hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非平面型に歪んだ縮合芳香化合物の合成とその構造特異性

非平面型に歪んだ縮合芳香環化合物は立体化学的にも興味深い構造をもつと共に、その分子内に存在する大きな歪みが芳香族性や反応性にどの様な影響を与えるか大変興味がもたれる。特に、ベンゼン環がド-ナツ状につながった閉環連続体ヘリセンであるサ-キュレン型化合物はほとんど知られておらず、非平面型縮合芳香環化合物の中でも特に注目されている化合物群である。ベンゼン環が7個ド-ナツ状につながった〔7〕サ-キュレン(1)はすでにその合成に成功したので、この高次同族体である〔8〕サ-キュレン(2)の合成を試みたが現在までの所この合成には成功していない。これは(1)に比べ(2)では更に大きな歪みが分子内に存在するためと考えられ、現在更に合成方法を変え検討している。次に8字型骨格をもつ新しいタイプのダブルサ-キュレン(3)の合成を検討した。この分子は分子内に〔7〕サ-キュレン骨格を2個含む非平面型の化合物であり、分子全体はキラルな鞍型構造をとるためこの特異な構造にもとづく興味ある性質が期待される。現在、8字骨格をもつサ-キュレンキノン3)の合成に成功し、興味ある物理的・化学的諸質を調べた。更に、この化合物のX線構造解析も行っている。又、この方面の研究を更に発展させて8字型骨格をもつ〔6〕〔7〕サ-キュレン4)の合成をも現在進行させている。
教師の「熟練性」のライフヒストリー的研究ー目標構造の多層化の契機とそのプロセスー

2017年度、本研究では、初任期教師の授業参観、記録、インタビューを行い、初任期教師に共通に見られる課題とその支援ツールを提案した。それに引き続き、2018年度においては、熟練教師(経験年数20年を超え、かつ周囲もそれと認める教師)の事例研究を行った。事例研究においては、二人の全く属性の異なる教師(小学校教師と大学教師)を取り上げ、熟練性(共通点)を明らかにした。前年度、取り上げた初任期教師との違いは、これまでの先行研究が明らかにしてきた思考様式の違い、1即興的思考、2状況的思考、3多元的思考、4文脈的思考(佐藤学他1991)とは違うアスペクト、目標構造の多層性の違いという観点からも説明できる。すなわち、初任期教師においては、目標構造が単層的であるのに対し、熟練教師の場合目標構造が多層的であり、(授業の目標、教科の目標、人間教育としての目標の少なくとも3層構造)、授業をする際もその目標構造が有効に機能していることが明らかになった。この研究の経緯については、2018年度中部教育学会において報告し、次の論文にまとめることができた。康鳳麗、森脇健夫他5名「熟練教師の目標概念の多層化ー二つの事例研究をとおしてー」(鈴鹿医療科学大学紀要No.25, 2018)今後の課題として、目標構造の多層化の契機を雷雨ヒストリーインタビューによって明らかにすること、事例研究をさらに重ねることによって契機と目標構造の多層化の関係(因果関係)をモデル化し、仮説をつくりたい。2017年度初任期教師研究から、2018年度は熟練教師の事例研究へと研究を進めることができた。また両者の比較対照を通じて、研究課題である「目標構造の多層化」に迫ることができた。2019年度においては、事例研究をさらに積み重ね、目標構造の多層化=熟練性、の仮説を確固たるものにするとともに、ライフヒストリーインタビューを行い、その契機となった「できごと」との因果関係を明らかにすることが課題である。熟練教師の「熟練性」を目標構造の多層化の観点から理解するために、まずは、初任期教師の授業の課題を明らかにするところから着手した。4つの事例を分析した結果、初任期教師の授業の共通の課題として、3つの課題を析出した。第1に、授業の構想、展開力不足である。断片的な活動はそれぞれに存在するが、それが一つの筋になっていないことである。第2に、授業の目標が達成できない、いわゆる脱落した子どもへの対応が十分にできていないことである。その子のつまずきを指導できないことだけではなく、「つまずき」を全体に還元して指導するということができない。この課題は初任期教師には難問である。第3に、めあてやふりかえり、ペアやグループ活動の形式が先行し、内容的な実質が伴っていないことである。この成果は「初任期教師の授業実践指導力の課題と課題克服のための支援ツール(ルーブリック)の開発」『三重大学教育学部紀要第69巻』2018、pp.531-539にまとめられた。初任期教師の授業の課題は、経験不足からくる指導力不足ともとらえられるが、目標構造の単層性からも説明可能である。一時間の授業目標の達成をどのように実現できるか、という観点からの授業構想や運営が行われ、授業の本来の目標である「個々の子どもの能力の育成」という観点からのアプローチができていない状況とも解釈できる。目標構造が単層構造になっており、個々の子どもへの働きかけが可能となる目標層が形成されていないため、子どもの状況を理解できなかったり、それを重要視できない、ということになってしまうのである。初任期教師の授業実践事例をいくつか収拾でき、その中で4つの事例を分析し共通の課題を導きだせたこと、またそれを論文化し、学部紀要に載せることができたことである。また熟練教師や中堅教師の事例も数は少ないが、蓄積されつつある。

2017年度初任期教師研究から、2018年度は熟練教師の事例研究へと研究を進めることができた。また両者の比較対照を通じて、研究課題である「目標構造の多層化」に迫ることができた。初任期教師の事例研究をもとに、そこで共通に見いだされた課題が他の初任期教師の事例にもあてはまるかどうか検証を重ねていく。また、今後は中堅教師、熟練教師の授業実践事例の収集、および目標構造の多層化という観点からの授業分析、さらにはライフヒストリーインタビューによる目標構造の多層化の契機の抽出と経緯の言語化にも取り組んでいきたい。2019年度においては、事例研究をさらに積み重ね、目標構造の多層化=熟練性、の仮説を確固たるものにするとともに、ライフヒストリーインタビューを行い、その契機となった「できごと」との因果関係を明らかにすることが課題である。国際教養大学(秋田市)への出張が日程調整のために計画を変更せざるを得なかったことが主な原因である。今年度、国際教養大学での授業観察等を行いたい。参加、報告をしようと考えていた日本教師教育学会への出張がやむを得ない事情でとりやめざるを得なかったこと、またインク代等が予定より少なく抑えられたことが、次年度使用額が生じた理由である。今年度は、日本教師教育学会において報告する予定で、そのための旅費等で使用する予定である。また、プリンターのインク等、購入の予定がある。
炎症性歯肉付着上皮におけるアメロチンの役割

