hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高出力THz波ジャイロトロン光源を用いた高周波パルスESR装置の開発と応用

ミリ波パルスESR測定を実現するために,高出力ミリ波源として154GHzのジャイロトロン発振器を用いたパルスESRシステムを開発した.ジャイロトロンの出力を数ナノ秒の高出力超短パルスに切り出す光駆動半導体スイッチの開発した.また,この超短パルスを励起光としてパルスESR信号を取り出す準光学伝送系の開発を行った.このシステムを用いてBDPAラジカルのFID信号を測定することに成功した.これにより,高周波領域では高出力の励起光源の不足から高周波化が困難であるとされていたパルスESR測定において,高周波ジャイロトロン発振器を用いることで可能になることを示し,さらなる高周波化が可能であることを示した.要素技術のうち,準光学伝送システムとESRスピンエコープローブの開発を行った.準光学伝送系は3つのセクションに分けて開発を行った.すでに開発していた光駆動半導体スイッチからのミリ波ビームを長距離伝送に有利なビーム特性に変換するMOU-I (Matching Optics Unit -I).次に5x7インチの同一形状のミラーを複数枚用いることで長距離伝送を行うQOT (Quasi-Optics Transmission line ).続いて,超電導磁石(17T SCM)に設置されたコルゲート導波管によるESRプローブと最適カップルするビーム径に変換するMOU-II MOU-I (Matching Optics Unit -I).また, MOU-IIにはデュプレクサの機能や,ガン発振器にを用いたミリ波ベクトルネットワークアナライザー(MVNA)を用いたCW-ESRを行うことができる機構を加えて開発を行った.MOU-Iにより変換されたビーム形状の測定を行い,ほぼ設計値を満足するビーム形状の変換を確認した.そののちQOTにより約3mの伝送を行い,同様にビーム形状の測定を行った.QOTはミラー枚数を少なく,伝送距離を稼ぐために,ガウス近似には不利な45度の反射を行う設計をしていたため,複数回の反射による近似のずれが確認され,バイガウシャンビームとして扱う必要があることを確認した.しかし,近似のずれは予想の範囲であることが確認されたのでMOU-IIの設計時に,実測したバイガウシャンビームのパラメータを用いてガウシャンビームでかつESRプローブと最適に結合する形状に変更することができた.またESRプローブはミリ波帯の円形コルゲート導波管を用い17 Tの超電導マグネット,ヘリウム温度までの温調クライオスタットを組み合わせることで製作を行った.本年度予定していた二つの要素技術である超短パルス高出力ミリ波の伝送のための準光学伝送系,またパルスESRのためのコルゲート導波管の開発を行った.実測により,計画していた技術開発が達成されたことを確認し,学会等での発表を行った.以上により本研究は順調に進展していると判断している.本年度はpulsed ESR測定の三番目の要素技術である受信系の開発補行った.微弱なecho信号の計測のためには,励起光を除去して, echoのみを受信機に導く必要がある.そこで励起光のパルス化の時に用いた,光駆動半導体スイッチの技術を用い,励起光は透過させ,エコーおよびFID部分にタイミングを合わせて, NdYAG(SHG)レーザーを同期し照射することで,信号のみを反射し受信機に導くシステムの開発を行った.これにより励起光を約-20 dB減衰しecho信号部分のみを取り出すことができることを確認した.さらに,このシステムを用い154 GHzのジャイロトロン出力を用いてパルスESRの実験を行った.試料はTEMPOラジカルをポリスチレンに分散し濃度50 mMに調整したものを用いた.また温度はLHe温度から室温まで変化させて測定を行った. 1/2π及びπパルス幅はそれぞれ10 nsecと20 nsecで行ったがハーンエコーの検出にはいたらなかった.エコー観測を目指していたが観測に至らなかった原因として,一つは受信系の感度(S/N)不足が考えられる.そこで,高感度の検出を行うために,ハーモニックミキサーを用いたヘテロダイン検波システムの開発を行った.コールドテストの結果,現在用いているショットキーダイオードに比べて30倍程度のS/N比の向上が確認できた.もう一つは光駆動半導体スイッチによるバルス成型時の電磁波の漏れがバックグラウンドとなって微弱なエコー信号の検出を妨げている点であり.この迷光の主な原因はパルス成型時に光駆動半導体スイッチの周囲から回り込んでくる,ガウスビームのすそ野の電磁波であることが分かった.これは準光学系に簡易的なアパーチャーを組み込むことでかなり抑えられることが分かった.予定していた受信系の開発は完了し,ハーンエコーの測定を開始することができた.本年度中にファーストシグナルを得ることを予定していたが,観測には至らなかった.これは予想していたよりもエコー信号が弱いか励起光の出力が小さかったこと.または現在用いている超電導磁石は高均一タイプではないので磁場均一度の不足から信号が広がってしまっている等が考えられる.いったんパルス幅を見直すためにFID測定からスタートすることと,準光学系をより精密に整備し,迷光や受信機をより高感度なものにすることで,解決できると考えている.本研究の最後の開発要素技術である受信系について光学系の配置等についてより最適化を行った.

