hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高齢者ケア専門職のバーンアウト予防プログラムと支援モデルの開発に関する研究

ケアスタッフのストレスやバーンアウトの現状と、施設や管理者、同僚に対するスタッフの支援ニーズ、バーンアウト状態にあるスタッフへの支援体制の実情などについて面接調査と質問紙調査を行い、その結果を日本健康心理学会および九州心理学会において発表した。対象者数は少なかったものの、スウェーデンの施設スタッフのバーンアウト状態は予想よりも高く、職場移動・転職希望の強い人も散見された。また、一定の支援体制はとられているが、管理者や上司に対して、ケア・介護の力量を高めるための指導体制の整備や研修機会、相談体制の充実を求めていた。さらに、日本人とは違った現実主義的な対処によってストレス緩和や予防を図っていることもわかった。日本の先進的施設では、管理者の支援や研修指導体制の充実、管理者とスタッフ相互の支え合い等によって、人間関係のストレスやスタッフのバーンアウトは少なかった。スタッフへの支援体制作りを考える上で、示唆的な取り組みがいくつか見られた。以上の調査研究を踏まえて、国内の高齢者入所施設(主に特別養護老人ホーム)スタッフを対象とした調査を行うために調査内容を検討し、質問紙調査を実施した。すなわち、1.スタッフのバーンアウト状態、2.職場環境・職務内容・人間関係等に関する満足感、3.仕事上のサポートの有無、援助を望むサポート源、4.管理者や上司に望むサポート、5.仕事上のストレッサ、6.バーンアウトを緩和する相互性など、バーンアウトの実態や職場環境要因、ケアスタッフのサポートニーズ、バーンアウト緩衝要因などを明らかにするための調査を行った。現在、調査データの整理と分析を行っているところである。本研究は、介護・ケア専門職におけるバーンアウトの発生要因やリスク要因、緩衝要因を明らかにするとともに、バーンアウトを予防し、心身の健康と職務意欲を維持・増進させるための心理学的プログラムと支援システムに関するモデルを開発することを目的としたものである。本年度(平成17年度)は本研究課題の最終年度にあたり、平成15年度と16年度の調査研究等を踏まえて、国内の高齢者ケア施設(主に特別養護老人ホーム)の介護職ならびに在宅介護職を対象とした質問紙調査を実施し、その結果を分析・考察した。すなわち、1.介護・ケアスタッフのバーンアウト状態、2.スタッフの仕事上のサポートニーズの有無や援助を期待するサポート源(相談相手)、3.スタッフの職場環境・人間関係等の評価とバーンアウト、4.管理者や上司に望むサポート内容、5.介護・ケアにおける相互性の認知とバーンアウト緩和効果など、バーンアウト予防プログラムや支援モデル構築のための調査研究と分析を進めた。これらの研究結果を日本健康心理学会や九州心理学会において発表し、討議した(学会発表論文集に報告)。また、研究成果の一部を所属大学の研究紀要としてまとめ、投稿した(印刷中)。さらに、平成15年度から17年度の3年間の研究成果を総合的にまとめ、「研究成果報告書」として刊行した。
ルシフェラーゼを利用した脳機能の解析

記憶、学習、情動、概日リズムなどの脳の高次機能は、遺伝子の発現調節によって支えられている。ホタルの発光酵素であるルシフェラーゼをレポーターとして、神経細胞における遺伝子の発現変化を、遺伝子工学的手法を用いて可視化することを試みた。ルシフェラーゼには、蛋白分解促進配列やmRNA分解促進配列を付け、ダイナミックな反応性を示すよう改良されたものを用いた。種々の脳機能に関連して発現することの知られている遺伝子、c-fos、Arc、Zif268、mPer1のプロモーターをルシフェラーゼにつなぎ、これらの遺伝子の転写調節の変化を高感度でモニタリングできる系の開発を行った。これらのコンストラクトを、初代培養したラット海馬神経細胞に導入し、発光を経時的に観測することで転写レベルの変化をリアルタイムに観察できる系を開発した。また、記憶、学習に重要なNMDA受容体やMAPキナーゼの活性化に対応して反応することが知られている、serum response elementの配列に、ルシフェラーゼをつないだコンストラクトも作成し、NMDA受容体やMAPキナーゼの活性化をモニターできる系も開発した。Arcのプロモーターとしてマウスのゲノムから単離した7.1kbの領域を用いたが、海馬神経細胞において、発光を長期間モニターするのに十分な活性を示すことを明らかにした。また、NMDA受容体の活性化に対応して反応する領域の検索も行った。記憶、学習、情動、概日リズムなどの脳の高次機能においては、神経細胞における遺伝子発現が重要な役割を果たしている。本研究では、種々の脳機能と関連して発現するc-fos遺伝子のプロモーターなどと蛍の発光遺伝子ルシフェラーゼをつないだトランスジェニックマウスを作成し、発光による遺伝子発現のリアルタイム・モニタリングを目指した。約7.8kbのc-fosプロモーターにルシフェラーゼをつなぎトランスジェニックマウスを作成した。本来のc-fos mRNAは、夜間マウスに光照射して、体内時計の位相を変化させた時に、視交叉上核(体内時計の中枢)で誘導されるが、このトランスジェニックマウスにおいても光照射でルシフェラーゼmRNAが視交叉上核で誘導されることを確認する予定である。また、体内時計が約24時間周期のリズムを作り出すメカニズムの中核は、時計遺伝子と呼ばれる一群の遺伝子であるが、時計遺伝子mPer1のプロモーターにルシフェラーゼをつないだトランスジェニックマウスを作成し、遺伝子発現のリアルタイム・モニタリングを行った。このトランスジェニックマウスの視交叉上核では、本来のmPe1 mRNAと同じく約24時間周期でルシフェラーゼmRNAが増減を繰り返し、基質のルシフェリンを投与すると発光の強弱のリズムが見られた。このマウスの視交叉上核だけを切り出し、Milli Cellメンブレン上で培養し、超高感度のCCDカメラと組み合わせることで、視交叉上核の単一神経細胞レベルでの遺伝子発現のリアルタイム・モニタリングに成功した。この手法によって、視交叉上核の個々の神経細胞が同調するのは、活動電位依存的であること、さらに個々の神経細胞内で時計遺伝子が増減の振幅を保つのにも活動電位が必須であることを明らかにした。
オレフィン環化反応を機軸とする生物活性テルペノイドの全合成