アメロチンはエナメル質形成の成熟期においてエナメルが細胞から分泌されるが,歯牙萌出後の歯肉付着上皮にも局在することから,歯周組織の恒常性にも関与るする可能性があると考えられた。そこで今回,歯肉の炎症時におけアメロチン遺伝子発現の変化を調べた。歯周炎患者から採取した上皮を含む肉芽組織では,アメロチン遺伝子レベルが増加し,アメロチンタンパク質の局在は正常歯周組織組と比較してやや広範囲に広がっていた。歯肉線維芽細胞に炎症性サイトカインを作用させると,アメロチン遺伝子の発現レベルの増加と転写活性の増加を認めた。このことから,アメロチン遺伝子は炎症時に何らかの働きがあることを示唆していた。炎症性歯肉付着上皮におけるアメロチン(AMTN)の役割を調べることを研究目的として,炎症性サイトカインを歯肉線維芽細胞および歯肉上皮細胞に作用させ,マウスアメロチン遺伝子プロモーターの転写調節機構について検索している。AMTNはエナメル質形成期成熟期のエナメル芽細胞および歯牙放出後の歯肉付着上皮細胞から分泌されるエナメルタンパク質である。エナメル芽細胞基底層だけでなく,歯肉付着上皮内基底板にも局在することから,エナメル芽細胞の分化および付着上皮の形成まで一連の組織発生学的な知見において注目されるタンパク質である。今回,炎症性サイトカイン刺激後のマウスAMTN遺伝子の転写調節機構の解析を行うことで,炎症時における付着上皮の恒常性に関わると思われる転写因子の同定を研究の目的としている。AMTNは主にエナメル質形成分泌期後期および成熟期のエナメル芽細胞から分泌されるが,成熟過程のエナメル質に隣接するエナメル芽細胞基底層と歯肉付着上皮に局在している。AMTN遺伝子過剰発現マウスは,正常マウスに比べて付着上皮細胞が不規則に配列することが分かっている。歯周組織とエナメル質との接着を担い,歯周病原菌の体内への入り口である付着上皮における,AMTNタンパク質の分子機構は明らかにされていない。我々の研究では,炎症性サイトカイン(IL1β,IL6,TNFαおよびPGE2)にて,歯肉線維芽細胞に作用させると,刺激12時間後にAMTN遺伝子発現は増加した。同様に歯肉上皮細胞に作用させた場合,TNFαおよびPGE2刺激12時間後にAMTN遺伝子発現は増加した。また付着上皮に局在する他のタンパク質の遺伝子発現量も検索している。アメロチンはエナメル質形成期成熟期のエナメル芽細胞から分泌され,歯牙放出後の歯肉付着上皮に局在するエナメルタンパク質である。いわゆる歯原性タンパクの1つであるタンパク質が歯肉付着上皮にも局在することから,歯周組織の発生学的知見および歯周組織の恒常性維持の解明において注目されるタンパク質である。歯肉付着上皮は早いターンオーバーにて恒常性を保つことが知られている。AMTNはエナメル質の成熟に深く関与するとともに,歯周組織の発生および,エナメル質との接着を含む恒常性の維持に関係がある可能性がある。我々は,ヒト炎症歯肉組織におけるAMTN遺伝子レベルは,正常歯肉組織よりも増加し,ヒト歯肉線維芽細胞における炎症性サイトカインによるAMTN遺伝子レベルの増加することを示した。AMTNは歯肉付着上皮に限定して発現することを免疫染色法を用いて示されていた。今回,炎症時のヒト組織を用いた免疫染色法にて,上皮の根尖側方向への深部増殖に伴い,アメロチンの局在も広がっていることを示した。さらに,炎症性サイトカインによりAMTN遺伝子発現は増加することも示した。これらの結果から,炎症時にAMTNタンパク質は,増加することが明らかになったが,まだこの限局した発現を調節する分子メカニズムは明らかではない。さらに,付着上皮でのAMTNタンパク質の働きも明らかではない。したがって,タンパク質間の相互作用および転写調節機構を解析することが,付着上皮に限局して起こる,AMTN遺伝子転写後のペプチド合成およびタンパク質発現の解析に極めて重要であると考えられる。歯周病学炎症時におけるアメロチン遺伝子発現の調節機構を,おもにプロモーター領域に焦点を当てて研究を進めている。培養細胞としてヒト歯肉線維芽細胞を用いた研究においては,アメロチン遺伝子発現は炎症性サイトカインによって増加することをReal time PCRにて示した。次に,マウスアメロチン遺伝子プロモーターを挿入したルシフェラーゼプラスミドを作製し,転写開始点からー878塩基対上流までのプロモーター配列を含むコンストラクトにおいて,炎症性サイトカイン刺激によりアメロチン遺伝子の転写活性を認めた。そこで,炎症性サイトカイン(IL1β,IL6,TNFαおよびPGE2)に応答する塩基配列を同定するため,さらにプロモーター領域を短くした,ー116Amtn,ー238Amtn,ー460Amtn,ー705Amtnおよびー800Amtnコンストラクトを作製した。

この作製にかなりの時間を費やしたため,まだ具体的な応答配列の同定は行ってはいない。またヒト歯肉線維芽細胞でのアメロチン遺伝子発現量は微量と思われ,細胞導入後の内因性の転写因子によるルシフェラーゼアッセイによる転写活性が弱いことから,線維芽細胞よりもアメロチンタンパク質の発現が大きいと思われるマウス歯肉上皮細胞においても同様の実験を行っている。また炎症時のアメロチンタンパク質の発現量の変化および局在を検索する目的で,歯周外科治療時に採取したヒト歯肉上皮から抽出したタンパク質を用いて,アメロチンタンパク質発現量の変化や,歯周病原菌感染させた歯周病モデルマウスを用いて,炎症時におけるアメロチンタンパク質の局在についても調べる必要があり,転写調節機構の検索にすべての実験時間をさいていないのが現状である。作製したー116Amtn,ー238Amtn,ー460Amtn,ー705Amtnおよびー800Amtnルシフェラーゼコンストラクトを用いて,炎症性サイトカイン(IL1β,IL6,TNFαおよびPGE2)刺激することで,どのコンストラクトにおける転写活性の上昇が大きいかを検索する予定である。そして,特に上昇したプロモーター領域の合成オリゴヌクレオチドを作製し,ゲルシフトアッセイを行う予定である。コンセンサスの配列であれば,市販されている合成オリゴヌクレオチドを用いることもできる。今回用いた炎症性サイトカインの細胞内情報伝達系および誘導される転写因子は,いくつか知られている。その中でもAP1やNFκBなどが誘導されることが知られているため,これらのコンセンサス応答配列と,炎症性サイトカイン刺激後の核内タンパク質を用いて,ゲルシフトアッセイを行うことも応答配列の同定に役立つと思われる。また同様の核内タンパク質のウエスタンブロットを行うことでプロモーター領域に結合する転写因子の検索の参考になると思われる。使用している歯肉上皮細胞であるGE1細胞は,厳密にはマウス歯肉角化上皮細胞であるので,歯肉付着上皮細胞に局在するアメロチン遺伝子の発現レベルおよびタンパク質発現レベルを検索する必要があると思われ,それにより歯肉付着上皮細胞のマーカー遺伝子であるアメロチン以外の遺伝子,すなわちODAMやFDC-SPおよびラミニン5などの発現レベルを示す予定である。今回用いた炎症性サイトカインのうちいくつかはLPSにて誘導されることから,GE1細胞にLPSを経時的に刺激し,細胞から抽出したmRNAやタンパク質を用いることで,大まかに炎症時のアメロチン遺伝子発現量の変化を示し裏つけることができる。また歯周病原菌であるPgおよびAa菌由来のLPSをマウスに播種した歯周病モデルマウスを用いることで,炎症時のアメロチン遺伝子を含む,付着上皮のマーカー遺伝子の変化を検索する予定である。マウスアメロチンプロモーター領域における転写因子の応答配列の検索にあたり,プロモーター領域の塩基配列をさまざまな長さに調節し,それをルシフェラーゼプラスミドに挿入して作製した。作製には制限酵素ならびにコンピテント細胞などを購入したが,作製に費やした期間が予想以上にかかってしまった。
環境調和型マイクロ水力発電の実験的研究

