく、これまで実現されていないアンモニア分子に着目した。アンモニアは水分子とは水素結合の形成が異なるため、水系とは異なったプロトン伝導システムを構築することができると期待されるため、科学的に興味が持たれる。また応用的にも近年アンモニアは燃料電池の水素キャリアとして非常に注目されており、その基礎研究として位置づけられる。

対象配位高分子として、M(OH)(bdc)(M=Al,Fe,bdc=terephthalate)系配位高分子に着目した。これらは一般にMIL-53(M)-Rと呼ばれ、様々な金属と置換基Rをもつテレフタル酸誘導体で同形構造をとる。本年度は置換基Rによるアンモニアの吸着挙動の違いとアンモニア雰囲気下において実際にプロトン伝導性を発現するのかを調査した。MIL-53及びその誘導体(MIL-53(AD,MIL-53(Al)-NH_2,MIL-53(AD-OH,MIL-53(Fe)-(COOH)_2)は文献に従い合成した。得られた配位高分子についてアンモニア雰囲気下での吸着組成等温線を測定すると、MIL-53及びその誘導体配位高分子は、アンモニアを可逆的かつ安定に吸脱着することが明らかになった。アンモニアの吸着量は置換基Rに依存して1から3分子まで変化した。アンモニアガス雰囲気下における伝導度測定から、MIL計53(Fe)-(COOH)_2において、アンモニアガス圧を0kPaから100kPaにすることで、4.7×10^<-12>Scm^<-1>から3.3×10^<-6>Scm^<-1>へと伝導度が6桁上昇しており、プロトン伝導性を示すことがわかった。本年度、錯体系において世界初のアンモニアを介したプロトン伝導体を発見した。本年度は前年度に引き続き、テーマである「多孔性配位高分子におけるプロトン伝導体の探索」をもとに、新たなプロトン伝導体の創製を目的に研究を遂行した。具体的には、M(OH)(bdc-R)系多孔性配位高分子(MIL-53(M)-R、M=Al,Fe、bdcはテレフタル酸)におけるアンモニアを媒介とした新規プロトン伝導体の創製である。これは配位高分子がその細孔内に存在する媒体分子を容易に置換することができる利点に着目して行った。本年度は前年度、アンモニアを媒介としたプロトン伝導性(3.3×10^<-6>S cm^<-1>)を発現することを確認していたMIL-53(Fe)一(COOH)_2に加えて、その他の配位高分子であるMIL-53(Al)、MIL-53(Al)-NH_2、MIL-53(Al)-OHのアンモニア雰囲気下でのプロトン伝導性の評価及び、プロトン伝導メカニズムの解明のためにアンモニアガス圧をより詳細に制御する装置系を考案し、各圧力における伝導性の評価を行った。上記3つの配位高分子は、10^<-13>S cm^<-1>(アンモニア圧0 kPa)から10^<-8>10^<-10>S cm^<-1>(100kPa)へと伝導度が上昇し、MIL-53(Fe)-(COOH)_2と同様にアンモニアを媒介としたプロトン伝導性を示すことが明らかとなった。さらに、0100kPaの範囲においてガス圧を制御した際の伝導度を測定し、吸着量に対する伝導度の相関図を作成した。その図から細孔内がアンモニア分子でほぼ充填される際に急激な伝導度の上昇が起きていることがわかった。これは細孔内の水素結合ネットワークが形成されないとプロトン伝導性を発現しないことを示しており、機構としては水系におけるGrotthuss機構に近い機構であると推察される。以上述べたように、アンモニアを吸着する多孔性金属錯体を発見し、アンモニアを媒体としたプロトン伝導性を発現させることに世界で初めて成功した。この成果はプロトン伝導体の物質科学の新領域を切り拓く研究成果で、極めて学術的価値の高い成果である。
発達障害における発語と身体運動の関係

