hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
雪渓の水循環に関する水文学的研究

気候条件が大きく異なる北海道大雪山のヒサゴ雪渓と本州飛騨山脈立山にある内蔵助雪渓の2つの越年性雪渓で水文気象雪氷調査を行なった。調査内容は1.質量収支、2.融雪特性、3.水文特性、4.氷体形成メカニズム、5.植生への影響であった。実施した観測は、1.光波測距・測角儀による雪渓規模の測量、2.雪面融雪熱収支算定のための気象観測、3.雪面低下量、雪面からの蒸発量、雪面の密度・アルベード等の雪氷観測、4.流出河川の水位、流量、水温や隆水量、帯水層の水位等の水文観測、5.雪温分布の通年観測、6.植生への影響を調べるための土壌温度の通年観測等である。これらの観測結果の概略をまとめると、ヒサゴ雪渓では1.雪渓面積は6月下旬から8月下旬にかけて約50%ずつ減少し、さらに9月下旬にかけて約30%減少した。2.雪面低下量は、5月下旬から9月下旬にかけて1月にそれぞれ4m、5m、4.5m、1.7mであった。3.1985年から1990年までの雪渓の越年規模は旭川における冬期降水量の平年比、夏期の気温偏差、日照時間の平年比とよい相関がある。4.6月末から9月末の期間を平均して、融雪熱量に対する正味放射量の割合は53%、顕熱伝導量の割合は26%、潜熱伝達量の割合は21%であった。5.融雪量が大きい日は、正味放射量よりも乱気流成分による伝達熱量が大きい時である。6.日平均気温と融雪熱量から長期間推定できる。7.融雪のピークに対する流出河川の遅れは約7時間で、帯水層の水位の遅れは12時間である。8.積雪層があると遅れ時間は層厚に関係なく一定である。9.地中流の寄与が小さい。10.一夏に30cmくらいの上積氷を形成し得る。11.氷体の存在は、雪渓の存在を安定化させる働きがある。12.開花に要する日数は、消雪が早い場合は温度であり、それ以外の場合は消雪時期である。気候条件が大きく異なる越年性雪渓である北海道のヒサゴ雪渓(標高1700-1800m)と本州飛騨山脈立山にある内蔵助雪渓(標高3200-3500m)を研究対象に選んだ。両雪渓共に下部に氷体を持ち、氷体直上部の積雪層に一夏にわたって帯水層が形成されている。ヒサゴ雪渓の調査は6月から9月にかけて1ケ月毎に行われ,特に8月にはほぼ1ケ月間にわたって連続観測を実施し、内蔵助雪渓は7、8、9月の約1ケ月毎に観測された。又、従来から長期にわたり観測されている大雪山雪壁雪渓の越年規模の測量も実施した。調査への参加人員は42名、延べ人員65名に達した。実施した観測は1.<雪渓の形態観測>(1)雪渓の平面測量(2)雪渓の縦断面測量2.<水文観測>(1)雪渓表面における融雪量観測(2)帯水層の水位・電気電導度観測(3)帯水層の流速観測

(4)雪渓流出河川の流量・水温・電気電導度観測(5)コア-による雪渓各層の透水係数の測定3.<気象観測>(1)天気・雲量・太陽視程の目視観測、湿球・乾球温度、風向、気圧および蒸発量の定時観測(2)気温・湿度(10cm,1mの2点)、降水量、全天放射量、放射収支量、風向・風速の自記観測4.<ボ-リングコア-による雪渓の内部構造・圧密氷化過程の観測>(1)層位構造の観測(2)密度・含水率・粒度/粒径の深度分布である。これらの観測によって、日融解水量(mm-water)は日平均気温を8.5倍した量であること、融雪水の雪渓内部への浸透速度は30cm/h、密度0.7g/cm^3の積雪層からなっていた帯水層内の流速は107cm/hであること、融雪水量の変動によって、帯水層の水位の日々の変動は最大100cmにも達すること、ヒサゴ雪渓の内部氷体の厚さが10mを超えていること、帯水層内で積雪の圧密が急速に起こっていること等多くの知見が得られた。現在、得られた資料の詳細な解析を行いつつあるところである。気候条件が大きく異なる北海道大雪山のヒサゴ雪渓と本州飛騨山脈立山にある内蔵助雪渓の2つの越年性雪渓で水文気象雪氷調査を行なった。調査内容は1.質量収支,2.融雪特性,3.水文特性,4.氷体形成メカニズム,5.植生への影響であった。実施した観測は、1.光波測距・測角儀による雪渓規模の測量、2.雪面融雪熱収支算定のための気象観測、3.雪面低下量、雪面からの蒸発量、雪面の密度・アルベ-ド等の雪氷観測、4.流出河川の水位、流量、水温や降水量、帯水層の水位等の水文観測、5.雪温分布の通年観測、6.植生への影響を調べるための土壌温度の通年観測等である。これらの観測結果の概略をまとめると、ヒサゴ雪渓では1.雪渓面積は6月下旬から8月下旬にかけて約50%ずつ減少し、さらに9月下旬にかけて約30%減少した。2.雪面低下量は5月下旬から9月下旬にかけて1月にそれぞれ4m、5m、4.5m、1.7mであった。3.1985年から1990年までの雪渓の越年規模は旭川における冬期降水量の平年比、夏期の気温偏差、日照時間の平年比とよい相関がある。4.6月末から9月末の期間を平均して、融雪熱量に対する正味放射量の割合は53%、顕熱伝導量の割合は26%、潜熱伝達量の割合は21%であった。5.融雪量が大きい日は、正味放射量よりも乱気流成分による伝達熱量が大きい時である。6.日平均気温と融雪熱量から長期間推定できる。7.融雪のピ-クに対する流出河川の遅れは約7時間で、帯水層の水位の遅れは12時間である。8.積雪層があると遅れ時間は層厚に関係なく一定である。9.地中流の寄与が小さい。10.一夏に30cmくらいの上積氷を形成し得る。11.氷体の存在は、雪渓の存在を安定化させる働きがある。12.開花に要する日数は、消雪が早い場合は温度であり、それ以外の場合は消雪時期である。
偏極ＨＤ標的を用いた光生成反応によるバリオン分光