水車羽根が河川の水面に浮かんだ状態で回転する浮遊式水車の原理実証を目的として実験的研究に取組んだ。平成28年度は、新たに実験機の設計製作を行った。水車羽根の材質をプラスチックに変更し、回転軸の直径を1.5倍程度、大径化して強度を増大するとともに、浮力体の横幅を20%増加して実験機の浮力を確保した。発電機の磁極数を12極から16極に変更して性能向上を図った。河川実験で得られた発電出力は2627[W]で、目標値(30[W])を下回った。この要因は、流水条件(流速・流量)が降雨などの自然現象に支配されることが挙げられる。上記は、平成28年11月の国際会議(ICEMS2016)で講演発表を行った。浮遊式水車を用いた水力発電について、平成2426年度7月の研究成果を論文にまとめ、平成26年8月にタイで開催された国際会議(ACEIAT2014)で発表した。上記の知見を基にして、水車回転羽根の直径が300mm、実験機本体の横幅が900mm、発電出力が10W級の、新型実験機を設計・試作した。河川実験に適した実験場所を探索して、吉井川の上流(鏡野町原地区)において、流速測定の実験を行った。河川実験で必要になる、実験機を設置する架台の設計製作を開始した。河川実験は67月に実施することとして、岡山県美作県民局に使用許可を申請した。最初に吉井川において,新型実験機を水面に浮遊(フロート)した状態で運転性能を検証した。設計したとおりに,2枚の水車羽根が安定かつスムーズに回転したが,回転数が遅く,設計した発電特性が得られなかった。そこで、これまでに河川実験を行っていた横野川において,新旧の実験機と専用水路を運搬して運転性能および発電特性の比較実験を行った。その結果,新型実験機は,旧型実験機より約2倍程度,発電特性が良いことが分った。また,新型実験機の最大出力は,目標の10Wが得られた。一方、問題点として,流量・流速が増加すると発電機の回転軸が変形が発生した。そこで,水車羽根の回転軸の寸法サイズを拡大するとともに材質をプラスチックに変更して機械的強度と回転トルクを増大した次期新型実験機の設計・製作を行った。新型実験機は、実験機全体がフロートする構造であり,流水エネルギーが水車羽根の回転エネルギー(トルク)に有効に変換できた.流水のパワーから電気パワーへの変換効率を計算すると12.2[%]であり,旧型実験機の効率7.2[%]と比べて1.7倍に向上した.また、新型実験機の発電出力は,目標の10Wを達成した。以上より,今年度の研究は,計画どおり進捗した。水車羽根が河川の水面に浮かんだ状態で回転して、流水のエネルギーを電気エネルギーに変換するフロート式水車の原理実証を研究目的として取組み、以下のような成果が得られた。平成27年度に試作した1号実験機で目標の発電出力(10[W])を達成した。平成28年度はこれより3倍程度の大出力化を狙って、新たに2号実験機を試作した。2号実験機の設計製作において、水車羽根の材質をプラスチックに変更した。回転軸の直径を1.5倍程度、大径化して強度を増大するとともに重量増加に対応して浮力を確保するために浮力体の横幅を20%増加した。また、実験機に内蔵する発電機の磁極数を12極から16極に変更して発電性能の向上を図った。さらに、河川の堰で発電実験を行う際に使用する補助水路を2号実験機の構造に適合するように設計製作した。河川実験は、平成27年度の1号実験機と同じ横野川に加えて香々美川でも運転特性・発電性能を検証した。平成28年度に実施した2号実験機の発電出力は2627[W]で、目標値(30[W])に到達することができなかった。また、計画していた河川の水位と発電性能の関係調査についても未実施である。主たる要因は、河川の流水条件(流速・流量)が天候や降雨などの自然現象に支配され、このため平成28年度は例年と比べて流水状況に恵まれなかったことが挙げられる。上記の研究結果は平成28年11月の国際会議(ICEMS2016)で講演発表を行った。計画どおり、これまでの成果まとめ、改良案の検証実験を行い、成果を論文にまとめた。また、新型実験機の設計・製作を行った。そして、河川実験の準備を開始した。

平成2627年度の研究成果に基づいて,大出力化に注力する。具体的には,平成27年度に製作した新型実験機の構造を改善した次期新型実験機の運転性能および発電特性(発電出力の目標は30W)について,昨年度と比べて流量・流速が大きい新たな河川実験により調査・検証する。河川実験は、流水の状況を観察して発電実験に適した時に行うことが重要である。また、流速だけでなく水位にも関係する。このため、流水の状況に実験機を適合させるための専用水路と架台を製作する。また、旧型実験機と新型実験機の性能を比較できるように、実験データを採集する必要があり、そのための実験用機材を製作する。新型実験機を用いた河川実験において必要な専用水路を設計・製作した。この実験場所は,前年度までと同じ河川の堰であり,このため、専用水路の製作に係る経費が計画より少なかった。新型実験機の設計・製作について、依頼先の(有)風車工房に出張する回数が計画よりも少なかったため、残額が発生した。次期新型実験機を用いた河川実験において,専用水路が必要である。この実験場所は,これまでの河川の堰とは別であり、このため新たに専用水路を設計・製作する。また、9月に国際会議で論文発表を行うが,この経費(参加費、旅費など)に使用する。研究の打合せや発表会の旅費として使用する。
胎生中期の大動脈に接する造血幹細胞を含む血液細胞塊の形成と幹細胞維持機構の解明

