hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物の細胞周期と分化の制御機構

タバコから新規サイクリンD遺伝子を3種類単離し、その内2種類が植物ホルモンに応答して発現することをRT-PCRを用いて明らかにした。3.サイクリンDとRb蛋白質の抗体を作製し、蛋白質レベルで細胞周期に伴う量的な変動を調べる。同調培養系を用いた細胞周期に伴う遺伝子発現はまだ解析できていないが、Rb蛋白質のペプチド抗体を作製し、比較的特異性の高い抗体であることをWestern解析により確認した。His-tagを付加したサイクリンDを大腸菌で作製し、抗体の作製を行っている。1.タバコサイクリンD遺伝子の発現様式を解析した。昨年度、タバコから4種類のサイクリンD遺伝子(NtcycD3)の単離に成功したことから、本年度は各遺伝子の発現様式を解析した。まず、同調培養系を用いて細胞周期に伴う遺伝子発現を調べた結果、NtcycD3-1とD3-3は細胞周期に関わらずほぼ一定に発現が見られたが、D2-2aとD2-2bではG2期からM期、またはGl期からS期に発現が高くなることが明かになった。動物のサイクリンD遺伝子は細胞周期に依存せず、成長因子に依存して発現することから、植物のサイタリンD遺伝子は動物とは異なる発現制御を受けることが示唆された。また、D2-2aとD2-2bは植物ホルモンに応答して発現することも明かになり、成長調節因子からサイクリンD遺伝子に至るシグナル経路の存在が示唆された。2.タバコサイクリンDはCdc2と結合し、Rbタンパク質をリン酸化することを解析した。動物ではGl期からS期の移行にRbタンパク質が抑制的に働いており、サイクリンD/CDK(サイタリン依存性キナーゼ)がRbタンパク質をリン酸化することでS期進行の準備が開始される。これまで植物のRbタンパク質をリン酸化するCDKの実体は不明であったが、私たちはサイクリンDとCdc2の複合体が、少なくてもin vitroでタバコRbタンパク質をリン酸化することを証明した。すなわち、バキュロウイルス発現系を用いて4種類のタバコサイクリンDとCdc2を発現させたところ、すべての組み合わせで複合体を形成し、Rbタンパク質をリン酸化する活性を示した。今後は植物細胞内でも複合体を形成し、キナーゼ活性を持つことを証明したい。
視覚の特性に基づくプリントメディアからのリアリティの創造

3年に渡り、主に印刷された画像のコントラストを操作して、リアリティのある静止画像を作成することを試みた。プロジェクタによる印刷物への同画像投影を行うことにより、飛躍的にコントラストが向上し、かなりくすんだ印刷画像であっても活き活きとした鮮明なもになることが実際に確かめられた。プロジェクタの解像度はXGAであっても、もともとの印刷画像に微細情報が含まれているため、投影により細部が失われることはなかった。通常照明の画像と同時に観察すると、通常照明の画像よりは一層くすんで見えた。人間の視覚系は、コントラストに対して急速に順応するものと思われる。問題点としては、印刷画像と投射画像の位置ずれを最小限にする調整が必要なことと、最適な画像を提示するためには輝度コントラストと彩度コントラストの独立した調整が必要なことであった。単にグレースケール化した投射画像で輝度コントラストだけを強調すると、彩度コントラストが非常に弱く見え、元画像をそのまま投射すると、彩度コントラストが非常に強くみえるためである。これらに加えて、本年度は逆に、画像の輝度コントラストをほとんどなくし、色情報のみの画像を使うことにより、画像が動いて見える現象を調べた。この現象は、薄暗い環境においてよく観察され、グレースケールによる画像では観察されなかった。輝度コントラストの低下した画像では、眼球運動による網膜像の動きがサッカード抑制を受けずに、そのまま見えるようである。この錯視現象は、ECEM'05(眼球運動に関するヨーロッパ会議)にて発表した。また、静止画の輝度の配置パタンによって動きが見える錯視について、そのメカニズムを調べた。輝度コントラストへの順応が関与していると思われるが、背景の輝度を変化させると見えの方向が変わることから、この説を部分的に確認しECVP'05(視覚に関するヨーロッパ会議)にて発表した。本研究は、画像の輝度コントラスト、色コントラストを操作することによって見えがどのように変わるかという視覚の特性の研究と、それを印刷画像に応用して、ポスター等の展示画像の「リアルさ」を高めようというものである。今年度は、プロジェクタを用いて印刷画像に同一画像を投影し、輝度コントラストを飛躍的に高め、リアルさを演出するシステムの予備テストを行なった。この操作により、理論通り、画像のコントラストや色の純度は見た目で明らかに向上したが、時として不自然に色が濃くなる場合があった。同一画像を白黒画像にして投影すると、コントラストは高まったが、色が薄まって感じられ、かえって印象が悪くなった。この結果から、単に同一画像を投影するだけでなく、彩度の補正をしなければ、逆にリアルさが失われる可能性があることがわかった。さらに、色票を移した画像が蛍光色のように発光して見える現象もあり、必ずしも「リアル」な方向に印象が変わるわけではないことがわかった。来年度は、実際に多くのパラメータと印刷画像を用いて印象評価実験を行なう予定である。また、輝度コントラストを高めるのとは正反対に、輝度コントラストをゼロにした画像も作成した。その結果、一面等輝度の画像では、目の動きと反対方向への動きが感じられ、目がサッカードを起こして動くたびに画像が不安定に動揺した。これは従来の視覚に関する知見にないものであり、新しい発見である。印刷画像から動きを感じさせる特殊効果としても応用が可能であろうと思われる。2004年度の視覚学会に現象報告を行なったが、来年度は実験を行なって国際学会に発表する予定である。印刷物からの種々の知覚的リアリティの創出を研究課題としており、平成16年後は、主に動きの知覚に関して、大きな成果があった。印刷物は静止画像しか表示できないが、色素のある等輝度パタンが、サッカードによって動きが知覚される現象を発見した。知覚実験により、色定義パタンはその輝度差が±30%以内の場合に、サッカードと逆方向に動いて見えることがわかった。やや薄暗い環境、周辺視野による観察で動きの印象が強調された。等輝度パタンの見えは、一般にリーブマン効果として知られているが、サッカード中は等輝度時に最も良く動きが知覚されるこの現象は見過ごされていた。これらの結果は国際学会(Asian Conference on Vision)において発表済みで、現在論文を作成中である。また、静止画から動きが知覚される現象としては、周辺ドリフト錯視が知られている。この現象に関しては、これまでわずかな定性的研究があるのみだったが、今回、定量的な測定が可能であることを明らかにし、実際に周辺ドリフト錯視を起こす2つの輝度プロファイルに対して実験を行った。その結果、要素が輝度の順に並べられた従来のパタンよりも、白、明灰色、黒、暗灰色の順に並ぶ北岡・芦田バージョンの方が、動きの知覚の持続時間が長く、知覚的動きの方向も容易に制御可能であることがわかった。これらの結果は平成17年度に、国際学会で発表予定である。印刷物の明度コントラスト拡大による発光の知覚や色コントラスト拡大による画像の印象の変化など、昨年に引き続き研究を行っており、平成17年度には総合的な画像の主観評価を交えて成果をまとめる予定である。