さらに昨年問題であった光駆動半導体スイッチによる短パルス成型時の電磁波の漏れがバックグラウンドとなって微弱なエコー信号の検出を妨げている点について.この迷光の主な原因である光駆動半導体スイッチの周囲から回り込んでくる,ガウスビームの裾野の電磁波を準光学系にアパーチャーを組み込むことで抑えることに成功した.これにより励起パルスによる影響を昨年より10 dB除き, -30 dBまで下げることができた.このシステムを用いてスチレン中に希釈分散させた50 mMのBDPAラジカルのFID信号の観測を達成した.これはジャイロトロン光源を応用したFID計測としては初めての成果であり,本研究の目的である,ジャイロトロン光源を用いてpulsed ESRを実現することは達成できたといえる.続いて温度・励起パルス幅を変えてFID信号の観測を行った. FID信号を優位にみるためには40 K以下の温度が必要であること,パルス幅の増加に従いFID信号が大きくなっていくことを確認した.このことは今回作れる最大のパルス幅40 nsecにおいてもスピンは90度まで倒れていないことを示している.現在のジャイロトロンの最大出力は30 W程度であり90度条件を満たすためにはより高出力のジャイロトロンを用いる必要があることが分かった.ミリ波パルスESR測定を実現するために,高出力ミリ波源として154GHzのジャイロトロン発振器を用いたパルスESRシステムを開発した.ジャイロトロンの出力を数ナノ秒の高出力超短パルスに切り出す光駆動半導体スイッチの開発した.また,この超短パルスを励起光としてパルスESR信号を取り出す準光学伝送系の開発を行った.このシステムを用いてBDPAラジカルのFID信号を測定することに成功した.これにより,高周波領域では高出力の励起光源の不足から高周波化が困難であるとされていたパルスESR測定において,高周波ジャイロトロン発振器を用いることで可能になることを示し,さらなる高周波化が可能であることを示した.H28年度前半において,これらの要素技術を組み合わせる準光学伝送系およびエコー信号だけを取り出す光励起半導体シャッターのレーザー光学系および電磁波の光学系の製作を行い,信号の観測が行えるようにする.後半から装置の特性試験として,典型的なラジカルの溶液, BDPAやDPPHのスピンエコーによる緩和時間の測定を行う,トルエンやベンゼンにこれらのラジカルを溶かし濃度を変えることにより緩和時間を変化させてその様子を測定することで,本装置の特性を調べる.これらのラジカル溶液については, X-bandのESRエコー測定はすでに行っており,ある程度の濃度と緩和時間の関係はすでに得ている.昨年度の問題点を踏まえ開発を行った,受信機をより高感度検出が行えるヘテロダイン検波法による検出器に交換する.また受信系の励起光の除去率を向上するために,光学系に回転ステージ等を導入して,より精密な光学系の調整が行えるシステムとする.また準光学ミラーを新たに加えること,アパーチャーを簡易的なものからしっかりしたものに交換しまたその配置を最適化する.これにより迷光を抑えるとともに励起光をより減衰し-
幼児期における空間的思考力の育成に関する基礎研究

言語的能力と空間的能力は思考の両輪だと考えられるにもかかわらず,幼児期における教育的知見は少ない。そこで本研究では,幼児の空間的思考に影響を与える要因を明らかにするために,3歳児から6歳児を対象に,再定位課題,再構成課題,3つの玉問題を実施した。その結果,幼児期では,布置周囲の間仕切りが布置参照枠の利用を促進させること,参照枠の選択に実験者の位置が影響を及ぼすこと,軌道イメージの形成において予想が運動と同等の効果を持つこと,が示唆された。本研究の目的は,幼児期における空間的思考力の育成を考える上で基礎となる科学的な知見を得ることであった。そのために,今年度は,昨年度に引き続き,幼稚園における空間思考の観察と,幼児の空間的思考に影響を与える要因の実験的検討を行った。観察は,保育者が幼児にどのような空間的指示を与え,幼児がそれをどのように受け取るのか,という観点から実施した。幼児は,現実空間の中で移動したり物の探索や操作を行ったりして,多くのことを学ぶ。幼稚園においては,保育者が,それらの活動を支援することにより,学びの量や質を高めている。その際に有効に使われているのが,空間的な指示であることが明らかになった。空間的な指示は,「もう少し上」というように言語的に行われたり,ある方向を指さすなど非言語的に行われたりしており,それらの体系化を行った。実験的検討では,幼児における玉の位置や軌道の理解において,運動や予想がどのような効果を持つかを,保育園の年中児と年長児50名を対象に調べた。玉の位置や軌道の理解の測定にはPiaget & Inhelder(1966)や杉村(2009)で用いられた3つの玉課題を,訓練には円盤を180度回転させた場合に円盤上の動物がどのように動くかを予想させる課題を用い,子どもが動物の回転軌道を予想し円盤を回転させる(,予想+運動群),子どもは予想だけ行い円盤の回転は実験者が行う(予想群),子どもは予想せずに円盤の回転だけを行う(運動群)を設定した。その結果,軌道を予想させることが運動と同等の効果を持つことが明らかとなり,幼児期のイメージの発達に予想が大きな役割を果たしていることが示唆された。そのために,今年度は,幼児の空間参照枠の選択における実験者の位置の効果(研究1)と,数表象の発達に関連する空間認知能力(研究2)を検討した。研究1対象を定位するための参照枠は,幼児期から児童期にかけて,周囲を基準とする絶対的なものから自分を基準とする相対的なものへ変化していくことが明らかにされつつある。しかし,それぞれの参照枠を選択する割合は,研究によって大きく異なる。そこで,本研究では,再構成時の実験者の位置が記銘時と絶対的に同じであれば絶対的な反応が多くなり,相対的に同じであれば相対的な反応が多くなる,という仮説を立てた。日本と中国の幼稚園で実験を行った結果,部分的に上記の仮説を支持する結果を得た。研究2数量に関する認知や行動を規定していると考えられるものの一つに心的数直線があり,近年,視空間ワーキングメモリが関係していることなどが示されつつある。しかし,どのような空間認知能力が心的数直線の形成に関わっているのか明らかにされていない。そこで本研究では,数表象の形成に関連があると考えられる空間認知能力とそれらに関わると思われる感覚運動能力を測定する課題を開発し,両者の関連を検討した。予備実験は,10月に,保育園の年少,年中,年長,各10名を対象に,直線上の位置を記憶するマッピング課題と,8cmや32cmの直線上の相対的な位置を16cmの直線上で示すスケーリング課題,そして,半分や倍の長さを指や手で表現する感覚運動課題を実施した。その結果,どの課題も測定に利用できることが確認できた。本実験は,11月と12月に実施し,現在,心的数直線の評定基準の数量化まで分析を終了した。そのために,今年度は,幼稚園における空間思考の観察と,幼児の空間的思考に影響を与える要因の実験的検討を行った。観察は,来年度以降の本観察に向けて,年中児と年長児を対象に予備的に行った。空間的思考に該当するとおもわれる幼児や保育者の行動観察の結果から,空間的思考を分類する枠組みを作成した。その過程で,当初想定していたよりも,空間的思考を幅広く捉え,空間的行動も含めた方が,幼児教育や保育実践にも有用であると考えられた。実験的検討は2つ行った。1つは,幼児における玉の位置や軌道の理解を明らかにするとともに,それに対する援助を臨床法により検討した。