偏極観測量の測定により、生成率の小さい状態についても干渉項を通してその効果を調べることが可能になる。本研究では、SPring-8のレーザー電子光施設において中間子光生成反応の二重偏極観測量を測定し、バリオン共鳴状態のスペクトロスコピーを行うことを目的として、実験に必要な偏極HD標的の開発を行った。装置の故障等もあり、研究期間内でのビーム照射実験までは至らなかったが、偏極度44%で緩和時間が約8ヶ月の標的作成に成功し、標的の製造から実験までの過程で必要な5つのクライオスタットすべてを稼動させることができた。これにより、2016年度に実験可能なところまで、ほぼ準備は整った。本研究は、SPring-8における15億電子ボルトから30億電子ボルトの偏極光子ビームと偏極水素・重水素(HD)標的を用いてK中間光生成反応の二重偏極観測量(ビームと標的を共に偏極させ、偏極の向きが平行な場合と反平行な場合の断面積の非対称度)を測定し、ストレンジネスが±1のバリオン共鳴状態のスペクトロスコピーを行うことを目的としている。本年度は先ず、これまで整備してきた偏極HD標的のための基本設備(高純度ガス蒸留器、偏極標的製作装置、偏極標的引き抜き装置、運搬用標的装置、及び標的用冷凍装置)のチェックと偏極HD標的の試作及びその偏極度と緩和時間の測定を行った。1. SPring-8において使用する偏極標的引き抜き装置は、これまで偏極保持磁場用の二ホウ化マグネシウム超伝導コイルに電流を流すことに成功していなかったが、コイル部分への冷却伝導効率を上げることによって、磁場生成に成功した。2.偏極HD標的の試作を2回行った。第1回めの試作においては、我々が開発した高分解能ガス分析装置を用いて、不純物として僅かに必要なオルソ水素の量を適量とされる0.1%に精度良く混入し、53日の偏極凍結時間を経た後偏極度の測定を行ったが、約18%という低い値しか得られなかった。原因として標的セルの冷却不足が考えられたため、標的セル内への熱伝達用高純度アルミワイヤーの接着方法と本数を変更し、第2回目の試作を行った。その結果偏極度は40%以上に改善した。まだ、温度から計算される期待値の6割程度であるが、実験に使用できる偏極HD標的製作の目処がついた。本研究は、SPring-8における15億電子ボルトから30億電子ボルトの偏極光子ビームと偏極水素・重水素(HD)標的を用いてK中間子光生成反応の二重偏極観測量(ビームと標的を共に偏極させ、偏極の向きが平行な場合と反平行な場合の断面積の非対称度)を測定し、ストレンジネスが±1のバリオン共鳴状態のスペクトロスコピーを行うことを目的としている。本年度は以下の項目について研究を行った。1.先ず、HD標的セルを装着せずに希釈冷凍機の単体試験を行い、前年度の運転において到達温度が高かった(25 mK)原因が、希釈冷凍機の性能劣化によるものかどうかを確かめた。その結果、到達温度は約12 mKであり、希釈冷凍機本体には問題が無いことが確認された。2.次に、高純度HDガス約1 molを標的セル内に入れ、偏極生成の触媒となるオルソ水素を僅かに(10分の数%)混入させた後、希釈冷凍機において冷却し、17 T磁場のもとで3ヶ月間のエージングを行い偏極を凍結した。標的セルを装着した状態ではやはり到達温度は26 mKであった。エージングの後、磁場1 Tにおいて偏極度測定を行い、44±1 %という過去最高の値が得られた。更に、実験条件である300 mKに温度を上げて緩和時間の測定を行い、239±66日という値が得られた。偏極寿命は8ヶ月あり、十分に実験に使用できる偏極HD標的の製作に成功した。3. SPring-8において使用する偏極標的引き抜き装置の改良を行った。前年度、二ホウ化マグネシウム超伝導コイルに電流を流して、初めて保持磁場生成に成功したが、装置の稼働範囲で動かした状態では一部温度が高くなり励磁ができなかった。本年度は3重筒構造をしている標的引き抜き装置の各層が駆動した状態でもで熱接触しないよう改良を行い、必要な全領域で励磁可能温度以下に冷却されることを確認した。本研究は、極低温・高磁場環境中で偏極水素・重水素(HD)標的を作成し、それをSPring-8のレーザー電子光施設(LEPS)に設置してK中間子光生成反応の二重偏極観測量(ビームと標的の偏極の向きが平行な場合と反平行な場合の断面積の非対称度)を測定し、ストレンジネスを持ったバリオン共鳴状態のスペクトロスコピーを行うことを目的としている。装置の故障等もあり、目標としていた年度内のビーム照射実験までは至らなかったが、ほぼ実験可能なところまで準備は整った。1.標的用クライオスタット(IBC)が実験に必要な300 mKまで冷却できなくなっていた原因を究明し、それが銅パイプ中の緑青による詰まりであることを発見して不良部分を修繕した。その結果、冷却性能が回復した。2.前年度修理を行った、偏極標的引き抜き装置を水平から垂直に回転させるための台の駆動ギアが再度破損したため、ギアを介さずにインバータ制御のモーター直結方式に変更し、安定に駆動できるようになった。

3. HD標的セル装着条件のもとでは希釈冷凍機の冷却到達温度が高くなる原因を探るため、偏極度測定用のNMRコイルの台座を改造し、輻射による熱流入を抑える改良を行ったのち、偏極HD標的の作成を行った。残念ながら到達温度は前年度試験から改善せず、得られた偏極度も約40%であったが、現状で実験に使用可能な偏極HD標的が再現性良く製作できることを確認した。4.若手研究(B)(偏極HD標的製造期間最適化のための17T用周波数掃引型NMRシステムの開発:代表太田岳史)による研究と共同でHD標的の偏極成長過程をモニターするシステムを開発し、僅かに付加されたオルソ水素の触媒効果によって偏極成長時の緩和時間は数時間であることを初めて観測した。これにより偏極凍結に必要なエイジング期間の短縮の可能性が開けた。偏極観測量の測定により、生成率の小さい状態についても干渉項を通してその効果を調べることが可能になる。本研究では、SPring-8のレーザー電子光施設において中間子光生成反応の二重偏極観測量を測定し、バリオン共鳴状態のスペクトロスコピーを行うことを目的として、実験に必要な偏極HD標的の開発を行った。装置の故障等もあり、研究期間内でのビーム照射実験までは至らなかったが、偏極度44%で緩和時間が約8ヶ月の標的作成に成功し、標的の製造から実験までの過程で必要な5つのクライオスタットすべてを稼動させることができた。これにより、2016年度に実験可能なところまで、ほぼ準備は整った。液体ヘリウムの供給の問題もあり、希釈冷凍機の運転が夏と春の2回しかできず、偏極HD標的の試作が1回しかできなかった。また、前年度の修理後、まだ冷凍機の冷却性能が復帰していない標的用冷凍装置の冷却試験が本年度中にはできなかった。更に、偏極引き抜き装置の試験中に水平・垂直回転台の回転ギアを破損し、年度末にようやく修理が完了した。そのため、偏極標的の運搬テストと標的用冷凍装置への組込みは再び次年度へ持ち越すこととなった。原子核ハドロン物理学先ず、標的セル装着条件のもとでは希釈冷凍機の冷却温度が高くなる原因を究明する。そのため、偏極度測定NMRコイル用の台座を改造し、物質量を減らして輻射による熱流入を抑える改良を行ったのち、再度、偏極HD標的の作成を行う。但し、仮に到達冷却温度が改善しなくても、現状で実験に使用できる標的の作成には成功しているので、実験遂行は可能である。光ビームに関しては、1/4波長版を用いて直線偏光ビームから円偏光ビームに変換するシステムを構築し、その偏光度を測定する。標的用冷凍装置の冷却試験を行い、冷却性能を確認した後、偏極HD標的の運搬と実験装置への組み込み試験を行い、H27年度内に偏極HD標的を用いた光生成反応の測定を開始する。世界的な液体ヘリウムの供給不足のため、なかなか偏極標的製作装置が運転できなかったこともあり、偏極HD標的の試作が夏と春の2回しかできず、標的の偏極度改善のためのR&Dが十分にできなかった。また、実用可能な標的製作に成功したのが年度末であったため、当初予定していた偏極標的の運搬テストと標的用冷凍装置への組込みは次年度行うことにした。また、標的用冷凍装置の運転テストの際、電流導入部分の高温超電導線の焼損が起こり、部品交換を行ったが、修理後、希釈冷凍機の冷却性能が復帰していない。現在、原因究明中である。研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため当初の見込み額と執行額は僅かに異なった。先ず、高偏極度(Hで80%)で長い緩和時間(約100日)を持つ偏極HD標的製作技術を確立する。
筋肉における分岐鎖アミノ酸の生理機能の解明