幼児期における発達障害と、発語にいたる過程に身体運動との関係が強く示唆されるが、ヒトの目と手の協調運動には不明な点が多い。本研究では主に成人がペンを持ってなぞるときの視線計測を行った。計算モデルと比較したとき、被験者の視線の動きは、手の動きの予測をしていることが明らかになった。目の動きが、おおむね0350ミリ秒まで先の手の動きの速度の予測をし、予測のピーク時間や予測の精度は被験者によって異なった。個々の被験者は、それぞれに予測してもしていなくてもエラーが高くならないような異なったストラテジーを使っている可能性がある。発達障害、特に自閉スペクトラム症では、頻繁に視覚情報との協調運動の障害が報告される。本年度は人の視覚情報処理の仕組みを調べるために、まず成人の健常者が描画を行うときの眼球運動について、視線計測装置を用いて測定・解析を行った。工学系の大学である、豊橋技術科学大学との共同研究で行い、測定を自然科学研究機構生理学研究所で行った。研究の成果を、国内の工学系の研究会で発表した。人が、線をモデル軌道にそって描くときに、視線が先行することがわかった。現在、視線先行の度合いが書道の習熟度によって違うことを利用して、先行がどのようなメカニズムで起こるのか、また、どのような協調運どのスキルを表しているのか、などを解析している。習熟した人では、視線の先行が描画スピードとの関連があることが示された。しかし、現段階では、20人のデータ解析のうち半数程度しか終わっておらず、次年度以降にデータ解析を継続し、上記の視線先行の性質が、(1)当てはまる人と当てはまらない人の違い(2)描画スキルの上手さとの関係(3)視線先行と描画スピードの関係から描画時の視線先行に関する計算モデルの作成などへと発展させていきたい。共同研究者である、豊橋技術科学大学の福村直博・工学博士は、以前より描画時における腕の動きについて基礎的な研究を行っており、運動理論や運動制御についての理解が深い。今後も共同で解析や計算モデルの作成にあたっていく。本年度は、描画時における人の眼球運動の特性を調べるために、2014年度に測定した被験者の描画時の眼球運動測定のデータ解析を行った。書道家7名と、一般被験者13名の合計20名のデータを解析した。有効数は、19名分で、うち、17名については、スピード調整をしたデータについても使用可能であった。この17名のデータを、時系列解析し、Matlabによって、線形回帰やクラスター分析を行い、描画時における眼球運動の特徴を4つの線型モデルとして記述した。主に、以下(1)(6)の知見を得た。(1)時系列解析の一環として、手のスピードと、目の動きの関係を調べ、線形回帰できることを確かめた。(2)予測的な眼球運動の、時間差を計算した。(3)手のスピードとの明らかな関係がなかったため、曲率との関係を記述したが、明らかな関係は見つからなかった。(4)曲率変化と、手のスピードの関係を調べたところ、視点を通過する際の、手のスピードの差分と、曲率変化に線形の関係が見いだされた。(5)ただし、線形の関係には、2つ以上のクラスターがあったため、クラスター解析を行い、分離した。(6)それぞれのクラスターに対して、特徴を求めた。その後、測定データに対して、シュミレーションを作成することを目的として、共同研究機関の豊橋技術科学大学福村直博先生とともに、Matlabによる描画時眼球運動のシュミレーションモデルの作成に着手した。投稿論文原稿を作成するとともに、日本神経科学学会大会ポスター発表などにおいて、成果を発表した。今年度は、データ解析が主になり、次のステップの測定をすることができなかった。しかし、データ解析の面では、いくつかの新規な特徴がみつかり、ヒトの動作と目の動きの関係を記述することができた。次年度以降に、引き続き、測定を進めていきたい。本年度は、描画時におけるヒトの予測機能について、得られたデータを解析した。前年度、測定したデータを元にシミュレーションの作成に着手し、本年度はシミュレーションの作成を行った。本年度はいくつかの成果があった(1)豊橋技科大において、元々の軌道の経由点と視線の停留点の関係を調べた(2)データの一部で、個々のヒトから測定したデータより線形パラメータを算出し、それぞれのヒトの描画行動にそっくりなシミュレーションを作成できた。