その結果,空間情報の継次的処理と同時的処理という観点が,空間的思考を捉える際に有効であることが明らかになった。もう1つの実験では,幼児の空間認知における空間言語の役割を,再構成課題を用いて検討した。具体的には,3歳から6歳の幼児を対象に,対象の方向性の明確さを操作することにより,対象の方向性が相対的反応に及ぼす影響を検討するとともに,空間言語の理解の程度を測定し,相対的反応と空間的言語能力との関連を検討した。その結果,相対的反応の割合と空間的言語能力は年齢の増加につれて高くなったが,相対的反応の割合は,対象の方向性の明確さの影響をあまり受けず,空間言語の理解の程度との関係も顕著にはみられなかった。平成24年度に予定していた,研究3「実験により幼児の空間的思考に影響を与える要因を検討する」に関しては,実験を2つ行い,一定の結論を得ることができたが,前年度から継続している,研究1「観察により幼稚園における空間的思考の実態を明らかにする」と研究2「実験や調査により幼児の空間的思考力の個人差を把握する」に関しては,観察データの整理を行なっている段階で,やや遅れている。平成23年度は,研究1「観察により幼稚園における空間的思考の実態を明らかにする」と研究2「実験や調査により幼児の空間的思考力の個人差を把握する」を予定していたが,研究2は,実施できなかった。しかし,平成24年度以降に予定していた,研究3「実験により幼児の空間的思考に影響を与える要因を検討する」の一部を実施したので,研究全体は,おおむね順調に進展している。平成24年度は,今年度行えなかった研究2「実験や調査により幼児の空間的思考力の個人差を把握する」を中心に行うとともに,研究1「観察により幼稚園における空間的思考の実態を明らかにする」と研究3「実験により幼児の空間的思考に影響を与える要因を検討する」を継続して実施する。今年度実施予定の研究の一部を延期したので,その分の謝金が繰越になった。また,海外出張も次年度にしたので,その分の旅費が繰越になった。旅費に関しては,既に海外での学会発表が採択されており使用する見込である。繰越額は少額であったので,次年度は当初の予定どおり研究費の使用する計画である。
分子イメージングによる異物排出ポンプ細胞内動態の解析

大腸菌のRND型異物排出システムにおいて,外膜チャネルTolCは共有されている.しかし,内膜トランスポーターと膜融合蛋白質で構成的に発現しているのはAcrBのみで,ほとんどは細菌の環境応答システムである二成分制御系によって発現が誘導される.本研究では,新たに合成されたトランスポーターが,すでにTolCと複合体を形成しているトランスポーターと置き換わり,新規複合体を構築するのか(トランスポーター交換モデル)という点を中心に解析を行った.1. AcrD-GFP発現株の構築と動態の解析: TolCだけでなく,膜融合蛋白質AcrAもAcrBと溶融するAcrDについて,緑色蛍光蛋白質GFPとの融合体を構築し,AcrD-GFP誘導条件を検討した上で,野生型およびacrA, tolC遺伝子欠失のバックグラウンドで発現させた.これらの菌株を全反射型蛍光顕微鏡で観察した結果,AcrD-GFPがAcrA, TolC存在下ではほぼ動かないのに対して,AcrAまたはTolCが存在しないと激しく動いていた.これは,膜融合タンパク質AcrAがRND型異物排出複合体の安定化に必要であることを示唆している.2. AcrB-GFP発現株の分子数解析:AcrB-GFPが三量体を形成しているかについて調べた.具体的には,膜中で固定されている輝点の蛍光褪色過程を解析し,確かに三量体を形成していることが示唆された.3. MdtBとMdtCの三量体形成:内膜トランスポーターMdtBとMdtCは,2分子のMdtBと1分子のMdtCが会合したヘテロ三量体としてTolC,MdtAと複合体を構築することで最も高い排出活性能を発揮する.この特徴を利用して,トランスポーター三量体形成過程の可視化を目指した.その結果,MdtBは細胞膜中で単量体・二量体・三量体それぞれの状態で存在できること,少なくともMdtBホモ三量体はMdtA存在下でTolCと結合すること,しかし単量体・二量体でもMdtA存在下でTolCと結合する可能性が考えられた.25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度が最終年度であるため、記入しない。大腸菌のRND型異物排出システムにおいて,外膜チャネルTolCは共有されている.しかし,内膜トランスポーターと膜融合蛋白質で構成的に発現しているのはAcrBのみで,ほとんどは細菌の環境応答システムである二成分制御系によって発現が誘導される.本研究では,新たに合成されたトランスポーターが,すでにTolCと複合体を形成しているトランスポーターと置き換わり,新規複合体を構築するのか(トランスポーター交換モデル)という点を中心に解析を行った.1. AcrD-GFP発現株の構築と動態の解析: TolCだけでなく,膜融合蛋白質AcrAもAcrBと溶融するAcrDについて,緑色蛍光蛋白質GFPとの融合体を構築し,AcrD-GFP誘導条件を検討した上で,野生型およびacrA, tolC遺伝子欠失のバックグラウンドで発現させた.これらの菌株を全反射型蛍光顕微鏡で観察した結果,AcrD-GFPがAcrA, TolC存在下ではほぼ動かないのに対して,AcrAまたはTolCが存在しないと激しく動いていた.これは,膜融合タンパク質AcrAがRND型異物排出複合体の安定化に必要であることを示唆している.2. AcrB-GFP発現株の分子数解析:AcrB-GFPが三量体を形成しているかについて調べた.具体的には,膜中で固定されている輝点の蛍光褪色過程を解析し,確かに三量体を形成していることが示唆された.3. MdtBとMdtCの三量体形成:内膜トランスポーターMdtBとMdtCは,2分子のMdtBと1分子のMdtCが会合したヘテロ三量体としてTolC,MdtAと複合体を構築することで最も高い排出活性能を発揮する.この特徴を利用して,トランスポーター三量体形成過程の可視化を目指した.その結果,MdtBは細胞膜中で単量体・二量体・三量体それぞれの状態で存在できること,少なくともMdtBホモ三量体はMdtA存在下でTolCと結合すること,しかし単量体・二量体でもMdtA存在下でTolCと結合する可能性が考えられた.大腸菌はRND型異物排出蛋白質複合体を5種類もつ.そのうち,内膜トランスポーターAcrB-膜融合タンパク質AcrA-外膜チャネルTolCからなる複合体のみが構成的に発現しており,他の複合体の多くは,外的環境からの刺激に応答して発現が誘導される.興味深いことに,すべてのRND型異物排出蛋白質複合体はTolCを外膜チャネルとして利用している.このとき,一つの疑問が生じる.新たに合成されたトランスポーターは,すでにTolCと複合体を形成しているトランスポーターと置き換わり,新規複合体を構築するのだろうか(トランスポーター交換モデル).この点を明らかにするため,以下のような解析を行った.(1) AcrB-GFP発現株の構築と動態の解析: AcrBと緑色蛍光タンパク質GFPの融合体を染色体上から発現する株を構築し,さらにtolC遺伝子欠失変異体も構築した.これらの菌株を全反射型蛍光顕微鏡で観察した結果,AcrB-GFPがTolC存在下ではほぼ動かないのに対して,TolC非存在下では激しく動いていた.これは,強固な籠状分子であるペプチドグリカン層(細胞壁)を貫くTolCと複合体を形成すると,AcrBが固定されることを示唆している.

