hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
DNA修復機能を標的とした大腸癌化学療法の研究

本研究は,DNA修復機構を抑制することでDNAを標的とする抗癌剤の抗腫瘍活性を増強し得るか否か。Woodらにより開発された無細胞DNA除去修復機構(Cell,53,97-106,1988)を応用することにより,DNA修復機構がDNAを標的とする抗癌剤に対する大腸癌細胞の感受性規定因子であるか否か。以上2点の検討を目的とした。細胞抽出液の準備として対数増殖期にあるヒト大腸癌細胞(培養液1リットル程度)をWoodらの方法に従って抽出した。蛋白濃度は牛胎仔アルブミンを標準物質としてBCA kit(PIERCE社)で測定した。抽出蛋白の濃度は15-17mg/mlであり,15mg/mlに調整し-80°Cで保存した。無細胞DNA除去修復系の実験では,修復系は修飾SV40DNA,内部コントロールの無処理DNA(pBR322DNA),〔α32-P〕dCTPを含むdNTP,ATPとその再生系,細胞抽出液および適当な緩衝液からなり,DNA修復反応は30°Cで遮光のもとで行いEDTAで反応を停止した。除蛋白した後DNAを精製しEcoRIでSV40DNAとpBR322をlinealizeし電気泳動し,紫外線照射したSV40DNAへの〔α329P〕dCTPの取り込みをautoradiographyで定量した。この結果,ヒト大腸癌細胞株由来の細胞抽出液用いたDNA除去修復系で,紫外線照射量依存的なアイソトープ活性が検出された。以上より,ヒト大腸癌細胞はDNA除去修復活性を有することが示唆された。そして,ヒト大腸癌細胞が薬剤-DNA付加体を修復することにより,抗癌剤の抗腫瘍活性から逃れている可能性があり,DNA修復機構の阻害が癌細胞の抗癌剤に対する感受性増強をもたらすことが示唆された。細胞抽出液の準備として対数増殖期にあるヒト大腸癌細胞(培養液1リットル程度)をWoodらの方法に従って抽出した.蛋白濃度は牛胎仔アルブミンを標準物質としてBCAkit(PIERCE社)で測定した.抽出蛋白の濃度は15-17mg/mlであり,15mg/mlに調整し-80°Cで保存した.無細胞DNA除去修復系の実験では,修復系は修飾SV40DNA内部コントロールの無処理DNA(pBR322DNA),[α32-P]dCTPを含むdNTP,ATPとその再生系,細胞抽出液および適当な緩衝液からなり,DNA修復反応は30°Cで遮光のもとで行いEDTAで反応を停止した.除蛋白した後DNAを精製しEcoRIでSV40DNAとpBR322をlinealizeし電気泳動し紫外線照射したSV40DNAへの[α32-P]dCTPの取り込みをautoradiographyで定量した.この結果,ヒト大腸癌細胞株由来の細胞抽出掖を用いたDNA除去修復系で,紫外線照射量依存的なアイソトープ活性が検出された.以上より,ヒト大腸癌細胞はDNA除去修復活性を有することが示唆された.そして,ヒト大腸癌細胞が薬剤-DNA付加体を修復することにより抗癌剤の抗腫瘍活性から逃れている可能性があり,DNA修復機構の阻害が癌細胞の抗癌剤に対する感受性増強をもたらすか否かを検討することがこの仮説の正否を決定すると考えられた.

本研究は,DNA修復機構を抑制することでDNAを標的とする抗癌剤の抗腫瘍活性を増強し得るか否か.Woodらにより開発された無細胞DNA除去修復機構(Cell,53.97-106,1988)を応用することにより,DNA修復機構がDNAを標的とする抗癌剤に対する大腸癌細胞の感受性規定因子であるか否か.以上2点の検討を目的とした.細胞抽出液の準備として対数増殖期にあるヒト大腸癌細胞(培養液1リットル程度)をWoodらの方法に従って抽出した.蛋白濃度は牛胎仔アルブミンを標準物質としてBCAkit(PIERCE社)で測定した.抽出蛋白の濃度は15-17mg/mlであり,15mg/mlに調整し-80°Cで保存した.無細胞DNA除去修復系の実験では,修復系は修飾SV40DNA,内部コントロールの無処理DNA(pBR322DNA),[α32-P]dCTPを含むdNTP,ATPとその再生系,細胞抽出液および適当な緩衝液からなり,DNA修復反応は30°Cで遮光のもとで行いEDTAで反応を停止した.除蛋白した後DNAを精製しEcoRIでSV40DNAとpBR322をlinealizeし電気泳動し,紫外線照射したSV40DNAへの[α32-P]dCTPの取り込みをautoradiographyで定量した.この結果、ヒト大腸癌細胞株由来の細胞抽出液を用いたDNA除去修復系で,紫外線照射量依存的なアイソトープ活性が検出された.以上より,ヒト大腸癌細胞はDNA除去修復活性を有することが示唆された.そして,ヒト大腸癌細胞が薬剤-DNA付加体を修復することにより,抗癌剤の抗腫瘍活性から逃れている可能性があり,DNA修復機構の阻害が癌細胞の抗癌剤に対する感受性増強をもたらすことが示唆された.
多時点・多分解能衛星画像の自動マッチング手法の開発

