hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カーボンナノチューブの量子輸送現象と電子間相互作用

カーボンナノチューブは半径ナノメートル程度の2次元グラファイトを丸めて得られる天然の量子細線である.ナノチューブは,(1)通常の量子細線とはトポロジカルに異ること,(2)2次元グラファイト上で電子が自由電子とは非常に異なった運動をすること,のために非常に興味深い性質を示す.実際,2次元グラファイトを連続体とみなした有効質量近似では,電子の運動はニュートリノに対する2行2列のWeylの方程式で記述される.ただし,円筒を一周したときに波動関数にはナノチューブの螺旋構造により決まる余分の位相がつき,その結果ナノチューブが1次元金属になるか半導体になるのかが決まる.この研究の目的は,最近特に発展の著しい輸送現象に着目し,ナノチューブが示す特徴的な量子輸送現象を理論的に明らかにすることである.本年度に行った研究は以下のようにまとめられる.[1]ナノチューブと電極との接触抵抗を理解するために,各カーボン原子に1次元鎖が接触するとの模型を採用した.その結果,電極となる金属との結合が小さく,接触部分の面積が大きい場合に理想的な電極となることを明らかにした.[2]ナノチューブのスピン軌道相互作用による有効ハミルトニアンを導出した.スピン軌道相互作用はナノチューブが有効的に厚みを持ち,その中で軸方向と円周方向に有効的な磁場があるとしたときのスピンゼーマン項を与える.スピン軌道相互作用によりスピン緩和が起こるが,その大きさは非常に小さく,通常の条件ではほとんど問題にならないほどである。[3]2本のナノチューブを交差させる形で重ねて得られるナノチューブの接合のコンダクタンスを求めるために,2本のナノチューブの有効相互作用を炭素原子間の結合をもとに導出した.得られるコンダクタンスはナノチューブの構造と交差角で大きく変化する.K点とK'点のプロッホ関数の位相のためである.カーボンナノチューブは半径ナノメートル程度の2次元グラファイトを丸めて得られる天然の量子細線である.ナノチューブは,(1)通常の量子細線とはトポロジカルに異ること,(2)2次元グラファイト上で電子が自由電子とは非常に異なった運動をすること,のために非常に興味深い性質を示す.実際,2次元グラファイトを連続体とみなした有効質量近似では,電子の運動はニュートリノに対する2行2列のWeylの方程式で記述される.ただし,円筒を一周したときに波動関数にはナノチューブの螺旋構造により決まる余分の位相がつき,その結果ナノチューブが1次元金属になるか半導体になるのかが決まる.この研究の目的は,最近特に発展の著しい輸送現象に着目し,ナノチューブが示す特徴的な量子輸送現象を理論的に明らかにすることである.本年度に行った研究は以下のようにまとめられる.[1]ナノチューブと電極との接触抵抗を理解するために,各カーボン原子に1次元鎖が接触するとの模型を採用した.その結果,電極となる金属との結合が小さく,接触部分の面積が大きい場合に理想的な電極となることを明らかにした.[2]ナノチューブのスピン軌道相互作用による有効ハミルトニアンを導出した.スピン軌道相互作用はナノチューブが有効的に厚みを持ち,その中で軸方向と円周方向に有効的な磁場があるとしたときのスピンゼーマン項を与える.スピン軌道相互作用によりスピン緩和が起こるが,その大きさは非常に小さく,通常の条件ではほとんど問題にならないほどである。[3]2本のナノチューブを交差させる形で重ねて得られるナノチューブの接合のコンダクタンスを求めるために,2本のナノチューブの有効相互作用を炭素原子間の結合をもとに導出した.得られるコンダクタンスはナノチューブの構造と交差角で大きく変化する.K点とK'点のプロッホ関数の位相のためである.カーボン・ナノチューブは,フラーレン分子の製造過程でNECの飯島により偶然に発見された半径ナノメートル程度の黒鉛の極微細管である.透過電子顕微鏡による詳細な観察の結果,カーボン・ナノチューブは,中心部分が空洞で2次元グラファイト面を丸めて得られる円筒状をしていることが明らかになった.また,長さは1μmと非常に長いものもあり,円筒は数枚のグラファイト面からなる.さらに,それぞれの円筒上では炭素の6員環が管の軸方向に螺旋状に配置しており,その螺旋のピッチも様々である.最近では1枚のグラファイト面からなるナノチューブも作られるようになった.カーボン・ナノチューブは天然に作られた擬1次元物質であるが,トポロジカルな違いと2次元グラファイト上で特異な電子の運動とために,半導体ヘテロ構造で人工的に作られた量子細線とは非常に異なっている.ナノチューブの特徴は,2次元グラファイトを連続体とみなし,有効質量近似で扱うことにより,はっきりする.すなわち,ナノチューブ上の電子の運動はニュートリノに対する2行2列のWeylの方程式で記述される.ただし,円筒を一周したときに波動関数はもとに戻るわけではなく,余分の位相がつく.この位相はナノチューブの螺旋構造により決まり,その結果ナノチューブが1次元金属になるか半導体になるのかが決まる.この研究では,有効質量近似と強束縛模型を併用し,ナノチューブが示す特徴的な量子輸送現象を理論的に明らかにすることである.本年度はナノチューブの電子状態に対するポテンシャル散乱の効果を詳しく考察した.その結果,通常の散乱体のポテンシャルは行列の対角成分として表現されるがその場合,金属的なナノチューブでは散乱が全く生じないことを示した.これは金属的ナノチューブではフェルミ準位の広い範囲になりたつ状況である.