本研究では、分岐鎖アミノ酸(BCAA)分解の律速酵素である分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素(BCKDH)複合体の特異的キナーゼ(BCKDHキナーゼ: BDK)の遺伝子を筋肉特異的に欠損(KO)させて、筋肉でBCAA分解を促進することにより遊離BCAAが不足したマウスを作製することを目的とした。筋BDK-KOマウスの作製は、Cre-loxPシステムを用いて筋肉特異的に標的タンパク質を欠損させる方法を用いた。すなわち、マウスBDKのエクソン912をloxPで挟み込んだターゲティングベクターをES細胞へ導入しキメラマウスを作製した。1回目のES細胞ではベクターDNAの生殖系列移行ができなかったため、別のES細胞へのベクターDNAの導入を行い、キメラマウスを作成した。現在、このキメラマウスを用いてfloxed BDK遺伝子マウスの作製が進行中である。分岐鎖アミノ酸(branched-chain amino acids : BCAA)は、タンパク質の合成材料としてだけでなく、筋タンパク質代謝の調節および血糖の組織への取り込みなどに機能していることが示唆されている。これらの生理機能を発揮するのは、タンパク質に組み込まれたBCAAではなく、生体内に存在する遊離のBCAAである。筋肉における遊離BCAAの機能を解明にするためには、そのBCAAを欠乏させた動物を作製して解析に用いることが最も有用な手段である。そこで、本研究では、BCAA分解を調節する分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素(branched-chain α-keto aciddehydrogenase : BCKDH)複合体を不活性化するBCKDHキナーゼ(BDK)の遺伝子を筋肉特異的に欠損(ノックアウト:KO)させて、筋肉で遊離BCAAが不足したマウスを作製することを目的とした。このマウスの作製には、Cre-loxPシステムを用いて筋肉(骨格筋、心筋)特異的に標的タンパク質を欠損させる方法を用いる。本研究では、これまでに、マウスBDKのエクソン911(BDK活性部位をコードするエクソン)をloxPで挟み込んだターゲティングベクターをES細胞へ導入し、その細胞からキメラマウスを作製した。現在では、このマウスを正常マウスと交配して繁殖しヘテロマウスの作成中である。ここで得られたヘテロマウスを筋特異的Cre発現トランスジェニックマウスと交配することにより、筋特異的BD-KKOマウスの作製を完了する予定である。分岐鎖アミノ酸(branched-chain amino acids:BCAA)は、体タンパク質を構成する主要なアミノ酸としてだけでなく、筋タンパク質代謝の調節および血糖の組織への取り込みなどに機能していることが示唆されている。筋肉における遊離BCAAのこれらの生理機能を明確にするために、本研究では、BCAA分解の律速酵素である分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素(branched-chainα-ketoacid dehydrogenase:BCKDH)複合体の特異的キナーゼ(BCKDHキナーゼ:BDK)の遺伝子を筋肉特異的に欠損(KO)させて、筋肉でBCAA分解を促進することにより遊離BCAAが不足したマウスを作製することを目的とした。まず、EuMMCR(European Mouse Mutant Cell Repository)よりマウスBDKのエクソン911をloxPで挟み込んだターゲティングベクターを入手し、そのDNAを調製した後、NPO発生工学研究会(大阪大学微生物病研究所)にてES細胞(JM8A3N1、B6マウス由来)へそのベクターDNAの導入を行いキメラマウスを作製した。しかし、そのES細胞ではベクターDNAの生殖系列移行ができなかった。そこで、再度別のES細胞(EGR-G101、B6マウス由来)へのベクターDNAの導入を行い、相同組換えを起こしたES細胞クローンを選別した後、NPO発生工学研究会にてES細胞を胚盤胞期胚に注入し仮親の子宮に移植することによりキメラマウスを作成した。現在、このキメラマウスが入手できたところである。
各種発声法の生理学的検討及びその臨床応用に関する研究

人の音声言語行動は言語情報の伝達のみならず感情や情緒、美的情報の伝達を行っていることは経験的に知られている。従来内省的に記述されているため表現法が発声者により異なり普遍的な議論が困難であった。近年情報科学の進歩と社会的な要求によって、感性情報の伝達についての研究はいくつか行われている。しかしその生理的な研究はほとんど行われていない。初年度においては発声法の観察の基礎となる声帯振動の観測のため超高速声帯振動観測装置の整備を行い、それを用いて病的な声帯振動を記録した。さらに声の質の評価として従来病的音声の評価に用いられているGRBAS評価法の妥当性と普遍性を検討するため会話音声と持続母音発声を対象とした検討を行った。本年度においては、感情の伝達方法の一つとして歌唱法を取り上げ、代表的な感情である、Happiness,Anger,Sadness,Fearを伝達するために無意味な旋律を単一の母音で歌った際に歌い手の意図が聴取者にどのようにつたわるかを検討した。その結果ある程度音響的なレベルで意図が伝達されること、伝達の程度とある種の音響的パラメーターの間には特定の関連があることが、認められ、発声法の違いと感情表現には関係があることが示唆された。発声法を声帯振動の面から考察するために、電気グロットグラムを用いた。音声治療についての生理学的研究をPushing methodについて行った。上肢の運動にともなった喉頭の動態を声門下圧の変動、電気グロットグラムの面から捕え、この音声治療が喉頭麻痺や各種声門閉鎖不全の治療に有効であることを示した。発声治療の生理学的裏付けとしては重要な知見である。今後の他の発声治療法についての研究が治療法の選択を有効に行うことにつながることが強く示唆された。人の音声言語行動は感情や情緒、更に美的感覚のような言語化が困難である情報の伝達をも行っていることは経験的に知られている。本研究では発声法の基礎となる声帯振動を、すでに稼働している超高速声帯振動観測装置を用いて各種病的発声の声帯振動を記録した。二重声は、左右の声帯の振動数が異なるために準周期的に声門閉鎖不全が生じる結果であることが明らかにされた。更に声帯の中央に横断的な病変がある場合は声帯の前後において移送の異なる声帯振動をすることが明らかにされた。これらの病的な声帯に見られる所見は発声法を検討するための指標として有用なものである。声の質の検討は日本音声言語医学会の推奨するGRBAS評価を用いて評価の対象となる音声の妥当性を検討した。その結果持続した音声の方を会話音声より質としては良好であるという評価がされる傾向が明らかになり、音声サンプルによるバイアスがあり得ることが示唆された。鳥の個体識別の声の質の聞き分けのモデルとして生理学的な検討をおこなうこととして予備的な実験を開始した。声門下システムの発声法に対する関与は歌声の発生では極めて重要である。本研究においては非侵襲的な観測法として気流阻止法を用いて発声時呼気圧と声門閉鎖との関係を検討した。今回は隆起性病変による声門閉鎖不全では閉鎖不全の程度のみならず声帯の質的な変化が発生時呼気圧に影響を持つことが明らかにされた。現在は各種発声法の極端な例として病的な喉頭について観測してきたが今後は歌唱や音声訓練に用いられている発声法について検討を加える予定である。