通常照明の画像と同時に観察すると、通常照明の画像よりは一層くすんで見えた。人間の視覚系は、コントラストに対して急速に順応するものと思われる。問題点としては、印刷画像と投射画像の位置ずれを最小限にする調整が必要なことと、最適な画像を提示するためには輝度コントラストと彩度コントラストの独立した調整が必要なことであった。単にグレースケール化した投射画像で輝度コントラストだけを強調すると、彩度コントラストが非常に弱く見え、元画像をそのまま投射すると、彩度コントラストが非常に強くみえるためである。これらに加えて、本年度は逆に、画像の輝度コントラストをほとんどなくし、色情報のみの画像を使うことにより、画像が動いて見える現象を調べた。この現象は、薄暗い環境においてよく観察され、グレースケールによる画像では観察されなかった。輝度コントラストの低下した画像では、眼球運動による網膜像の動きがサッカード抑制を受けずに、そのまま見えるようである。この錯視現象は、ECEM'05(眼球運動に関するヨーロッパ会議)にて発表した。また、静止画の輝度の配置パタンによって動きが見える錯視について、そのメカニズムを調べた。輝度コントラストへの順応が関与していると思われるが、背景の輝度を変化させると見えの方向が変わることから、この説を部分的に確認しECVP'05(視覚に関するヨーロッパ会議)にて発表した。
Mg系水素吸蔵合金のナノ結晶構造規制と負極特性

本研究では、メカニカルアロイングで作製したMg系水素吸蔵合金をグラファイトなどとの複合化により表面改質したときに常温での負極特性が大幅に向上した原因やメカニズムを明らかにすることを目的として、表面改質前後の微細構造や組成の変化をラマン分光法やXPSを用いて解析した。本研究により得られた知見をまとめると次のようになる。1.ラマン分光測定の結果より、グラファイトにより表面改質したMgNiにおいては、1579cm^<-1>におけるグラファイトのE_<2g>^<(2)>に帰属されるピーク以外に1606cm^<-1>付近にショルダーが認められることがわかった。また、Mgのみをグラファイトで改質した場合にもこのショルダーが観察されたことから、ショルダーの出現はπ電子を有するグラファイトからMgNi合金表面のMgへの電荷移動に起因すると考えられる。2.XPS測定の結果より、メカニカルアロイングにより作製したMgNi合金の表面においてMgはMgOとして存在し、Niは金属状態で存在するが、この合金ををグラファイトで表面改質すると表面のMgは金属状態に近づくのに対してNiは酸化物になることがわかった。これは、グラファイトからMgへの電荷移動によりMgと酸素の結合がより弱くなり、その結果、酸素とNiの結合がより強くなったためと考えられる。また、表面改質を行うと、MgNi合金表面における金属状NiのMgに対する組成比が増大し、これがMgNi-グラファイト複合体の水素吸蔵速度および負極特性の向上に大きく寄与していると考えられる。
アーク溶接における金属蒸気挙動の三次元計測

本研究は,溶接アークの非軸対称かつ時間変化のある三次元的なプラズマ・金属蒸気挙動を実験的に明らかにすることを目的としている.こうした非軸対称プラズマの診断にはプラズマを多方向から計測し断面を再構成するトモグラフィ技術が必要であるが,プロセス中に発生する金属蒸気挙動をも捉える場合は複数の線スペクトルを同時に計測する必要がある.本研究では複数のCCDカメラと2種類の干渉フィルタからなる多色多方向同時計測装置を構築し,ミグアーク現象を対象に本手法を適用した.本計測によって,スプレー移行からグロビュール移行への遷移とともにアルゴン,鉄蒸気の分布に偏りが生じることを明らかにすることができた.アーク溶接プロセスは未だ完全な制御下にはなく,最適な溶接プロセス,設定条件の選定は非常に困難で多大な労力を要するのが現状である.これは溶接プロセスの熱源特性がまだ明らかになっていないことが原因の一つである.これに対し,アークプラズマに非接触で擾乱を与えずその特性を計測することができる発光分光法が広く用いられる.その多くは,現象の軸対称性を仮定し,一方向から計測する二次元的(r,z)な手法である.しかし実際には,電極を傾斜させる,複数の電極を用いる,消耗式電極を用いる場合はそもそも軸対称性を保つのが難しいなど,三次元的(x,y,z)な現象も多い.本研究では,そうした三次元現象かつ非定常な現象を捉えることができる多方向同時分光計測装置を構築した.著者らはこれまでに2電極TIGアークなどへの適用結果を報告してきたが,本年度は,MIGアークの計測を試みた.シールドガスとしてのAr,金属蒸気としてFeの挙動を同時に観察するため,二種類の干渉フィルタを用い,各4方向,合計8方向での観察を行った.電流を大きくするとアーク及び溶滴の挙動はグロビュラーからスプレーへと移行する.本実験では,スプレー移行(295A)ではアルゴンプラズマも鉄蒸気プラズマもリング形状となるが,グロビュラー移行(175A)では不安定な非軸対称分布を形成した.本研究における三次元分光計測の結果によると,一見規則性のない分布であるグロビュラー移行は,スプレー移行における軸対称系からFe軸よりもAr軸の方が大きくずれたような現象であることが明らかとなった.本研究では,複雑な溶接プロセスの熱源特性を捉えるための三次元発光分光法を開発している.アークプラズマの発光分光計測には現象を軸対称と仮定しアーベル逆変換を用いる二次元(r,z)計測が頻繁に用いられるが,本研究の計測法は,多方向からの発光情報をML-EM法により断面発光強度分布として再構成していく三次元的(x,y,z)な計測法であり,非軸対称現象にも適用可能である.昨年度はMIGアークの計測を試み,シールドガスとしてのAr,金属蒸気としてFeの挙動を同時に観察するため,二種類の干渉フィルタを用い,各4方向,合計8方向での観察を行った.断面発光強度分布の再構成は一般的に計測方向数が多いほど精度が高い.本年度はAr,Feそれぞれ6方向ずつ,計12方向での計測を可能にし,光学系の見直し,空間分解能の調整などと合わせ,計測装置の改善を行い,MIGアークの非軸対称なプラズマ挙動を捉えることに成功した.また干渉フィルタを用いる分光計測の問題点について調査した.本計測装置のように,プラズマの分光計測の手法としては干渉フィルタとカメラを用いることも少なくない.干渉フィルタによる分光計測では,点分光器を用いた計測と異なり面情報を一度に得ることができるが,連続スペクトルの強度やフィルタの半値幅によっては別の線スペクトル強度も含んだ強度が計測される.そこで,静止TIGアークを対象に干渉フィルタの半値幅や希望波長からの干渉フィルタ中心波長のずれが,計測されるスペクトル強度及びその強度から変換されるプラズマ温度に与える影響を調査した.その結果,半値幅が大きいフィルタを用いると計測されうる温度が低下することを明らかにした.本研究は,溶接アークの非軸対称かつ時間変化のある三次元的なプラズマ・金属蒸気挙動を実験的に明らかにすることを目的としている.こうした非軸対称プラズマの診断にはプラズマを多方向から計測し断面を再構成するトモグラフィ技術が必要であるが,プロセス中に発生する金属蒸気挙動をも捉える場合は複数の線スペクトルを同時に計測する必要がある.本研究では複数のCCDカメラと2種類の干渉フィルタからなる多色多方向同時計測装置を構築し,ミグアーク現象を対象に本手法を適用した.本計測によって,スプレー移行からグロビュール移行への遷移とともにアルゴン,鉄蒸気の分布に偏りが生じることを明らかにすることができた.本研究においては,発光分光計測に用いる線スペクトル強度の面情報を取得するため,CCDカメラと干渉フィルタのセットを用いる.またトモグラフィによる断面の再構成を行うために,この検出器セットを複数用いている.これまでは全ての検出器が同じ構成,すなわち単色多方向同時計測装置であった.当該年度においては,当初の予定どおり,別の干渉フィルタを選定することでこれまでの単色から多色多方向同時計測へと展開できた.この結果,金属蒸気が顕著に生じるMIGアーク現象における非軸対称現象を捉えるに至っている.計測対象についてはTIGアークからMIGアークへの展開であったが,金属蒸気が多く出るために変化が捉えやすいMIGアークからの適用となり,順序が逆転してしまったが,大きな問題ではないと考えている.アーク溶接,プラズマ診断現状,MIGアークの多色多方向同時計測が出来てはいるものの,結果としてわかるのは発光量であり,具体的な物理量への変換が出来ていない.