(2) AcrB-GFPの動態に対するAcrD強制発現の影響:内膜トランスポーターAcrDは,AcrA, TolCをAcrBと共有する.AcrB-GFP発現株にAcrDをプラスミド上から強制的に発現させると,固定されていたAcrB-GFPが動き出すこと,この交換はAcrB特異的輸送基質の添加により抑制されることを見出した.以上の結果は,トランスポーター交換モデルを支持するものである.これは,有害な物質を速やかに除去するためのシステムとして優れた特徴であると言える.本研究では,大腸菌RND型異物排出タンパク質複合体の細胞内動態の解明を目指している.とくに,環境刺激により新たに合成されたトランスポーターは,すでにTolCと複合体を形成しているトランスポーターと置き換わり,新規複合体を構築するという「トランスポーター交換モデル」の実験的検証を行っている.すでに,AcrB-GFPとAcrDの交換に関しては,精度の高いデータが得られている.また,輸送基質の添加による交換の抑制されることも見出した.さらに,AcrD-GFPの発現株も構築し,イメージング解析に着手した.これは当初の計画以上の進展である.一方で,「数」の解析,すなわちAcrB, AcrA, TolCの細胞内存在量を定量し,細胞膜内でのAcrBの量体数を推定することには着手できていない.前年度の研究を継続・発展させ,AcrB-GFPのイメージングに関する成果を中心に論文として取りまとめたい.さらに,以下の解析を行いたい.(1) AcrD発現誘導システムの確立とAcrDの動態解析(2) AcrB-GFP動態に対する染色体上遺伝子からのAcrD発現誘導の影響の解析(3)各コンポーネントの細胞内分子数の定量,細胞膜内でのAcrBの量体数の推定(4)その他の内膜トランスポーターの動態解析25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度が最終年度であるため、記入しない。
感染病態形成におけるフリーラジカル病因論に関する研究

本年度は、感染病態におけるNOによる核酸ニトロ化反応に焦点をあて解析を行った。すなわち、NOによる修飾塩基である8-ニトログアノシンの単クローン抗体を作成し、インフルエンザウイルス感染モデルや各種培養細胞における8-ニトログアノシン生成を検討した。さらに、8-ニトログアノシンによるウイルス遺伝子変異誘発、および、新規の細胞内シグナル伝達機構について解析を行った。その結果以下の知見を得た。(1)8-ニトログアノシンの大量有機合成法を確立し、抗8-ニトログアノシン抗体(多クローンおよび単クローン)を作成した。本抗体を用いて、マウスインフルエンザウイルス肺炎モデルにおける、8-ニトログアノシンの生体内生成を免疫組織化学的に解析した。その結果、インフルエンザウイルス感染マウスの肺組織において、誘導型NO合成酵素(iNOS)の発現に伴って、主に、気管支・細気管支上皮細胞の細胞質内に、8-ニトログアノシンが産生されることが分かった。よって、ウイルス感染病態におけるNO生成に依存した新規修飾塩基8-ニトログアノシンの生体内生成を初めて証明できた。さらに、抗8-ニトログアノシン抗体を用いたELISAを確立し、各種培養細胞における8-ニトログアノシン生成を定量的に解析したところ、生理的な濃度のNOにより、細胞内に8-ニトログアノシンが効率よく生成することが明かとなった。(2)組換えGFP-センダイウイルス(SeV)感染CV-1細胞を8-ニトログアノシンにより処理して、ウイルスのRNAゲノムの変異頻度に与える影響を検討したところ、NOと同様に、8-ニトログアノシンが遣伝子変異促進作用を発揮した。さらに、CV-1細胞培養系において、8-ニトログアノシンにより誘発されるウイルスGFP遺伝子の変異スペクトラムは、マウス感染モデルにおいてGFP-SeV感染肺組織より分離されるウイルスのGFPゲノム変異のパターンと比較的類似していた。従って、NOが8-ニトログアノシン生成を介してウイルス変異を加速することが示唆された。(3)NO生成を介して産生される8-ニトログアノシンは、ユニークな化学的反応性(レドックス活性)を有していることも分かってきた。すなわち、8-ニトログアノシンは、生体内に豊富に存在するNADPH依存性還元酵素、例えば、P450 reductaseやiNOSを含めたすべてのNOSアイソフォーム(血管型eNOS,神経型nNOS)により活性化され、活性酸素産生をもたらすことが明らかになった。さらに興味あることに、NO産生に依存して細胞内に生成する8-ニトログアノシンは、細胞のヘムオキシゲナーゼ-1の発現誘導を介して強い細胞保護作用を示した。よって、宿主細胞の生存シグナルにNO・8-ニトログアノシンによる新たなシグナル伝達経路が存在することが示唆された。以上より、感染病巣において過剰に産生されるNOが、病原細菌に抗菌作用を発揮するだけでなく、8-ニトログアノシン生成を介して、ウイルスの分子進化に関与したり、宿主の生存シグナルを制御することにより、感染防御と病態発現に深く関わることが分かってきた。

さらに興味あることに、NO産生に依存して細胞内に生成する8-ニトログアノシンは、細胞のヘムオキシゲナーゼ-1の発現誘導を介して強い細胞保護作用を示した。よって、宿主細胞の生存シグナルにNO・8-ニトログアノシンによる新たなシグナル伝達経路が存在することが示唆された。以上より、感染病巣において過剰に産生されるNOが、病原細菌に抗菌作用を発揮するだけでなく、8-ニトログアノシン生成を介して、ウイルスの分子進化に関与したり、宿主の生存シグナルを制御することにより、感染防御と病態発現に深く関わることが分かってきた。
抗血栓性ならびに新生内膜肥厚抑制新型ステントの開発