従来内省的に記述されているため表現法が発声者により異なり普遍的な議論が困難であった。近年情報科学の進歩と社会的な要求によって、感性情報の伝達についての研究はいくつか、行われている。しかしその生理的な研究はほとんど行われていない。本年度においては、感情の伝達方法の一つとして歌唱法を取り上げ、代表的な感情である、Happiness,Anger,Sadness,Fearを伝達するために無意味な旋律を単一の母音で歌った際に歌い手の意図が聴取者にどのようにつたわるかを検討した。その結果、聴取者の知識に依存する部分もあるが、ある程度音響的なレベルで意図が伝達されることが明らかとなった。伝達の程度とある種の音響的パラメーターの間には特定の関連が認められ、発声法の違いと感情表現には関係があることが示唆された。発声法を声帯振動の面から考察するために、電気グロットグラムを用いた。この方法は左右声帯間の電気的インピーダンスを計測する方法で、声帯の内転の程度を示すと考えられる。この方法を用いてもやはり発声法と音色、感情表現との相互の関連が認められた。発声法の違いによる喉頭の動態の違いを積極的に治療に利用する音声治療についての生理学的研究をPushing methodについて行った。上肢の運動にともなった喉頭の動態を声門下圧の変動、電気グロットグラムの面から捕え、この音声治療が喉頭麻痺や各種声門閉鎖不全の治療に有効であることを示した。発声治療の生理学的裏付けとしては重要な知見である。今後の他の発声治療法についての研究が治療法の選択を有効に行うことにつながることが強く示唆された。
末期癌疼痛に対するヒト型βエンドルフィン分泌細胞封入カプセルの髄腔内移植療法

異種細胞を移植する際の免疫拒絶を克服する手段として、ポリマーカプセルに細胞を封入して移植する方法が注目されている。我々は、遺伝子導入によりオピエ-トとしては非常に強力なベータエンドルフィンを分泌するようにしたマウス神経芽細胞腫をカプセルに封入して、異種動物の疼痛治療に応用する可能性を検討してきた。Proopiomelanocortin (POMC)遺伝子を導入したNeuro2Aをカプセルに封入してラット髄腔内に移植すると、ベータエンドルフィンが髄腔内に分泌され宿主のラットに除痛効果が得られた。1ヶ月後にカプセルを取り出して細胞の生着を確認した。しかし、宿主動物をマウス細胞にとってはdiscordantの関係にあるニホンザル髄腔内に移植してみると、ラットに移植した時と比べて細胞のviabilityは悪かった。この原因は自然抗体、補体がカプセルを透過して細胞を攻撃しているためと考えられた。そこでin vitroにおいてカプセル内にヒツジ感作赤血球を封入し、10%健常ヒト血清入り培養中で24時間incubationし、溶血の有無を検討することで、補体の透過性を検討したところ、アミコン社のPM30とクラレ社の6305番のカプセルを二重構造にすることでほぼ完全に補体の侵入を抑えることができた。しかし、このカプセルを使ってニホンザル髄腔内に移植しても、封入された細胞のviabilityは満足のいくものではなく、現在もカプセルの素材について検討中である。一方、細胞療法の欠点として、分泌オピエ-トの量をコントロールするのが困難であることだが、最近テトラサイクリン(Tet)を投与することで用量依存性に転写をコントロールするTet-Onシステムが開発され、このシステムにPOMC遺伝子を組み込んで、Neuro2Aに遺伝子導入することに成功した(Neuro2A-POMC)。Neuro2A-POMCをPM30に封入してラット髄腔内に移植し、Tetを腹腔内注射することでTet用量依存性に細胞からペプチド分泌させることに成功した。今後このジーンスイッチは様々な細胞療法に応用可能であると考えられる。我々は、遺伝子導入によりベータエンドルフィンを分泌するようにしたマウス神経芽細胞腫をカプセルに封入して、異種動物の疼痛治療に応用する可能性を検討している。本研究の骨子は(1)臨床応用可能とさせるカプセルの開発と、(2)より良い治療効果をもたらす細胞の開発である。(1)カプセルに要求されるのは、免疫拒絶を防止することと、栄養素、神経伝達物質の容易な通過の二点である。従来の研究ではリンパ球の侵入のブロックは検討されていたが、補体、自然抗体の侵入に関する研究はない。そこでin vitroにおいてカプセル内にヒツジ感作赤血球を封入し、10%健常ヒト血清で24時間incubationし溶血の有無を検討することで、補体の透過性を検討した。結局アミコン社のPM30とクラレ社の6305番のカプセルを二重構造にすることでほほ完全に補体の侵入を抑えることができ、臨床応用に充分なカプセル強度も得られた。そこでこのカプセルを使い、現在ニホンザル髄腔内に移植してそのin vivoにおける有用性を検討中である。(2)この療法の欠点として分泌オピエ-トの量を一定にするのが困難であると考えられたが、テトラサイクリンを投与することでdose dependantに転写をコントロールするシステムが開発され、このシステムを組み合わせることによって、分泌されるオピエ-トの量を外的にコントロールできるよう、現在遺伝子組み換え細胞の開発を行っている。Neuro