現在,格子欠陥を含め散乱体の強度に対する依存性を有効質量近似と強束縛模型で考察している.さらに,炭素の環が通常の6員環からずれた5員環や7員環などのトポロジカルな欠陥がある場合に,有効質量近似の波動関数に対する境界条件を導出し,太さの異なるナノチューブ接合系のトポロジーとコンダクタンスの特徴を明らかにした.カーボンナノチューブは半径ナノメートル程度の2次元グラファイトを丸めて得られる天然の量子細線である.ナノチューブは,(1)通常の量子細線とはトポロジカルに異ること,(2)2次元グラファイト上で電子が自由電子とは非常に異なった運動をすること,のために非常に興味深い性質を示す.実際,2次元グラファイトを連続体とみなした有効質量近似では,電子の運動はニュートリノに対する2行2列のWeylの方程式で記述される.ただし,円筒を一周したときに波動関数にはナノチューブの螺旋構造により決まる余分の位相がつき,その結果ナノチューブが1次元金属になるか半導体になるのかが決まる.この研究の目的は,最近特に発展の著しい輸送現象に着目し,ナノチューブが示す特徴的な量子輸送現象を理論的に明らかにすることである.本年度に行った研究は以下のようにまとめられる.[1]空格子点のように強い散乱体の場合には,その数や位置によりコンダクタンスが量子化されることが昨年度の研究でわかってきた.すなわち,A副格子とB副格子の空格子点の数の差がゼロの場合コンダクタンスが2e^2/πh,1個の場合にはe^2/πh,2個以上の場合にはコンダクタンスがゼロになる.本年度は,強束縛模型により数万という非常に沢山の種類の空格子点の場合にコンダクタンスを計算し,量子化の規則の普遍性を検証した.[2]この量子化規則の物理的な起源を明らかにする目的で,有効質量近似を空格子点のような強い散乱体の場合に拡張することを試みた.その結果,コンダクタンスの量子化の規則を解析的に導出することに成功し,2次元グラファイトの単位格子に含まれる二つの炭素原子上の強い散乱体の間の多重散乱により,散乱効果が消滅するためであることを明らかにした.カーボンナノチューブは半径ナノメートル程度の2次元グラファイトを丸めて得られる天然の量子細線である.ナノチューブは,(1)通常の量子細線とはトポロジカルに異ること,(2)2次元グラファイト上で電子が自由電子とは非常に異なった運動をすること,のために非常に興味深い性質を示す.実際,2次元グラファイトを連続体とみなした有効質量近似では,電子の運動はニュートリノに対する2行2列のWeylの方程式で記述される.ただし,円筒を一周したときに波動関数にはナノチューブの螺旋構造により決まる余分の位相がつき,その結果ナノチューブが1次元金属になるか半導体になるのかが決まる.この研究の目的は,最近特に発展の著しい輸送現象に着目し,ナノチューブが示す特徴的な量子輸送現象を理論的に明らかにすることである.本年度に行った研究は以下のようにまとめられる.[1]ナノチューブと電極との接触抵抗を理解するために,各カーボン原子に1次元鎖が接触するとの模型を採用した.その結果,電極となる金属との結合が小さく,接触部分の面積が大きい場合に理想的な電極となることを明らかにした.[2]ナノチューブのスピン軌道相互作用による有効ハミルトニアンを導出した.