(1)ステント開発の経緯と開発状況平成9年度以前から予備実験としてステントに特殊コーテイングすると新生内膜肥厚を抑える硬化のある事を報告してきた経緯から新しい金属材料と素材を用いてステント開発の研究をスタートした。現在市販、使用されている料は大きく2分され、ステンレスとニチノールに大別される。ステントの拡張方式としては自己拡張型とパルーン拡張型に大分される。大動脈瘤や胸部大動脈瘤に使用できる保険適応のステントはいまだなく臨床治験も平成9年度時点ではなかった。そこで我々は10ミリ径以上の大血管で使用できるステントを新たに開発すべき研究に着手した。(2)平成9年度国内外のステント特許出願のサーチを行った(森信行株式会社サンリック)。我々が考えられるような形状、材質で多くの特許が取得されていることが判明した。しかし我々が最終的な開発目標とするステントは特許出願されていなと考えられた。我々の過去IVR臨床例を集大成した出版を行った(石橋忠司編集IVR一手技、合併症とその対策-メジカルビュー社1998)。(3)平成10年度ステント開発は自己拡張型で金属はニチノールにて生体の温度で拡張するように記憶させておくこととした。ニチノールの金属ワイヤーを用いた編み込み型ステントの試作が成功した。翌年臨牀にて4例使用でき良好な生成が得られ学会にて報告した。しかしこのステント形状は我々のオリジナルではなく金沢大学放射線科松井教授の好意によって提供されたものである。我々はオリジナルステント開発のために、フォトエッチング法にて図面を起こし、その図版からレーザーカット法にてニチノール板金をカットしステントを作成することとした。1枚の図版から試作ステントを作成するには1例約30万の外注費用がかかり高価で財政的に問題が発生した。動物実験としては内膜新生抑制にペラプロストナトリウムが有効との観点からこの薬剤がステント留置の新生内膜肥厚を抑制するとの仮説を証明するために生犬静脈を用いた実験も同時に施行した。(4)平成11年度血管の蛇行に追従することから新たなステント形状、デザインが必要となった。また留置の際に7Fサイズ以下に折り畳むことが可能なことも要求され、図案の見直しが迫られた。さらに1枚の金属ブレートでは金属部分をレーザー溶接することが要求されたが現在の研究プロジェクトチームではこの技術を持ち合わせておらず国内の研究者にも問い合わせたが技術的に安定供給できるには至っていなと判断した。次期研究プロジェクトの課題となった。また金属プレートからのカットではなく、金層筒からのレーザーカットを考え海外の企業との連携を申し入れているが報告書作成時点では試作品を呈示できるには至っていない。血管内ステント留置後の急性血栓および新生内膜肥厚に対するベラプロストナトリウム-Prostaglandin 12誘導体-の有用性に関しては有効であるとの結果が得られ、2000SCVlRにて報告予定である(報告書1-論文投稿中)。

また金属プレートからのカットではなく、金層筒からのレーザーカットを考え海外の企業との連携を申し入れているが報告書作成時点では試作品を呈示できるには至っていない。血管内ステント留置後の急性血栓および新生内膜肥厚に対するベラプロストナトリウム-Prostaglandin 12誘導体-の有用性に関しては有効であるとの結果が得られ、2000SCVlRにて報告予定である(報告書1-論文投稿中)。平成9年度1)新生内膜肥厚抑制型の新型ステントを作成すべく、本年度は、共同研究者とともにステント試作を繰り返した。3)ステンレスとナイチノールのパイプ素材を選定し、レーザー加工にて試作ステントを外注した。この試作品が動物実験に使用できるかを検討している段階である。共同研究者と特許出願中検討中であり詳細なステントの形状、素材については記述できない。4)さらにステントデリバリーシステムの開発も平行して進めている。ステント形状(自己拡張型の場合にはシースから留置する型、バルーン拡張型ではバルーンの選定)に応じた留置方法も考案中である。平成11年度1)昨年に連続して新型形状のステント試作を行った。昨年と異なる点はニチノールワイヤーでの編み込みステントは特許申請上で困難な問題があり、編み込みステントではなく、血管の蛇行に追従性の良い、生体の体温で記憶されたメモリーとなる自己拡張型のステントを作成に変更した。薄いニチノール金属プレートを用い、コンピュータグラフィックス上で蛇行追従性に優れていると考え予めデザインされた形状をレーザーカツト法にてカットした。さらに白金ワイヤーにて筒状にステントを整えた。カット部位をレーザー溶接することも考え試みたが、安全確実な溶接は不可能で臨牀応用困難と判定した。現在国内の技術力ではパイプからのレーザーカット技術力はなく海外のメーカーと交渉中で平成12年度以降の研究課題である。2)新型ステントを用いた生犬での安全性確認の実験は本年度は施行できず。3)平成11年度に予算の一部を用いて試作したニチノールステントを用いた臨牀例は4例あり、いずれも血管の蛇行の追従性に優れた良好な成績が得られている。2例は腹部大動脈瘤のY型人工血管留置、1例はマルファン症候群で右鎖骨下動脈解離、1例は放射線動脈炎による血管破綻症例に人工血管被覆ステントとして使用した。4)血管内ステント留置後の急性血栓および新生内膜肥厚に対するベラプロストナトリウム-Prostaglandin I_2誘導体-の有用性雑種成犬腸骨静脈を用いた実験的検討を行った。血小板凝集能抑制作用に関して:ベラプロスト投与群では投与後30分ですでに投与前に比べ約50%まで凝集能を抑制しており、抑制作用はその後もほぼ同レベルで推移した。反復測定-分散分析および多重比較検定からコントロール群との比較では測定した3点すべてで有意差を認めた。また血管平滑筋細胞増殖に関する検討ではZ-stent挿入7日後および14日後で有意差を認め、血管平滑筋細胞増殖抑制効果が証明された。この結果は2000SCVIRにて報告予定である。
新規過眠マウスSleepyの肥満・高血糖・骨形成異常の検討

研究代表者らは、ランダム突然変異マウスの睡眠覚醒行動をスクリーニングし、睡眠時間が顕著に増加するマウス家系を樹立した。さらに検討を進め、Sik3遺伝子の一塩基変異が顕著な過眠の原因となることを明らかにした(Funato, Kanno et al., Nature 2016)。Sik3遺伝子変異マウスの飼育管理を行っているなかで、この変異マウスが肥満を示すことに気づいた。人工授精によって、野生型およびSik3遺伝子変異マウス(ヘテロ接合体、ホモ接合体)の雄を310匹用意し、生後6週、12週、18週で3D-CT撮影を行った。内蔵脂肪および皮下脂肪の変化を中心に測定したところ、Sik3遺伝子変異マウス(ヘテロ接合体、ホモ接合体)では、野生型マウスに比べ、比較的若年齢から顕著な脂肪量の増加が確認された。また当研究室では、Sik3 exon-13 floxedマウスを作成し、更なる研究を進めている。これらのマウスは、Cre酵素が特定部位で発現することによりloxP配列が切断され、条件的・部位的にSik3遺伝子がノックアウトされるマウスのことである。SIK3は、Sik3遺伝子変異マウスの体重増加に影響するであろう骨、肝臓などの発達および機能に関与しているため、Sik3遺伝子変異マウスの過体重に関与する細胞型を絞り込むこと、また同様のマウスで睡眠覚醒行動も測定し、肥満と睡眠の関係を明らかにすることが次なる課題である。人工授精によるマウスの生産を行ったが、変異遺伝子という特性上、ホモ接合体はなかなか入手しづらく、しかも胎児期は野生型に比べ体が小さいために淘汰されやすいという難点がある。今後はマウス匹数を増やすことが大きな課題となる。
線維柱帯への遺伝子導入と細胞外マトリックスの動態