対象とする画像間の空間分解能が大きく異なる場合のマッチングにおいては,事前に空間分解能を調整する必要が生ずる.空間分解能の調整には,低分解能画像の高分解能化,および高分解能画像の低分解能化が考えられる.高分解能化に対しては,ラプラシアンピラミッドによる高周波数成分の外挿によるもの,ウェーブレット変換による高周波数成分の外挿によるものが提案されている.これらの適用可能性を検討した結果,2倍程度の空間分解能の差に関しては,大きく貢献するものの,それ以上となると,適用可能性が極めて低くなることが確認された.一方の,低分解能化に関しては,単純に分解能を低下させるだけでは,不必要なノイズの影響を除去することが出来ないため,ガウシアンフィルタとの併用により,マッチングに適した分解能の調整が可能となることを確認した.分解能の調整を行った画像群に対して,マッチングを行うことになるが,特にセンサや撮影状況の相違点を考慮に入れた,最小二乗マッチングを提案し,その高精度化を行った.最小二乗マッチングにおいては,初期値が必要となるが,1ピクセル程度の粗い初期値を与えておけば,最終的には,サブピクセルの精度が安定的に得られることを確認した.さらに,多時点において撮影された画像に関しては,撮影対象自体が変化していることが想定されるため,ロバスト推定を統合することにより,より確実なマッチング手法とした.提案手法を,メルボルンテストフィールドにおけるIKONOS衛星画像(空間分解能1m)とオルソ空中写真(空間分解能15cm)に適用し,少なくとも1:10,000地形図相当の精度による3次元計測が可能であることを示し,今後,多様な衛星画像の地形図作成への寄与の可能性を示唆した.画像の濃淡値のみを用いる方法を基礎手法とし,異分解能画像マッチングへの拡張を行った.大きく空間分解能が異なる場合には,事前に分解能の変換が必要となる.本研究においては,分解能の変換のための,画像の低分解能化,高分解能化の手法を整理し,適用可能性の評価を行った.高分解能化手法を適用した結果,画質の改善には寄与するものの,マッチングのための有効性には限界があることを確認した.一般に,異なる分解能の画像を対象とする場合,分解能のみの対応では不十分である.なぜならば,撮影時期や時刻,センサの感度特性,階調,カメラの角度等,実に多様な条件の相違が問題となるためである.このような両画像の特性の違いは,ピクセルの濃淡値に基づく手法にとって,大きな障害となる.それらの問題に対処するため,いくつかの対策を講じた.まず,テンプレート形状の変更である.従来のテンプレートマッチングでは,テンプレートの形状は正方形等が多かったが,テンプレート形状を任意とすることにより,結果に大きな影響を及ぼす影や樹木などの領域をあらかじめ除去することが可能となった.また,ロバスト推定を導入し,マッチング精度の向上を図った.これにより,これまでは全くマッチングが不可能であった地上基準点に対しても,高精度にマッチングを行うことが可能となった.提案手法を,メルボルンテストフィールドのオルソ空中写真とIKONOS画像に適用した.さらに,マッチング結果からIKONOS画像の単写真標定を行い,その標定精度を検証した.その結果,任意テンプレートやロバスト推定といった対策が,条件を整えれば異分解能画像を対象とするマッチングに有効であることを示した.また,マニュアルによるマッチング結果と比較し,提案手法により精度向上が達成されることを確認した.以上の適用を通して,異分解能画像を対象とした提案手法の写真測量への適用可能性を示唆した.対象とする画像間の空間分解能が大きく異なる場合のマッチングにおいては,事前に空間分解能を調整する必要が生ずる.空間分解能の調整には,低分解能画像の高分解能化,および高分解能画像の低分解能化が考えられる.高分解能化に対しては,ラプラシアンピラミッドによる高周波数成分の外挿によるもの,ウェーブレット変換による高周波数成分の外挿によるものが提案されている.これらの適用可能性を検討した結果,2倍程度の空間分解能の差に関しては,大きく貢献するものの,それ以上となると,適用可能性が極めて低くなることが確認された.一方の,低分解能化に関しては,単純に分解能を低下させるだけでは,不必要なノイズの影響を除去することが出来ないため,ガウシアンフィルタとの併用により,マッチングに適した分解能の調整が可能となることを確認した.分解能の調整を行った画像群に対して,マッチングを行うことになるが,特にセンサや撮影状況の相違点を考慮に入れた,最小二乗マッチングを提案し,その高精度化を行った.最小二乗マッチングにおいては,初期値が必要となるが,1ピクセル程度の粗い初期値を与えておけば,最終的には,サブピクセルの精度が安定的に得られることを確認した.さらに,多時点において撮影された画像に関しては,撮影対象自体が変化していることが想定されるため,ロバスト推定を統合することにより,より確実なマッチング手法とした.提案手法を,メルボルンテストフィールドにおけるIKONOS衛星画像(空間分解能1m)とオルソ空中写真(空間分解能15cm)に適用し,少なくとも1:10,000地形図相当の精度による3次元計測が可能であることを示し,今後,多様な衛星画像の地形図作成への寄与の可能性を示唆した.
心移植後冠動脈硬化病変の発生機序及びその防止策に関する研究

ラット異所性心移植を用いて冠動脈硬化病変発生実験モデルを確立した。主要組織適合性抗原の異なる組み合わせ、及び主要組織適合性抗原を共有する組み合わせのラット異系心移植に、薬剤による免疫抑制を行い移植心の長期生着を得た。さらにこれら移植後40日目以降の移植心に明らかな冠動脈硬化病変が生じた。これらのモデルについて免疫学的、組織学的解析を中心に行ってきた。即ち両モデルにおいて、不完全な寛容状態で病変が生じることがわかった。また病変発生に関与する免疫系は、細胞性免疫の関与が示唆された。さらに本実験系においては液性免疫(抗ドナー抗体)は病変発生には関係ないものと考えられた。そこで病変発生には細胞性免疫の関与が、どの程度の強度、どの程度の期間必要かを検討するために『戻し移植』モデルを考案し実験を行った。即ち移植心をある一定期間(3-9日間)後に取り出しドナーと同系のラットに再移植し、その後の免疫刺激を取り除いた状態で病変の発生を検討している。実験系としては、先に述べた実験で確立した冠動脈硬化病変を生じるラット心移植モデルを応用した。結果は移植3日後に移植心を取り出しもとのドナーと同系ラットに戻し移植を行い、40日目に冠動脈硬化病変を認めなかった。しかし、移植5日後に戻し移植を行ったものについては40日目に冠動脈硬化病変を認めた。移植7日、9日後に戻し移植を行ったものも同様に病変を認めた。このことから冠動脈硬化病変は移植後5日目までの初期の免疫刺激により決定づけられると考えられた。心移植後冠動脈硬化病変発生のin vivo実験モデルの確立において、主要組織適合性抗原の異なる組み合わせ、及び主要組織適合抗原を共有する組み合わせのラット異系心移植行った。両組み合わせとも薬剤による免疫抑制を行い移植心の長期生着を得、移植後40日目以降に冠動脈硬化病変が生じるモデルを確立した。結果は移植3日後移植心を取り出しもとのドナーと同系ラットに戻し移植を行い、40日目に冠動脈硬化病変を認めなかった。このことから移植後5日目までの初期の免疫刺激により決定づけられると考えられた。現在本病変発生機序は、移植後の持続的な刺激により発生すると考えられているが、今回の知見はこの考えを全く覆す結果となった。さらに本実験系において液性免疫(抗ドナー抗体)は病変発生には関係ないものと考えられた。

そこで病変発生には細胞性免疫の関与が、どの程度の強度、どの程度の期間必要かを検討するために『戻し移植』モデルを考案し実験を行った。即ち移植心をある一定期間(3-9日間)後に取り出しドナーと同系のラットに再移植し、その後の免疫刺激を取り除いた状態で病変の発生を検討している。実験系としては、先に述べた実験で確立した冠動脈硬化病変を生じるラット心移植モデルを応用した。結果は移植3日後に移植心を取り出しもとのドナーと同系ラットに戻し移植を行い、40日目に冠動脈硬化病変を認めなかった。しかし、移植5日後に戻し移植を行ったものについては40日目に冠動脈硬化病変を認めた。移植7日、9日後に戻し移植を行ったものも同様に病変を認めた。このことから冠動脈硬化病変は移植後5日目までの初期の免疫刺激により決定づけられると考えられた。
デンドリマー型分子配列系の光アンテナ機能と連鎖型光化学反応