ジカチオン等価体としてアセタールを機能させる環状エーテル化合物への一段階変換反応

塩化メチレン溶媒中,5mol%のジt-ブチルシリルジトリフラートの存在下,アセタールと2-(2-トリメチルシロキシエチル)アリルトリメチルシランを-78°Cで反応させたところ,6員環エーテル化合物である2-置換-4-メチレンテトラヒドロピランが一段階で収率よく得られることを見い出した。1.各種ジメチルアセタールを各種カルボニル化合物(脂肪族アルデヒド,芳香族アルデヒド,脂肪族ケトン,芳香族ケトン)から出発して合成した。2.2-(トリメチルシロキシエチル)アリルトリメチルシランを3-メチル-3-ブテン-1-オールから出発して合成した。3.アセタールからテトラヒドロピラン誘導体への一段階変換反応は脂肪族,芳香族アルデヒド,あるいは脂肪族,芳香族ケトンのいずれかのアセタールからもそれぞれ対応する4-メチレンテトラヒドロピラン誘導体が二重結合の位置異性体を含むことなく高選択的・高収率で得られた。4.アセタールとしてジメチルアセタールだけでなく,ジエチルアセタールあるいはエチレンアセタール,プロピレンアセタールのような環状アセタールからもそれぞれ対応する4-メチレンテトラヒドロピラン誘導体が収率よく合成できた。5.このアセールから4-メチレンテトラヒドロピラン誘導体の合成では,アセタールはジェミナルジカチオン等価体として,2-(2-トリメチルシロキシエチル)アリルトリメチルシランは5原子からなるジアニオン等価体としてそれぞれ機能している。以上の結果をふまえて今後は,本反応の不斉合成への応用,さらにはアセタールをカーボンカチオン等価体として機能させる新たな反応へと展開を続ける。
超音波振動子アレイを用いた誤嚥感知装置の開発

今年度の目的は、概存の超音波診断装置を使って咽頭や気管などの形状、さらには超音波特性を計測し、その結果から超音波計測による誤嚥感知の可能について検討することであった。リニアプローブの探触子と計測部との間にゼリー状の液体が入った袋を介することで計測部の凹凸に対応し、健常者をモデルにして気管をさけるようにして送り込み後の咽頭から食道における嚥下動態を感知することができた。正面での計測では通常のリニアプローブでは、気管前面壁画像とプローブの傾きによっては声帯をとらえることは可能であったが、嚥下反射時に体表が大きく変動するために通常のプローブでは感知は困難であると考えて、前述のゼリー状袋を介して計測を行ったら体表の変動を軽減することができた。さらに、気道壁面での模擬計測を行うために、人体組織に近い材料を用いて咽頭モデルを作成して反射波の計測を行った。用いた試料の違いによる反射波のピーク値には差は認められなかったが、後部レベルにおいては試料の違いが認められた。今後の課題として実際の咽頭部を測定した時の、輪状軟骨の存在や嚥下反射時の反射波に対する影響について検証する必要がある。そのためには正確な測定場所と広さの実証が不可欠である。19年度は、超音波振動子を装着する場所を特定するための研究を行った。方法は、分担研究者の機関で診療のために撮られたビデオレントゲン検査データを、解析ソフト、(科研費で購入)にかけるための変換作業を行った。さらに変換作業後に解析ソフトを使って解析を行った。結果は、334例の画像で、誤嚥有りが190例、誤嚥無しが123例、判定不能が21例であった。誤嚥有りの190例において、誤嚥の経路を調べた結果、仮声帯の前方を流れて行くタイプが77例、仮声帯の後方を流れて行くタイプが90例、経路の判定が不能なタイプが23例であった。前方を流れて行くタイプは検査体位が座位に近く、反対に、後方を流れて行くタイプは検査体位が臥位に近いことカが示された。引き続き、舌骨と喉頭の相対的移動距離や咽頭通過時間などの解析を行う予定である。もうひとつの計画が、超音波振動子アレイの設計・試作のための基礎実験であったが、解析作業を行っていくなかで超音波が透過しやすい気管周辺の皮膚表面は、非常に限られた.部位になることが判明した。その限定された部位とは、舌骨と甲状軟骨との間と気管切開部の二箇所であった。しかし、気管切開部まで誤嚥物が流れ込んでの感知は遅すぎるため、必然的に舌骨と甲状軟骨とのわずか1cmの間に超音波振動子素子群を配置するしか方法がないことが判明した。この問題についての不十分な検討は、後の設計や試作に多大な悪影響を及ぼす結果になるため、20年度は19年度の計画であった現有する超音波機器を用いて、舌骨と甲状軟骨との間を中心に、姿勢による感知度も含めて研究する計画である。