出生直後のマウス肺よりRNAを抽出し、RT-PCR(reverse transcriptase-polymerase chain reaction)法を用いて、マトリックスメタロプロテアーゼ-2(MMP-2)cDNAの合成に成功した。アデノウィルスベクターを用いてLac Z遺伝子をブタ線維柱帯細胞に遺伝子導入し、X-gal染色により検討した結果、ほぼ100%の細胞に遺伝子導入が確認でき、アデノウィルスベクターの線維柱帯細胞への遺伝子導入効率の高さが証明できた。次に、得られたMMP-2 cDNAをアデノウィルスベクターに挿入し、ブタ培養線維柱帯細胞に遺伝子導入することに成功した。MMP-2遺伝子導入群では、空のベクターを遺伝子導入したコントロール群に比べゼラチナーゼ活性が上昇していることがゼラチンザイモグラフィーによって確認された。またMMP-2に特異的なポリクローナルウサギ抗MMP-2抗体を用いてウェスタンブロッテイング法を行った結果、MMP-2タンパクの上昇が確認された。ゼラチナーゼ活性の上昇は48時間以内に確認され、感染後5日目から7日目にかけてピークを示すことが判明した。以後ゼラチナーゼ活性は漸減し、最低3週間以上持続することも判明した。本研究により、培養線維柱帯細胞への遺伝子導入効率の高い導入方法を確立することができた。本研究で得られた知見は、MMP-2がin vivoにおいて他のMMP群、TIMP群に与える影響、眼圧の変化、形態学的変化を検討する上で有効な下地となるものである。出生直後のマウス肺よりマトリックスメタロプロテアーゼ-2(MMP-2)cDNAの合成に成功した。得られたcDNAを発現ベクターに挿入し、リポフェクション法によって培養cos 7細胞に遺伝子導入することに成功した。合成したMMP-2 cDNAはgelatinase活性を有するタンパクを合成することがザイモグラフィーによって確認できた。リポフェクション法による遺伝子導入でのタンパク発現の時間経過をザイモグラフィーにより確認した結果、gelatinase活性は遺伝子導入後3日目に最大ピークを示し、最低1週間以上持続することが確認できた。同様の方法で培養線維柱帯細胞に遺伝子導入を行った結果、MMP-2 cDNAを遺伝子導入した群とコントロールの空のベクターを遺伝子導入した群において、gelatinase活性に有意な差はみとめられなかった。これは、線維柱帯細胞自身にMMP-2分泌能を有すること、培養線維柱帯細胞へのリポフェクション効率がcos 7細胞よりも劣ることが原因として考えられた。この問題を解決するために、線維柱帯細胞において、より遺伝子導入効率のよいアデイウィルスベクターを用いた伝子導入法を検討する必要があると考えられる。緑内障病理組織を用いた、ミオシリン、各種蛋白の免疫電顕については、現在試料の採取、作製中の段階である。原発開放隅角緑内障、ステロイド緑内障、発達緑内障、嚢性緑内障の各試料が集まり次第、正常眼の電顕試料と併せて、同一条件下で免疫染色を行う予定である。
動的細胞内シグナルの可視化研究

カルシウムは、骨を構成する成分として重要なだけでなく、細胞内で機能をオン・オフするスイッチとして働いています。本研究では、脳などにおけるカルシウムのスイッチング・メカニズムを、特にスイッチされる現場を目で見る方法も活用して研究を行いました。これにより、神経回路を使い続けることが回路の機能維持に大事なことや、グリア細胞が神経細胞の伸びを助けるメカニズムなど、脳の働きに関する重要な発見がありました。1)中枢神経系シナプス可塑性の可視化解析中枢神経系シナプス可塑性のCa^<2+>シグナルによる制御メカニズムを、細胞内シグナル分子の可視化法により解析した。小脳プルキンエ細胞では、平行線維および登上線維からの特定のパターン入力によりシナプス伝達が低下する長期抑圧、あるいは亢進する長期増強(LTP)が生じる。このシナプス可塑性には様々なシグナル分子が関与すると考えられているが詳細は明らかでない。新たに開発した一酸化窒素インジケーターHBR-GFPを用い、平行線維入力に伴うNOシグナルの可視化に初めて成功した。これにより、NOシグナルは従来考えられているより狭い領域のシグナルとして機能し、シナプス特異的な長期増強(LTP)を惹起することが明らかになった。さらに、NOシグナル強度は平行線維の刺激頻度に対して二相性に依存し1Hzにおいて最高強度がえられ、高頻度刺激における抑制にはエンドカンナビノイドを介した逆行性シグナル伝達が関与することを明らかにした。さらに、LTPにも全く同様な平行線維刺激周波数依存性があることが明らかになった。以上により、小脳シナプスにおける重要なシナプス可塑性機構を明らかにした。2)IP_3-Ca^<2+>シグナル系の抑制法(遺伝子改変マウスの作成)IP_3-Ca^<2+>シグナル系を抑制する変異IP_3受容体遺伝子の上流にloxP配列を挿入し、CreリコンビナーゼでloxP配列を除去した後に変異IP_3受容体が発現するよう遺伝子をデザインする。次いで、これをトランスジーンとしてもつマウスの作成を開始した。Ca^<2+>シグナルと関連シグナル伝達系について、シグナル分子可視化法と新たに開発するCa^<2+>シグナル抑制法を有機的に結合して、時空間的な枠組みの中でシグナル伝達を明らかにすることを目的とし、本年度は以下の成果を得た。1)シナプス強度のCa^<2+>およびBDNF依存性維持機構:特異的IP_3加水分解酵素発現によりIP_3シグナルを小脳プルキンエ細胞において抑制してシナプス機構への効果を見たところ、平行線維終末からのグルタミン酸放出低下によるシナプス伝達効率の低下が観測された。逆行性のシグナル伝達機構の存在が示唆されたので解析を進めた結果、脳由来神経栄養因子(BDNF)の関与が明らかになった。この結果は、シナプスを使い続けることがシナプス伝達効率を維持することに必要であることを示し、メカニズムとして、IP_3→Ca^<2+>→BDNFというシグナル伝達が明らかになった。2)Ca^<2+>オシレーション形成機構の解明:小胞体内腔およびミトコンドリア内腔のCa^<2+>濃度を測定できるタンパク質性Ca^<2+>インジケーターを作製し、細胞内小器官内腔Ca^<2+>濃度変化と細胞質Ca^<2+>濃度変化の比較に成功した。その結果、小胞体から放出されたCa^<2+>は一旦ミトコンドリアに移動し、その後ミトコンドリアから徐々に放出されるCa^<2+>によって次のCa^<2+>放出の引き金が引かれることが明らかになった。3)細胞間接触情報を伝えるCa^<2+>シグナルの解明:細胞間の接触部位に見られる新規Ca^<2+>シグナルであるCa^<2+>lightning (Ca^<2+>雷光)を発見した。さらに、このCa^<2+>雷光は、PYK2を活性化して細胞の葉状仮足の退縮を誘導することも明らかにした。従って、Ca^<2+>雷光は、細胞間の接触を検知して細胞内へ伝達するメカニズムの一つであると考えられる。1)アストロサイトの自発Ca^<2+>オシレーションによる神経伸長維持機構アストロサイトは,自発的Ca^<2+>オシレーションを生じていることが知られている。この機能的意義を検索するため,IP_35ホスファターゼをアストロサイトに導入して自発Ca^<2+>オシレーションを止め,神経成長に対する効果を解析した。その結果,自発Ga^<2+>オシレーションは,アストロサイト表面のNカドヘリン等の分子発現をコントロールして神経成長を維持していることを明らかにした。自発Ca^<2+>オシレーションによりどのような遺伝子産物が変化するのか,網羅的解析を進めることにより神経伸長に関する新たな分子機序が発見される糸ロになると期待している。2)小脳平行線維→プルキンエ細胞シナプスにおける長期抑圧について解析を行った。Ca^<2+>依存性脱