平成11から13年度の3年間で、以下の知見が得られた。1中心にポルフィリン、周囲に芳香族デンドリマーを有する分子において、芳香族の吸収帯である280nm励起により、80%の高い効率で中心に光エネルギーが伝達された。伝達効率はデンドリマーのモルフォロジーに大きく依存し、一部のデンドリマーが欠損して形状が非球状である場合、移動効率が30%以下に低下した。蛍光偏光解消実験から、球状デンドリマーでは励起エネルギーはデンドロン内を高速に移動することが分かった。2芳香族をポルフィリンで置き換えたデンドリマーにおいても、70%以上の高効率で周囲のポルフィリンに吸収された可視光のエネルギーが中心に伝達した。モルフォロジー依存性、蛍光偏光解消実験の結果は、1と同じ結論を示した。2の系は、天然の光合成における光捕集アンテナの仕組みとよく似ており、光合成の高効率なエネルギー利用を理解する上で重要である。以上の研究により、「光機能性分子を空間特異的に球状に配列することにより、高効率なエネルギー移動が実現できる」という設計上の一般的な指針が得られると共に、配列を実際に行う上でのデンドリマーの有用性が示された。本年度では、Convergent法を用いて、モルフォロジーの異なる一連のデンドリマーポルフィリンを合成し、分子内エネルギー移動に関するデンドリマー分子形態の影響を検討した。その結果、球状のデンドリマーポルフィリンでは、エネルギー移動効率は80%という高い値が見積もられた。これに対して、非球状のデンドリマーポルフィリンのエネルギー移動効率は極めて低く(1030%)、デンドリマーのモルフォロジーが分子内エネルギー移動プロセスに著しく影響していることが分かった。蛍光偏光解消実験から、サイズの大きな球状のデンドリマーポルフィリンでは、励起エネルギーは連接のデンドロンサッブユニットを高速移動し、コアヘの分子内エネルギー移動の確率を高めることが分かった。これに対して、非球状のデンドリマーポルフィリンはデンドロンが非連続的に配列しているため、デンドロン内の高速エネルギー移動が起こらず、結果的に、コアヘのエネルギー移動確率が低下した。即ち、球状のデンドリマーポルフィリンは、デンドリマー組織の協同作用により高い分子内エネルギー移動効率を与えることが分かった。以上の知見を踏まえ、空間形態の異なるポリベンジルエーテルデンドリマーを分子設計し、発光特性を調べた。塩化メチレン中、これらはいずれも310nmを中心に発光するが、興味深いことに、それらの蛍光強度はデンドリマー組織の空間形態に著しく依存することが分かった。詳しい検討から、球状のデンドリマーが、励起エネルギーをある形態で比較的長時間分子内に貯蔵している可能性が示唆された。本年度では、サイズ及びモルフォロジーの異なる一連の芳香族デンドリマーを分子設計し、その発光特性を調べた。その結果、ある程度のサイズと球状のモルフォロジーを有するデンドリマーの発光が、特異的に減少し、励起エネルギーを比較的長時間分子内に貯蔵している可能性が示唆された。また、天然の光合成のメカニズムを模倣した人工光合成系の構築を目的として、ポルフィリンをビルディングユニットとしたデンドリマーを合成した。定常光及び時間分解蛍光、吸収スペクトル測定による解析の結果、空間特異的に配列された3層28個のポルフィリンユニットから中心のポルフィリンに、70%以上の効率で光エネルギーが集められることが明らかになった。本年度では、サイズ及びモルフォロジーの異なる一連のポルフィリンデンドリマーを分子設計し、その発光特性を時間分解蛍光スペクトル測定及び蛍光偏光解消測定により調べた。その結果、3層28個の亜鉛ポルフィリンユニットが球状に配列されたデンドリマーでは、亜鉛ポルフィリン間の効率的なエネルギー移動により中心に高速で光エネルギーが伝達されるのに対して、一部の亜鉛ポルフィリンが欠損したデンドリマーでは、亜鉛ポルフィリン間のエネルギー移動効率が下がるために、中心へのエネルギー移動効率が著しく下がることが明らかになり、天然の光合成と類似の機構が働いていることが明らかになった。さらに、亜鉛ポルフィリンと中からの距離を変えたデンドリマーを合成し、中心へのエネルギー移動効率を調べたところ、距離が離れても効率が下がらず、デンドリマー構造の特殊性が現れることを見いだした。

また、光誘起電子移動におけるデンドリマー構造の特殊性を検討するため、フォーカルポイントにフラーレンを有するポルフィリンデンドリマーを設計し、過渡吸収スペクトル測定により、電荷分離状態の寿命の構造依存性を検討した。その結果、デンドリマーの世代数が増加するに従って、電荷分離状態が長寿命化することが見いだされた。これは、光誘起電子移動によりポルフィリン部位に生じた正孔がポルフィリン間でホッピングし、フラーレンからの逆電子移動の確率を抑えているためと解釈される。
超音波検査による下肢静脈血流および弁機能の解析-静脈疾患危険因子の同定-