しかし、一方でシミュレーションが上手くいかないケースや、ノイズを加えていくと実測値よりもかなり少ないノイズで発散してしまうケースがあり、不安定であることがわかった。安定性に関して追加のファクターが必要であることが示唆された。(3)平行して行っていた時系列解析により、サッケード自体にフォワードモデル(予測機能)があることが見いだされた。(4)このフォワードモデルの評価とともに、描画コストの評価が必要になり、この2つの相関を見ることによって、予測機能の役割を推測することが重要と思われた。現在は予測機能の性質を詳しく調べ、同じように線型モデルなどで表されるかを調べている。今後はフォワードモデルを強化したシミュレーションを作成していくとともに、研究計画にある提示画像を変更したときの被験者の行動を測定し、何が視覚情報における手がかりとして重要なのかを調べていく。平成28年度は、共同研究者の豊橋技科大の研究者とともに学会発表を行い、現在は投稿論文2本の原稿を準備している。

昨年度に引き続き、シミュレーションの作成を行い、一定の成果を得ているが、時間があまり多くさけず、新規の測定まで到達しなかった。次年度も引き続き計画を進めていく予定である。研究実績の概要本年度は、1.ヒトの運動予測についてのデータ解析、2.計測システムの開発とテスト、3.発達障害に関わるゲノム変異がある場合の神経細胞の動態観察を進めた。1.前年度までに測定と解析で得られた被験者データを、さらに詳しく解析して、ジャーク最小モデルと比較したとき、被験者の眼球運動は、手の動きの予測をしていることが明らかになった。(1)眼球運動の一部の要素が、おおむね0350ミリ秒まで先の手の動きの速度の予測をし、(2)予測のピーク時間や予測の精度は被験者によって異なり、(3)運動エラーから計算した描画コストは、予測のよさに関係がないことがわかった。個々の被験者は、それぞれに視線で手の動きを予測しても、していなくても描画エラーが高くならないような異なったストラテジーを使っている可能性がある。以上はすべて本研究から見いだされた新しい治験であり、本年は3件の学会発表を行い、国際誌への論文投稿の準備を進めている。2.豊橋技術科学大学において、視線計測と描画を同時に行える測定システムの新規組み立てとテストを行った。新規装置はすでに組み立てが終わっており、テスト段階であるが、初期段階では時間精度の測定を含む基礎的な計測のデータを取る必要があり、進めている。3.発達障害では一部の患者に、大規模なゲノム変異があるが、ゲノム変異がある患者における神経細胞の分化における動態観察を行い、情報処理の基盤として神経細胞にどのような違いがあるかを記述した。(1)蛍光プローブを用いて、患者末梢血由来の分化誘導神経細胞の細胞形態をラベルし形態を観察した。(2)また細胞内オルガネラに特異的な蛍光プローブを用いて、細胞の移動に伴う細胞内構造の動態の違いを調べた。これらは発達障害に関係する、ある種のゲノム変異と神経情報処理における特性の関係を記述するものである。共著の投稿論文を準備中である。幼児期における発達障害と、発語にいたる過程に身体運動との関係が強く示唆されるが、ヒトの目と手の協調運動には不明な点が多い。本研究では主に成人がペンを持ってなぞるときの視線計測を行った。計算モデルと比較したとき、被験者の視線の動きは、手の動きの予測をしていることが明らかになった。目の動きが、おおむね0350ミリ秒まで先の手の動きの速度の予測をし、予測のピーク時間や予測の精度は被験者によって異なった。個々の被験者は、それぞれに予測してもしていなくてもエラーが高くならないような異なったストラテジーを使っている可能性がある。研究成果は、現在は測定データの解析中であり、解析が終了後に専門的な雑誌に論文として投稿する予定であるが、現在までに、解析手法について研究発表をしており、順調に進んでいる。現在、豊橋技術科学大学とともに進めているシュミレーションの結果を待って、論文作成と投稿を行うとともに、提示画像を改変した実験を進め、ヒト描画時眼球運動と、視覚情報処理についての大変ベーシックな現象を記述していきたい。ただし、測定面では少し遅れがあるので、年限を延長して測定することも視野に入れる。