リン酸化酵素(カルシニューリン,CN)に対する抑制ペプチドをプルキンエ細胞内に導入することにより,長期抑圧が抑制される等の実験結果から,カルシニューリンが長期抑圧形成に関与することを明らかにした。3)グルタミン酸シグナルの可視化解析興奮性伝達物質であるグルタミン酸の可視化プローブを新たに作製し,これを小脳スライス標本の測定に応用することに成功した。これにより,シナプス間隙外のグルタミン酸動態を初めて可視化することに成功した(学会等で発表済み)。これは中枢神経シナプスの活動状況を解析する全く新しい方法として,今後の解析に大きなインパクトを与えると考えられる。1)アストロサイトの自発Ca^<2+>オシレーションによる神経伸長維持機構前年度までの研究で、アストロサイトの自発Ca^<2+>オシレーションは、アストロサイト表面のNカドヘリン等の分子発現をコントロールして神経成長を維持していることが明らかになった。自発Ca^<2+>オシレーションによりどのような遺伝子産物が変化するのか、網羅的解析を進めることにより神経伸長に関する新たな分子機序の発見をめざした。その結果、Nカドヘリン発現の上流に存在する翻訳調節因子を発見した(学会発表)。2)グルタミン酸シグナルの可視化解析興奮性伝達物質であるグルタミン酸の可視化プローブを新たに作製し、これを小脳スライス標本の測定に応用することに成功した。これにより、シナプス間隙外のグルタミン酸動態を始めて可視化することに成功した(学会発表)。さらに、本方法を生体内測定に適用すべく、生きたラットの大脳皮質でのグルタミン酸シグナル測定に挑戦して成功している(学会発表)。これは中枢神経シナプスの活動状況を解析する全く新しい方法として、今後の解析に大きなインパクトを与えると考えられる。3)細胞間多様性のメカニズム解析同じ遺伝的背景を有している細胞間でも発現型に大きな差が見られることがある。リアノジン受容体を介するCa^<2+>応答について、細胞間多様性機構を解析した。その結果、リアノジン受容体の実効的発現量のわずかな差が、Ca^<2+>によるCa^<2+>放出機構による正帰還によって全か無かのCa^<2+>応答を引き起こすことを明らかにした。さらに、この全か無かの状態は恒常的なものではなく、数十時間周期で切り替わることを明らかにした(論文発表)。以上の結果は、細胞分化などにおける運命決定に同様の正帰還メカニズムが何らかの役割を果たすことを示唆する。
トポロジカル超伝導体の常磁性マイスナー現象