1正常人における生理的な下肢静脈血流と,呼吸,腹圧のそれに及ぼす影響,および弁機能を評価した.健常人10肢を対象とし,仰臥位にて上半身半挙上した体位で,下肢全域の静脈を超音波検査した.呼吸もモニターし,静止像,動画像を記録することにより,弁描出能,弁形態,平常呼吸時の血流状態と弁挙動,腹圧上昇時の血流を検討した.結果は,全肢全域で弁の描出と血流評価が可能だった.平常呼吸時の血流は呼吸性の変動を呈することが多く,腹圧上昇時にも著明な逆流はなかった.以上から,超音波検査で静脈弁と血流の正確な評価は下肢全域で可能で,呼吸の大腿静脈血流に対する影響と弁による逆流の阻止が明らかとなった.2静脈弁機能不全の静脈疾患発生への関与を検討するため,下肢静脈撮影で確定診断の得られた深部静脈血栓症例9肢と静脈瘤症例6肢で同様の検討を行った.結果は,血栓症例の1肢を除く全肢で弁の消失または短縮化が見られた(P<0.01,対正常群,以下同様).弁の開閉は全肢不明瞭だった.腹圧上昇時,全肢に1秒以上続く逆流が観察され(P<0.01),静脈断面積の10%以上の増大は血栓症例肢の半数(3/6,P=0.2),静脈瘤症例全肢(4/4,P=0.01)で観察された。以上から,静脈弁機能不全と静脈疾患発生の強い関連性が示唆された.3以上の成果をもとに,下肢静脈瘤患者にたいしての画像検査の第1選択は超音波検査となり,手術予定の有無に関わらずほとんど全例に対して超音波検査が施行されている.また手術に当たっては大伏在静脈と不全穿通枝のマーキングもルーチンとなっている.また術後の深部静脈血栓の検索も極めて頻繁に行われるようになっている.1正常人における生理的な下肢静脈血流と,呼吸,腹圧のそれに及ぼす影響,および弁機能を評価した.健常人10肢を対象とし,仰臥位にて上半身半挙上した体位で,下肢全域の静脈を超音波検査した.呼吸もモニターし,静止像,動画像を記録することにより,弁描出能,弁形態,平常呼吸時の血流状態と弁挙動,腹圧上昇時の血流を検討した.結果は,全肢全域で弁の描出と血流評価が可能だった.平常呼吸時の血流は呼吸性の変動を呈することが多く,腹圧上昇時にも著明な逆流はなかった.以上から,超音波検査で静脈弁と血流の正確な評価は下肢全域で可能で,呼吸の大腿静脈血流に対する影響と弁による逆流の阻止が明らかとなった.2静脈弁機能不全の静脈疾患発生への関与を検討するため,下肢静脈撮影で確定診断の得られた深部静脈血栓症例9肢と静脈瘤症例6肢で同様の検討を行った.結果は,血栓症例の1肢を除く全肢で弁の消失または短縮化が見られた(P<0.01,対正常群,以下同様).弁の開閉は全肢不明瞭だった.腹圧上昇時,全肢に1秒以上続く逆流が観察され(P<0.01),静脈断面積の10%以上の増大は血栓症例肢の半数(3/6,P=0.2),静脈瘤症例全肢(4/4,P=0.01)で観察された。以上から,静脈弁機能不全と静脈疾患発生の強い関連性が示唆された.3以上の成果をもとに,下肢静脈瘤患者にたいしての画像検査の第1選択は超音波検査となり,手術予定の有無に関わらずほとんど全例に対して超音波検査が施行されている.また手術に当たっては大伏在静脈と不全穿通枝のマーキングもルーチンとなっている.また術後の深部静脈血栓の検索も極めて頻繁に行われるようになっている.1.正常人における生理的な下肢深部静脈血流と、呼吸、腹圧のそれに及ぼす影響、および弁機能を評価した。健常人10肢を対象とし、仰臥位にて上半身半挙上した体位で、大腿静脈最中枢側弁近傍を超音波装置を用いて検査した。呼吸モニターの波形も同時表示し、静止像、動画像を記録することにより、弁の描出能、弁の形態、平常呼吸時の血流状態と弁の挙動、腹圧上昇時の血流と弁直下静脈断面積の変化を検討した。結果は、全肢で弁の描出と血流評価が可能だった。弁の形態は全肢正常で、平常呼吸時の血流は呼吸性の変動を呈することが多かった。腹圧上昇時、著明な逆流は認めなかったが、弁口からのjet状の瞬間的逆流が時に観察された。静脈断面積の10%以上の増大は1肢でのみ観察された。以上から、超音波検査で静脈弁と血流の正確な評価は可能であった。呼吸の大腿静脈血流に対する影響は大きく、著明な逆流は弁によって阻止されることが示唆された。2.静脈弁機能不全の静脈疾患発生への関与を検討するため、下肢静脈撮影で確定診断の得られている深部静脈血栓症例9肢と静脈瘤症例6肢で同様の検討を行った。結果は、基質化血栓が存在した2肢を除く全肢で静脈弁の形態と機能の評価が可能だった。血栓症例の1肢を除く全肢で弁の消失または短縮化が見られた(P<0.01、対正常群、以下同様)。

弁の開閉は全肢不明瞭だった。腹圧上昇時、全肢に1秒以上続く逆流が観察され(P<0.01)、静脈断面積の10%以上の増大は血栓症例肢の半数(3/6、P=0.2)、静脈瘤症例全肢(4/4、P=0.01)で観察された。以上から、静脈弁機能不全と静脈疾患発生の強い関連性が示唆された。1正常人における生理的な下肢静脈血流と、呼吸、腹圧のそれに及ぼす影響、および弁機能を評価した。健常人10肢を対象とし、仰臥位にて上半身半挙上した体位で、下肢全域の静脈を超音波検査した。呼吸もモニターし、静止像、動画像を記録することにより、弁描出能、弁形態、平常呼吸時の血流状態と弁挙動、腹圧上昇時の血流を検討した。結果は、全肢全域で弁の描出と血流評価が可能だった。平常呼吸時の血流は呼吸性の変動を呈することが多く、腹圧上昇時にも著明な逆流はなかった。以上から、超音波検査で静脈弁と血流の正確な評価は下肢全域で可能で、呼吸の大腿静脈血流に対する影響と弁による逆流の阻止が明らかとなった。2静脈弁機能不全の静脈疾患発生への関与を検討するため、下肢静脈撮影で確定診断の得られた深部静脈血栓症例9肢と静脈瘤症例6肢で同様の検討を行った。結果は、血栓症例の1肢を除く全肢で弁の消失または短縮化が見られた(P<0.01、対正常群、以下同様)。3以上の成果をもとに、下肢静脈瘤患者にたいしての画像検査の第1選択は超音波検査となり、手術予定の有無に関わらずほとんど全例に対して超音波検査が施行されている。また手術に当たっては大伏在静脈と不全穿通枝のマーキングもルーチンとなっている。また術後の深部静脈血栓の検索も極めて頻繁に行われるようになっている。
粘土LB法による非両親媒性分子の配列制御と非線形光学機能の創成

長鎖アルキル基を有しない分子(非両親媒性分子)を用いたLangmuir-Blodgett(LB)膜は、(1)機能性を有する発色団を高密度に集積できること、(2)LB法が適用できる分子の種類を拡張できること、などの理由から注目を集めている。我々は、粘土単一層の上にイオン性分子や極性分子のLB膜を載せた粘土-有機物複合LB膜の作製を試みてきた。この系では、粘土とゲスト分子との組み合わせを適切に選べば、非両親媒性分子の配列制御も可能である。本研究では非両親媒性分子を用いた粘土LB膜を再現性良く作製できるようにするために、製膜メカニズムを中心とした基礎研究を進めてきた。その結果、粘土単一層とゲスト分子との吸着機構が概ね解明できた。本年度は、得られた知見に立脚し、優れた非線形光学特性を示す各種有機材料の、粘土との複合化による配列制御を試みた。まず、ヘミシアニン誘導体からなるLB膜のように、優れた非線形光学特性を示すものの、材料として用いる際に膜中の分子の再配列挙動が問題となるLB膜の安定化に、粘土との複合化が極めて効果的であることを明らかにした。次に、粘土LB膜の非線形光学材料としての有用性を検証するために、二光子吸収化合物による粘土LB膜の作製を試みた。その結果、均質で散乱が少ない膜の作製に成功し、かつ、得られた膜は二光子吸収材料として優れた性能を示すことを確認できた。最後に、光-磁気スイッチング挙動を示す薄膜の創成を目指し、スピンクロスオーバー錯体による粘土LB膜の作製に着手した。その結果、非両親媒性のスピンクロスオーバー錯体を用いても、粘土と複合化すれば比較的容易に累積可能であることを確認できたのに加え、2000層を越える積層数のLB膜の作製にも成功した。我々は、粘土単一層の上にイオン生分子や極性分子のLB膜を載せた粘土-有機物複合LB膜の作製を試みてきた。本研究では非両親媒性分子を用いた粘土LB膜を再現性良く作製できるようにするために、製膜メカニズムを中心とした基礎研究を進めている。今年度は,(1)粘土単一層とゲスト分子との吸着機構、(2)再配列が起きやすいゲスト分子によるLB膜が粘土との複合化でどの程度安定化されるのか、の二点を中心に研究を行った。その結果、粘土とゲスト分子との複合化は、(1)ゲスト分子による単分子膜が形成された後に生じるのではなく、ゲスト分子を粘土懸濁液上に展開してすぐに生じること、(2)粘土濃度が濃い場合に観測される大きな分子面積は、ゲスト分子間の接近によるものではなく、疎らにゲスト分子が吸着した粘土片同士の反発によるものであることが明らかとなった。また、再配列が起きやすいゲスト分子のLB膜は、粘土と複合化せずに作製した場合24時間以内にほぼ光第二高調波発生(SHG)不活性な膜に再配列してしまうのに対し、粘土と複合化するとSHG強度が24時間は減衰せず、48時間を経ても作製直後の約半分のSHG強度を示した。このように、粘土との複合化は再配列を大きく抑制する効果があることを明らかにした。加えて、イオン性分子よりも複合LB膜を得ることが格段に難しい、極性分子を用いた複合LB膜の作製に関するノウハウを開拓し、非両親媒性極性分子を用いた多層膜を再現性良く作製することができるようになった。