下顎枝の延長が顎関節に及ぼす影響について

咬筋や内側翼突筋など閉口筋による張力の影響があり、下顎頭に直接負担がかかると考えられる下顎枝高の延長を行い、顎関節構造体における変化を観察するために本研究を施行した。日本白色種家兎(雄性3kg)を使用し口外法により片側の下顎枝の垂直骨切りを行った。手術は顎下部より咬筋を剥離して下顎枝外側面を広範に露出し、サージカルバーにて骨切りを行った。実験群ではこの後下顎骨体部を5mm下方に牽引した状態で、骨離断部を0.3mmステンレスワイヤーにて結紮固定した。すなわち片側の下顎枝高を5mm延長した。手術後、1週から12週で10%中世緩衝ホルマリンにて潅流固定し、両側の顎関節を含む下顎枝を一塊として摘出した。この間における顎関節の形態変化を観察した。コントロール群として未処置の家兎を用いた。雄性3kgの日本白色種家兎は生後およそ16から20週で青年期に相当し、コントロール群では週令が増すごとに体重が増加するが、実験群では術後1週間で体重減少がみられ、2週目より体重の回復がみられた。顎関節組織の軟X線による検索では、下顎頭の下顎窩外への脱臼およびマクロ的な下顎頭形態の異常は見られなかった。HE染色による組織検索では骨組織に重大な変化は見られなかった。また、下顎頭軟骨組織では軟骨線維層、増殖細胞層の肥厚が見られた。咬筋や内側翼突筋など閉口筋による張力の影響があり、下顎頭に直接負荷がかかると考えられる下顎枝高の延長を行い、顎関節構造体における変化を観察するために本研究を施行した。日本白色種家兎(雄性3Kg)を使用し口外法により片側の下顎枝の垂直骨切りを行った。手術後、1週から12週で10%中性緩衝ホルマリンにて潅流固定し、両側の顎関節を含む下顎枝を一塊として摘出した。この間における顎関節の経時的形態変化を観察した。シャムオペ群として口外法による片側の下顎枝の垂直骨切りのみを行い骨片固定をしない群を設定した。本年度は顎関節の形態変化の観察に先立ち、家兎の術後の体重変化について示す。雄性3Kgの日本白色種家兎は生後およそ16から20週であり青年期に相当し、コントロール群では週令が増すごとに体重が増加する。またシャムオペ群では下顎頭と歯列間を離断したが術後に目立った体重減少はみられなかったが、実験群では術後1週間で著明な体重減少がみられ、2週目より体重の回復がみられた。これは実験群では術後一時的な摂食障害が生じたことを示唆し、顎関節に対してもストレスとなっていることが推測される。顎関節組織の組織学的検索は次年度に報告する。
ウサギにおける常生歯の萌出過程と歯牙交換を伴う歯の萌出過程の病理組織学的研究

本研究では、常生歯の萌出機構と歯質の形成機構について検索を進めるため、NW系ウサギとの未萌出歯(永久前臼歯,永久臼歯)とラット切歯について非脱灰研磨標本と脱灰薄切標本の観察を行ってきた。まず、金属イオンと錯体をつくり、硬組織の時刻描記に利用されるEthylene Diamine Tetramethylene Phosphonic Acid(EDTPO)について、ラット切歯形成に及ぼす影響を調べた。この実験においては、5週齢(体重100g前後)の雌生Wistar系ラットにEDTPOを経口投与したところ、投与4日目頃から断続した象牙質の石灰化と、同部に対応して島状のエナメル基質の分泌(エナメル質減形成)が認めらえた。なお、投与開始時にすでに基質形成期あるいは成熟期にあったエナメル質では減形成は認められなかったが、成熟化に伴う石灰化は障害された。象牙質形成に関連して、EDTPO投与は唇側と口蓋側で異なる効果をもたらすことが確かめられた。エナメル質に覆われた唇側象牙質では基質形成の遅延あるいは中断が起こるが、添加された象牙基質は石灰化した。他方、口蓋側象牙質では象牙基質の添加は見られるが、今回の観察期間を通じて未石灰化の状態に残っていた。