2A-POMCをPM30に封入してラット髄腔内に移植し、Tetを腹腔内注射することでTet用量依存性に細胞からペプチド分泌させることに成功した。今後このジーンスイッチは様々な細胞療法に応用可能であると考えられる。異種細胞を移植する際の免疫拒絶を克服する手段として、ポリマーカプセルに細胞を封入して移植する方法が注目されている。我々は、遺伝子導入によりオピエ-トとしては非常に強力なベータエンドルフィンを分泌するようにしたマウス神経芽細胞腫をカプセルに封入して、異種動物の疼痛治療に応用する可能性を検討してきた。Pro-opiomelanocortin(POMC)遺伝子を導入したNeuro2Aをカプセルに封入してラット髄腔内に移植すると、ベータエンドルフィンが髄腔内に分泌され宿主のラットに除痛効果が得られた。1ヶ月後にカプセルを取り出して細胞の生着を確認した。しかし、宿主動物をマウス細胞にとってはdiscordantの関係にあるニホンザル髄腔内に移植してみると、ラットに移植した時と比べて細胞のviabilityは悪かった。この原因は自然抗体、補体がカプセルを透過して細胞を攻撃しているためと考えられた。そこでin vitroにおいてカプセル内にヒツジ感作赤血球を封入し、10%健常ヒト血清入り培養液中で24時間incubationし、溶血の有無を検討することで、補体の透過性を検討したところ、アミコン社のPM30とクラレ社の6305番のカプセルを二重構造にすることでほほ完全に補体の侵入を抑えることができた。しかし、このカプセルを使ってニホンザル髄腔内に移植しても、封入された細胞のviabilityは満足のいくものではなく、現在もカプセルの素材について検討中である。一方、細胞療法の欠点として、分泌オピエ-トの量をコントロールするのが困難であることだが、最近テトラサイクリン(Tet)を投与することで用量依存性に転写をコントロールするTet-Onシステムが開発され、このシステムにPOMC遺伝子を組み込んで、Neuro2Aに遺伝子導入することに成功した(Neuro2A-POMC)。Neuro2A-POMCをPM30に封入してラット髄腔内に移植し、Tetを腹腔内注射することでTet用量依存性に細胞からペプチド分泌させることに成功した。
環境無負荷を実現する医療用酸素プラズマ滅菌器の狭空部滅菌特性

酸素プラズマを用いた環境に無負荷な医療用プラズマ滅菌器を開発し,狭空構造を有する医療器材,例えばシリンジやカテーテルを滅菌可能であることを確認した.酸素プラズマを用いた環境に無負荷な医療用プラズマ滅菌器を開発し,狭空構造を有する医療器材,例えばシリンジやカテーテルを滅菌可能であることを確認した.医療器材用滅菌器として狭空部滅菌を実現するために、滅菌行程において滅菌器内部の圧力を周期的に変化させる必要がある。滅菌行程は24時間にわたるために、プログラマブル圧力コントロールユニットを作成し、圧力変化の自動化を行った。また、入力部は製品化を想定しタッチパネルを導入した。圧力変化の自動化により、1分間あたりの圧力変化回数が2倍以上に増加した結果、確実な狭空部の滅菌を実現しただけでなく、滅菌時間の短縮が可能となった。開発中の高周波プラズマ滅菌器では原料ガスとして酸素を用いてきたが、本課題では滅菌特性の把握と滅菌時間の短縮を目的として、強力なヒドロキシラジカルを生成する水蒸気プラズマで滅菌を試みた。バイオロジカルインジケータにより、水蒸気を用いた場合には従前の酸素の場合よりも滅菌時間が2割程度短縮可能であることが分かった。一方で、医療材料であるポリエチレン等の樹脂へのダメージについては、酸素の場合よりも及ぼす影響が大きい。酸素およびヒドロキシラジカルが各種医療材料に与える影響は、現在実験により調査中である。カテーテル等の長尺物に対しては、交流高電圧電源を用いた新しいプラズマ滅菌法を考案した。水蒸気を原料として用いた場合、内径2mm、長さ50cmのシリコンゴム製チューブの内面を30分程度で滅菌可能であることが分かった。内径14インチ,長さ450mm,内容積40リットル(実効容積36リットル)のステンレス製円筒型真空容器を用いて,酸素ガスの代わりに空気または水蒸気ガスを用いてプラズマを生成し,滅菌実験を行った.空気および水蒸気ガスいずれの場合でも,酸素ガスを用いた場合と比較して滅菌に要する時間が2倍以上必要となった.原因として,空気の場合には含まれる酸素の量が小さいこと,水蒸気の場合には生成されるOHラジカルの寿命が短く滅菌対象物に到達困難なことが挙げられる.従って,プラズマ滅菌器には酸素ガスが好適であることが明らかとなった.滅菌対象物へのプラズマによるダメージについては,金属製品およびプラスティック製品のいずれに対しても空気および水蒸気ともに酸素ガスの場合と同程度であり,許容範囲内であった.医療用滅菌器は操作が簡易であることが肝要である.本滅菌器の操作にはタッチパネルを搭載した.また,滅菌対象物によって滅菌器の動作(処理時間等)を変更可能なように,プログラマブル機能を持たせ,タッチパネルから動作パラメータを入力可能とした.以上の結果より,本プラズマ滅菌器は実用化可能であると考えられる.今後は,医療機器であることから薬事法申請等の作業が必要である.
抗腫瘍性マクロリド・アンフィジノリドBの合成研究

本研究では、渦鞭毛藻Amphidinium sp.より単離した殺細胞活性を示す新規26員環マクロリド・アンフィジノリドBの全合成研究の一環として、C-1C-13セグメントおよびC-14C-26セグメントの合成研究を行った。1)アンフィジノリドBのC-1C-13セグメントの合成研究において、1,4-ブタンジオールを出発物質として、4工程でC-3C-7セグメントを合成した。一方、(2S,4S)-2,4-ペンタンジオールを出発物質として、Sharplessの不斉エポキシ化反応を用い、13工程でC-8C-13セグメントを合成した。C-3C-7セグメントとC-8C-13セグメントをカップリングし、8工程でC-1C-13セグメントを合成した。2)C-14C-26セグメントの合成研究は、3-メチルブト-3-エン-1-オールより不斉ジオール化反応を鍵反応として10工程でC-14C-18セグメントに相当するアルデヒドを合成した。一方、(2S,4S)-2,4-ペンタンジオールを出発物質として、Sharplessの不斉ジオール化反応を用い、10工程でC-19C-26セグメントを合成した。C-14C-18セグメントとC-19C-26セグメントをカリウムへキサメチルジシラジドを用いたアルドール反応を行い、さらに3工程を経てC-14C-26セグメントを合成した。3)C-1C-13セグメントの1位カルボン酸と、C-14C-26セグメントの26位水酸基をKeck法を用いてエステル化を行い、Stilleカップリング前駆体へと導いた。4)アンフィジノリドBの細胞毒性に関する構造活性相関の一環として、類縁マクロリドであるアンフィジノリドG、Hおよび類縁体5種を単離するとともに、アンフィジノリドHから化学誘導反応により6種の化合物を調製した。アンフィジノリドBの強力な細胞毒性の発現には、アリルエポキシド基の存在が重要であることが示唆された。C-14C-18セグメントとC-19C-26セグメントをカリウムヘキサメチルジシラジドを用いたアルドール反応を行い、さらに3工程を経てC-14C-26セグメントを合成した。