これには比較的精度の高い分光器によるスペクトル分布結果を発光分光理論に照らし合わせ,最適な理論展開を行う必要がある.類似研究においていくつかの方策が行われていることもあるが,本研究で行う三次元計測には新たなステップが必要である.今後はこれを踏まえ,計測結果の定量化を行う.また,この過程においてTIGアークの基礎的な分光を改めて行う必要もあると考えられる.その結果に付随して,当初予定であった非軸対称TIGアークにおける金属蒸気の挙動や分光計測における干渉フィルタの種々影響を調査,報告する予定である.支払請求額に対して残額は0.015%である.一円単位の細かな消耗品による使い切り処理を行わなかったため生じた金額であり問題はない.当初予定に252円が加わったのみであり計画に問題はない.引き続き干渉フィルタといった光学部品等に使用する計画である.
脾臓微小環境における Tlx1 発現間葉系細胞の役割

脾臓微小環境は、濾胞樹状細胞(FDC)、辺縁細網細胞(MRC)、線維性細網細胞(FRC)から構成される。しかし脾臓間葉系ストローマ細胞の起源や、維持機構については明らかとなっていない。申請者らは脾臓形成マスター制御因子であるTlx1発現細胞及びその子孫細胞を追跡可能な新規レポーターマウス;Tlx1-CreERT2-IRES2-Venusマウスを作製し、脾臓Tlx1発現細胞の細胞系譜解析を行った。その結果、濾胞樹状細胞、線維性細網細胞、辺縁帯細網細胞および赤脾髄線維芽細胞などの成熟間葉系細胞は、Tlx1発現細胞を起源とすることが明らかになった。脾臓は、老化赤血球の除去や鉄の再利用の場を担う赤脾髄、免疫応答の中心的な場である白脾髄、そして白脾髄へのリンパ球移入領域である辺縁帯から成る臓器である。これまで、赤脾髄、白脾髄、そして辺縁帯に定住する免疫細胞について多くの研究がなされてきた一方で、細胞の働く「場」については殆ど研究がなされていない。この微小環境を形成する「場」の正体は、間葉系細胞や血管内皮細胞などのストローマ細胞であり、脾臓では濾胞樹状細胞、線維性細網細胞、辺縁帯細網細胞、赤脾髄繊維芽細胞に分類されており、近年その生理学的な重要性が明らかになっている。しかしながら、これらの間葉系ストローマ細胞がどの様に供給され、生涯を通じて維持されているかについては殆ど理解されていない。我々は、脾臓形成マスター制御因子であるTlx1を発現する細胞集団に焦点を当て、脾臓微小環境を分子レベルで理解する事を目的とし、研究実施系計画に基づき研究を行った。当該年度に実施した研究の成果は、Tlx1発現細胞はPDGFRα/β, LtβRなどの間葉系幹細胞マーカーを発現し、脾臓限定的に存在している細胞集団である事を証明した。さらに、Tlx1発現細胞は、濾胞樹状細胞、線維性細網細胞、辺縁帯細網細胞、そして赤脾髄繊維芽細胞などの全ての脾臓成熟ストローマ細胞への分化能を有していた。つまりTlx1発現細胞は成熟間葉系ストローマ細胞の前駆細胞として、生涯を通じて維持されている細胞集団であることを明らかにした。平成27年度の研究実施系計画は、脾臓原基形成に必須の転写因子であるTlx1を発現する細胞(Tlx1発現細胞)の性状や局在を明らかにし、さらに成体脾臓におけるTlx1発現細胞の役割について明らかにすることであった。そして、Tlx1発現細胞は濾胞樹状細胞、線維性細網細胞、辺縁帯細網細胞、そして赤脾髄繊維芽細胞への分化能を維持したまま生涯脾臓で維持されている間葉系前駆細胞であることを明らかにした。一方、当初は予期していなかった結果として、Tlx1発現細胞は造血制御因子であるCXCL12、SCFなどを高発現していた。そこで、Tlx1発現細胞と脾臓造血幹前駆細胞との関係を調べるために、Tlx1creER;Rosa26-DTA (DTA)マウスを用いてTlx1発現細胞を除去後の脾臓への影響を調べた。すると、脾臓に存在する造血幹前駆細胞の実数が有意に減少した。さらに、LPSやフェニルヒドラジン投与による脾臓髄外造血の誘導により、Tlx1発現細胞におけるTlx1の発現が上昇するという現象を見出した。そこで、Tlx1の発現上昇にどの様な意味があるのかを調べる為に、Tlx1発現細胞で選択的にTlx1を過剰発現誘導可能なTlx1CreER; Rosa26-CAG-Tlx1 (Tlx1 tg)マウスを作製し解析を行った所、Tlx1 tgマウス脾臓で、自然発症的に脾腫を伴う髄外造血が誘導された。従ってTlx1発現細胞は、脾臓の形成や維持に関わる間葉系前駆細胞としての機能だけではなく、これまで全く明らかとされていない脾臓造血ニッチである可能性が浮上している。脾臓は、老化赤血球の除去や鉄の再利用を担う赤脾髄、免疫応答の場である白脾髄、そしてリンパ球移入領域である辺縁帯、立体構造を支える被膜・脾柱から構成されている。近年、濾胞樹状細胞、線維性細網細胞、辺縁帯細網細胞、そして赤脾髄線維芽細胞という脾臓の各構成要素に局在し、微小環境(ニッチ)を形成している間葉系ストローマ細胞の重要性が明らかになっている。しかしながら、これら間葉系ストローマ細胞が、どのように供給・維持されているのかについては、殆ど明らかになっていない。我々は、脾臓形成マスター制御因子であるTlx1を発現する細胞集団(Tlx1発現細胞)に焦点を当て、脾臓微小環境とTlx1発現細胞の関係性を明らかにする事を目的とし、研究を行った。