このような所見もまた象牙質での石灰化の開始とその継続にエナメル器の側からの関与を示唆している。Bisphosphonate系の薬剤である1-hydroxyetheylidene-1,1-bisphosponate(HEBP)をラットに連続投与した場合に、萌出が抑制されること、歯槽骨での類骨質が増殖し、歯と類骨質との癒着が生じた。EDTPO投与による歯槽骨改造の障害は、このHDBPによる作用効果と極めて類似していた。現在、哺乳期ウサギに0.011.0mg/100gb. w.のHEBPあるいはEDTPOを投与し、その後の経時的な組織変化と歯の萌出過程への影響について観察を続けている。
S上の金融データ解析環境の構築

金融データ解析に必要な高度の環境を、探索的データ解析用のS言語。システム上に構築し、その有効性を確かめた。まず、いわゆる国定長のレコードから必要な部分をとり出し、Sのオブジェクトとして組識化する関数土、日、祭日の欠損位を補間し、各月の日数をそろえる関数など、データの浄化、細識化に必要な諸関数を整備した。解析用には、多変量時系列として、変量問の信相のずれを検出する関数、さまざまな属性を処理する関数などを整備した。これらの道見を用いて、その有効性をチェックした。本研究では特に、1986年4月1日から1992年3月30日までの金利データを素材とした。ユーロ金利6ケ月、1年物、スワップ3年、5年、7年、10年の計7系列を入手し、まず,sablでトレンド、シーゾナル、イレギュラーに分解したか必ずしも満足な結果ではなかったので、短期のトレンドという概念を導入lowessという平倫化の手法で、長期トレンド、短期トレンド、残差に分解した。その結果での残差も次類2の自己回帰モデルが良好にあてはまることがわかり、この分解の正しさが実証された。7系列の問の関係は、残差については、6ケ月ものが他の金利に大きな影響を与えていることが発見できた。短期のトレンドは、シーゾナルとも異なり、その解釈はさまざまな形で可能であるが、これまで、見過されてきた月単位でのゆっくりした変動であり、今後の研究課題として充分、価値のある発見であった。
巨核球造血におけるapoptosisの役割と血小板産生のメカニズムの解明

巨核球造血研究は、トロンボポエチン(TPO)の発見以降飛躍的に進歩したが、巨核球自体脆弱なために研究材料として扱い難く、研究が遅れた。しかし、巨核球から血小板が産生される様子が、apoptosisの形態学的特徴に類似することや培養巨核球がapoptosisに陥りやすいという報告から、近年血小板産生へのapoptosisの関与が支持される傾向にあるが、未だ不明な点も多い。そこで、巨核球造血へのcaspase-活性化の関与を解明するために、bc1-2遺伝子を血液細胞に過剰発現させたvav-bc1-2トランスジェニック(Tg)マウスを用いて研究を行った。生体内における血小板産生能を5-FU投与により評価した結果、野生型では投与後8日目以降に血小板数のovershootが認められたが、Tgではみられなかった。また5-FU投与後血小板回復期のTg骨髄内巨核球数は有意に低下し、未熟巨核球比率の低下が明らかとなった。この原因を探索するために、造血幹細胞から巨核球への分化能を検討した結果、造血幹細胞から巨核球への分化は低下していた。以上より、Tgマウスでは造血幹細胞から巨核球への初期分化が障害されているものと考えられた。そこで、初期巨核球造血におけるcaspase活性化の関与を検討するために、造血前駆細胞にcaspase阻害剤を添加したところ巨核球コロニー形成能が低下した。初期巨核球造血におけるcaspaseの活性化を測定した結果、培養6時間後にcaspase-3活性化が認められた。最後に、血小板産生へのcaspase活性化の関与を検討したが、巨核球胞体突起形成能は両者で有意な差はなく、caspase阻害剤添加も胞体突起形成能に影響を与えなかった。以上より、caspase活性化は初期巨核球造血に関与するが、成熟巨核球からの血小板産生にcaspase活性化は関与しないと考えられた。