当グループが開発したオレフィン環化反応剤水銀トリフラートの特質を最大限に活用し,抗腫瘍性ジテルペン誘導体タキソールの合成研究を展開した.ホモゲラニルアセテートの環化反応により高収率高選択的なタキソールA環の合成に成功し,側鎖の導入,ついでC-3位ケトンと末端アルデヒド基で12員環合成を行った.かくて効率的に合成したビシクロ[9.3.l]ペンタデカトリエンの12員環のコンホメーション解析をCONFLEXのプログラムによって実行し,望ましいアップアップのコンホーマーを優先する基質を見いだした.光延反転により合成したトリエンの水銀トリフラートによる渡環反応の試みは,予想し得ない非常に珍しい転位反応-渡環反応生成物を与え,その反応機構の解析を行いTetrahedronLetters誌に発表した.引き続いて,12員環カチオンのコンホメーション解析を行い,カチオンの制御によるルートでのタキサン骨格構築に向けて前進している.一方,エポキシスクワレンの環化反応の中間体である二環性トリテルペンアルコールを水銀トリフラートによる環化反応で合成し,これからステロイド生合成の中間体に相当するカチオンを発生させる.その行く先を徹底して追跡し,X線解析を用いてカチオンの命運を見定めることにより,オキシドスクワレンの環化反応の残された謎に挑む研究を展開してきた.その結果,C環形成に際して,まず生成する6/6/5の三環性カチオンが酵素のない条件でも生合成同様に選択的に生じることを示し,従来6/5トランスは不利であるという迷信を打破した.ついで,六員環C環へのanti-Markovnikov環拡大が酵素なしに起こるかどうかに挑み,ある特殊な条件下にはこれが可能であることを見いだした.当グループが開発したオレフィン環化反応剤水銀トリフラートの特質を最大限に活用し,抗腫瘍性ジテルペン誘導体タキソールの合成研究を展開した.ホモゲラニルアセテートの環化反応により高収率高選択的なタキソールA環の合成に成功し,側鎖の導入,ついでC-3位ケトンと末端アルデヒド基で12員環合成を行った.かくて効率的に合成したビシクロ[9.3.l]ペンタデカトリエンの12員環のコンホメーション解析をCONFLEXのプログラムによって実行し,望ましいアップアップのコンホーマーを優先する基質を見いだした.光延反転により合成したトリエンの水銀トリフラートによる渡環反応の試みは,予想し得ない非常に珍しい転位反応-渡環反応生成物を与え,その反応機構の解析を行いTetrahedronLetters誌に発表した.引き続いて,12員環カチオンのコンホメーション解析を行い,カチオンの制御によるルートでのタキサン骨格構築に向けて前進している.一方,エポキシスクワレンの環化反応の中間体である二環性トリテルペンアルコールを水銀トリフラートによる環化反応で合成し,これからステロイド生合成の中間体に相当するカチオンを発生させる.その行く先を徹底して追跡し,X線解析を用いてカチオンの命運を見定めることにより,オキシドスクワレンの環化反応の残された謎に挑む研究を展開してきた.その結果,C環形成に際して,まず生成する6/6/5の三環性カチオンが酵素のない条件でも生合成同様に選択的に生じることを示し,従来6/5トランスは不利であるという迷信を打破した.ついで,六員環C環へのanti-Markovnikov環拡大が酵素なしに起こるかどうかに挑み,ある特殊な条件下にはこれが可能であることを見いだした.
近代日本就学普及の地域動態に関する分析

『文部省年報』の明治6年から昭和20年までの就学に関する各種データを各府県別、男女別に入力した。『文部省年報』の就学率計算式は時代によって何度も改正されたので一つの式で一貫した変化を求め、さらに日本全府県の近代の就学率の変化をいくつかのパターンで括ることを試みた。その結果全国平均より高く推移する地方、低く推移する地方は男女で異なる。まず女子であるが、東北諸県、四国諸県は明治末まで低いが、関西、中部では概ね早くに高い数値に達する。しかし男子は東北諸県、関西諸県、四国地方で低い状態が続いている。東北は男子はほとんどが平均より高いが、女子は低く、九州諸県では明治期後半まで東北と同じパターンだが、女子が上昇して全国平均より高くなる。またいったん全国平均より高い数値を出していながら低落するのが都市を区域内に含む関東、関西近県の女子である。このような変化の理由についてはさらに検討を加えたい。『文部省年報』が依拠している就学率の計算方法の変化は『法令全書』などにも省略して掲載されており使用に不便であったので、この研究において法令の変化を整理し、法令集を作成した。またかつて島村がおこなった『壮丁教育調査』のデータから就学率を推定する計算では、就学率は上昇するだけでなく、一時減少していた。しかし、今回年次別データを用いて学齢児童を厳密に定義しておこなった計算では大きな減少はみられなかった。
電力ケーブルの高周波減衰特性に関する研究