脾臓におけるTlx1発現細胞の性状は、CD105+、PDGFRα/β+、CD44+、Ltβ受容体+の細胞集団であり、さらにTlx1発現細胞が濃縮される細胞分画は、脂肪、骨芽細胞、軟骨細胞への分化能力を有する細胞群であることから、Tlx1発現細胞は、間葉系前駆細胞である事を明らかにした。さらに、胎児期、新生児貴、成体におけるTlx1発現細胞の細胞系譜解析から、Tlx1発現細胞は、濾胞樹状細胞、線維性細網細胞、辺縁帯細網細胞、そして赤脾髄繊維芽細胞の全ての脾臓微小環境を構成するストローマ細胞への分化能を有している事が明らかとなった。興味深い事に、胎児期脾臓を腎被膜下へ移植する事によって異所的に人工脾臓を形成させた所、脾臓再生期においてもTlx1発現細胞は全ての成熟ストローマ細胞へ分化した。従って、Tlx1発現細胞は胎児期、新生児貴、成体で維持され続ける細胞であり、さらに脾臓再生期においても脾臓微小環境を構成するすべての間葉系ストローマ細胞への分化能を有している事が明らかとなった。脾臓微小環境は、濾胞樹状細胞(FDC)、辺縁細網細胞(MRC)、線維性細網細胞(FRC)から構成される。しかし脾臓間葉系ストローマ細胞の起源や、維持機構については明らかとなっていない。申請者らは脾臓形成マスター制御因子であるTlx1発現細胞及びその子孫細胞を追跡可能な新規レポーターマウス;Tlx1-CreERT2-IRES2-Venusマウスを作製し、脾臓Tlx1発現細胞の細胞系譜解析を行った。その結果、濾胞樹状細胞、線維性細網細胞、辺縁帯細網細胞および赤脾髄線維芽細胞などの成熟間葉系細胞は、Tlx1発現細胞を起源とすることが明らかになった。今後の推進方策は、平成27年度に得られた知見を踏まえ、平成28年度研究実施系計画に基づき研究を遂行していく。特に、Tlx1発現細胞からの脾臓再構築への挑戦に重点をおき研究を遂行していく。具体的には、脾摘出マウスの腎被膜下に、単離したTlx1発現細胞を移植し、異所的に白脾髄や赤脾髄などの免疫微小環境が構築されているかどうかを検討する。同時に、Tlx1欠損(Tlx1-Cre/Cre)-ROSA26-Tlx1マウスを作製し、無脾症を呈するTlx1欠損マウスへTlx1を時限的に再発現させる事により、生体脾臓が再構築されるかどうかについて検討を行う。また、既述した様にTlx1発現細胞が脾臓造血幹細胞ニッチであるという可能性を示すデータが得られているため、脾臓髄外造血微小環境のメカニズムの解明にも焦点を当て研究を進展させていく。現在、骨髄造血の不全に対する新規治療法として、脾臓造血ニッチ細胞の活用はアイディアとして存在しているが、実用化には至っていない。そこで、脾臓髄外造血の責任細胞(ニッチ)がTlx1発現細胞であるとの仮説を立て、証明する事を目標とする。同時に、髄外造血におけるTlx1発現細胞の制御メカニズム及び作用機序の解明は、脾臓髄外造血制御法への応用研究ならびにin vitroでのTlx1発現細胞培養による造血幹細胞分化・増殖技術の開発へと繋げることが可能となり、当該研究分野の進展に大きく貢献できるものと確信している。免疫学平成27年度で重点的な課題であった、脾臓Tlx1発現細胞の生体レベルでの性状解析において、胎齢期、胎仔期、そして成体期のTlx1CreERT2-IRES-Venus(Cre/+)マウスを用いて、Venus陽性細胞(Tlx1発現細胞)の生体レベルでの局在、細胞表面抗原の発現とその遺伝子変化を免疫組織学染色とフローサイトメトリー、そして網羅的遺伝子発現解析によって、Tlx1発現細胞とはどのような細胞であるかを明らかにする予定であった。しかし、遺伝子発現解析実験において、成体期のTlx1CreERT2-IRES-Venus(Cre/+)マウスを用いた所、Tlx1の発現量が低下しており、それに伴いVenusの蛍光強度が低下し、細胞回収が非常に困難であることが明らかとなった。従って、網羅的遺伝子発現解析に関しては、十分量の細胞を回収する事ができず、未だ網羅的遺伝子発現実験は行っていない。成体期のTlx1発現細胞を効率よく回収する為に、解決策として、Tlx1CreER-IRES-
近代産業技術史における陸軍工蔽に関する実証的研究

文献・資料に調査研究、産業技術史(特に陸軍工蔽)関係の遺物・遺跡の現地・現物調査、聞き取り調査等いずれも当初計画の通り遂行することができた。1)文献・資料による調査研究では、国公私立の図書館、資料館および個人所蔵の陸軍工蔽関係のこれまで知られていない資料を発見できた。国内外の鉄鋼業や機械工業と陸軍工蔽の技術との対応関係を示す新たな資料も関係者の御協力を得て見い出すことできた。2)陸軍工蔽関係の遺物・遺跡の現地・現物調査では、陸軍工蔽関係の板橋・玉子・滝の川・目黒・岩鼻・宇治・忠海・曽根等々の各製作所の残存建物状況、機械・器具類等の残存保存状況等について両年度にわたり相当数を確認できた。3)聞き取り調査では、元陸軍工蔽勤務の軍人、技術者、職員、工員の多数諸氏から、工蔽における技術、労働、衛生、技能者養成等に関する貴重な知見が得られた。新しく得られた多くの未見資料に関しては、整理、精査した後、可能な限り、早急に公刊するべく努力中である。出来れば出版事情との兼ね合いも考慮しながら、陸軍工蔽に関する資料集を直に送りたい。文献・資料による調査研究,産業技術史(特に東京砲兵工廠)関係の遺跡・遺物の現地・現物調査、聞き取り調査等いずれも初年度計画の通り遂行することができた。1)文献・資料による調査研究では、国公私立の図書館や資料館および個人所蔵の陸軍工廠、特に東京砲兵工廠関係のこれまで知られていない資料を発見できた。国内外の機械工業と陸軍(東京砲兵工廠)の技術との対応関係を示す新たな資料も関係者のかたがたの協力を得て見い出すことができた。2)産業技術史(特に東京砲兵工廠)関係の遺跡・遺物の現地・現物調査では、東京砲兵工廠関係の板橋・王子・滝の川・目黒・岩鼻・宇治・忠海・曽根等の各製造所跡地の現存建物の残存状況及び機械・器具等の残存・現有保存状況を調査し得、相当数確認できた。3)聞き取り調査では、東京砲兵工廠に勤務されていた職員、技術者、工員、動員学徒等諸氏から当時の勤務状況、労働状態、衛生問題、技能者養成等に関する多くの新しい知見ならびに貴重な資料が得られた。平成7年度に続き、8年度の調査研究により東京砲兵工廠の技術史的全貌の概略が明らかになるであろう。文献・資料による調査研究,産業技術史(特に東京砲兵工廠)関係の遺跡・遺物の現地・現物調査,聞き取り調査,等いずれも当初計画の通り遂行することができた。1)文献・資料による調査研究では,国公私立の図書館や資料館および個人所蔵の陸軍工廠,特に東京砲兵工廠関係のこれまで知られていない資料を発見できた。国内外の機械工業と陸軍(特に東京砲兵工廠)の技術との対応関係を示す新たな資料も関係者の協力を得て見い出すことができた。2)産業技術史(特に東京砲兵工廠)関係の遺物・遺跡の現地・現物調査では,東京砲兵工廠関係の板橋・王子・滝の川・目黒・岩鼻・宇治・忠海・曽根等の各製造所跡地の残存建物の状況と機械・器具等の残存・保存状況,等を昨年度に引き続き,相当数確認できた。3)聞き取り調査では,元東京砲兵工廠勤務の軍人技術者や職員,工員の諸氏から,昨年度に引き続き工廠内における技術的,労働的諸側面を中心として補充調査を行い,新しく詳細な知見が得られた.4)平成78年度の調査研究により,東京砲兵工廠の技術史に関する実証的研究を遂行し得た.
完全クローズド系の酸素フリー水/水フリー酸素とのシリコン表面反応機構制御の研究