4)アンフィジノリドBの細胞毒性に関する構造活性相関の一環として、類縁マクロリドであるアンフィジノリドG、Hおよび類縁体5種を単離するとともに、アンフィジノリドHから化学誘導反応により6種の化合物を調製した。アンフィジノリドBの強力な細胞毒性の発現には、アリルエポキシド基の存在が重要であることが示唆された。
人工環境下における植物体による香気物質の発生と空気浄化

本研究は、オフィスビルのような人工閉鎖環境下において、緑化を目的として導入された植物が発生する香気物質(フィトンチッド)を積極的に利用するために、その発生量と物理的環境条件、主として温度と光の影響について解析することを目的としている。ヒノキの若苗(高さ約15cm)のものを用い、フィトンチッドのうち、多量に放出されるαピネンを計測した。光のレベルは光量子束密度にして、64,32.5μmol/m^2secの2レベルとした。またαピネンの定量にはガスクロマトグラフを用いた。αピネンの放出速度は温度の指数関数として表わされることが判明した。一般に気体の蒸発速度は、その温度における飽和蒸気圧と大気中の分圧との差に比例することから、大気中にαピネンは無いとして、その蒸発速度を計算すると、温度が1°C上昇する毎に、蒸発速度は1.06倍放出速度は1.21倍になることが明らかとなった。したがって、増加量は自然蒸発によるのではなく、植物が能動的に放出していることになる。また光の影響に関しては、このような光レベルでは大きな変化はないものの、光強度と共に減少する傾向が明らかとなった。放出量を増加させる温度は、通常のヒノキ苗の生育適温よりも高温(30°C以上)であるため、植物に一種の熱ストレスを与えたことに放出量の増加と考えられ、植物からの放出量だけでなく、植物の生長など、他の生理反応の解析が必要であろう。本研究においては,植物体として,杉の苗木を用いて,その影響が最も大と思われる光強度と温度環境とフィトンチッド(α-ピネン)の発生量との関係を明らかにした。本研究では室内の閉鎖環境を想定しているため,光強度としては,0,32,64μmol/m^2secの3レベルとし,温度範囲としては,20,30,40°Cとした。閉鎖人工環境を造成し,ガスクロマトグラフにより発生量を検出した。また,測定と同時に,各温度における呼吸量も測定した。実験の結果,フィトンチッドの発生に関しては,光強度の影響はほとんど受けないのに対し,温度変化の影響は大きく,温度変化10度に対して,約7倍の発生量の変化を示し,温度上昇と共に増加することが判明した。飽和蒸気圧の温度による増大,呼吸量の温度による増大を除いても,なお,温度10度に対して,約1.7倍の変化が認められた。本研究は,オフィスビルのような人工閉鎖環境下において,緑化を目的として導入された植物が発生する香気物質(フィトンチッド)を積極的に利用するために,その発生量と物理的環境条件,主として温度と光の影響について解析することを目的としている。ヒノキの若苗(高さ約15cm)のものを用い,フィトンチッドのうち,多量に放出されるαピネンを計測した。光のレベルは光量子束密度にして,64,32.5μmol/m^2secの2レベルとした。一般に気体の蒸発速度は,その温度における飽和蒸気圧と大気中の分圧との差に比例することから,大気中にαピネンは無いとして,その蒸発速度を計算すると,温度が1°C上昇する毎に,蒸発速度は1.06倍放出速度は1.21倍になることが明らかとなった。したがって,増加量は自然蒸発によるのではなく,植物が能動的に放出していることになる。また光の影響に関しては,このような光レベルでは大きな変化はないものの,光強度と共に減少する傾向が明らかとなった。放出量を増加させる温度は,通常のヒノキ苗の生育適温よりも高温(30°C以上)であるため,植物に一種の熱ストレスを与えたことに放出量の増加と考えられ,植物からの放出量だけでなく,植物の生長など,他の生理反応の解析が必要であろう。
分子動力学法による二元系非晶質金属の繰返し荷重下の損傷蓄積のメカニズムの解明

アモルファス合金は、その低い剛性にもかかわらず、静的強度、衝撃破壊強度、疲労強度のいずれも大きいという特徴を持ち、その製品の開発が進んでいる。昨年度は、Zr単結晶および、Cu-Zr系の合金の結晶層に対する原子間ポテンシャルを提案し、弾性係数を始めとする力学特性の評価、および、弾性安定性を調べることにより、提案したポテンシャルパラメータの妥当性を確認した。さらに、提案した、Zr結晶に対するポテンシャルは、構造の総変体に深く関与することが知られているT1フォノンのN点での不意安定性も良好に再現しており、従来のパラメータよりも優れていることを確認している。今年度は、この研究をさらに進めて、申請者らが構築しているCu-Zr合金系の結晶相に対する原子間ポテンシャルを用いて、Cu-Zr系アモルファス合金の生成シミュレーションを実施し、その構造安定性と進行過程振のメカニズムを調べた。参照系を適切にとれば、安定したアモルファス構造を得ることを確認した。結晶構造のポテンシャルエネルギよりも、アモルファス構造のそれが低くなる結論を得たが、これは、相互作用の角度依存性を表現する指標である、スクリーニング関数を、より、詳細に、場合わけしてやり、適切な値を設定することで、この問題を回避できる可能性があることを示した。また、単軸荷重を負荷することにより、ミクロレベルで、構造がどのように変化するかを、ボロノイ多面体解析、動径分布関数、拡散係数を評価することによって、検討を試みた。アモルファス合金は、低い剛性にも関わらず、静的強度、衝撃破壊強度、疲労強度、いずれも大きいというその特徴をもち、その製品の開発が進んでいる。これまで、申請者らは、Zr単結晶および、Cu-Zr系合金の結晶相に対する原子間ポテンシャルを提案し、弾性係数を始めとする力学特性の評価、および、構造安定性を調べることにより提案したポテンシャルパラメーターの妥当性を確認した。さらに、提案したZr結晶に対するポテンシャルは、構造の相変態に深く関与することが知られている、のT1フォノンのN点での不安定性も良好に再現しており、従来のパラメータよりも優れていることを確認している。この研究を更に進めて、申請者らが構築しているCu-Zr合金系の結晶相に対する原子間ポテンシャルを用いて、Cu-Zr系アモルファス合金の生成シミュレーションを実施し、その構造安定性と進行過程のメカニズムを調べること、および、Cu-Zr系アモルファス合金の大規模アモルファス構造に対する力学特性および、負荷/除荷モデルによる損傷の蓄積のプロセスを本研究課題で調べることを目的としている。この目的達成のために、今年度は、申請者らが構築したCu-Zr合金系の結晶相を表現する原子間ポテンシャルを用いて、Cu-Zr系アモルファス合金の生成過程の分子動力学法シミュレーションを行ない、その進行過程を解明を試みた。具体的には、Cu-Zr合金(結晶相)の融解・急冷過程の分子動力学シミュレーションによるアモルファス金属の生成および、その幾何学的な原子構造の変化を、ボロノイ多面体解析、動径分布関数、拡散係数を評価することによる、アモルファス構造の生成過程とそのメカニズムの検討を試みた。
複素環の配座制御を基盤とする不斉合成法