マウスにおいて造血幹細胞を最初に認める胎生10.5日胚の大動脈に隣接する血液細胞塊の構成細胞に転写因子Sox17を導入すると、培養皿上で造血幹細胞を含む血液細胞塊が構築される。この未分化性を維持しつつ血液細胞塊を形成する分子機構として、Thrombopoietin/c-Mplシグナル経路の活性化、転写因子Sox17のNotch1プロモーターへの結合による発現誘導とNotch1細胞内領域の蛋白質量の増加、Notch1細胞内領域による転写因子Hes1の発現誘導、およびSox17による接着分子Vascular Endothelial-Cadherinの発現誘導が、それぞれ重要であることを明らかとしたマウスの発生過程で最初に造血幹細胞を認める大動脈-生殖原基-中腎(AGM)領域において、造血幹細胞の発生に関わる血管内皮細胞に隣接する血液細胞塊の細胞に転写因子Sox17を強制発現すると、長期造血再建能を持つ造血幹細胞を含む血液細胞塊をin vitroで多数得ることが出来る。この血液細胞塊の形成及び造血幹細胞を産生・維持する分子機構を明らかにする目的で以下の検討を行った。1Sox17強制発現細胞による血液細胞塊の形成および未分化性の保持において重要であること明らかにしたThrombopoietin(TPO)について、まずTPOの受容体c-Mplが血液細胞塊に発現していた。また、TPOが活性化するMAPKの阻害剤U0126およびJAK/STATの阻害剤AG490が濃度依存的にSox17強制発現による血液細胞塊の形成を阻害することを明らかとした。さらに、血管内皮細胞より血液細胞が分化する培養系において、TPOの添加がより多くの血液細胞産生を誘導することを示した。2転写因子Sox17により発現が誘導されるNotch1の細胞内領域(NICD)を、AGM領域の血液細胞塊構成細胞に強制発現すると、未分化性が維持されることを示していた。そこでNICDが発現誘導するHes1を同様に強制発現すると、Hes1強制発現細胞は未分化性が維持されることを明らかにした。このHes1発現細胞では、血液細胞の発生に必須の転写因子であるRunx1が高発現していた。3Sox17遺伝子座に蛍光蛋白質であるmCherryをSox17と融合タンパク質を発現するように挿入したマウスの胎生10.5日目AGM領域におけるSox17-mCherryの発現を抗体染色により検討を行うと、大動脈血管内皮細胞と共に血液細胞塊において発現を認めた。さらに、その血液細胞塊中の外側の細胞では発現が認められなかった。マウスの発生過程で最初に造血幹細胞を認める大動脈-生殖原基-中腎(AGM)領域において、造血幹細胞の発生に関わる血管内皮細胞に隣接する血液細胞塊の細胞に転写因子Sox17を強制発現すると、長期造血再建能をもつ造血幹細胞を含む血液細胞塊をin vitroで多数得ることが出来る。この細胞塊の形成および造血幹細胞を産生・維持する分子機構を明らかにする目的で、本年度は以下の検討を行った。1準備研究により、Sox17導入により形成された血液細胞塊において、血管内皮細胞のマーカーである接着分VE-Cadherinの発現上昇しているを明らかにしていた。そこで、レトロウイルスを用いてshort hairpin RNAを導入することによりVE-Cadherinの発現を低下させると、血液細胞塊の形成能および造血能が共に減少した。2以前の研究により、AGM領域由来のCD45<low>c-Kit<high>細胞にSox17強制発現した細胞について、マウス個体に移植後長期造血再建能を認めることを示した。そこで、in vitroで多数回継代を繰り返したSox17導入細胞の長期造血再建能を、致死量放射線照射を施したマウスに移植することにより検討を行った。その結果、移植後3ヶ月後にSox17導入細胞を確認することが出来なかった。3マウスの発生において、長期造血再建能を認める造血幹細胞は胎生10.5日目にAGM領域に生じることが知られている。そこで胎生9.5日のAGM領域の少数のCD45<low>c-Kit<high>細胞において、Sox17強制発現により長期造血再建能を獲得するか検討を行った。その結果、2と同様に移植後3ヶ月後にSox17導入細胞を確認することが出来なかった。平成27年度に実施を計画していた血液細胞塊と造血能の関連性については、VE-Cadherinの発現を低下させることにより、血液細胞塊の形成能および造血能が低下することを明らかとした。移植実験については、期待した結果を得ることは出来なかったが、計画通り実施した。マウスの発生過程で最初に造血幹細胞を認める大動脈-生殖原基-中腎(AGM)領域において、造血幹細胞の発生に関わる血管内皮細胞に隣接する血液細胞塊の細胞に、転写因子Sox17を強制発現すると、長期造血再建能をもつ造血幹細胞を含む血液細胞塊をin vitroで多数得ることが出来る。この細胞塊の形成及び造血幹細胞を産生・維持する目的で、本年度は以下の研究を行った。1平成26年度にSox17遺伝子座に蛍光タンパク質であるmCherryをSox17と融合タンパク質を発現する様に挿入したマウスの胎生10.5日目AGMの凍結切片の抗体染色を用いた発現解析を行った。

本年度は、ホールマウント免疫染色法を用いた共焦点顕微鏡による観察の系を構築し、胎生10.5日目大動脈において一部の血管内皮細胞および血液細胞塊の血管内皮細胞に近い細胞でSox17の発現を認めた。2上記で報告したホールマウント免疫染色法を用いた解析により、血管内皮細胞のマーカー蛋白質であるVE-cad、Sox17の下流遺伝子であるNotch1についても、胎生10.5日目の血液細胞塊とりわけ血管内皮細胞に近い細胞での発現を観察した。加えて一部の血液細胞塊の細胞が、VE-CadherinとSox17を共発現することを示した。3平成26年度にSox17により発現が誘導されるNotch1の細胞内領域およびさらに下流遺伝子であるHes1について、血液細胞塊の構成細胞に導入すると未分化性が維持されることを明らかとした。さらに、Sox17を導入した細胞について、レトロウイルスを用いたRNA干渉法によりNotch1あるいはHes1の発現をそれぞれ低下させたところ、未分化性の低下が観察された。以上の結果より、血液細胞塊においてはNotchシグナルが未分化性に重要であることが示唆される。マウスにおいて造血幹細胞を最初に認める胎生10.5日胚の大動脈に隣接する血液細胞塊の構成細胞に転写因子Sox17を導入すると、培養皿上で造血幹細胞を含む血液細胞塊が構築される。この未分化性を維持しつつ血液細胞塊を形成する分子機構として、Thrombopoietin/c-Mplシグナル経路の活性化、転写因子Sox17のNotch1プロモーターへの結合による発現誘導とNotch1細胞内領域の蛋白質量の増加、Notch1細胞内領域による転写因子Hes1の発現誘導、およびSox17による接着分子Vascular Endothelial-Cadherinの発現誘導が、それぞれ重要であることを明らかとした平成26年度に実施を計画していたin vitroの実験については、Sox17-Notch1-Hes1の経路がAGM領域における血液細胞塊の未分化性維持に重要であるという結果を得ることが出来た。移植実験については、研究実施予定であった動物実験センターの大規模改修により実験が出来ない時期があったものの、現在予備実験が終了し、来年度早々に実施する予定である。平成26年度及び平成27年度に得られた結果に基づいて、平成28年度に実施予定の研究内容について以下に挙げる。1胎生10.5日胚の大動脈中にある血液細胞塊におけるSox17、下流遺伝子であるNotch1、および接着分子の発現を、Sox17-mCherryマウスを用いて、共焦点顕微鏡を用いて詳細な発現について検討を行う。2Sox17導入細胞においては、VE-Cadherin以外にも接着分子が発現していることが明らかとなっている。そこで、VE-Cadherin以外の接着分子の発現を低下させることにより、VE-Cadherinと同様に血液細胞塊の形成能および造血能が低下するか検討を行う。また、これらの接着分子の発現と転写因子Sox17との関連についても解析を行う。3Sox17-mCherry融合タンパク質を発現するマウスを用いて、Sox17-mCherryタンパク質のAGM造血期における挙動をスライス培養において顕微鏡下で観察を行う。幹細胞生物学平成26年度に得られた結果に基づいて、平成27年度に実施予定の研究内容について以下に挙げる。1Sox17強制
メニーコア・プロセッサにおける複数コアの協調動作