本研究は,パワーエレクトロニクス機器で問題となる数百MHzまでのEMI/EMCのシミュレーション精度を向上することを目的として,電力ケーブルの高周波減衰特性の測定法について検討することを目的としている。まず,電力ケーブルの高周波減衰特性の測定法を確立するとともに,単芯電力ケーブルの抵抗の周波数特性は表皮効果から計算した理論値と比較すると1桁程度大きいことを実験的に明らかにした。さらに,実験により求めた電力ケーブルの抵抗特性をEMIシミュレーションに用いることで,表皮効果の理論値を用いた場合に比べてシミュレーション精度が向上することを示した。本研究は,PE機器で問題となる数100 MHzまでのEMI/EMCのシミュレーション精度を向上することを目的として,電力ケーブルの高周波減衰特性の測定法について検討するものである。平成25年度においては,以下の研究を実施した。(1)予備実験の妥当性の確認先に行った予備実験を評価するために,簡単な形状の実験モデルを構築し,測定を行った。測定システムでは,近接効果の影響を軽減して,表皮効果の影響のみを評価できるような電線の配置とした。さらに,それと同じ形状のシミュレーションを電磁界解析ソフトウェアEMC Studioを用いて実施し,シミュレーション結果と実験結果の比較を行った。その結果,提案した測定法ならびに測定結果の妥当性・有用性を確認し,電力ケーブルの高周波領域の抵抗が表皮効果から計算した抵抗値の10倍程度大きいことを示した。(2)予備実験の100 MHz程度以上で測定結果がバラつくことの原因究明先に行った予備実験では,簡易的に実験を行うために電力ケーブル発信器の接続にはBNC/ワニグチクリップケーブルを用い,電圧測定にはパッシブプローブを用いたオシロスコープを使用した。しかし,電力ケーブルと測定器との接続法は,特に高い周波数領域において測定結果に影響を与えることが予想される。また,オシロスコープのパッシブプローブは,低周波では入力インピーダンスが十分高いが,高周波領域においては入力インピーダンスが低下して,測定結果に影響を与える恐れがある。まず,電力ケーブルと測定器の接続は波長に対して十分短いケーブルで接続することが望ましいことを確認した。さらに,電圧測定にはFETプローブを用いることが望ましいことを確認した。本研究は,パワーエレクトロニクス機器で問題となる数100MHzまでのEMI/EMCのシミュレーション精度を向上することを目的として,電力ケーブルの高周波減衰特性の測定法について検討するものである。平成26年度においては,以下の研究を実施した。(1)平成25年度に開発した測定法に基づき,各種電力線の高周波減衰特性の測定を実施した。測定においては,単芯電力ケーブル,撚り線電力ケーブルについて測定を行い,表皮効果から理論計算した抵抗値の周波数特性に対していずれも大きいことなどの実験結果を得た。単芯電力ケーブルの測定結果は,表皮効果から計算した理論値に比べて,1桁程度大きいが,これは導体表面の状態に依存していると考えている。撚り線電力ケーブルの測定値は導体表面積が増加するため単芯電力ケーブルよりも減少するはずであるが,実際にはほとんど変化がなかった。これは,素線間が絶縁されていないためと考えられる。このため,素線が絶縁被覆されているリッツ線について実験を追加した。(2)リッツ線を用いた高周波減衰特性の測定についても実施した。従来からリッツ線を用いることにより高周波の抵抗が大幅に減少するとされてきたが,高周波の抵抗が期待したほどは減少しないという実験結果を得た。これは,リッツ線の素線がランダムに配置されることが不可能であることに起因していると考えられる。平成27年度の研究においては,このことに関する文献調査と再度検討をしたいと考えている。本研究は,パワーエレクトロニクス機器で問題となる数百MHzまでのEMI/EMCのシミュレーション精度を向上することを目的として,電力ケーブルの高周波減衰特性の測定法について検討するものである。平成27年度までの研究により,電力ケーブルの高周波減衰特性の測定法を確立するとともに,単芯電力ケーブル,撚り線電力ケーブル,リッツ線の高周波減衰特性の測定を実施している。その結果(1)単芯電力ケーブルの抵抗の周波数特性は,表皮効果から計算した理論値と比較すると1桁程度大きいが,これは単芯同線の表面状態に大きく依存すると考えられる(2)撚り線電力ケーブルでは導体表面積は増加し表皮効果の影響が軽減されるハスであるのに実際には単芯ケーブルとほとんど変化はないが,これは素線間が絶縁されているためと考えられる(3)リッツ線の場合には単芯や撚り線の場合に比べて改善はするものの期待したほどの効果が得られないのは,リッツ線の素線がランダムに変化しながら配置することができないためと考えられる。平成28年度においては,これらの理論ならびにシミュレーションによる検討を行うとともに,雑誌論文への投稿準備を行った。申請時に計画した測定システムの構築と種々の電力ケーブルの測定が終了し,当初の計画通りに研究が進んでいる。パワーエレクトロニクス前年度までに得られた研究成果をもとに,平成27年度は以下の世手に研究を行う予定である。

(1)各種電力線の測定ならびにリッツ線による測定の結果においては,従来考えられてきた結果とは大幅に異なる高周波抵抗の測定結果を得ている。測定結果の妥当性を検証するとともに,実験データと理論値の差異の要因についても検討する。(2)リッツ線の高周波抵抗の低減効果についても従来の期待とは異なる実験結果を得ている。この点についても検討する予定である。初年度に計画していた妥当性の確認と測定法の検討が修了し,当初の計画通りに研究が進んでいる。前年度に得られた成果を基にして,平成26年度は以下のような手順で研究する。(1) 300 MHzまでの周波数範囲で測定可能な測定システムの構築前年度に行った研究成果をベースに,300 MHzまでの周波数範囲で測定可能な測定システムの構築を行う。測定システムでは,測定器と電力ケーブルの接続法,長い電力ケーブルの配線法,電力ケーブルの入力端と出力端の電圧測定法,電力ケーブルの特性インピーダンスの測定と整合法などがポイントとなる。300 MHz程度の周波数領域までこれらの条件を満足できる計測器と被測定用電力ケーブルの接続器具を専用に設計・制作し,安定した測定結果が得られる測定システムの構築を行う。(2)種々の電力ケーブルの測定現在広く使用されている代表的な電力ケーブルについて,開発した測定システムを用いて抵抗成分の高周波特性を実際に測定する。さらに,単芯であるか多芯であるか,素線のメッキの有無など,電力ケーブルの構造の違いによる抵抗の高周波特性の違いについても検討を行う。また,これらのデータは電力ケーブルの種類とEMIの低減との関係を考察するうえで重要な知見を得られる可能性がある。
弥生時代併行期における石器生産・消費システムと鉄器化の日韓比較研究

本研究は、日本列島弥生時代および朝鮮半島南部の青銅器時代・初期鉄器時代における石器生産・消費システムと鉄器化に関して日韓比較を行い、東北アジア先史時代の観点から初期農耕文化・鉄器文化の受容・展開と社会変化過程を考察することを目的とする。研究対象地域は、朝鮮半島南部から日本列島各地域(主に日本海沿岸地域)である。今年度は、上述した実施項目に対応する具体内容として以下アウの3点について検討を進めた。ア)弥生時代併行期における石器生産・消費システムと石器石材に関する基礎的研究。日韓で広域に分布する石器石材である「層灰岩」の岩石学的・地球化学的研究を進めた。層灰岩は磨製石剣・片刃石斧の石材として多く用いられているが、その石材原産地・採取地はこれまで不明であった。研究の経過報告として、第13回九州考古学会・嶺南考古学会合同考古学大会において口頭発表を行った。イ)石製農具の実験使用痕分析・収穫実験の実施。石器のライフ・ヒストリーの一端を明らかにするために、復元石庖丁を用いてイネの収穫実験を行い、使用痕分析を行った。日韓に分布する特徴的な形態の石庖丁について、使い方・機能に関して多くのデータを得た。ウ)弥生時代列島各地域における石器から鉄器への材質変化(鉄器化)に関する研究。列島各地の弥生時代集落遺跡出土の砥石を対象として、砥石目組成や消費形態の時期的変遷に基づいて鉄器化を評価した。その結果、近畿地方では弥生時代中期後葉に一定の鉄器化の進行が窺えること、弥生時代後期以降、一遺跡において多様な砥石目の砥石が組成されることが明らかになった。研究史上、鉄器化が社会変化の大きな導因であったと指摘されることが多いが、そうではなく、生産・消費単位が一遺跡に閉じていく、いわば居住集団の分節化が要因としてより大きいことを指摘した。層灰岩の石材原産地・採取地推定について一定の見通しを得たが、朝鮮半島南部の石材分析については未着手である。韓国側研究者の協力を得て、原産地の踏査とともに考古資料の岩石学的・地球化学的分析を実施する予定である。鉄器化に関する研究については、近畿地方・日本海沿岸地域の弥生時代遺跡を対象として積極的に分析を進めており、多くの情報蓄積がある。一方、比較のための朝鮮半島南部の初期鉄器時代・原三国時代資料のデータ集成は不十分である。1韓国青銅器時代・初期鉄器時代における石器生産・消費システムと鉄器化に関する研究2018年度に引き続き、韓国の初期鉄器時代から原三国時代における鉄器について、発掘調査報告書などの文献を継続的に入手する。資料カードのファイル化を行い、以後の分析に備える。日本で文献の入手が不可能な場合は、韓国諸機関の図書室を利用する。また、可能な限り直接所蔵機関に赴いて、観察を行う実見調査を実施する。朝鮮半島南部の鉄器化に関する研究を進め考察の材料としたい。また、韓国側研究者の協力を得て、層灰岩・ホルンフェルス原産地の踏査とともに考古資料の岩石学的・地球化学的分析も実施する。これについては韓国側研究者とも連絡調整を進めている状況である。2弥生時代の石器生産・消費システムに関する情報収集・分析弥生時代東日本の磨製石器の生産・消費についての研究に着手する。これまで先行研究によって集成や型式学的検討といった基礎的研究がされているため、検討が不十分な石器の生産構造(研磨工程に関する分析)や鉄器導入との関係といった視点から再検討を行っていく予定である。