共役エノンはMichael反応,Diels-Alder反応などの巾広い付加反反応を行うことができるので,合成化学における最も重要な原子団の一つである.我々はエノンを内蔵する複素環の配座を制御することにより高い不斉環境場を構築し,エノン部位での各種付加反応の高いπ面選択性を活用して効率的な不斉合成法を開発してきた.本重点研究では,この目的に沿って研究を進め,以下の成果を得ることができた.1 1,3-ジオキシン-4-オン体は各種の付加反応において高いπ面選択性を示し,広範な生物活性化合物のエナンチオ制御合成中間体として機能する.本系化合物はソファー型配座を持つが,これへのMichael付加及び接触水素付加はその上面(上面は立体障害がより大きい)から高選択的に生起する.近年,非等価なπ面への付加の立体選択性発現機構が大きなトピックとなっていることもあり,この異常な立体選択性の発現機構は極めて注目されてきた.我々はジオキシノン体の2位に種々の置換基を導入し,それらの配座と付加反応のπ面選択性を解明しえた.この結果から,このπ面選択性が二つの立体電子効果,即ちいわゆるCieplak効果とアノマー効果のバランスにより発現することが強く示唆された.2 2位置換2,3-ジヒドロ-4-ピロン及び6位置換5,6-ジヒドロ-2-ピロン体のエノン部への各種付加反応におけるπ面選択性を解明した.本系の選択性もジオキシノン体と類似しており,ジオキシノン体と同様の立体電子効果により発現することが強く示唆された.3キラルな6,7-ジヒドロオキセピン-2-オン体の配座をX線解析,NMR,分子軌道計算等により決定し,同時にその各種付加反応におけるπ面選択性を初めて明らかにした.本系化合物の選択性は夫々の反応の遷移状態の立体化学により大きく支配されて発現することを解明しえた.共役エノンはMichael反応,Diels-Alder反応などの巾広い付加反反応を行うことができるので,合成化学における最も重要な原子団の一つである.我々はエノンを内蔵する複素環の配座を制御することにより高い不斉環境場を構築し,エノン部位での各種付加反応の高いπ面選択性を活用して効率的な不斉合成法を開発してきた.本重点研究では,この目的に沿って研究を進め,以下の成果を得ることができた.1 1,3-ジオキシン-4-オン体は各種の付加反応において高いπ面選択性を示し,広範な生物活性化合物のエナンチオ制御合成中間体として機能する.本系化合物はソファー型配座を持つが,これへのMichael付加及び接触水素付加はその上面(上面は立体障害がより大きい)から高選択的に生起する.近年,非等価なπ面への付加の立体選択性発現機構が大きなトピックとなっていることもあり,この異常な立体選択性の発現機構は極めて注目されてきた.我々はジオキシノン体の2位に種々の置換基を導入し,それらの配座と付加反応のπ面選択性を解明しえた.この結果から,このπ面選択性が二つの立体電子効果,即ちいわゆるCieplak効果とアノマー効果のバランスにより発現することが強く示唆された.2 2位置換2,3-ジヒドロ-4-ピロン及び6位置換5,6-ジヒドロ-2-ピロン体のエノン部への各種付加反応におけるπ面選択性を解明した.本系の選択性もジオキシノン体と類似しており,ジオキシノン体と同様の立体電子効果により発現することが強く示唆された.3キラルな6,7-ジヒドロオキセピン-2-オン体の配座をX線解析,NMR,分子軌道計算等により決定し,同時にその各種付加反応におけるπ面選択性を初めて明らかにした.本系化合物の選択性は夫々の反応の遷移状態の立体化学により大きく支配されて発現することを解明しえた.
ベイジアンネットワークの構造学習の一致性に関する研究

訓練データから、ベイジアンネットワーク(BN)の構造を推定する問題を検討した。特に、情報量基準といって、尤度(データの構造への適合性を表現する)と、BNの構造の複雑さを表現する項の値の和を計算し、それを最小にする構造を推定結果とした。前者を重視しすぎると、過学習といって、複雑すぎる構造を選択することになる。本研究では、訓練データの個数の増加とともに確率1で、真の構造を正しく推定するための両者のバランスに関する条件を見出し、それを数学的に証明した。1.BNの数理的な性質をまとめたモノグラフを、7月に「ベイジアンネットワーク入門」と題して、培風館から発行した。この書籍は、BNで数学的に証明できる命題のみを、学部1年時の線形代数と微分積分の知識から導出したものである。2.線形回帰の一致性を満足する最小のペナルティ項が2n loglog nであることのについては、7月のLLLL,8月のKBSの各研究会で部分的な結果を発表した。そして、9月に完成し、10月のIBISにて最終的な証明を発表している。それが、ガウス型BNの一致性を満足する最小のペナルティ項になることも、発表している。3.従来は、有限の値をとる確率変数にしか適用できなかったChow-Liuアルゴリズムを離散や連続を仮定しない一般の確率変数にまで一般化し、12月のSITAで発表し、1月にジャーナルに投稿している。4.従来は、有限の値をとる、または連続でも確率密度関数が存在する場合にしか適用できなかったオンライン学習およびノンパラメトリック推定のアルゴリズムを一般の確率変数の列の場合にまで拡張した。この結果は、3月のDMSM研究会で発表した。5.遺伝的アルゴリズムの挙動をMarkov連鎖で解析する研究は多くなされているが、大偏差原理を用いた解析について、Cerfの方法を改良して、新しい条件のもとでの収束性を証明した。この結果は、9月のECフロンティア研究会で発表している。1. n個の例からベイジアンネットワーク(BN)の構造を推定する問題で、MDL/Bayesian基準を適用する場合、その例たちを記述して、その長さを評価する必要がある。例のとりうる値が離散値であれば、従来の方法が適用できたが、連続値の場合、原理の段階から一般化する必要がある。MDL/Bayesian基準の一般化を行った。2.国際会議のAWE2010およびAMBN2010でその原理およびBNの構造推定への応用について発表した。従来は、離散値データのみ、連続データのみから推定する必要があったが、両者が混在しても同様の推定ができるようになった。3. 1.の応用で、有限個の例から相互情報量およびKLダイバージェンスを推定する方法(一般的で、一致性を満足するもの)を7月のFPAI研究会で発表した。1個の量子化を推定するのではなく、重み付けしているので、従来のものと比較してロバストである点もメリットになる。4.線形回帰の一致性を満足する最小のペナルティ項が2n log log nであることの証明について、時間をかけて原稿をまとめて、論文として投稿した。5.遺伝的アルゴリズムの挙動をMarkov連鎖、特に大偏差原理を用いて解析するテーマで、Cerfの方法を改良して、昨年新しい条件のもとでの収束性を証明した。この結果を投稿していたが、2010年6月に採録が決定し、12月にJournal of Applied Probabilityに発行された。6.代数幾何、特に可換環の理論を用いて、ベイジアンネットワークで表現する条件付き独立性を表現した。新規な成果ではないが、そのサーベイを解説論文として人工知能学会学会誌に発表した。1.構造推定に関する研究:従来から、独立に発生した有限個の具体例からBayesianネットワークの構造(各2頂点を結ぶ有向辺が存在するか否か)を推定する方法が検討されてきたが、それらはすべての属性が離散であるという特殊な条件を仮定していた。ユニバーサルな測度の構成方法を用いて、離散や連続の確率変数が混在する一般の場合の方法を提案した。2.因果推移に関する研究:異なる確率変数XYについて、ある仮定のもとで、有限個の具体例から、X→Y、Y→Xのいずれの方向の依存関係なのか、もしくは識別が不可能かを判定する研究が盛んになされている。これまで、additive noize modelを仮定した場合に因果の方向が識別可能であるための条件が、種々の場合で求められている。XYが2値の値を取るとき(2011)、有限個の値をとるとき(2012)の識別可能であるための必要十分条件を導出した。3.重複対数の法則を用いた強一致性を満足するモデル選択問題の解決:有限個の例から、線形回帰直線の独立変数の真の個数を推定するために、情報量基準を用いるごとがよく行われている。