完全反磁性(マイスナー効果)は超伝導体の最も基本的な性質である。ところが超伝導体を小さくすると、常磁性を示す超伝導物質群が存在する。この常磁性マイスナー効果は幾つかの実験があるにもかかわらず、その発現機構は謎のままであった。本研究で我々は、異方的超伝導体(トポロジカル超伝導体)の表面には奇周波数クーパー対と呼ばれる特殊なクーパー対が現れること、また奇周波数クーパー対のために小さな異方的超伝導体は低温において常磁性を示す事を明らかにした。準古典グリーン関数法を用いて、微小な異方的超伝導体の2次元ディスクにおける磁化率の温度依存性、ディスクサイズ依存性を詳細に調べた。超伝導の対称性はスピン1重項d波対称性とスピン3重項p波対称性を仮定し、電磁場の従うマクスウエルの方程式と準古典グリーン関数の従うアイレンベルガ-方程式を連立させ、ペアポテンシャルとベクトルポテンシャルを互いに矛盾の無いよう数値的に求めた。その結果、スピン1重項d波超伝導体のディスク、スピン3重項p波超伝導体のディスクともに、ディスクサイズがコヒーレンス長の10倍程度の場合には、低温で反磁性的な磁化率から常磁性的な磁化率へクロスオーバーを示す事が分かった。クロスオーバーを起こす温度をディスクサイズの関数として調べたところ、サイズが大きくなるに従ってクロスオーバー温度が低下することが分かった。この、異常な低温常磁性相の存在は、超伝導ディスク表面に現れる奇周波数クーパー対が原因であることを、明らかにした。通常の偶周波数クーパー対は教科書通り反磁性的な性質を持つが、奇周波数クーパー対は常磁性的な性質を持つことを、解析的にも示した。微小な異方的超伝導体は、低温において常磁性であることとの普遍性を確認した。実験的研究においては、微小なスピン1重項d波超伝導体試料を作成し、磁化率の測定を試みている。現在のところ理論的な予想と一致する測定結果は得られていないが、実験と理論が一致しない原因をほぼ明らかに出来た。理論的には超伝導体の表面は滑らかであることを仮定している。一方実験では、バルクの試料からFIBを用いて微小な試料を得ており、その表面は乱雑である。この乱雑さのために常磁性相が観測できない事をほぼ明らかに出来た。微小な異方的超伝導体が試料表面近傍に現れる奇周波数クーパー対のために低温において常磁性を示すことは、本研究の主要な結論である。実験的に作成される微小な超伝導体の表面において、ラフネス散乱を避けることが出来ないので、本年度は表面ラフネスが常磁性異常に及ぼす影響を調べた。2次元のディスク状の超伝導体において準古典アイレンベルガー方程式と電磁場の従うマクセル方程式を併せて解いたところ、常磁性異常の効果は超伝導の対称性にとても敏感であることが分かった。超伝導体がスピン3重項p波対称性の場合には、表面に現れる奇周波数クーパー対がs波対称性を持つためにラフネスに強く、常磁性効果が残ることが分かった。その一方、超伝導体がスピン1重項d波対称性の場合には、表面に現れる奇周波数クーパー対がp波対称性を持つためにラフネスに弱い。その結果、表面ラフネスは、銅酸化物高温超伝導体などのd波超伝導体における常磁性効果を著しく弱めることが分かった。主要課題から派生した研究課題の成果もあわせて報告する。スピン3重項p波超伝導体と金属との接合を流れる電流のゼロバイアス・コンダクタンスがある値に量子化されることを理論的に証明した。この事実は、先に述べたとおり、奇周波数s波対称性のクーパー対がポテンシャルの乱れに対して強いことの別の側面を捉えている。2バンド超伝導体において、奇周波数クーパー対が空間的に一様に現れる事がわかっており、その磁気的性質を調べた。当初の予測とは異なり、2バンド超伝導体に現れる奇周波数クーパー対は常磁性を持つ事が分かった。本研究課題は、非常に計算時間の長い数値計算に基づいている。計算時間を短縮するために、多くのアルゴリズムを改良したことが順調な研究の進捗を可能にした。さらに、数値計算だけでなく、補助的な解析計算を多用したことにより、計算に用いる入力パラメータを著しく減少させることが出来たことも、研究の速やかな進捗を促した。本年度の研究成果によって、常磁性効果を観測するためには、銅酸化物のようなスピン1重項超伝導体よりはルテニウム酸化物のようなスピン3重項超伝導体の方が適していることが分かり、実験研究において焦点を絞るべき物質群が明確になったので、現在実験データの詳細を検討中である。超伝導ギャップがノードを持つ異方的な超伝導体における低エネルギー輸送現象を理論的に研究した。このような超伝導体は、制限されたブリルアンゾーンの中で定義される巻き数を用いてトポロジカルに特徴付けられ、一般に多重に縮退した表面束縛状態を持つ事になる。この表面準位が、ポテンシャルの乱れがない超伝導接合のコンダクタンスやジョセフソン電流に多彩な異常をもたらすことが我々の研究で明らかになっている。しかし、巻き数の定義のために、ポテンシャルの乱れがある場合、表面束縛状態の縮退が果たして残るのか、あるいは乱れのために表面準位は縮退を解いてしまうのか、が不明であった。我々は、巻き数を用いて定義される指数が、ポテンシャルの乱れた場合に残る表面状態の縮退度を与えることを理論的に見出した。

この指数は、接合のコンダクタンスの量子化された最小値を記述していることも解析的に導いた。さらに、この指数がゼロでないジョセフソン接合は低温異常を示すことを明らかにした。上述の量子輸送現象はマヨラナ粒子の物理だと言える。同じ現象をクーパー対の側から見ると、奇周波数クーパー対が引き起こす様々な以上だと解釈できる。カイラル超伝導体の端を流れるカイラル・エッジ電流を奇周波数クーパー対の描像を用いて解析し、カイラルp波超伝導体のエッジ電流はたとえ超伝導体の端にポテンシャルの乱れがあったとしても、実験で観測可能な大きさの電流を運ぶ事を明らかにした。これまで、奇周波数クーパー対は異方的超伝導体の接合や、超伝導体と磁性体の接合において現れる事が分かっていたが、その振幅を制御する方策が無かった。我々は、2つの量子ドットを超伝導体に接合させたナノ構造において、量子ドットにバイアス電場を加え、共鳴準位を調節する事によって、金属超伝導体から奇周波数クーパー対を生み出せること、奇周波数クーパー対を観測する実験手段を明らかにした。完全反磁性(マイスナー効果)は超伝導体の最も基本的な性質である。ところが超伝導体を小さくすると、常磁性を示す超伝導物質群が存在する。この常磁性マイスナー効果は幾つかの実験があるにもかかわらず、その発現機構は謎のままであった。本研究で我々は、異方的超伝導体(トポロジカル超伝導体)の表面には奇周波数クーパー対と呼ばれる特殊なクーパー対が現れること、また奇周波数クーパー対のために小さな異方的超伝導体は低温において常磁性を示す事を明らかにした。微小な異方的超伝導体が低温で常磁性を示す事を理論的に明らかにした事は極めて重要な成果である。超伝導の標準的な教科書には、超伝導体は完全反磁性体であると記述され、反磁性である限り超伝導状態が安定であることも示されている。超伝導体の大きさが、コヒーレンス長や磁場侵入長に比べて十分に大きな場合には、この知見が正しい。超伝導の対称性がスピン1重項d波やスピン3重項p波のように異方的である場合、その表面にはアンドレ-エフ束縛状態の発生に伴う奇周波数クーパー対が現れる事は以前から知られていた。また、その奇周波数クーパー対が常磁性的な性質を持つことは、我々が以前の研究で明らかにしている。コヒーレンス長で特徴付けられる表面の面積の割合が、ディスク全体の面積に比べて無視できない大きさになったとき、常磁性的な超伝導状態が可能である事を一切の仮定無く示す事が出来た。この結果は一見、超伝導研究分野における常識に反することである。基礎科学的、また応用科学的にも「微小な」超伝導体を対象とした研究は極めて盛んに行われている。我々の成果は電磁気学的に云うところの「微小な」超伝導体の定義を明らかにした事になり、その意義は極めて大きいと言える。また、我々はこの異常な常磁性的な超伝導状態を実験的に確認する方法を提案できた。実験的に微小な試料の磁化率を精密に測定するのは十分に可能である。また、低周波電磁場中における表面インピーダンスの測定からディスクの磁化率に相当する物理量を測定することも可能である。実験系では反磁性から常磁性へのクロスオーバー温度程度に試料の温度を下げる必要があるり、クロスオーバー温度の見積もりは実験可能性を議論する上で大変重要なパラメータである。