層灰岩の石材原産地・採取地推定について一定の見通しを得たが、朝鮮半島南部の石材分析については未着手である。韓国側研究者の協力を得て、原産地の踏査とともに考古資料の岩石学的・地球化学的分析を実施する予定である。鉄器化に関する研究については、近畿地方・日本海沿岸地域の弥生時代遺跡を対象として積極的に分析を進めており、多くの情報蓄積がある。一方、比較のための朝鮮半島南部の初期鉄器時代・原三国時代資料のデータ集成は不十分である。1韓国青銅器時代・初期鉄器時代における石器生産・消費システムと鉄器化に関する研究2018年度に引き続き、韓国の初期鉄器時代から原三国時代における鉄器について、発掘調査報告書などの文献を継続的に入手する。資料カードのファイル化を行い、以後の分析に備える。日本で文献の入手が不可能な場合は、韓国諸機関の図書室を利用する。また、可能な限り直接所蔵機関に赴いて、観察を行う実見調査を実施する。朝鮮半島南部の鉄器化に関する研究を進め考察の材料としたい。また、韓国側研究者の協力を得て、層灰岩・ホルンフェルス原産地の踏査とともに考古資料の岩石学的・地球化学的分析も実施する。これについては韓国側研究者とも連絡調整を進めている状況である。2弥生時代の石器生産・消費システムに関する情報収集・分析弥生時代東日本の磨製石器の生産・消費についての研究に着手する。これまで先行研究によって集成や型式学的検討といった基礎的研究がされているため、検討が不十分な石器の生産構造(研磨工程に関する分析)や鉄器導入との関係といった視点から再検討を行っていく予定である。
ゲノム編集技術を応用した新規遺伝子発現イメージング法の開発に関する研究

放射線同位体標識sgRNAはCas9タンパク質と複合体を形成しており、通常のRNAに比べ生体内での安定性は高いと思われるが、in vivoの場合はin vitroの場合に比し安定性が低くなる恐れもある。予備実験によると、標識sgRNAのドラッグデリバリーシステムとしてはアテロコラーゲンを用いた方法が適すると考えられた。まず、その手法の最適な条件設定を解明し生体内における安定性と安全性の向上を目指した。平成28年度・及び29年度で開発した方法で得た標識sgRNA-Cas9タンパク質複合体について、HER2のような癌細胞に高発現している遺伝子に特異的に結合する能力のあるよう事前に設計することを試みた。しかしながら、この設計に思ったより難渋し、実験計画の大幅な遅れをきたした。また、この標識sgRNAをトランスフェクション試薬(アテロコラーゲン等)により処理しsgRNAの生体内での安定性を向上させ、マウスに投与しそのsgRNAの体内分布を決定する予定であったが、マウス投与前に行ったin vitroの実験で十分な安定性を得ることは難しかった。よって、標識sgRNA-Cas9タンパク質複合体をそのまま坦癌マウスに投与することとした。投与後、マウスを解剖し、各臓器の放射能カウントを測定したが、期待したほどは癌の放射能カウントが高くなく、sgRNAの生体内での安定性が低いか、もしくは標識sgRNAの設計が不十分であったことが要因であると考えられる。尚、β線放出核種である64Cu標識sgRNAについては、他施設からの64Cuの供給が滞ったためこれらを用いた実験は断念することとなった。まず、実験方法の概略について述べる。1.293T細胞等の細胞群を液体培地上で培養後、それぞれの細胞群の対数増殖期に様々な遺伝子(例えばLacZやEGFP)を強制発現させるベクターを用いて各遺伝子を過剰発現する細胞系列を作成する。一方、それぞれの遺伝子に特異的にハイブリダイズするように設計したsgRNA/DNAを合成する。そして、それぞれのsgRNAに対し、5'末端(or 3'末端)のみに特異的に99mTcを標識する。この標識方法では、sgRNAのゲノム編集機能は殆ど保たれていることは予備実験にて確認している。そして、遺伝子高発現群と低発現群のそれぞれに等量の標識sgRNA+Cas9タンパク質複合体を加え一定時間(30分24時間)37°C、5%CO2中でインキュベートする。2.その上でそれぞれの細胞群から培地を取り除き、PBSで3回wash、適切な細胞溶解バッファーを用いてwhole cell lysateを取り出し放射能カウントを測定する。またそれぞれの総タンパク濃度もBCA法などにより測定し、単位タンパク量(細胞数に比例)当りのカウントに換算し、放射能を比較する。これらの実験により、遺伝子特異的にこの標識sgRNAが結合しているかどうかを確認できる。更に特に放射能カウントの高いサンプルから20%ポリアクリルアミド電気泳動法により放射性同位体標識sgRNA+Cas9タンパク質複合体を精製し,HPLC法等により構成要素等を解析する。実験結果として、1.については、99mTcの標識率にバラツキがあり、どのような場合に標識率が高くなるのかその原因分析に未だ至っていない。2.については、遺伝子高発現群と低発現群の放射能差が少なく、遺伝子特異的に標識sgRNAが結合しているかの確認には至っていない。sgRNAの99mTc標識率にバラツキがあり、どのような場合に標識率が高くなるのかその原因分析にとまどっており、再現性の高い実験をすることが中々困難であった。また、うまく99mTcの標識が行われたとしても、遺伝子高発現群と低発現群の放射能差が少なく、遺伝子特異的に標識sgRNAが結合しているか現時点では不明である。平成28年度で開発した方法で得た標識sgRNA-Cas9タンパク質複合体について、HER2のような癌細胞に高発現している遺伝子に特異的に結合する能力のあるよう事前に設計することを試みた。そのため、この標識sgRNAをトランスフェクション試薬(アテロコラーゲン等)により処理しsgRNAの生体内での安定性を向上させ、マウスに投与しそのsgRNAの体内分布を決定する予定であったが、この実験を試みることは叶っていない。また、ヌードマウスに癌を移植し坦癌動物を作成し、これに、標識sgRNA-Cas9タンパク質複合体を尾静脈より静注し、動物用SPECT,PET装置にて撮像し、癌に特異的にその標識sgRNAが集積しているか否か、画像評価する予定であったが、これらについても実行出来ていない。尚、β線放出核種である64Cu標識sgRNAについては、他施設からの64Cuの供給が滞ったためこれらを用いた実験も後日にすることとなった。標識sgRNA-Cas9タンパク質複合体について、癌細胞に高発現している遺伝子に特異的に結合する能力のあるように設計することに思ったより難渋し、実験計画の大幅な遅れをきたした。