その結果、非両親媒性のスピンクロスオーバー錯体を用いても、粘土と複合化すれば比較的容易に累積可能であることを確認できたのに加え、2000層を越える積層数のLB膜の作製にも成功した。
椎間板変性のバイオメカノロジーの解明

椎間板変性を来す分子生物学的メカニズムを解明し、治療応用へと展開するための研究基板を作ることを目的としている。マウス椎間関節を顕微鏡下で切除することにより再現性を持って椎間板変性を惹起するモデルを樹立した。本モデルの妥当性はレントゲン所見、組織学的所見をヒト椎間板変性と比較することで行った。正常マウス、およびこのモデルを施行したマウスの術後2週の髄核、線維輪組織をレーザーマイクロダイセクションの手法により採取した。採取した組織よりmRNAを抽出し、増幅、逆転写を行いcDNAを作成した。このサンプルをRNAシークエンスにかけることで各コンポーネントでの遺伝子発現を網羅的に解析し、髄核、線維輪の既知のマーカー遺伝子の発現よりサンプルの妥当性を検討し、椎間板変性の候補遺伝子を同定した。具体的にはWTマウスの線維輪および髄核から採取、増幅したmRNAと変性を誘導した線維輪、髄核から採取、増幅したmRNAの網羅的解析を行い、発現量の変化率が10倍を越えるものを絞った。また、IPAを用いて椎間板変性における上流シグナルの探索を行った所TGFβシグナルが有意に低下していることが判明した。発現量が変性により著明に増加しており、TGFβシグナルに関与の報告のある遺伝子を候補遺伝子として同定した。実際に椎間板変性を誘導したマウス椎間板の免疫染色では、これらの候補遺伝子の蛋白質は線維輪細胞で発現が上昇しており、実験結果は妥当であったと考えられた。候補遺伝子のfloxマウスをとりよせ、このマウスとRosacreert2マウスを掛け合わせが完了し、今後in vivoでの解析を行う予定である。正常マウス、およびこのモデルを施行したマウスの術後2週、術後4週、術後8週の髄核、線維輪組織をレーザーマイクロダイセクションの手法により採取した。このサンプルをRNAシークエンスにかけることで各コンポーネントでの遺伝子発現を網羅的に解析し、髄核、線維輪の既知のマーカー遺伝子の発現よりサンプルの妥当性を検討する予定である。凍結切片よりレーザーマイクロダイセクションにて組織を採取し増幅する系を確立するのに苦慮したため。これら候補遺伝子のfloxマウスをとりよせ、このマウスとRosacreert2マウスを掛け合わせ、タモキシフェン投与により骨格形成後の遺伝子の機能解析を行う予定である。椎間板線維輪細胞の初代培養系の確立に難渋している。

発現量が変性により著明に増加しており、TGFβシグナルに関与の報告のある遺伝子を候補遺伝子として同定した。実際に椎間板変性を誘導したマウス椎間板の免疫染色では、これらの候補遺伝子の蛋白質は線維輪細胞で発現が上昇しており、実験結果は妥当であったと考えられた。候補遺伝子のfloxマウスをとりよせ、このマウスとRosacreert2マウスを掛け合わせが完了し、今後in vivoでの解析を行う予定である。RNAシークエンスの結果より椎間板変性の候補遺伝子を同定し、その遺伝子の改変マウスを作成予定である。具体的にはこの遺伝子組み換えマウスに椎間板変性モデルを作成し、KO群がコントロール群と比べて変性がどうなるかを調べる。実験が計画よりやや遅れているため。(理由)順調に研究が進んでいるため、必要以上に経費をかけずに済んだ(使用計画)in vivoの解析など、次年度以降の経費のかさむ実験に使用する計画である椎間板変性の候補遺伝子の同定、遺伝子の改変マウスの作成費用など
人工知能を用いた直腸癌における術前化学放射線療法の効果予測

欧米では進行直腸癌に対して術前化学放射線療法を施行を行うことが主たる治療法となっている。その中で、1015%程度に癌が完全に消失する「完全奏功」例を認め、そのような症例では「Watch and Wait Strategy」として手術をせずに経過観察することが選択肢の1つとなっている。我々はこのような症例を様々な画像モダリティーを用いて診断しているが、的確な画像診断が求められる。そこで、今回の研究においては、人工知能の画像認識能力を応用し、術前化学放射線療法が施行された直腸癌症例における、奏功症例の同定能を評価することを目的として研究を行う。
海馬領域におけるエネルギー代謝の層的相違に関する研究

脳はその機能を発揮するためのエネルギー源として、正常状態ではglucoseに唯一依存している。本研究においては、海馬におけるglucoseの取り込みを左右する要因を明らかにするためにradioactive 2-deoxxglucoseとglucoseを用いてのautoradiographyおよびその取り込みの深く関与していると考えられるastrogliaの分布状態を観察し、以下の多くの新知見を得た。最もglucoseの取り込みの高いのは、分子一網状層であり、取り込まれたglucoseは主としてATP産生後すばやくCO_2と水に分解される。ここには細くて短かい突起を放射状に出すastrogliaが高密度に存在していることが明らかになったので、血管周囲をおおうこのgliaがすばやくglucoseを取り込みシナップス部位におけるATP産生に寄与しているのではないかと考えられる。一方この部位のシナップス数が他層より有意に高密度に存在しているわけではないからむしろこの層に入る内嗅領からの貫通枝が機能的に活発に働いているためではないかと推論される。他方この層に次いで高い取り込みが見られた歯状回の分子層では、取り込まれたglucoseはATP産生よりもむしろglucose依存のアミノ酸(主としてGlu Asp)にトラップされ、神経伝達物質として利用されているのではないかと推論される。これに関与するastrogliaは長い突起を垂直方向に出しているgliaである。これに反しglucoseの取り込みが低い錐体細胞層と顆粒細胞層は、シナップス数も最も少なくastrogliaがほとんど存在していない部位であった。同じく取り込みの低い透明層と歯状門ではgliaが比較的少ないという所見にとどまった。今回錐体細胞層のなかでもCA3aの部位が他の部位より取り込みが有意に高くしかも乳酸に蓄積され易いことが推論され、同様のことが顆粒細胞層でも起っているらしい所見が得られた。このことを証明して行くためには今後これら代謝に関与している酵素を免疫組織学的に追求して行く必要があると考える。成鼠の海馬形成部におけるエネルギー代謝を〔^3H〕-2-deoxyglucose,〔^3H〕および〔^<14>C〕glucoseを用いてfreeze-mount microautoradiographyにより調べ,銀粒子の密度は画像解析機により測定した.〔^3H〕-2-deoxyglucoseのi.v.投与後45分で,最も高いラベル部位は,固有海馬回の分子-網状層であり,次いで歯状回の分子層である.放射層,上昇層, CA3aの錐体細胞層は中程度のラベルであり, CA1, 2, 3b, c, 4,の錐体細胞層,顆粒細胞層は低く,透明層と歯状門は最もラベルが低い.一方〔1-^3H〕および〔1-^<14>C〕glucoseのi.v.投与後15, 45分でもほぼ2-deoxyglucose(2-DG)と同じ結果が認められたが,分子-網状層と歯状回の分子層との間には2-DGに見られるような有意のラベル差はなかった.また,〔3-^3H〕glucose i.v.投与後45分では,顆粒細胞層, CA3aの錐体細胞層のラベルが最も高く他の部位は中程度である.電顕像によるシナップス量の測定では,錐体細胞層と透明層が他層より有意に少なかったが他の層間では有意の差は認められなかった.以上の結果より次の結論と推論が成立する.結論, (1)海馬形成部においてエネルギー代謝が最も高いのは,固有海馬回の分子-網状層と歯状回の分子層である.