シリコンウェハ昇温時の水素終端シリコン表面と水との反応性を明らかにするために、昇温脱離分析において加熱プロセスと冷却プロセスを組み合わせる方法を提案し、希フッ酸洗浄シリコン(100)表面は約400°C以上で水と反応し始めることを初めて見いだしている。酸素とシリコン表面との反応機構を解明するため、昇温脱離分析装置に酸素ガスを導入して希フッ酸洗浄シリコン(100)表面の昇温脱離分析を行い、約510°Cでの水素の脱離後シリコン表面は酸素あるいは水と反応することを見いだしている。酸化装置を用いて、超高純度酸素ガス雰囲気中でシリコンウェハを室温から900°Cまで昇温する間に各温度領域で成長するシリコン酸化膜の厚さは550°Cを越えてから増加し始めることを明らかにしている。酸素とシリコン表面の反応を明らかにし、これらの知見を基にシリコン表面を精密制御するための半導体製造装置の設計指針を確立するため、全酸化膜厚が約3nmのシリコン酸化膜において、900°Cの所定酸化温度形成酸化膜に対して900°Cまでの昇温過程成長酸化膜を薄くすると、金属・酸化物・半導体(MOS)ダイオードのリーク電流を低減できることを明らかにしている。昇温過程酸化膜成長を約1分子層の0.3-0.4nmの厚さに抑止する条件は、昇温速度が50deg/secの場合、酸素ガス濃度が0.3%であることを明らかにしている。また、水とシリコン表面との反応機構を明らかにするため、超純水洗浄を行った水素終端表面シリコンウェハを用いてMOSダイオードを製作し、超純水洗浄時間により、極薄シリコン酸化膜の絶縁性や信頼性が異なることを初めて実証し、洗浄時間によりシリコン表面の原子構造が変化し、デバイス特性に影響することを明らかにしている。シリコンウェハ昇温時の水素終端シリコン表面と水との反応性を明らかにするために、昇温脱離分析において加熱プロセスと冷却プロセスを組み合わせる方法を提案し、昇温脱離分析により昇温過程でのシリコン表面を分析し、希フッ酸洗浄シリコン(100)表面は約400°C以上で水と反応し始めることを初めて見いだしている。すなわち、希フッ酸洗浄シリコンからの水素の昇温脱離スペクトルは、加熱プロセスにおいて約400°Cと約510°Cでピークを示し、希フッ酸洗浄シリコン(100)表面は300°C以下で安定であること、約400°Cでの水素の脱離後シリコンが水と反応し、約510°Cでの水素の脱離後のシリコン表面は反応性がより高くなっていることを明らかにしている。そして、昇温脱離分析において加熱プロセスと冷却プロセスを組み合わせる方法は、昇温時のシリコン表面状態を解明するうえで非常に有効な方法であることを実証している。次に、昇温脱離分析装置に超高純度酸素ガスを導入するガス供給系を設計・試作し、昇温脱離分析装置に酸素ガスを導入して希フッ酸洗浄シリコン(100)表面の昇温脱離分析を行い、酸素雰囲気下においても約400°Cと約510°Cでピークを示す水素の脱離が観測されるが、約510°Cでの水素の脱離後シリコン表面は酸素あるいは水と反応することを見いだしている。さらに、超清浄極薄シリコン酸化膜形成装置に酸素ガスを導入し、シリコンウェハを昇温し、昇温過程での酸化反応の昇温速度依存性を明らかにしている。酸素とシリコン表面との反応機構を解明するため、超高純度酸素ガスを導入可能な昇温脱離分析装置内で水素終端シリコン表面と超高純度酸素ガスを接触させた後、昇温脱離分析を行い、酸素ガス導入条件では導入しない条件と比較して510°Cから850°Cの間の水素イオン強度が高く、シリコン表面は酸素と反応して水素の脱離が抑制されることを見いだしている。

また、大気圧条件でのシリコンウェハ昇温過程における水素終端シリコン表面と酸素あるいは水との反応を明らかにするために、超高純度酸素、水素、窒素、アルゴンガスおよび超高純度水分を供給できる超清浄ガス供給系を備えた高清浄極薄シリコン酸化膜形成装置を設計・試作している。本装置を用いて、超高純度酸素ガス雰囲気中でシリコンウェハを室温から900°Cまで昇温する間に各温度領域で成長するシリコン酸化膜の厚さを明らかにし、ウェハ昇温過程において水素終端シリコン表面と酸素との反応は550°Cを越えてから顕著に進行し始め、850°Cから900°Cの間で最も酸化速度が速いことを明らかにしている。これは、減圧条件でのウェハ昇温過程において550°Cを越えてから酸化が顕著に進行する昇温脱離分析結果と対応しており、シリコン表面反応を精密制御するうえで重要な知見である。さらに、ウェハ昇温過程における水素終端シリコン表面と酸素との反応の昇温速度依存性、酸素濃度依存性を明らかにしている。また、水とシリコン表面との反応機構の温度依存性を解明するため、超高純度水分発生装置、クローズド反応チャンバ、水分を除去する気水分離装置で構成するシステムを開発している。酸素とシリコン表面の反応を明らかにし、これらの知見を基にシリコン表面を精密制御するための半導体製造装置の設計指針を確立するため、水素終端表面シリコンの熱酸化プロセスを昇温過程酸化膜成長過程と所定温度酸化膜形成過程に分けて制御する観点で、超清浄極薄シリコン酸化膜形成装置に超高純度酸素ガスを導入し、シリコンウェハを昇温および一定温度で加熱し、大気圧熱酸化におけるSi(100)ウェハ昇温過程の精密制御法を開発している。全酸化膜厚が約3nmのシリコン酸化膜において、900°Cの所定酸化温度形成酸化膜に対して900°Cまでの昇温過程成長酸化膜を薄くすると、金属・酸化物・半導体(MOS)ダイオードのリーク電流を低減できることを明らかにしている。昇温過程成長酸化膜が薄いシリコン酸化膜は、昇温速度を速くし、さらに酸素ガスを窒素ガスで希釈した条件で形成している。さらに、昇温過程での酸化膜成長の昇温最大温度依存性、昇温速度依存性、酸素ガス濃度依存性を明らかにし、昇温過程酸化膜成長を約1分子層に抑止する条件を明らかにしている。昇温過程酸化膜成長を約1分子層に抑止する条件は、昇温速度が50deg/secの場合、酸素ガス濃度が0.3%であることを明らかにしている。また、水とシリコン表面との反応機構を明らかにするため、超純水洗浄を行った水素終端表面シリコンウェハを用いてMOSダイオードを製作し、超純水洗浄時間により、極薄シリコン酸化膜の絶縁性や信頼性が異なることを初めて実証し、洗浄時間によりシリコン表面の原子構造が変化し、デバイス特性に影響することを明らかにしている。
非興奮性細胞におけるＮＣＸを介した細胞機能調節の新規可能性