プロセッサ・アーキテクチャは,数百のコアを搭載するメニーコアの時代へと向かいつつある.その一方で,プロセッサが直面する課題はより多様に,より深刻になりつつある.本研究では,複数コアが協調し,様々な機能を提供するためのアーキテクチャ技術の開発を行った.そして,高信頼化技術,コア数変更技術,キャッシュポリシー変更技術,通信の影響を削減する技術の提案を行い,それらの効果を確認した.プロセッサ・アーキテクチャは,数百のコアを搭載するメニーコアの時代へと向かいつつある.その一方で,プロセッサが直面する課題はより多様に,より深刻になりつつある.本研究では,複数コアが協調し,様々な機能を提供するためのアーキテクチャ技術の開発を行った.そして,高信頼化技術,コア数変更技術,キャッシュポリシー変更技術,通信の影響を削減する技術の提案を行い,それらの効果を確認した.半導体技術がさらに進歩しつづけるメニーコア時代においては,高速化,低消費電力化,高信頼化,コスト削減が重要となってくる.当該年度では,それを念頭においた研究を実施した.メニーコア時代においては,各コアが協調して動作しながら複数のプログラムを実行するため,アルファ粒子や宇宙線に起因するソフトエラーへの対策がますます重要になる.その対策として,アーキテクチャレベルでソフトエラーを検出し,訂正するための,低コスト,低電力な機構を提案した.メニーコア上では,複数のプログラムを同時に実行してプロセッサのスループットを向上させると同時に,プログラム単体の性能を向上させる必要がある.それに対し,実行環境に応じて複数のコアを融合し,ハードウェア効率の高い,単一プログラムの実行性能を達成するための最適コア割り当て手法を提案した.メニーコアにおいては,ハードウェアをできるだけ単純化して,遅延,電力などを低下させつつ,高度なデータ供給機能を実現する必要がある.その手段の1つとして,アプリケーションの振る舞いに応じて,動的にデータの供給ポリシーを変更する機構の提案を行った.メニーコアにおいては,チップ内の独立した複数のローカルメモリ(キャッシュ)上に配置されたデータの一貫性を保つために大量の通信を行う必要がある.その通信負荷の影響を緩和するために,各データの参照可能を動的に確認しながら,一貫性を保つ処理を分散的に行う機構の提案を行った.メニーコアにおいて,プロセッサ間で通信を行うと,コア間で頻繁に通信を行う必要がある.通信に時間がかかるほど,その通信に依存する実行が遅れてしまう.それを解決する手段として,通信値の予測に基づく投機的実行を行うことができるが,実装コストが大きい.そこで,より低いコストで通信値の予測を行う機構を提案した.半導体技術がさらに進歩しつづけるメニーコア時代においては,高速化,低消費電力化,高信頼化,コスト削減が重要となってくる.当該年度では,それを念頭においた研究を実施した.メニーコアにおいて,Network-on-Chip (NoC)は性能およびコストを決定する上で極めて重要である.特にルータがNoCにおいて主要な構成要素であり,高性能で低コストなルータアーキテクチャが要求されている.それに対し,仮想チャネルを実装する場合としない場合それぞれにおいて,ルータ上のバッファを共有化することにより,わずかな性能低下で,大幅にハードウェアコストを削減する手法を提案した.メニーコアにおいて,プロセッサ間で通信を行うと,コア間で頻繁に通信を行う必要がある.通信に時間がかかるほど,その通信に依存する実行が遅れてしまう.それを解決する手段として,通信値の予測に基づく投機的実行を用いることができる.しかし,値の予測には,Value History Table (VHT)と呼ばれる大規模な表が必要となるため,実装コストや消費電力が大きくなる.それに対し,学習用の小さな値履歴表を用いることで,VHTの実装コストを削減する手法,および,予測可能な場合のみVHTへの参照を行うことで,無駄な消費電力を削減する手法を提案した.メニーコアにおいては,チップ内の独立した複数のローカルメモリ(キャッシュ)上に必要なデータを配置し,コアは各ローカルメモリ上の値を参照することによって,プログラムの処理を行う.そのため,キャッシュの性能を向上させることが重要になってくる.これに対し,キャッシュの参照状況を監視し,プリフェッチの実行可否を決定する手法,および,異なる記憶階層間の一貫性を保つ処理を分散的に行う手法の提案を行った.
看護技術教育におけるCAI活用に関する研究