(2)最も低いのは,歯状門から透明層に至る苔状線維系である.(3)CA3aの錐体細胞層はCA1, 2, 3b, c, 4に比し,エネルギー代謝が有意に高い.推論, (1)2-DGのラベルが海馬回の分子-網状層の方が歯状回の分子層より高いのは,シナップスの量の関与によるものではなくgliaによるものであり,このgliaのglucose-6-Paseの活性が低いことによると考えられる.(2)CA3aの錐体細胞層および顆粒細胞層は,エネルギー代謝亢進に伴う乳酸蓄積の場としての可能性がある.従って次年度では, glia特にastrocyteの層的分布状態およびこれら酵素の分布を調べる計画がある.前年度の〔^3H〕-2-deoxyglucoseおよび^3H-glucoseによるfreeze-mount microautoradiagraphyの結果より、海馬領域におけるエネルギー代謝の層的相違を左右する要因として、astrogliaの関与が強く示唆されたので、本年度はglial fibrillary acid protain(GFA)を用いて、ABC-DAB法により免疫組織科学的にマウス海馬におけるGFA-positiveのastrogliaを染色し、その層的分布状態を形態学的・数量的に観察した。数量化は、gliaの突起が細長く伸びているため、画像解析上互いに連なって見られるので、各部位ごとに写真撮影を行ない、各層の面積測定後に柱を含む胞体を有する細胞のみを数えた。各例について10枚数えたものを通算して平均化した。以下に述べる数値は3例のうちの1例であるが、他の2例についても同様の結果が得られている。間脳レベルでの厚さ40μの冠状切片について見ると、海馬でのastrogliaが他の脳神経に比し、最も良く染色されており、大脳新皮質には散在性にしか認められなかった。海馬での層間の分布状態は、形態的にも数量的にもかなり異なっていた。すなわち上昇層、放射状層、歯状回の分子層のastrogliaは、太い突起が垂直方向に長く伸びたものが多いが、分子-網状層では細く短かい突起が放射状に出ているものがほとんどである。歯状回の顆粒細胞層には、細い突起が多数、細胞間を通過しているのが観察され、歯状門に接している所では、時に密に突起の線維が存在していた。数量的には、分子-網状層が最も有意に高く、歯状回の分子層がこれに次ぎ、錐体細胞層と顆粒細胞層にはほとんど認められなかった。各層間のastrogliaの数(cells/mm^2±SEM)は次の通りである。上昇層:2256±35、錐体細胞層:180±26:放射状層:1538±19、透明層:1450±75、分子-網状層:2872±77、分子層:1804±46、顆粒細胞層:91±8、歯状門:1412±30。以上の結果は、透明層と歯状門を除いては2-deoxyglucoseのオートラジオグラムの結果と良く一致している。
極超音速飛行体空力加熱評価のための非平衡反応性プラズマ分光法の開発

本年度は,プラズマ発生装置による空気プラズマの発光温度測定と,バーナー火炎中のNOのレーザー誘起蛍光法による温度測定を行った.(1)プラズマ発生装置による空気プラズマの温度測定誘導結合プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)装置の作成を完了して,分光器とCCDカメラを用いて0.060.7Torrの低圧空気の発光分光スペクトルを280450nmの波長領域で測定した.発光スペクトルからは,N2,NO,N_2^+の化学種が同定できた.又,NASAのNEQAIRプログラムのスペクトルデータを基にして,最も強く観測される窒素分子スペクトルを解析して,その振動温度を決定した.測定した圧力範囲では,40006000Kの温度を得た.又,圧力の低いほど温度が高い傾向を得た.これは,低圧ほど分子1個に対するエネルギー供給が大きくなるためであると考えられる.(2)火炎中のNOのレーザー誘起蛍光法による温度測定大気圧・当量比1のメタン-空気予混合火炎中に,Nd:YAGレーザーの第3高調波である波長355nmを用いて色素レーザーを励起して,452nm近傍の波長を発振させ,BBO結晶を用いて倍波を発生させ,225,178nmと226.575nmの異なる2つの励起線を用いた場合の247nm近傍の蛍光スペクトル平面分布を,干渉フィルターとCCDカメラを用いて,別々に測定して,強度比から温度分布を決定した.又,レーリー散乱によっても温度決定ができるため,両者を比較した.その結果,10002000kの範囲で,2つの温度測定値は約5%以内の差にあることが分かり,測定結果を妥当なものと判断した.本年度は,プラズマ発生装置の設計・製作とラマン散乱法の開発を行った.(1)プラズマ発生装置不純物を含まないプラズマを発生させるために,無電極放電型の装置を選択し,設計・製作した.周波数が13.56MHzで最大出力1kWの高周波電源を購入し,誘導結合型のプラズマ発生装置を作成した.プラズマ発生部は直系8cmのアルミナ管で製作し,アルミナ管周囲に3ターンのコイルを配した.コイルは中空銅管であり,中空部分に水を流して冷却した.空気プラズマを発生させ,その基礎特性の測定を行っている.分光測定に先立ち,プローブ法による診断を行っている.(2)ラマン散乱測定法プラズマ装置の作成が予定より遅れたため,火炎を用いた振動ラマン散乱の計測を行った.大気圧・当量比1のメタン-空気予混合火炎中に,Nd:YAGレーザーの第3高調波である波長355nm,最大出力170mJ/pulseのビームをフォーカスさせ,焦点から放出される窒素分子の振動ラマン散乱光スペクトルを測定した.スペクトルは,焦点距離25cmの分光器の出口スリット側に高感度CCDカメラを設置して得た.散乱光が微弱であるため,1万パルスの積算が必要であった.測定したスペクトルと理論計算したスペクトルを比較して,温度・濃度が決定できる.スペクトルシミュレーションのプログラムを開発し,実験と比較した.温度範囲10002000kで熱電対とも比較し,150k程度の相違があることが判った.但し,ラマン散乱法と熱電対測定法の両者とも測定誤差を含む.熱電対測定では,幅射の影響補正に不確定な要素を含むため,測定値の信頼性に問題があり,一方,本研究のラマン散乱法ではまだS/N比が低いため測定精度の改善が必要である.今後,更にS/N比向上の改善が必要である.又,窒素分子の励起状態の振動ラマン散乱や回転ラマン散乱,酸素分子のラマン散乱についてもシミュレーションプログラムを作成した.本年度は,プラズマ発生装置による空気プラズマの発光温度測定と,バーナー火炎中のNOのレーザー誘起蛍光法による温度測定を行った.(1)プラズマ発生装置による空気プラズマの温度測定誘導結合プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)装置の作成を完了して,分光器とCCDカメラを用いて0.060.7Torrの低圧空気の発光分光スペクトルを280450nmの波長領域で測定した.発光スペクトルからは,N2,NO,N_2^+の化学種が同定できた.又,NASAのNEQAIRプログラムのスペクトルデータを基にして,最も強く観測される窒素分子スペクトルを解析して,その振動温度を決定した.測定した圧力範囲では,40006000Kの温度を得た.又,圧力の低いほど温度が高い傾向を得た.これは,低圧ほど分子1個に対するエネルギー供給が大きくなるためであると考えられる.(2)火炎中のNOのレーザー誘起蛍光法による温度測定大気圧・当量比1のメタン-空気予混合火炎中に,Nd:YAGレーザーの第3高調波である波長355nmを用いて色素レーザーを励起して,452nm近傍の波長を発振させ,BBO結晶を用いて倍波を発生させ,225,178nmと226.575nmの異なる2つの励起線を用いた場合の247nm近傍の蛍光スペクトル平面分布を,干渉フィルターとCCDカメラを用いて,別々に測定して,強度比から温度分布を決定した.又,レーリー散乱によっても温度決定ができるため,両者を比較した.その結果,10002000kの範囲で,2つの温度測定値は約5%以内の差にあることが分かり,測定結果を妥当なものと判断した.
東京における紙芝居文化の成立と発展に関する包括的研究-デジタル化の実践とともに-