富士山亜高山帯森林生態系における炭素循環の研究

富士山森林限界付近の亜高山帯針葉樹林において、上部の裸地を基準点として、植生の一次遷移の進行方向に沿って斜面上下方向にトランセクトを設定し、上部から50m(カラマツ森林限界)、120m(カラマツ林)、220m(シラビソ林)の3地点を対象に土壌CO_2フラックス(土壌からの二酸化炭素の放出速度)の季節変動を調査した。主要な測定方法としてCC(密閉)法を用い、CO_2濃度の決定にはガスクロマトグラフ(GL Sciences, GC-390)を用いた。サンプリングは2001年9月14日、10月20日、2002年5月30日、8月21日、11月9日の計5回行われた。また、土壌CO_2フラックスの環境因子による影響を評価するために土壌温度、土壌含水率の測定を平行して行った。その結果、CO2濃度の回帰直繰(時間あたり)の傾きから算出された土壌CO_2フラックスは、土壌温度とのあいだに指数関数的な関係がみられた。士壌CO_2フラックスの温度依存性を表すQ_<10>値は、50m区では4.4、120m区で3.4、220m区で4.1、全体では3.6であった。このことから120m区(カラマツ林)において、温度の上昇に対するCO_2フラックスの増加割合が小さいことが明らかになった。また50m区では他の2区に比べばらつきが大きかったが、このことは土壌表面の温度環境が高温で推移する影響の他、3区の中で土壌がもっとも未発達であることにより、土壌有機物や植物根の配置(浅根性)が空間的に不均一であることが原因のひとつと考えられる。無雪期間(5月11月)の土壌CO_2放出量は、50m区、120m区、220m区でそれぞれ3.4、3.2、4.0(Mg C ha^<-1> 7months^<-1>)であった。これらの値は冷温帯落葉広葉樹林に比べると低いレベルであるが、同じ富士山の低山帯のアカマツ林に匹敵するほどの値であり、予想を大きく上回るものだった。富士山亜高山帯森林限界付近(標高約2,400m)のカラマツ・シラビソ林林床において、土壌呼吸の多点測定を行った。宝永火口外縁部の永久調査区において、上から50m区(カラマツ、ミヤマハンノキ優占)、120m区(カラマツ、シラビソ優占)、220m区(シラビソ優占)の遷移段階の異なる3箇所を選定し、各5点ずつの土壌呼吸速度を測定した。今年度は現象の把握のためにチャンバー内の二酸化炭素濃度増加を元にした測定法(cc:密閉法)を用いて土壌呼吸速度の測定を行った。測定は2001年9月14日、10月20日の2回、それぞれ太陽高度の高い1114時の間に行われた。同時に環境因子である土壌表面温度、土壌含水率の測定を行った。また同時に次年度の運用に向けてバッテリへの常時電源供給(風力発電による)を可能にしたOTCシステムの開発、試験を行った。また生育期間中の6月から11月にかけて、土壌への炭素の投入量を推定するためにリタートラップによる落葉落枝量の測定を行った。9月には50m区でもっとも土壌呼吸速度が高く、かつばらつきももっとも大きかった。一方120m区では土壌呼吸速度が低く、ばらつきも小さかった。10月にもやはり50m区がもっとも高い土壌呼吸速度を示したが、9月に比べてばらつきは小さくなった。遷移の進行(土壌の発達)の度合いを考慮すると、森林限界上部よりも下部の方が高い土壌呼吸速度を示すことが予想されたが、今回は予想を覆す結果となった。土壌呼吸速度に大きく影響する土壌含水率は森林限界上部から下部にかけて増加する傾向がみられたが、土壌温度は逆に森林限界上部の方が高い傾向があり、これらの影響が複雑に関係し合っていることが考えられる。また土壌の未発達な森林限界上部の方が、植物根による呼吸の影響が大きく現れることも考えられる。今年度森林限界付近の土壌呼吸速度の傾向が、密閉法によりある程度確認されたが、次年度はさらに多点連続観測を行い、日変化、季節変化のプロファイルを得て、環境因子との関連について詳細な解析を行う予定である。士壌CO_2フラックスの温度依存性を表すQ_<10>