また、β線放出核種である64Cu標識sgRNAについては、他施設からの64Cuの供給が滞ったためこれらを用いた実験も実行出来ていない。放射線同位体標識sgRNAはCas9タンパク質と複合体を形成しており、通常のRNAに比べ生体内での安定性は高いと思われるが、in vivoの場合はin vitroの場合に比し安定性が低くなる恐れもある。予備実験によると、標識sgRNAのドラッグデリバリーシステムとしてはアテロコラーゲンを用いた方法が適すると考えられた。まず、その手法の最適な条件設定を解明し生体内における安定性と安全性の向上を目指した。平成28年度・及び29年度で開発した方法で得た標識sgRNA-Cas9タンパク質複合体について、HER2のような癌細胞に高発現している遺伝子に特異的に結合する能力のあるよう事前に設計することを試みた。しかしながら、この設計に思ったより難渋し、実験計画の大幅な遅れをきたした。また、この標識sgRNAをトランスフェクション試薬(アテロコラーゲン等)により処理しsgRNAの生体内での安定性を向上させ、マウスに投与しそのsgRNAの体内分布を決定する予定であったが、マウス投与前に行ったin vitroの実験で十分な安定性を得ることは難しかった。よって、標識sgRNA-Cas9タンパク質複合体をそのまま坦癌マウスに投与することとした。投与後、マウスを解剖し、各臓器の放射能カウントを測定したが、期待したほどは癌の放射能カウントが高くなく、sgRNAの生体内での安定性が低いか、もしくは標識sgRNAの設計が不十分であったことが要因であると考えられる。尚、β線放出核種である64Cu標識sgRNAについては、他施設からの64Cuの供給が滞ったためこれらを用いた実験は断念することとなった。sgRNAの99mTc標識率にバラツキがないように、標識方法のプロトコールの変更も考慮する必要があるかもしれない。また、遺伝子高発現群と低発現群の放射能差が少ない原因として標識方法が不完全であるため、実験中に99mTcが外れることが想定される。いずれにしても標識方法の再検討が重要な課題であろう。平成30年度では、平成29年度で施行する予定であった、標識sgRNAの動物体内分布の測定、また、62Cu,及び64Cu標識sgRNAの標識法の改良をし,PET製剤としての実用化を目指す。更に、sgRNAの99mTc,62Cu,及び64Cuによる標識及び坦癌動物への標識sgRNAのin vivoトランスフェクションとSPECTカメラ及びPETカメラによる画像化を行い,各標識sgRNAが癌組織特異的に集積しているかを検討する。当初の計画通りに実験結果が得られず、そのため文献の検討等に時間を要し、実験回数が少なくなってしまったため物品費が思ったよりかからなかったため。また、研究助手の雇用を見込んで人件費の支出を予定していたが、人材派遣会社の都合により本年度での雇用に間に合わず、次年度に雇用することとなったため。私が考案しましたsgRNAの放射性同位体標識法の最適化に思ったより時間がかかり、当初予定していた実験計画より大幅に遅れてしまいました。
肺線維症・間質性肺炎とその急性増悪に対するCNPを用いた新規治療の基盤確立

間質性肺炎の急性増悪に対するC型ナトリウム利尿ペプチド(C-type natriuretic peptide; CNP)の治療効果を検討した。まず、肺線維症・間質性肺炎急性増悪のマウスモデルを作製した。次に、肺の急性炎症に対するCNPの治療効果とその機序を明らかにした。また、CNP投与マウスや線維芽細胞CNP過剰発現マウスにおいて、肺の線維化抑制効果を示した。さらに、肺癌切除症例の臨床検体から得られた肺線維芽細胞で、正常肺と間質性肺炎合併肺のいずれにもGC-B受容体が発現し、TGF-β刺激に対してCNPが抑制的に作用することを示した。C型ナトリウム利尿ペプチド(CNP;C-type Natriuretic Peptide)を用いた、肺線維症・間質性肺炎及びその急性増悪に対する予防・治療を考案することを目的として、本研究を計画した。肺線維症・間質性肺炎及びその急性増悪の動物モデルを用いてCNPによる抗炎症・抗線維化効果とその機序を明らかとし、さらにヒト肺由来線維芽細胞に対するCNPの作用機序を解明することで、臨床応用を目指す。ブレオマイシン(BLM)による肺線維症モデルマウスに対してCNPを持続皮下投与することでマウス肺の線維化が抑制された。CNPを投与したマウス肺では、炎症性サイトカインIL-1βやIL-6などの遺伝子発現が抑制された。以上より、CNPはマウス肺においてBLMによる炎症反応を抑制することで、肺の線維化を軽減することが明らかとなった。また、肺線維症・間質性肺炎の急性増悪に対する予防・治療を検討する動物モデルとして、BLMにより予め肺線維症を惹起したマウスに手術侵襲を仮想した炎症刺激を加えて、その生体反応を検討したところ、著明な炎症反応と有意な生存率の低下を認めた。同モデルは肺線維症・間質性肺炎の急性増悪の臨床像を模倣するものと考えた。CNPの抗炎症・抗線維化作用は、肺線維症・間質性肺炎の急性増悪に対する予防・治療に繋がる可能性がある。今回新たに確立した急性増悪モデルを用いてCNPによる効果を検討すると共に、手術検体から得られるヒト肺由来細胞を用いたCNPの抗炎症効果のメカニズムの解明に向けて、さらに研究を推進したいと考えている。肺線維症・間質性肺炎の急性増悪に対する予防・治療を検討する動物モデルとして、ブレオマイシンにより予め肺線維症を惹起したマウスに手術侵襲を仮想した炎症刺激(リポポポリサッカライド)を加えて、その生体反応を検討したところ、著明な炎症反応と有意な生存率の低下を認めた。マウスに対するリポポリサッカライド投与により惹起される肺での急性炎症反応は、CNP投与によって抑制された。このことから、CNPが急性肺障害の有効な治療法につながる可能性が示唆された。ブレオマイシンによる肺線維症モデルマウスに対してCNPを投与することでマウス肺の線維化が抑制された。線維芽細胞においてCNPを過剰に発現するマウスを用いた検討でも同様の結果が得られた。また、肺癌切除術によって得られた臨床検体を用いて、背景にある肺から線維芽細胞を初代培養したところ、間質性肺炎合併症例、非合併症例いずれの肺線維芽細胞でもCNPの膜型受容体であるGC-Bの発現を確認した。線維芽細胞へのTGF-β刺激に対し、CNP添加で、線維芽細胞活性化が抑制された。CNPはヒト肺においても、線維芽細胞を介する抗線維化効果を有する可能性が示唆された。肺線維症・間質性肺炎およびその急性増悪に対するCNP投与による効果とその機序を、動物モデルを用いて明らかにすることで、現在確立した治療法がない同疾患における臨床応用に繋がるものと考えられる。従って、達成目標として次の2点を挙げた。#1.肺線維症マウスモデルにおける、CNP投与の治療効果とその機序を明らかにすること#2.肺線維症・間質性肺炎の急性増悪の臨床像を模倣する動物モデルを確立すること#1に関連して、BLM誘発肺線維症マウスにCNPを投与すると肺での炎症性サイトカイン・増殖因子の遺伝子発現を抑制し、線維化が軽減することを示した。CNPがBLM誘発肺線維症に対して抗炎症・抗線維化効果を有することが明らかとなった。