本研究では、現在の大衆文化の源泉として重要な存在である「紙芝居」文化を主たる研究対象とした。とりわけ紙芝居が盛んであった東京を調査フィールドに設定し、現役紙芝居師の協力をもとに、これまで実施されてこなかった精緻な資料学的なアプローチを用いて資料の整理・調査を実施した。さらに、そこで得られた諸データを包括し、デジタルデバイスを活用して平易に再生できるシステムを開発した。本研究では、現在の大衆文化の創造にあって重要な存在であった「紙芝居」を主たる研究対象とし、これまで実施されてこなかった精緻な資料学的なアプローチを用いて、今後の紙芝居研究の基礎の構築を目指している。本年度は、まず、現在も紙芝居師として活躍されている梅田佳声氏のご協力を仰ぎ、ご自宅および下町風俗資料館に所蔵されている肉筆紙芝居全点調査を実施した。のべ5日間の調査によって、350タイトルの貴重な資料の存在があきらかになった。ここでは、タイトル・寸法・枚数に加えて、肉筆紙芝居の表面・裏面に記された紙芝居師や貸出元による印や書き込みなど、重要な書誌的データも同時に採取し、これをもとに整理・分析を進めることができた。また、東京都を中心とした肉筆紙芝居の残存状況調査の過程において、(1)東北地方の古書店より4タイトル(18巻・198点)、(2)東京都では最高齢の現役紙芝居師・永田為春氏より貴重な肉筆紙芝居を3タイトル(20巻・211点)、それぞれ寄贈・購入することができた。(1)に関しては、全巻揃いではないものの各地の紙芝居師にまわり持ちで貸し出されていた当時の確認印などがそのまま残されており、肉筆紙芝居の貸出システム解明に関わる手掛かりとなり、(2)に関しては、全巻が揃っている上、裏面には実際に永田氏が口演する際に活用した台詞回しなどに関する書き込みが多数あり、紙芝居師の創意工夫の変遷を知ることができるなど、大変に貴重な資料であった。なお、これらの研究を学術団体である「コンテンツ文化史学会」の部会活動として設定し、学会の発行する『コンテンツ文化史研究』第2号において研究成果の一部を公開した。本年度は、昨年度に実施した基礎的データ収集・整理の成果をもとに、紙芝居師による実演自体のデジタル・アーカイブを実践し、その成果をデジタル・デバイスに収納し、容易に再生・再現ができるシステムの開発を目指した。昨年度、東京都最高齢の紙芝居師・永田為春氏より購入した貴重な肉筆紙芝居のうち、絵・内容ともに優れている『殺人鬼』(全9巻、各巻11枚)を選び、紙芝居師がどのように原作を解釈し、自分にあった内容に改変したのち、上演していくのかという本研究の根幹的な課題の解明について、本研究にご協力いただいている現役の紙芝居師・梅田佳声氏に依頼して、それら一連のプロセスを再現していただいき、また、同氏の指導・監修のもと、その一連の過程も正確に記録した。さらに梅田氏には実際に観客の前で肉筆紙芝居『殺人鬼』を実演していただき、その様子もデジタルビデオカメラで撮影・記録した。上記で得られたデジタル・データを集積・統合した上で、デジタル・デバイス(iPadなど)に収納し、紙芝居師が演じる微妙な間や演じ分けという精緻な部分まで再現ができるシステムを開発した。これによって、「紙芝居」を用いて「紙芝居師」が工夫をして上演をするプロセスで完成する「紙芝居文化」自体のデジタル・アーカイブを実践した。
理論・モデル・実験を統合した言語の神経基盤の解明

言語が脳でどのように計算・処理されるのか(言語の神経基盤)を明らかにするためには、理論言語学(理論)・自然言語処理(モデル)・言語脳科学(実験)を横断した研究が必要である。本研究は、実際の言語を理解する際にかかる時間を考慮した言語理論を作り、理論を元に脳活動を予測できる計算モデルとして実装し、言語理論・計算モデルの妥当性を検証可能な高い精度の脳科学実験を実施する。以上を通じて、言語の理論・モデル・実験を互いに検証することで、言語の神経基盤を解明することを目指す。
幼年期歌唱発達児のモチベーションを高める指導法の開発