看護技術教育方法の開発を目指したCAI教材「筋肉内注射」の作成および評価を行なった。研究方法および結果と考察の概要について、以下に記す。(1)自作したVTRの調査を看護婦と本学学生に実施し、学習の効果の確認が得られ、撮影機器等の再検討後にCAI用VTRを作成した。(2)視聴覚機器利用の調査を全国看護婦養成機関に実施、265校中、コンピュータの保有施設は80%であり、5年間で大幅な増加がみられた。CAI活用については、教育に有用と思うが65.2%であり使用経験との間に相関が見られ、導入の意志があるが31.9%であった。また、視聴覚メディアへの調査を全国11校4年制看護大学生に実施、560名中、コンピュータ使用経験は77%であり、機器の授業利用では約半数が学習意欲が高まると回答している。(3)CAI作成については、作成するコースウェアの選定への十分な討議、学習者のレディネスの把握、シナリオ作成上の試行錯誤、画面作成上の技術の不十分さや作成支援ソフトの限界など様々な問題と多大な作成時間を要した。更に、作成したCAIを本学学生と教員に試行した結果、有用性の確認と修正の必要性が明かとなった。修正を経て、コースウェア「筋肉内注射」を完成した。(4)作成意図から学習効果の評価を重視し、本学学生を対象に自作CAIの調査を実施した。55名の結果は、認知的領域で学習前後の得点平均値の向上度37.4%と有効性を示し、情意領域では、「楽しい」「面白い」「もっと作ってほしい」「親しみやすい」などの回答が得られた。反面、眼が疲れるなどの反応があった。以上により、作成CAI教材は自己学習の補助を可能とする教材であると考える。本研究における今後の課題は、CAI教材の教育における位置づけと活用、教材としてのより高い教育効果の観点からの評価と新たなコースウェア作成と考える。平成2年度は,研究費の助成を受けた初年度であり,年度計画にそって次のことを実施した。1,文献や資料の収集2,VTR(自作)の教育評価3,CAIコ-スウェア作成準備(1),マルチメディアCAIシステムの機器購入とその研修(2),CAIシステムを用いた教育実践機関の視察(3),看護CAI活用の先駆者である講師による研修本年度の研究の中心は,VTR(自作)の教育評価であり,その概要を以下に記す。1,目的:看護技術の視聴覚教材として自作したVTRを授業展開に意図的に利用することで,CAI活用への足がかりを得る。2,方法:単元「移動」「衣服」「食事」「検査」において,本学学生を対象に,エプソンらによる時差介入法(Crossover Designs)を用いて調査した。3,結果:VTR使用群の使用前後の比較結果に明らかな得点の上昇がみられた。また,使用群と未使用群とに有意差がみられた。この調査で得られた成果の一部は,平成3年8月に日本看護学会ー看護教育ーに発表する。VTRの教育評価調査は,集団(約50人)に対して,VTRを視聴させる教育方法による。今後は,学生の個別的な主体性や判断力の育成をめざして,CAIとの併用による学習効果を考えた教育方法の開発を具体化していきたい。平成3年度は研究計画に沿って、看護技術教育方法と視聴覚機器利用に関する調査の実施と自習用CAIコ-スウェアを作成した。1.看護技術教育方法と視聴覚機器の教具利用に関する全国調査

1)教員対象調査使用教具、活用方法、活用頻度、コンピュ-タ利用に対する意見等について、全国の看護婦養成機関500校を対象に調査した。回収率は53%であり、詳細については分析中である。2)学生対象調査コンピュ-タ使用経験や態度、視聴覚教育に対する意見等について全国看護系4年生大学学生半数を対象に調査し、現在分析中である。2.看護技術における自習用CAIコ-スウェアの作成1)単元選定:看護技術単元「与薬・輸血」における筋肉内注射について、コ-スウェアを作成することとした。2)学生ニ-ズ調査筋肉内注射に関する学習上のニ-ズについて、本学看護学部在校生を対象に調査し、コ-スウェアの作成に活用した。3)コ-スウェアの作成筋肉内注射についての自習用コ-スウェアを作成した。教育的意図や学生のニ-ズをシナリオに反映させ、しかもパソコンの特性を活かす画面つくりに多くの時間を要した。機器の専門的知識や操作技能の制約に加えて、オ-サリングシステムに関する限界も明らかとなった。本年度の研究実施計画に従って、作成したコースウェア「筋肉内注射」の評価を行なった。作成意図から学習効果の評価を重視し、自作したコースウェアを評価した。調査対象は、本学3年生107人のうち調査協力承諾者を対象とした。調査内容は、学習実行セット使用によるコースウェアでの学習に加え、自記調査法である。調査方法の時期は、3年次の看護学各論実習前である1992年6月か7月までである。具体的方法は、CAI学習前に一斉に筋肉内注射についての知識を調査する。次に片方のグループにはCAIを使用し、一方のグループはCAI末使用のまま2回目の知識調査を行う。さらにCAI未使用グループにCAIで学習させてから3回目の知識調査を一斉に行う。なお、調査内容は2つのグループとも同じで、しかも知識調査は1.2.3回が同じ内容である。調査協力者58人中、CAI学習実行調査の有効回答者が55人、知識度調査の有効回答者は40人であった(グループA=21人、B=19人)。1.認知的領域からみたCAIの有効性学習前に有意差のあった2つの群が時差介入後に有意差がなく、作成CAIの効果をあらわしている。また、学習前後の平均値からは、向上度が37.4%であった。2.情意領域からみた学習効果情意面については「楽しい」「面白い」「もっと作ってほしい」などの感想を持ち、イメージアップしたのは「親しみやすい」「魅力がある」であった。反面、眼が疲れる、キーボード操作が大変などの反応があった。学生の個別学習を助ける画面として作成上、工夫した小テストについても学習効果の確認が得られた。
金属ー半導体界面:マイクロエレクトロニクス発展への基礎研究(総括班)

重点領域研究「金属ー半導体界面:マイクロエレクトロニクス発展への基礎研究」の目的は、21世紀に向けての超LSIを中心とした、半導体マイクロエレクトロニクス発展の鍵を握る「金属ー半導体界面」を原子尺度で解明することによって、界面の制御と自在な設計が可能となる技術を開発し、基礎学問および産業両面に貢献することである。このため、次の4つの主要研究課題すなわち、1.金属ー半導体積層界面の基礎、2.精密積層界面の作製とその精密制御、3.積層界面の評価と界面反応過程の解明、および4.界面反応の物理・化学を取り上げている。本総括班は、これら4つの研究課題について組織された4研究班の上位機構であり、研究推進の目的と戦略作りに沿った研究会、調査会、討論会や企画打ち合わせ会を開催した。さらに、各班で行なわれている研究開発項目を把握・評価し、重点領域研究に関する研究・開発の遂行についての助言.激励を与えるため、1・産業界における主要な研究者・技術者と、関連技術の現状とその本質的問題点について討論し、超LSIの現状や超々LSIを中心とした、マイクロエレクトロニクスの発展に横たわる問題点を認識し、これを各班に伝達し、2.新しい学問的・技術的発展に対して、貢献しうる分野を結集することを目指し、様々な学問分野の研究者と議論を行った。また、文献調査および国際会議・国内会議における調査も併せて行ない、各班に伝達した。今後は基礎から応用まで、理論から実験までの幅広い学問分野の結集を更に有機的に行ない、本重点領域研究の推進に役立てる予定である。
フッ素排泄リズム解析による健康管理への応用に関する基礎的研究