本成果は平成27年呼吸器外科学会で報告し、続報を平成27年度世界肺癌学会で発表予定である。#2に関して、BLMで肺線維症を惹起したマウスに炎症刺激を加え、急性増悪の臨床像を模倣したモデルを作製した。本成果は平成26年度胸部外科学会で報告し、続報を平成27年度ヨーロッパ呼吸器外科学会で報告する。さらに、論文として英文雑誌に投稿中である。肺外科今回の実験結果から、BLM誘発肺線維症マウスにおいて、CNPが肺の炎症と線維化を抑制することが明らかとなった。また間質性肺炎・肺線維症の急性増悪の動物モデルを確立した。今後は、引き続き、CNPの肺線維症に対する治療効果のメカニズム解明を進めるとともに、急性増悪に対する治療効果についての検討へ進みたい。したがって、以下の推進方策を立てた。#1.急性増悪の動物モデルを用いて、CNP投与による予防・治療効果を検討する。#2.各種遺伝子改変マウスを用いて、生体内でのCNPの抗炎症・抗線維化効果の標的細胞を明らかにする。#3. #2の結果で示唆されたCNPの標的細胞について、ヒト肺由来細胞を用いて、CNPによる抗炎症・抗線維化作用について、その細胞内メカニズムを明らかにする。年度末に実験動物および投与薬剤の購入が必要であったため、初年度交付額の使用を一部控えていたが、行う実験と購入が年度を跨いだため、次年度使用額となった。初年度末に予定し、年度を跨いだ実験に必要な実験動物、投与薬剤および抗体・試薬の購入のため、次年度前半に使用する予定である。
「細胞外ｐＨをセンスするＧ蛋白共役型受容体」を介した血管形成、機能の解析

OGR1、GPR4、TDGA8、G2Aは細胞外プロトンを感知するユニークなGPCR群である(OGR1ファミリー)。私はpHの低下に伴う血管形成、機能の調節に、このファミリーが関与するものと予想している。個体レベルでの血管形成や機能の解析に、ゼブラフィッシュは有用な系を提供する。そこでこのファミリーの血管形成、機能への関与を調べる第一歩として、本研究ではゼブラフィッシュゲノムに存在するOGR1ファミリー相同遺伝子の解析を行った。その結果、これら相同遺伝子がヒトのものと同様に、細胞外プロトンを感知するGPCRをコードしていることが明らかとなった。血管形成やその機能は、組織の生存やその機能発現に重要な役割を果たす。生殖においても、血管の新生、増殖、退行や透過性の変化が観察される。これら血管形成や機能の調節は生殖効率に多大な影響を及ぼすが、その機構に関しては未解明の部分が多い。血管形成や機能調節には、組織内部の酸素不足による解糖系の亢進による低酸素、低pH(酸性)などの微小環境が大きく影響する。低酸素状態に関してはVEGFシステムを介して血管新生を誘導する系の解析が進んでいる。一方、低酸素に付随して生じる低pH状態がどのような機構で血管形成、機能を制御しているのか、またその意義に関しては全く不明である。OGR1、GPR4、TDGA8、G2Aは細胞外プロトンを感知するユニークなGPCR群であることが我々のものを含め、報告されている(OGR1ファミリー)。我々はpHの低下に伴う血管形成、機能の調節に、このファミリーが関与するものと考えている。この仮説の検証を目指し前年度は、ゼブラフィッシュのゲノムデータベースに存在するOGR1、GPR4、G2Aの各ホモログが、ヒト、マウスのものと同様に、細胞外プロトンを感知する受容体であることを明らかにした。本年度は、これら受容体のどのアミノ酸がプロトンを感知するのか、またどのような物質が受容体のアンタゴニストとして作用するのかを、調べた。その結果、受容体中の特定のヒスチジン残基がプロトンを感知すること、銅イオン、サイコシンがアンタゴニストとして作用しうることが、明らかとなった。血管の形成やその機能は、組織・器官の生存や機能発現に重要な役割を果たす。生殖器官においても、血管の新生、増殖、退行や透過性の変化が観察される。血管の形成やその機能の調節は生殖の効率に多大な影響を及ぼすが、そのメカニズムは未解明の部分が多い。血管の形成や機能は、組織内部への酸素の供給不足の結果引き起こされる低酸素、低pH(酸性)などの微小環境によって影響をうける。低酸素状態に関してはVEGFシステムを介した血管の新生を誘導する系の解析が進んでいる。一方、低酸素に付随して生じる低pH状態も血管の機能に影響を与えることが知られている。しかしながらどのような機構で血管機能を制御しているのかは全く不明である。我々はpHの低下に伴う血管の機能の調節に、このファミリーが関与するものと考えている。この仮説の検証を目指し本年は、ゼブラフィッシュのゲノムデータベースに存在するOGR1ファミリーの各ホモログが、ヒト、マウスのものと同様に、細胞外プロトンを感知し活性化するのかどうかを調べた。ゼブラフィッシュ受容体のコーデイング領域を発現ベクターに挿入後、HEK293細胞に強制発現させ、pHの低下によりSREプロモーターが活性化するのかどうかを測定した。その結果、細胞外プロトンによりSREプロモーターの活性化が観察された。すなわち、ゼブラフィッシュに存在するOGR1ファミリーのホモログは、ヒト、マウスのものと同様に、細胞外プロトンを感知して活性化するGPCRであることが明らかとなった。私はpHの低下に伴う血管形成、機能の調節に、このファミリーが関与するものと考えている。この仮説の検証を目指し前年度までに、ゼブラフィッシュのゲノムデータベースに存在するOGR1、GPR4、G2Aの各ホモログが、ヒト、マウスのものと同様に、細胞外プロトンを感知する受容体であること、受容体中の特定のヒスチジン残基がプロトンを感知すること、銅イオン・サイコシンがアンタゴニストとして作用しうることを、明らかとした。