本年度は,研究2年次として,2つの研究成果をまとめて発表した。1つは,5歳児クラスを対象に「おへんじ遊び」活動(呼応唱活動)を導入し,担任教師と共同して実践した。おへんじ遊びでは,1人ひとりがクラスという集団のなかで答えを表現する特徴がある。それは個々に独立しているのではなく,他児との関係性のなかで1人ひとり表現している。「幼児同士の表現が影響し合い,幼児の表現は一層豊かなものとなっていく」(領域「表現」の内容の取扱い(3)解説)。この文言になる音楽表現の具体例として今回の実践を位置付けた。この研究については,日本保育学会で発表した。もう1つは,5歳児クラスにおける新曲導入初日の指導において歌声がどのように変化したのかを検討した。対象女児1人を抽出し,活動における歌声を記述し,その変化を示し,変化の要因について考察した。この研究については,環太平洋乳幼児教育学会PECERAで発表した。研究協力園も確保でき,フィールドでの調査ができている。これまでの研究結果を,学会で発表して論文としてまとめる予定である。本年度は,研究初年次として,乳幼児の歌唱行動の発達を整理することから着手した。国内外の主要な研究に基づき,0歳から5歳までの各年齢の特徴を整理し,発達の一般的道筋を示した。その成果については,テキスト「最新・幼児の音楽教育法」にまとめた。続いて,実践的研究として2つをおこなった。1つは,5歳児クラスにおける新曲導入初日の指導について検討した。指導の特徴として,教材を全く用いずに指導したこと,幼児達と歌詞の意味を考えあったことを挙げた。この研究については,日本保育学会および中国四国教育学会で発表した。もう1つは5歳児クラスを対象に呼応唱活動を導入し,実践上の課題を検討した。呼応唱活動とは,歌で呼びかけ歌でこたえる活動である。他児が進んで対象児の声を「聴く」ためには,呼応唱活動のひと工夫(遊びのルール)が必要であることが示唆された。この研究については,日本音楽教育学会中国四国例会で発表した。実践研究と並行して,教材研究も進め,保育と小学校の音楽教材の重複を指摘した。この研究については,APSMERで発表した。初年度で収集できた音声データをもとに,幼児間の相互作用について分析する予定である。音声収集・分析用のパソコン等を次年度に購入した方が適切であると考え,当該年度の使用額が当初より少なくなっている。
ハーフメタル強磁性体薄膜のMOCVDのその場分光診断に基づくプロセス制御

ベロブスカイト型マンガン酸化物は、巨大な磁気抵抗効果を示すことから、電子スピンの自由度を利用した次世代の新しい磁気エレクトロニクス材料として関心を集めている。一方、(Pr, Ca)MnO3 (PCMO)に代表される多元系酸化物材料にパルス電圧を印加すると、そのパルス電圧の極性に依存して巨大かつ安定な抵抗変化が生じることが見出され、この効果の抵抗変化型不揮発性メモリーReRAM (Resistance Random Access Memory)への応用が注目されている。本年度は、PCMO薄膜のMOCVDの開発を、ReRAM応用の観点から進めた。PCMOの電気特性はCa添加によるキャリアドープ量に著しく依存しているため、プロセスの実用化のためには高精度な元素組成制御による再現性の確保が必要不可欠である。そこで、PCMOのMOCVDプロセスにおいてin situ赤外吸収分光法による気相反応解析をさらに進め、所望のPr/Ca組成比を有するPCMO薄膜を作製した。パルスレーザー堆積法やスパッタ法によるペロブスカイト型マンガン酸化物の成膜温度は800°C以上と高いのが一般的であるが、本研究ではMOCVD法を用いることにより基板温度480°Cの成膜条件でPCMOの良質な多結晶膜の作製に成功した。さらに、PCMO薄膜を用いて二端子メモリーデバイスを試作して、電気パルス印加による高抵抗状態と低抵抗状態との間の抵抗スイッチングを確認し、抵抗変化率90%という値を得た。また、小さな書き込み電圧(スイッチング電圧)により十分なメモリー動作が得られるデバイスの試作に成功し、これにより、昇圧しないまま使用可能である不揮発性メモリー開発への手がかりを得た。まず、in situ赤外吸収分光法を用いてハーフメタル強磁性体(La,Sr)MnO_3(LSMO)のMOCVD実プロセス条件下で反応容器内で起こっている化学反応の解析を行った。具体的には、気相中のLa,Mn,Sr原料分子由来の振動スペクトルの基板温度依存性を測定した。反応容器内に個々の原料を単独に供給した場合と、複数の原料を同時に供給した場合とを比較し、気相中での異種原料分子間の相互作用あるいは化学反応を調べたところ、SrのMOCVD原料はLa,MnのMOCVD原料とは熱安定性・反応性が大きく異なった。よって、各々のMOCVD原料供給量をやみくもに調整することにより所望の元素組成の薄膜を得ることは困難であることがわかった。このようにして得られた気相反応に関する基礎データを踏まえて、ストイキオメトリックな元素組成を得るためのプロセス条件を探った。特に、LSMOの薄膜作製において、Laに対するSrのドープ量を正確に制御することを念頭に置いて研究を進めた。その場赤外吸収分光法により得られたデータを駆使することにより、MOCVDによりSi基板上に作製したLSMO薄膜のSrドープ量制御の指針を得ることができた。得られた薄膜は、酸素雰囲気下でのアニール処理により、結晶性が向上し、抵抗率の減少とともに絶縁体-金属転移を確認することができた。さらに、MOCVDにより作製したLSMO多結晶薄膜について、低磁場下において大きな磁気抵抗効果を発現することを観測した。ペロブスカイト型Mn酸化物は、巨大な磁気抵抗効果を示すことから、電子スピンの自由度を利用した次世代の新しい磁気エレクトロニクス材料として関心を集めている。(La,Sr)MnO_3に代表されるハーフメタル材料は、トンネル磁気抵抗(TMR)素子の強磁性体電極層に用いた場合に、そのTMR比が理論上無限大にまで大きくなることからMRAM等のスピンエレクトロニクスデバイスへの応用が期待されている。また(Pr,Ca)MnO_3に代表される多元系酸化物材料にパルス電圧を印加すると、そのパルス電圧の極性に依存して巨大かつ安定な抵抗変化が生じることが見出され、この効果の抵抗変化型不揮発性メモリーReRAM(Resistance Random Access Memory)への応用が注目されている。本年度は、(La,Sr)MnO_3に加えて、新たに有望な新規材料である(Pr,Ca)MnO_3薄膜についての検討を、ReRAM応用の観点から開始した。まず、in situ赤外吸収分光法により気相中のCVD原料分子由来の振動スペクトルの基板温度依存性の測定に着手し、熱解離反応の観察、配位子由来のフラグメント分子の検出、CVD原料分子の気相中での酸化反応の診断を行った。得られた気相反応に関する基礎データと堆積膜の元素組成との間の相関関係をまず解析し、ストイキオメトリックな元素組成を得るためのプロセス条件を探るとともに、各原料の成膜に至るまでの反応過程を調べた。その結果、in situ赤外分光によるプロセスモニタリング技術を利用して溶液気化MOCVDにより所望の元素組成を有する(Pr,Ca)MnO_3薄膜を作製することに成功した。さらに、電気パルス誘起抵抗変化の評価を行い、得られた薄膜試料の抵抗値が印加した電圧パルスの極性に応じて大きく変化することを確認した。