尿中のフッ素量を知ることはフッ素曝露など健康管理上重要な手段である。しかし健康管理上のため入院のような1日24時間管理することは、大変困難であるので、簡易な方法を検索する必要がある。また現在、尿中フッ素曝露を知る時、定点(早朝)採尿法で尿中フッ素濃度を測定してきたが、その意味合いについて正しい理解がされているかについては疑問点がある。そこで尿中のフッ素を診るには、その排泄特性を知る必要があり、その一手段として排泄リズムを解明するための実験研究を行った。その方法として、ヒトにおける絶食時の尿中フッ素排泄のリズム解析と、摂食時の尿中フッ素排泄のリズム解析を行った。本研究ではリズム解析法として時系列解析ではなく、コサイナー法で行った。この方法はサーカディアンリズムを基調とするので24時間の軌跡から本研究日的に合うものである。排泄リズムにおいて摂食リズムの影響性を考察するために絶食実験も併用した。また、排泄因子に関連する他の元素などのリズムを解析し総合的な解明を試みた。一定時間ごとに採尿を行ったサンプルについて、フッ素、ナトリウム、カリウム、クロル、リン、カルシウム、マグネシウム、クレアチニンを測定し得られた結果からコサイナー法で解析を行った。解析した元素などの周期を大きく分けるとナトリウム、カリウム、クロル群、リン、カルシウム、マグネシウム、クレアチニン群とフッ素の三群に分けられた。フッ素は尿排泄因子と考えられてきたナトリウム、カリウム、クロルの影響は少なく、又コサイナー軌跡から解析すると一時点により1日の値を算定できることが明確になった。フッ素排泄のリズム解析を行う必要性として、摂取されたフッ素(F)の代謝をしらべる時、その放射性同位元素を用いる方法を考えられるが、Fの半減期が短いためそれを使って生体内の動体を詳細に把握する事が難しいためである。そこで視点を変え、一つの方法として物理学の思考より、生体の出力側として尿排泄を位置づけた。尿の生成は連続的に行われている事に着目し、その系に時間の概念を導入し、尿排泄を出力側として時系列分析などによる尿中F排泄のリズム性を明らかにして、その機構などから間接的にFの動向を検討する事を考えた。そのための実験条件として出力側の尿排泄はノイズが少なく、入力側、すなわち摂取量に関する信号には通常の摂食では様々なノイズが入るので、それを厳しくコントロールすることが要求される。そこで、まずはじめに、リズム解析にあたりFの一定摂取のために宇宙食を用いてFの排泄動向を検討した。またヒトへの影響について関連の深い他の元素のリズムとの同調性と相違点を比較し、生体内でのFの動向、役割などを間接的にある程度把握することを試みた。一定時間ごとに尿を採取し尿中に排泄されるF,ナトリウム(Na)、カリウム(K)、クロル(Cl)、リン(P)、カルシウム(Ca)、マグネシウム(Mg)、クレアチニン(Cre)を測定し得られた結果からコサイナ-法によりリズム解析を行った。解析した元素の周期を大きく分けると、Na,K,Cl群、Ca,Mg,P,Cre群、Fの三群に分けられFは他の元素と様相が違い、Fの排泄因子は何か違った要素を持つものと思われた。健康管理上、尿中フッ素の測定意義について検討するにあたり、この特性等を考慮して応用する必要性が示唆された。

その方法として、ヒトにおける絶食時の尿中フッ素排泄のリズム解析と、摂食時の尿中フッ素排泄のリズム解析を行った。本研究ではリズム解析法として時系列解析ではなく、コサイナー法でおこなった。この方法はサーカディアンリズムを基調とするので24時間の軌跡から本研究目的に合うものである。排泄リズムにおいて摂食リズムの影響性を考察するために絶食実験も併用した。また、排泄因子に関連する他の元素などのリズムを解析し総合的な解明を試みた。一定時間ごとに採尿を行ったサンプルについて、フッ素、ナトリウム、カリウム、クロル、リン、カルシウム、マグネシウム、クレアチニンを測定し得られた結果からコサイナー法で解析を行った。解析した元素などの周期を大きく分けるとナトリウム、カリウム、クロル群、リン、カルシウム、マグネシウム、クレアチニン群とフッ素の三群に分けられた。フッ素は尿排泄因子と考えられてきたナトリウム、カリウム、クロルの影響は少なく、又コサイナー軌跡から解析すると一時点により1日の値を算定できることが明確になった。
筋骨格系モデルを用いた人体のフィードバック動作の研究

人間の動作にとって,バランスの制御はもっとも基本的な働きのひとつである。それゆえ人間のバランス制御については,従来から様々な解析やモデル化がなされてきている。バランス制には,フィードフォワードによるものとフィードバックによるものがある。前者によるものの多くはオフラインシステムであり,入力された不安定な動作を安定なものに変換するというものである。一方,後者によるリアルタイム制御では,弱い外乱に対してしか有効に制御を行なうことができない。また,人間にみられる腕を振り回したりしてバランスをとるといった動作は,これまでフィードフォワードであらかじめ指令を与えておかなければならなかった。本研究では,あらかじめ動作の指示を与えなくても外乱に対する最適なバランス制御動作を生成するフィードバックシステムを構築した。本システムは,二次計画法による動的バランス制御とPD制御による姿勢の制御という2つの制御を組み合わせて用いる。このモデルに大きな外乱を与えた場合,腕を振り回したり腰を折り曲げたりという人間の動作によく似た動作が最適な制御として得る事できることがわかった。
半導体量子箱および人工局在準位(スーパードナー)における電子状態と遷移過程の研究

人工局在準位系として、磁場中の量子井戸を用いた磁気的量子箱(Mag-QB)、量子井戸内の不純物準位を用いたクーロン作用量子箱(Imp-QB),および微細加工で形成した量子箱(Fab-QB)を対象とし、以下の三点に関して研究を行った。第一に、人工局在準位を介した伝導過程に関しては、磁場中超格子の垂直伝導における磁気フォノン共鳴の観測、磁場中3重障壁トンネルダイオードにおける磁場量子化準位を介したトンネル過程の観測、2重障壁トンネルダイオード中のドナー準位(Imp-QB)を介した2D-0D-2Dトンネル伝導の観測などを行った。さらに、電子ビーム描画量子箱構造(Fab-QB)を介した伝導におけるターンスタイル動作、光補助トンネル現象を観測し、その様な系での多体効果について理論研究を行った。自己形成InAs量子箱の作製と伝導測定も行った。第二に、人工局在準位におけるエネルギー緩和に関して、フォノンボトルネックの有無をめぐって、理論実験両面から検討を行った。理論では、フォノンボトルネックの存在や、フォノン散乱抑制による結合量子箱のブロッホ振動が示された。ただし、光学フォノンと音響フォノンが同時に関与するフォノン過程の理論的解析からは、共鳴の前後数meVの範囲で比較的速い緩和の可能性のあることも示された。実験的には、磁気的量子箱(Mag-QB)を用いた磁場中三重障壁共鳴トンネル構造の伝導特性でも、磁場中量子井戸における電子正孔系の初期緩和過程の光学測定でも、単純な理論予測よりも速い緩和プロセスの存在を示唆する結果を得た。第三に、人工局在準位の光励起およびイオン化の研究として、(311)A量子井戸中にSiアクセプタを導入し(Imp-QB)、局在準位の制御、伝導の温度依存性、赤外応答を調べた。本年は以下の2項目について研究を推進し、新しい知見を得た。1.量子箱中の電子のエネルギー緩和機構の研究量子箱の外部から内部へと注入された電子はフォノンを放出してエネルギーのより低い状態へ遷移する。その遷移確率pを理論的に調べ、始状態Eiと終状態Ejとのエネルギー差eij(Ei-Ej)の関数として明らかにした。特に、LOフォノンとLAフォノンの放出や吸収が同時に関与する2フォノン過程を解析したところ、EijがLOフォノンのエネルギーhωoptと一致しない条件の下でも、|Ej-hωopt|<2meVの範囲で1ns以内の高速なエネルギー緩和が可能であることが判明した。この結果、量子箱を注入型レーザーの活性層に用いる場合に設定すべき量子準位に関する指針が得られた。2.結合量子箱構造中の電子伝導の研究量子箱を規則的に並べた構造での電子伝導を理論、実験の両面から調ベている。特に、ミニバンド幅が光学フォノンよりも小さい場合には、光学フォノン散乱が抑制されるため、室温でもブロッホ振動が現れる可能性のあること、音響フォノン散乱するには構造の最適化の必要なことが理論的に明らかにされた。また、強磁場中の超格子や二重量子井戸の伝導特性の測定から、面内運動を磁場で制御する場合光学フォノン散乱はある程度抑制されるものの除去する条件は実現しにくいことが明かとなった。まず、量子箱を介した電子伝導に関して理論・実験の両面から研究を進め、以下の実績を得た。(1-a)結合した量子箱構造(C-QB)ではミニバンドを電子で充満させると、絶縁状態が生じ、電気抵抗が急増することを実証するとともに、(1-b)