今年度は、ゼブラフィッシュの発生に対するプロトンの影響を調べた。卵膜を除いた受精卵を異なるpH環境下で飼育し、その発生を観察した。その結果、pH6程度まで飼育水のpHを下げた状態でも、ゼブラフィッシュの発生に大きな影響は観察されなかった。そこで、銅イオンやサイコシンなどのアンタゴニストではなく、すでに報告されているOGR1アゴニストの影響を観察した。OGR1アゴニストを飼育水に添加し、発生への影響を観察したところ、血管の形態に大きな変化はみられなかった。しかしながら、心臓周囲が膨潤している個体が多数観察された。この結果は、OGR1が心臓周囲の血管を含む水の透過性に関与している可能性を示唆している。機能生物化学ゼブラフィッシュOGR1ファミリー受容体のプロトン感知性アミン酸の特定と、アンタゴニスト候補を明らかとした。これらの受容体に関する情報は、今後の解析に有用なものとなる。ゼブラフィッシュOGR1ファミリー受容体がヒト、マウスの受容体と同様に細胞外プロトンを感知して活性化することが明らかとなった。この結果は、OGR1受容体ファミリーの血管機能への役割を解明するために、胚が透明であり、血管の観察が容易であるゼブラフィッシュを利用することが可能であることを示唆している。銅イオン、サイコシンがゼブラフィッシュのOGR1受容体ファミリーのアンタゴニストとして作用することが本研究の結果、明らかとなった。今後、これらの物質を用いてこの受容体ファミリーの生理機能を解析する予定である。今回の結果はHEK293細胞を用いて得られた結果である。ゼブラフィッシュを用いて、その受容体ファミリーの生理機能を解析するためには、この受容体ファミリーが魚類の細胞においても、HEK293細胞と同様の応答を示すことを示す必要がある。そのため、魚類細胞を理研細胞バンクより入手した。今後、この細胞を用いてゼブラフィッシュOGR1ファミリー受容体の応答を解析する予定である。「該当なし」
大強度陽子加速路を用いた素粒子実験

本研究では、位相回転法による高輝度二次ビーム生成法を新しく考案し、それに基づく素粒子実験の検討を行った。まず、位相回転(Phase Rotation)についてその原理を簡単に説明する。位相回転法は3つ又は4つのセクションより成立する:(1)標的及びソレノイドによる2次粒子捕獲部、(2)減少磁場ソレノイドによるマッチングセクション、(3)位相回転用RFセクション、(4)冷却部(2次粒子がμ中間子の場合)、である。まず、幅1nsec程度にパルス化された高エネルギー陽子ビームは、標的に入射され、多数の2次粒子を生み出す。2次粒子は高磁場(12T)ソレノイドで捕獲される。マッチングセクションでは徐々に磁場を弱くし(12T→3T)、粒子の横方向運動量を縦方向運動量に変換する。同時に、このセクションを飛行する間に速い粒子と遅い粒子の間に時間差が生まれる。この粒子集団に対して適当な位相を持ったRFを印加し、運動量の大きい粒子は減速、小さい粒子は加速し、運動量を揃える。更にμ粒子の場合、アイオンゼーション法により縦方向横方向の冷却を行い高輝度化を計る。こうして得られたビームは従来の二次粒子に比べて1000倍以上の輝度を持たせる事が可能である。次にこのビームを用いて可能になる素粒子・原子核物理を述べる。(1)μ中間子を用いたレプトン・フレーバー保存則の破れ。(μ→eγ、μ→e変換実験等)(2)タッグ付K_L3次ビーム粒子の生成と、それを用いたCP不変性の破れ実験。(K_L→π^0vv実験等)(3)μ中間子寿命超精密測定と弱い相互作用結合定数の決定。(4)ニュートリノビームを用いたレプトン部CP非保存実験の可能性を検討。以上の項目に対して詳しい検討を行い、高輝度ビームが実現するならばいずれも素粒子物理に画期的な境地を切り開く事が分かった。以上の成果を2回のProceeding Reportにまとめた。
細胞性枯菌の形態形成におけるスポロポレニンの機能的役割

細胞性粘菌の形態形成、特に子実体形成に重要な意義をもち、直径4nmの微小繊維の束からなる柄鞘(以後、SSMと略称)について、その構造を位相差および蛍光顕微鏡でモニターしながら、以下に示す分析を行った。1)PAS(periodic acid Schiff)反応:セルローズ,グリコーゲン,キチン等の1,2-グリコール群を含むか、同じ構造でOH基が【NH_2】基あるいはNHR基に置換された物質を赤紫色に染めるこの反応において、SSMは全く陰性であった。2)セルラーゼ処理:セルローズを特異的に分解するセルラーゼ37°C2時間処理によって柄細胞壁は完全に溶解したが、SSMは全く分解されずその構造を維持した。3)カルコフオール染色:β1,4-結果のセルローズやβ1,3-結合のカロール等の多糖類を蛍光染色するカルコフルオールは柄・胞子細胞壁のみならずSSMを強く染色した。4)元素分析:SSMについて、C約43%,H約6.3%(Nは0%)という結果が得られ、この値は糖の分析値に近いことが示された。5)赤外(IR)吸収スペクトル:SSMが示すスペクトルは糖の存在を示唆した。6)核磁気共鳴(NMR)スペクトル:IRの結果と同様、SSMが糖から構成されることを強く示唆した。7)部分あるいは完全分解されたSSM標品のシリカゲル薄層クロマトグラフィー等による分析は、SSMの大部分(約90%)がグルコースであることを示した。以上の結果は、柄細胞壁は主としてセルローズからなるが、SSMはグルコースを主要構成糖とするもののセルローズのような直鎖状多糖ではなく、非常に多くの分枝をもつ複雑な網状多糖であることを示唆している。SSMにおけるこのような複雑かつ強固なグルコース結合のネットワークはまた、このポリマーに物理化学的な強度を与えてると考えられる。SSMの生合成・分解の機構および高次立体構造の解明が今後の課題である。
3He-4He混合液相分離界面の動的性質の研究