Na+/Ca2+交換輸送体(NCX)は興奮性細胞である神経細胞,心筋細胞および血管平滑筋細胞における役割は明らかにされつつあるものの、免疫系細胞などの非興奮性細胞におけるNCXの役割は全く不明である。そこで、免疫系細胞であるマクロファージにおけるNCXの役割を解明するために、NCX遺伝子欠損マウスを用いて解析を行った。NCX1遺伝子ヘテロ欠損マウス、NCX2遺伝子ヘテロ欠損マウスおよびNCX3遺伝子ホモ欠損マウスの骨髄由来マクロファーは野生型マウス骨髄由来マクロファージと比べて,LPS刺激に伴う炎症性サイトカイン産性能は同程度であることが明らかとなった。H26年度は、研究計画実施に向けた各種方法の技術的課題をまずは解説することとした。特に、T細胞およびマクロファージを用いた細胞内Ca濃度の測定について注力した。その結果、野生型マウスの脾臓およびリンパ節より調製したT細胞ならびにマウス骨髄由来マクロファージを用いて、細胞内のCa濃度の測定条件を見出すことができた。また、野生型マウスの脾臓より抗CD4抗体によるポジティブセレクション、および、抗CD8抗体のネガティブセレクションによりCD4陽性T細胞を単離できることを確認した。さらに、これらCD4+T細胞を予め抗CD3抗体を固層化させたプレート中にて、抗CD28抗体を加えて3日間培養し、このとき、同時にリコンビナントIL-12および抗IL-4抗体を加えて培養することでT細胞をTh1細胞へと分化させた。同時に、リコンビナントIL-4および抗IFN-g抗体を加えて培養することでT細胞をTh2細胞へと分化させた。これら培養上清中に産生されたIFNgammaおよびIL-4をELISAを用いて測定を行い、各々Th1細胞およびTh2細胞に分化させられていることを確認できた。続いて、野生型マウスの骨髄細胞を採取後、M-CSFを用いて5日間培養し、分化誘導によりマクロファージを調製し、LPS刺激に伴い炎症性であるTNFalpha、IL-1beta、IL-6およびIL-12の各種サイトカイン産生が増大することをELISAアッセイにより確認した。H27年度は、研究計画の着実な実施に向けて以下の実験を行った。NCX1遺伝子ヘテロ欠損マウス、NCX2遺伝子ヘテロ欠損マウス、およびNCX3遺伝子ホモ欠損マウスより調製した細胞を用いて野生型マウスより調製した細胞と比較することで、NCX1、NCX2、およびNCX3の各役割解明を目指した。なお、NCX1およびNCX2遺伝子欠損マウスはホモ欠損では胎生致死がみられたため、ヘテロ欠損マウスを使用した。NCX3遺伝子についてはホモ欠損マウスでも生存可能であった。はじめに、これら3種類のNCX遺伝子欠損マウスについて、一年半齢まで飼育を行ったが、食事量、飲水量および体重増加については野生型と比べて明確な相違は認められなかった。次に、各マウスより骨髄由来マクロファージを用いてグラム陰性菌外膜成分の一つであるリリポポリサッカライド刺激応答に伴う炎症性サイトカイン、インターロイキン(IL)-1beta、TNF-alpha、IL-6およびIL-12産生能をELISAキットにより測定した。しかしながら、測定したすべての炎症性サイトカインについて、3種類いずれの遺伝子欠損マウスにおいても野生型マウスより調製したマクロファージとの間に明確な変動は認められないことが明らかとなった。リリポポリサッカライドの濃度ならびに刺激時間を複数点変えて、同様の解析を試みたが、結果はやはり3種類いずれの遺伝子欠損マウスにおいても野生型マウスより調製したマクロファージとの間に明確な変動は認められなかった。マクロファージにNCXの発現は確認していることは確認済であるため、マクロファージの機能は炎症性サイトカイン産生だけでなく数多く存在するため、他の機能におけるNCXの関与の可能性があるかもしれない。T細胞およびマクロファージの細胞内Ca濃度測定について実施経験が乏しかったものの、今回の成果により実験条件を試行錯誤することで、測定可能な実施条件を得ることができた。また、3種のNCX欠損マウスを繁殖させる期間を有効活用するため、野生型マウスを用いて、各種方法を習得および習熟することができた。薬理学3種のNCXマウスの匹数確保、成長に伴い、各種免疫モデルを作製し、解析を着実に進める。3種のNCX欠損マウスの繁殖が上手くいかず、各種実験に用いるマウスの匹数を十分に確保することができなかったことが最も大きな理由である。マウスの匹数については、年末より状況が大きく改善し、年明け以降は順調に子マウスの誕生が見られることから、これらをさらに繁殖させて十分なマウスの匹数を確保した上で着実な計画実施を進める。
窒化物半導体太陽電池のための超高品質基板の開発