情報量基準の第2項が例の数nに対して、loglog n以上のオーダーであれば、強一致性(nを大きくすると、確率1で真の個数を正しく推定)が保証されることが従来から知られていた。2009年に(1+ε)loglogn(ε>0は任意)で、強一致性が保証されることを証明した。ARMAなど他の問題ではその命題は証明されていたが、線形回帰では未解決とされていた。
Si超微粒子分散薄膜を用いた電界発光素子の作製と基本特性評価

Siサブオキサイド(SiO_x)薄膜を高温熱処理・相分解する事により,Si酸化膜中にSi超微粒子を分散生成した,Si超微粒子分散薄膜(Si-cluster dispersed film:Si-CDF)は,光励起により強い赤色発光を呈し,さらに素子形成および微細加工に適した形態を持つ。本研究は,Si-CDFを発光層に用いて電界発光(EL)素子を作製し,EL発光層としての基本特性を明らかにする事を目的としたものである。EL素子は,Al電極/Si-CDF/低抵抗Si基板の3層構造とした。プラズマCVDにより低抵抗Si基板上にSiO_x(x=1.6)を堆積し,1100°C・1時間の熱アニーリングによってSi超微粒子を折出させた後,Al上部電極を真空蒸着した。ELの励起は,交流電界を印加によって行った。このEL素子は,約3MV/cm(peak to peak)までの印加電圧に耐え,一般にELの励起に必要な電界は印加可能であったと言える。しかしながら,本研究で作製した素子すべてについてELは確認されなかった。Si-CDF自体は光励起により強い発光を示すため,発光中心が存在することは明らかであり,今回ELが観測されなかったのはSi微粒子の励起過程に問題があったと考えられる。光励起の場合は,透明なSiO_2媒質は励起されずSi微粒子が選択的に励起されるが,電界励起の場合,媒質からSi微粒子への励起移動が効率良く行われる必要がある。今回の結果からは,Si微粒子の励起に必要なホットキャリアの媒質中における生成が充分でないことが考えられ,媒質の電気特性(キャリア濃度および易動度)の改善またはSi結晶の体積分率の向上が必要と考えられる。今後は,キャリア注入型EL素子も念頭に入れ,薄膜全体としてみた電気特性の改善を目指す予定である。
眼内新生血管発生における増殖因子・制御因子の分子生物学的研究とその治療

1.ラット網膜にレーザー凝固を行い、実験的脈絡膜新生血管モデルを作成、in situ hybridization法で、組織における細胞成長因子mRNAの発現を検討した。2.塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)およびその受容体、また、形質転換成長因子(TGFβ)およびその受容体の発現は、新生血管発生部に強く見られ、網膜色素上皮細胞(RPE)、新生血管内皮細胞に発現していた。bFGFおよびTGFβが、脈絡膜血管新生の過程でRPE、血管内皮細胞から産生され、autocrine的およびparacrine的に作用していることがわかった。さらに、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)は、新生血管発生部に強い発現が見られた。このVEGFは主にmacrophageから産生されていた。以上の様に、脈略膜新生血管発生過程でサトカインが大きな役割を果たしていることがわかった。3.上述モデルに血管内皮増殖阻害剤(インターフェロン、テコガラン,TNP-470)を投与した。薬剤投与群では新生血管の線維化が早期より認められ、退縮が促進された。4.上述モデルにHVJ-リポソーム法で眼内に遺伝子導入を行うと、光凝固部に特異的に遺伝子が導入された。さらに、HVJ-リポソーム法でVEGFアンチセンスオリゴを導入することに成功し、遺伝子治療の可能性を示した。5.培養RPEにbFGFおよびそのantisense遺伝子を導入できた。遺伝子導入した網膜色素上皮細胞を眼内へ移植し、疾患の発生、進展を制御できる可能性が示された。6.実験的網膜静脈閉塞症モデルにおいて、虚血部網膜にbFGFおよびその受容体が発現していることを明らかにした。7.ラット高眼圧一過性虚血再潅流モデルにおいて、再潅流後、midkine,VEGF、KDRの発現が変化しており、網膜虚血とこれらサイトカインの関与が明らかになった。1.ラット網膜に強いレーザー凝固を行い、実験的脈絡膜新生血管発生モデルを作成した。3日、1週、2週、4週に眼球摘出し、組織切片を作成した。2.組織切片上でRNAプローブとハイブリダイゼーションを行うin situ hybridization法で、組織における細胞成長因子mRNAの発現と、形態学的変化の関連を分子生物学的に検討した。3.basicfibroblast growthfactor(bFGF)、およびその受容体FGFreceptor 1の発現を検討したところ、光凝固後3日、凝固部に強い発現が見られ、網膜色素上皮細胞、血管内皮細胞、macrophageに発現していた。その後、発現は限局し、2週後には新生血管内皮細胞及びその周囲の細胞に強く見られるようになった。bFGFとFGFreceptor 1mRNAの発現はほぼ同様で、bFGFが、脈絡膜血管新生の過程で網膜色素上皮細胞、血管内皮細胞にautocrine的およびparacrine的に作用していることが明らかとなった。5.光凝固後、TGFβ-2mRNAの発現が主にみられた。光凝固後3日、凝固部に強い発現が見られ、網膜色素上皮細胞、血管内皮細胞に発現していた。2週後には新生血管内皮細胞に発現していた。このことから、In vivoでは、TGFβ-2が脈絡膜血管新生の過程で網膜色素上皮細胞、血管内皮細胞から産生され、作用していることが明らかとなった。7.以上の様に、実験的脈絡膜新生血管発生過程でサイトカインの働きが血管新生に大きな役割を果していることがわかった。