光学フォノン散乱を抑制した状況下で、C-QB系に強い電界を加えると室温でもテラヘルツ帯のブロッホ振動の生じること、(1-c)多数の準位を持つ量子箱では、低温で電子の相関作用のため電流電圧特性に特異な構造の生じることを理論的に示した。また、(1-d)量子細線上に二個の制御ゲートを隣接させた構造では、中央の量子箱構造でクーロン反発力が十分に作用し、ゲート障壁を交互に増減させることにより、各周期に単一の電子が正確に転送できることを実証した。続いて、二つの量子井戸を結合させた構造において局在準位を利用する試みを進め、まず、(2-a)一方の井戸にのみ不純物を入れた構造ではゲート電極の作用で井戸間の結合状態を制御すると、井戸の面に沿う電導率が大きく変化するため特異なFET作用を示すことと、(2-b)この結合が膜面に平行な磁界の作用で、敏感に制御できることを実証した。さらに、(2-c)隣接した量子井戸の一方から他方へ電子を光学的に転送させる基礎実験を行い、励起準位を共鳴結合させた状態で、サブバンド間励起をCO2レーザ光で行うと可能となることを、蛍光分光の計測により実証した。以上の他に、局在準位として利用するために、(311)面上の量子井戸内にドープしたSiの作るアクセプター準位について調べ、その束縛エネルギーの構造依存性に関する知見を得るとともに、サブミクロン寸法の微細構造を形成するための基礎的検討を進めた。人工局在準位系として、磁場中の量子井戸を用いた磁気的量子箱(Mag-QB)、量子井戸内の不純物準位を用いたクーロン作用量子箱(Imp-QB)、および微細加工で形成した量子箱(Fab-QB)を対象とし、以下の三点に関して研究を行った.第一に、人工局在準位を介した伝導過程に関して研究した.3重障壁トンネルダイオードに磁場を印加してMag-QBを実現し、磁場により量子化したレベルを介したトンネル過程を観測した.さらに、2重障壁トンネルダイオード中のドナー準位(Imp-QB)を介した2D-0D-2Dトンネル伝導によるI-V構造を観測した.また、電子ビーム描画により2次元電子ガスチャンネル中に量子箱構造(Fab-QB)を作製し、これを介した伝導におけるターンスタイル動作、光補助トンネル現象などを観測した.自己形成InAs量子箱の作製も行い、伝導への影響を調べた.第二に、人工局在準位におけるエネルギー緩和に注目した.先年度からの理論的研究を深めるとともに、磁気的量子箱構造(Mag-QB)について、エネルギー緩和を調べた.三重障壁共鳴トンネル構造の伝導特性を磁場中で調べ、フォノン放出を伴うトンネルと伴わないトンネル過程との比較を行った。磁場中量子井戸における電子正孔系の初期緩和過程をフォノン放出を伴う過程について調べた.いずれも、単純な理論予測よりも速い緩和プロセスが存在することを示唆する結果を得た。第三に、人工局在準位の光励起およびイオン化の研究を試みた.(311)A量子井戸中にSiアクセプタを導入し(Imp-QB)、局在準位の制御を行った.準位を深くするにともない、キャリアの凍結により伝導の温度依存性が大きく変わることを検証した.さらに、炭酸ガスレーザー照射による赤外応答を調べ、検出器応用上の長短を検討した.
転写伸長促進機構を分子基盤とした生殖細胞の特性形成メカニズム

生殖細胞は次世代を生み出すことができる特別な細胞である。多細胞生物はゲノム情報を巧みに発現調節することで多種多様な細胞を生み出すが、生殖細胞の特性を生み出す遺伝子発現制御のメカニズムについては依然として不明な点が多い。本研究は、生殖細胞の特性形成に係る遺伝子発現制御機構を明らかにするため、転写伸長促進機構に焦点をあて、その仕組みを分子レベルで解明することを目的として実施した。mRNA転写を担うRNAポリメラーゼIIは、プロモーター領域に集結したのち転写開始点のやや下流で一時的に転写反応を停止させる。その後、転写伸長促進機構の制御を受けて転写反応を再開させる。研究代表者は、線虫C. elegansを実験材料に用いてクロマチン免疫沈降実験を行うことにより、ヒストン修飾状態をゲノム全域に渡って解析した。そして転写開始点の下流域で、生殖細胞分化に係る遺伝子群を特徴付けるヒストンアセチル化修飾パターンを発見した。このヒストンアセチル化修飾パターンが目印となり、生殖細胞分化に係る遺伝子群の転写伸長を選択的に促進している可能性が考えられた。そこでこの過程をより詳細に解析するため、転写伸長促進機構の鍵酵素であるP-TEFbに免疫沈降用の標識を付加し、線虫内で発現させた。一般に、線虫の生殖細胞では外来遺伝子の発現が抑制される傾向にあるが、標識したP-TEFb遺伝子の単一コピーをMos転移酵素を利用して任意の遺伝子座に挿入することにより、正しく発現させることに成功した。またこのとき、標識したP-TEFbを生殖細胞特異的に発現させるため、体細胞で蛋白質分解の標的となるZF1タグを付加した。その結果、初期胚では期待通りの結果、すなわち体細胞では分解され、生殖細胞系列に特異的に残るという結果が得られた。しかしながら、後期胚になると生殖細胞系列でも分解されるという、予期しない結果に至ることが判明した。