本研究では、窒化物半導体太陽電池の高効率化を目的として、新規格子整合基板の開発を行った。具体的には、異種材料である酸化物基板上に、結晶性の高い窒化物半導体薄膜をエピタキシャル成長させ、それを剥離した。このプロセスにより、所望の格子定数とバンドギャップを有する窒化物半導体テンプレートを作製することに成功した。窒化物半導体太陽電池を実用化するために、新規基板の開発が求められている。本研究では、申請者がこれまでに開発してきた精密エピタキシー技術を発展させ、窒化物半導体太陽電池のための、超高品質基板の開発を行う。具体的には、窒化物/酸化物界面制御技術と酸化物剥離技術をもちいて、格子定数とバンドギャップの自由度が高いInGaAlN単結晶の高品質化とその自立基板の作製を行う。平成25年度は高品質窒化物単結晶薄膜のエピタキシャル成長を実現するために、酸化亜鉛基板上にコヒーレント成長が可能な組成と膜厚の調査を行った。酸化亜鉛基板上では窒化物半導体が特定の混晶組成で完全に格子整合する場合があり、その組成近傍付近でのエピタキシャル成長を行ったところ、その臨界膜厚は100nmを超えることが判明した。この臨界膜厚は、古典的なフォースバランスモデルから予測される値を凌駕してした。本研究では、パルス励起堆積法による低温成長を行っているため、結晶成長時の転位の運動が抑制された結果、ミスフィット転位が導入されること無く、厚いコヒーレント薄膜を得ることができたと考えられる。さらに、コヒーレント成長した窒化物半導体薄膜の光学特性の系統的な解析を行ったところ、酸化亜鉛基板上では特有の偏光特性を発現することが明らかになった。本研究では、窒化物半導体太陽電池の高効率化を目指し、新規格子整合基板の開発を行っている。具体的には、一度異種材料基板(酸化物など)上へ窒化物半導体薄膜をエピタキシャル成長させ、それを剥離することで、所望の格子定数とバンドギャップを有する窒化物半導体テンプレートを作製する。平成26年度は、In組成の高いInGaAlNテンプレート基板の作製を目指し、InN、InGaN、InAlN薄膜を高品質化するプロセスの開発を行った。イットリア安定化ジルコニアを基板として用いることで、低転位密度の高In組成窒化物薄膜が得られることが分かった。また、それらの薄膜は容易に安定化ジルコニア基板から剥離することが可能であり、窒化物自立基板作製の可能性を見出した。窒化物半導体結晶成長窒化物半導体基板作製のテンプレートとなる、窒化物/酸化亜鉛界面の制御技術を確立し、窒化物薄膜の高品質化が実現する組成領域・膜厚を見出すことができた。この技術を基に、最終的な目標である窒化物薄膜の自立基板化へ繋がるものと考えられる。平成26年度は、引き続き、窒化物薄膜の高品質化を進めながら、界面剥離技術の開発を行う。剥離後の薄膜の品質を詳細に評価し、その結果を薄膜成長の条件へフィードバックすることで、最適組成を見出す。薄膜作製に必要な材料費およびシミュレーションに必要なコンピュータ・ソフトウェアの購入額が当初の見積よりも少なく済んだため。薄膜の更なる高品質化のために必要な結晶装置機器類(モニタリング装置)や材料の購入に当てる予定である。
社会福祉実践への情報処理システムの研究

過去に積み上げてきたパイロット研究(精神障害者と家族援助)としてのソーシャル・ワーク援助過程におけるアセスメント方法の研究を手がかりにして、コンピュータを活用した参考になる研究業績を渉猟したが、有効な示唆を得た先行研究は皆無であった。そこで第一段階として、基礎的枠組みの再構築に相当の時間を費やした。第二段階として、その枠組みを具体化して先端科学の手法を導入し、エコシステムとしての人と環境をめぐる情報収集の共通パターン(総論的研究)の定式化に努めてきた。本年度研究は、それに続く第三段階であるが、かなりな精力を科学的なソーシャル・ワーク援助への情報処理であるシミュレーション方法の基礎的研究に集中して費やし、研究成果報告書にもあるような一定の成果を収めたと考えている。第四段階は、ソーシャル・ワークの多様な実践分野に対して情報処理シミュレーションの共通パターンの応用を可能にするため、特殊な実践分野からの成果をフィードバックした研究にも多大の時間をかけてきた。一方では積み上げてきた研究を実践分野から再検討し、中範囲概念ともいえる臨床パターン(各論的研究)の考察を遂行し、各論的分野に対応した高齢・児童・家族・障害・医療・公的扶助への特殊な実践場面に対応できる情報処理収集への理論的・方法的基礎を整備するとともに、それらを展開した情報処理シミュレーション方法の一応の試作を終了したところである。過去に積み上げてきたパイロット研究(精神障害者と家族援助)を再検討し、参考になる先行研究の業績を渉猟し、考察することから始めたが、直接に示唆を得た先行研究は皆無であったといわざるを得ない。そこで第一段階として、パイロット研究での基礎的枠組みの再構築に相当の時間を費やした。第二段階として、その枠組みを具体化し、ソーシャル・ワーク援助への先端科学の導入方法について考察を深め、一般的モデル(総論的研究)の定式化に努めた。次なる段階の科学的なソーシャル・ワーク援助への情報処理方法であるシミュレーション・プログラム作成の基礎的研究と作業には一定の成果を収めたと考えている。(太田担当)分担研究として、ソーシャル・ワークの多様な実践分野に対して一般的モデルの応用を可能にするため、第一段階として特殊な実践分野から一般的モデル構築への理論的フィードバックを意図した研究に多大の時間をかけてきた。第二段階として過去に積み上げてきた特殊なパイロット研究を実践分野から再検討し、中範囲概念ともいえる臨床モデル(各論的研究)の考察を遂行し、実践分野(高齢者・児童・家族・障害者・医療・公的扶助)への理論期枠組みを明確にする基礎的考察を終了した。本研究の目標である特殊な実践場面に対応できる情報処理への理論的・方法的基礎を整備するとともに、それらを展開した情報処理シミュレーション・プログラム作成への努力を継続している。(横山・倉石担当)過去に積み上げてきたパイロット研究(精神障害者と家族援助)としてのソーシャル・ワーク援助過程におけるアセスメント方法の研究を手がかりにして、コンピュータを活用した参考になる研究業績を渉猟したが、有効な示唆を得た先行研究は皆無であった。
韓国語系日本語学習者における尊敬語と謙譲語の知識と運用の関係

本研究は、学習者の負担を最小限にとどめることのできる、適切かつ効率的な敬語教育の方法を確立するための一連の研究の一環として、日本語学習者数の多い韓国語母語話者を対象に、敬語の知識と運用の関係を解明することを目的とした。まず、日本語能力テストを作成し、韓国語系日本語学習者に対して実施した。そのうち、得点の上位者24名に対して、尊敬語と謙譲語の知識と運用に関する敬語実験を実施した。データを分析したところ、文法的に正しい表現を用いているかどうかを基準としてみた場合には、文字言語としての「書く」という行為も、音声言語としての「話す」という行為も、言語知識を基にした言語の産出(production)であるという点で同質のものであると考えられる結果が得られた。また、ペーパーテストで高得点をとる学習者が会話が上手であるとは限らないのは、会話場面で用いる表現のバリエーションの少なさから来る印象である可能性が示唆された。したがって、第二言語学習者の会話の上手・下手を決める要素の一つは、表現のバリエーションの数であると考えられる。さらに、本研究で分析の対象としたような使用頻度の高い敬語について言えば、日本語文法能力があまり高くない段階では話すよりも書くほうが得意で、日本語文法能力が高くなると書くことよりもむしろ話すことのほうが簡単な場合があることも明らかになった。パス解析による分析では、文字言語を媒介として、教室内で学習した文法知識と教室外での実際の会話場面とが双方向で因果関係を持っている可能性があることがわかった。このことから、日本語教育の現場においては、文法とコミュニカティブな訓練のどちらにも偏ることなく、指導してゆく必要があると思われる。本研究は、学習者の負担を最小限にとどめることのできる、適切かつ効率的な敬語教育の方法を確立するための一連の研究の一環として、日本語学習者数の多い韓国語母語話者を対象に、敬語の知識と運用の関係を解明することを目的としている。敬語は日本語の習得の中でも難しいと言われており、敬語に関する実験は日本語能力上級以上の被験者でなくては実施が困難である。そのため、まず被験者である日本語学習者の日本語能力を測定するために、平成15年度前期には日本語能力テストを作成した。日本語能力テストは語彙・文法に関するもので、短時間でできるように全部で50問と問題数を少なくし、1文字補充の穴埋め式の形式をとった。この日本語能力テストを韓国語系日本語学習者に対して実施し、得点の上位者のみを選定した。その上で、合計24名の被験者に対して、尊敬語と謙譲語の知識と運用に関する敬語実験を実施した。敬語には、「いらっしゃる」「伺う」などの特定の動詞をもつものと、動詞に「おになる」「れる/られる」を付加する形しかもたないものとがある。本研究では、統計的な分析を可能にし、尊敬語と謙譲語を直接比較できるようにするため、尊敬語と謙譲語の両者について特定形の敬語をもつ動詞のみを対象とし、動詞の条件を統制した。実験は平成16年2月に終了し、3月末までにデータ整理を完了、平成16年4月現在、結果を分析中である。本研究の成果は、今年度中に学術雑誌に投稿する予定である。
脳スライスからの高感度神経伝達物質遊離測定法の開発と中枢神経薬理学への応用