この^3He(ヘリウム3)と^4He(ヘリウム4)を混合した溶液は、約0.9K以下で^3He濃厚相(c相)と^3He希薄相(d相)の2相に相分離する。^3He濃厚相は低温ではほぼ100%^3Heであるのに対して、^3He希薄相は超流動^4He中に常流動^3Heが数%数十%ほど溶けている系であり、その濃度は温度や圧力によって変化する。つまり、温度や圧力変動によって、界面では2相間での^3He準粒子の移動、つまりphase-conversion(相変動)が起こる。本研究の目的は、平衡状態にある相分離界面に垂直に超音波パルスを入射し、その透過係数をもとめ、界面のMobilityを明らかにすることである。超音波による微小な圧力変動により2相間にphase-conversionが起こると、^3He希薄相中の^3He準粒子がこのphase-conversionにすばやく追随できない時にエネルギー散逸が生じ、これは超音波透過係数に反映される。その透過係数から界面成長係数を見積もることができる。この測定の難点は、バルク液体での超音波減衰の影響が非常に大きいため、いかに透過係数を精度良く求めるか、ということであった。本研究は、超流動成分のみを通すVycor grassを用いて、セル内の^4Heの量を断熱的にコントロールし、界面位置を連続的にかつ一定速度で動かすことにより、バルク液体での減衰の影響を取り除いた透過係数を得ることに成功した。T=2mK-100mKでの測定結果から、低温になるにつれて、成長係数は流体力学的領域からBallistic領域(Collisionless領域)に移行することが明らかになった。流体力学的領域での成長係数の振る舞いは、界面領域での音波の減衰を考慮することで定性的に説明することができる。また、Ballistic領域での振る舞いも、3-particle collisionを考慮することにより定性的に説明することができる。さらに今年度は、高速度カメラを用いて相分離界面の視覚化を実現した。界面のMobilityを観測するために、^3He希薄相中から界面に向けて、強いパワーの超音波を入射したところ、界面の波打つ様子が観測された。さらに強いパワーの超音波を入射すると、トランスデューサー上に気泡が生成されることを発見した。今年度は、核断熱消磁冷却装置を完成させ、5mKまでの実験を行なった。^3He-^4He混合液相分離界面の成長係数ξは、これまでの実験結果により、ξ∝ω^<5/2>/T^3と表せ、温度降下と共に増大する振る舞いを示した。しかし今回、より低温域に測定範囲を広げたところ、周波数に依存する最大値を持ち、減少することが明らかになった。この最大値以下の温度領域では、周波数依存性がなくなる傾向がみられることから、hydrodynamic領域からballistic領域に移行するωτ_s=1(ω:音波の角振動数、τ_s:界面における特徴的な緩和時間)を捕らえたといえる。従って今年度の測定から、成長係数にはhydrodynamic領域(ωτ_s≪1)とballistic領域(ωτ_s≫1)が確かに存在することが実験的に明らかになった。さらに、これらの最大値からτ_sを見積もると、純^3Heの緩和時間τ_3にほぼ等しい。つまり、界面でのphase-conversionには、^3He希薄相中の^3Heよりもむしろ、^3He濃厚相中の^3Heが関わっているという結果を得た。これは次のように考えられる。界面における特徴的な緩和時間τ_s、は、^3He濃厚相中、^3He希薄相中の^3Heの緩和時間を、それぞれτ_<3,c>、τ_<3,d>)とすると1/τ_s:1/τ_<3,c>+1/τ_<3,d>と表すことができる。低温になるとともに、^3He濃厚相よりも^3He希薄相が先にballistic領域に入るため、τ_<3,c>よりもτ_<3,d>のほうが長くなってくる。それゆえ、界面では^3He濃厚相中の^3Heの緩和時間が支配的になり、1/τ_s【similar or equal】1/τ_<3,c>となると予想される。さらに、^3He濃厚相は低温ではほぼ純^3Heとみなせることから、τ_s【similar or equal】1/τ_3となることが説明できる。今後は、より低温での測定にチャレンジして、ballistic領域での振る舞いを明らかにし、温度依存性の全体像の理論的考察を行いたい。前年度までの実験で、3^He-4^He混合液相分離界面の成長係数には、hydrodynamic領域が存在すること、そして低温になるとともにballistic領域に移行することが分かった。今年度は、前年度よりもさらに低温域となる2mK付近までの測定を行ない、ballistic領域での振る舞いを明らかにした。この領域では、成長係数は音波の周波数に依存せず、T^3に比例する。このballisticな領域についての理論がないので、現段階で考察するのはなかなか難しいが、次のように考えられると推測される。ballistic領域とは、音波の周期よりも緩和時間、τ、がずっと長い領域で、collisionlessな状態である。それゆえ界面近傍のc相中の3^He準粒子が、圧力変動によりd相領域に入ったとしても、d相中の粒子と衝突しないままc相中に戻ってくるというイメージがもてる。

つまり音波によって、3^He準粒子が動いたとしても、c相にいるのか、d相にいるのかを感知していないことになる。これはphase-conversionが生じていない、つまり界面は成長しないことを意味する。したがって、界面が成長するためには、周波数に依存せず、準粒子間のcollisionが重要となるため、成長係数は1/τに比例すると予想される。さらに、phase-collversionがおきると、エントロピーが変化するため、それに伴う発熱、吸熱をバルク液体へ除去することが必要となる。そこで、成長係数がThermal conductivity, K,に比例するとすれば、トータルとして、成長係数は1/τ・K∝T^3となると予想される。来年度は、さらに理論的考察を進め、論文にまとめる予定である。また、界面の視覚化を実現するため、高速度カメラを用いた実験を試みている。今年度は、まず1成分系である4^Heを用いた実験を行った。来年度は、3^He-4'He混合液についての可視実験を行なう予定である。この^3He(ヘリウム3)と^4He(ヘリウム4)を混合した溶液は、約0.9K以下で^3He濃厚相(c相)と^3He希薄相(d相)の2相に相分離する。^3He濃厚相は低温ではほぼ100%^3Heであるのに対して、^3He希薄相は超流動^4He中に常流動^3Heが数%数十%ほど溶けている系であり、その濃度は温度や圧力によって変化する。つまり、温度や圧力変動によって、界面では2相間での^3He準粒子の移動、つまりphase-conversion(相変動)が起こる。本研究の目的は、平衡状態にある相分離界面に垂直に超音波パルスを入射し、その透過係数をもとめ、界面のMobilityを明らかにすることである。超音波による微小な圧力変動により2相間にphase-conversionが起こると、^3He希薄相中の^3He準粒子がこのphase-conversionにすばやく追随できない時にエネルギー散逸が生じ、これは超音波透過係数に反映される。その透過係数から界面成長係数を見積もることができる。この測定の難点は、バルク液体での超音波減衰の影響が非常に大きいため、いかに透過係数を精度良く求めるか、ということであった。本研究は、超流動成分のみを通すVycor grassを用いて、セル内の^4Heの量を断熱的にコントロールし、界面位置を連続的にかつ一定速度で動かすことにより、バルク液体での減衰の影響を取り除いた透過係数を得ることに成功した。T=2mK-100mKでの測定結果から、低温になるにつれて、成長係数は流体力学的領域からBallistic領域(Collisionless領域)に移行することが明らかになった。流体力学的領域での成長係数の振る舞いは、界面領域での音波の減衰を考慮することで定性的に説明することができる。また、Ballistic領域での振る舞いも、3-particle collisionを考慮することにより定性的に説明することができる。