脆弱な脳神経組織からの伝達物質遊離を検討する方法として、脳組織を低酸素状態にすることなく長時間生存させることのできる超微量表面還流装置を開発した。今年度はこの装置を用い、^3H-dopamineを取り込ませたラット線条体スライス標本に対する電気刺激およびニコチンの影響を調べた。電気刺激を20秒間、10分間隔で繰り返し与えたところ、きわめて再現性のある一過性の^3H-dopamine遊離が30分以上にわたって観察された。また、10nM以上のニコチンを30秒間10分間隔で還流したところ、ニコチンの濃度に依存した一過性の^3H-dopamine遊離も観察された。電気刺激による遊離は、tetrodotoxinで消失したが、ニコチンによる遊離は抑制されなかった。また、ニコチンによる^3H-dopamine遊離は、持続的にニコチンを還流することにより急速に減少し、その後、高濃度のニコチンを作用させても反応しなくなるなど著しい耐性を示した。ニコチンによる遊離は、ニコチン受容体遮断薬や全身麻酔薬などで抑制されたが、電気刺激による遊離は、全く影響を受けなかった。^3H-epibatidineを用いた結合実験で、全身麻酔薬はニコチン受容体のァゴニスト結合に全く影響しなかった。したがって、全身麻酔薬はアゴニスト結合部位に影響することなく、ニコチン受容体にアロステリックに結合してニコチン受容体機能を抑制すると考えられた。今後は、さらに検討を進め、脳神経組織に対する各種作用薬の薬理メカニズムを解明していきたい。脳内には多くの神経伝達物質が存在し、それらが複雑に絡み合って高次機能を営んでいる。しかし、それら神経伝達物質の相互作用・遊離調節機構に関する情報はいまだ不十分で、脳高次機能を解明するには程遠いのが現状である。その原因のひとつに、脳組織が脆弱なため、末梢組織と同様の実験系が脳切片に応用できなかったことが挙げられる。我々は、脳切片にできるだけダメージを与えない超微量表面還流装置を開発した。この装置は、脳切片を50μlという超微量のチャンバー内にセットし、絶えず新鮮な栄養液で還流するもので、神経伝達物質の遊離を高感度に測定できる。まず、ラット線条体スライスを用い、電気刺激による内因性神経伝達物質遊離を科学検出器で測定した。その結果、グルタミン酸、アスパラギン酸、グリシン、GABA、ドパミンが電気刺激で遊離されることを明らかとした。しかし、電気刺激を繰り返したときの同一スライスからの遊離は再現性が乏しく、二回目の刺激以降、遊離は著しく減少した。この減少が組織のダメージによるものか、あらかじめ^3H-dopamineを取り込ませた組織片で同様な実験を行ったところ、繰り返しの電気刺激で30分以上にわたり、きわめて再現性ある遊離が観察された。したがって、本装置を用いることにより、内在性アミノ酸の遊離は再現性が乏しいが、生体アミンなどの遊離はきわめて再現性があることが明らかになった。今後は、この実験条件で、種々の刺激による伝達物質の遊離を検討する予定である。
超音波ナノフラクトグラフィによる光ファイバの先在微小欠陥の成長計測

前年度の計測結果に基づき,本年度は先在微小欠陥の成長モデルおよび光ファイバの寿命予測の方法について検討した。なお,初期強度が既知であるファイバの寿命予測を対象としている。無損傷光ファイバの先在欠陥は,石英ガラス表面上の粗さのようなもので,その形状や大きさは無数に分布する。本研究では,このような初期欠陥の多様性を考慮した静疲労モデルを構築した。本モデルでは初期欠陥を大きさ・形状が互いに異なる種々の半だ円体欠陥(ピット状欠陥)で表した。また,一定負荷のもとでの欠陥成長を支配する連立微分方程式を導いた。なお,そこでは従来のモデルにおいて無視されていた腐食に関する活性化エネルギーの表面曲率依存を考慮し,さらに成長に伴う形状変化を考慮した。以上のモデルにより,まず欠陥が単独で存在する場合の寿命を予測した。初期欠陥の形状や大きさを種々変化させた結果,次のことが明らかとなった。半だ円体欠陥の特別な場合である二次元状だ円欠陥のときが,最も厳しい場合となる(破断時間が小さくなる)。また,ファイバの初期強度と石英ガラスの理論強度によって初期欠陥分布の中の最大応力集中源の形状(半だ円のアスペクト比)が定まるが,同最大応力集中源のなかで,ある特定の大きさを有する場合に,ファイバの寿命が最小となる。すなわち,無数に分布する初期欠陥のなかで,上記特定寸法の欠陥がファイバの寿命を支配する。これらの結果を総合し,ファイバの寿命を支配する特定寸法の初期欠陥に注目した無損傷光ファイバの寿命予測法を提案した。本研究では,高強度石英ガラス光ファイバの遅れ破壊評価のために,同ファイバに先在する微小欠陥の水・応力誘起による成長の計測を実現することを目的とする。申請者らの先の手法を発展させ,新たに,超音波ナノフラクトグラフィ技術,すなわち欠陥成長過程を破面上に記録するための超音波の励起法およびサブミクロン領域の詳細破面観察法の総合技術を開発する。本年度は,準備として,深さ約20μmのき裂状欠陥を導入した光ファイバ試験片を用いて,超音波ナノフラクトグラフィ技術の基礎を開発した。また,先在微小欠陥の成長に関する理論的な検討も行った。以下,具体的試験法および得られた事項を列記する。1.長さ約100mmのき裂付き光ファイバ試験片の一端を,加振用のセラミックバイモルフに固定し,さらに試験片の他端にナイロンの糸を介して重りをつるして,定引張加重試験を行った。負荷開始から破断に至るまで,同バイモルフによって微弱なたわみ振動を与えつづけた結果,破断面には,振動数やき裂成長速度に依存して,波状の凹凸が観察できた。原子間力顕微鏡によって,同破面を観察すれば,同波上凹凸の周期が100ナノメートルまで良好に計測できた。2.申請者らの光ファイバのき裂成長計測データをもとに,さらに種々の欠陥モデルを用いて,無損傷の高強度光ファイバの静疲労試験結果(定引張荷重下の破断寿命計測)が予測できるか否かを検討した。欠陥モデルとしては,き裂およびピット(半球状窪みなど)モデルを採用した。その結果,予測と同試験結果は大きく異なり,高強度光ファイバに対しては新たな欠陥モデルが必要であることを示した。