欧米史料による下関戦争の総合的研究

本研究の成果は、第1に、下関戦争を主導した英国をはじめ、仏・米・蘭各国の動向を当時の国際関係の中で立体的に解明するさまざまな一次史料の発掘にある。本研究は「19世紀列強の陸・海軍省文書を中心とした在外日本関係史料の調査報告」(平成11-12年度科学研究費補助金基盤研究(B)-(2)、課題番号:11691006、研究代表者:保谷徹)と連携させて遂行した。これまで十分に利用されてこなかった海軍省文書をはじめ、欧米各国の日本関係史料に幅広く目配りし、とくに英国の出先機関(駐日公使)と本国外務省、あるいは軍部(出先と本国)や政府首脳の動向に関して、多くの新たな史料と論点の解明をおこなった。第2に、戦争記録の発掘によって、列強側の軍事行動の具体的有様と、当時の日本および長州藩の軍事力に関するデータと列強側の評価を具体的に明らかにすることができた。第3に、かかる軍事記録に含まれた数々の画像史料の発掘も大きな成果である。本研究遂行の過程で収集した英仏海軍省文書などの欧文史料群あるいは長州藩毛利家の国内史料、作成した目録類は、東京大学史料編纂所に寄贈され、マイクロフィルムやデジタル画像のかたちで、同所において広く公開され研究に供される。本研究の目的は、長州藩の外国船砲撃事件(1863年5月)から下関戦争(1864年8月)にいたる攘夷戦争の過程に関して、とくに欧米の文書を中心に函内外の史料を収集・整理し、その分析によって下関戦争の総合的な歴史像を明らかにすることにある。今年度の作業成果は以下の通り。2、欧文史料の翻刻と分析:上記のうち、今年度は主に仏文を中心に主要史料の翻刻と分析を行った。フランスのインド・中国艦隊司令長官ジョレス提督が本国へ宛てた日本関係の報告類はほぼ作業を完了し、フランス海軍が日本海域でとった行動の全容が明らかになりつつある。また、当該期の日本の軍事力に関するレポートや各戦闘での軍事レポート、着任したばかりのロッシュ公使が対日政策をとりまとめたレポートなど、重要な内容を含むものも新たに発掘することができた。3、国内外史料の補充調査と収集:本研究所所蔵の国内史料から関係史料を抽出し、目録化する作業を進めた。また、山口県立文書館所蔵の毛利家文庫史料を調査し、必要な史料をマイクロフィルムで収集した。この結果、多くの原史料が同文庫に所蔵されていることも判明した。次年度以降引き続き作業を継続するとともに、「国際学術研究」による学術調査と連携して海外史料の補充調査にもあたりたい。本研究の目的は、長州藩の外国船砲撃事件(1863年5月)から下関戦争(1864年8月)にいたる攘夷戦争の過程に関して、とくに欧米の文書を中心に国内外の史料を収集・整理し、その分析によって下関戦争の総合的な歴史像を明らかにすることにある。1、欧文史料の収集と分析:「国際学術研究」による学術調査と連携し、英仏両国にのこる関係史料を収集した。下関戦争における英国海軍の旗艦ユーリアラス号のログブック(運行記録)、パリ外国宣教会の宣教師の報告書簡類などを新たに得ることができた。また、史料編纂所所蔵のマイクロフィルムから、今年度は英国外務省文書(FO:Public Record Office所蔵)を中心に関係史料の焼付を作成し、英国海軍省文書(ADM1・ADM125:Public Record Office所蔵)とともにその解読・翻刻と分析作業をすすめた。2、英国海軍省文書のうち、中国艦隊の艦隊文書(ADM125)については各ファイル冒頭の内容目次のデータベース化を行ない、さらに1点ごとの目録化をめざしている。一部についてはPublic Record Office所蔵の艦隊文書目録(ADM126)との照合作業も試み、両者の関係を調査した。3、国内史料の補充調査と収集:本研究所所蔵の国内史料から関係史料を抽出し、目録化する作業を進めた。また、毛利報公会毛利博物館(山口県防府市)所蔵の毛利家文書を調査し、必要な史料をマイクロフィルムで撮影収集した。

今年度および昨年度の史料調査に関しては、東京大学史料編纂所報に詳細な報告書を掲載する予定である。史料自体は同所で公開される。また、次年度は収集した主要史料の翻刻を史料集にまとめ、研究成果を発表する場をもちたいと考えている。1、欧文史料の収集と分析:科学研究費補助金基盤研究(B)-(2)(旧「国際学術研究」)による学術調査と連携し、英国公記録局(Public Record Office)の関係史料をマイクロフィルム等で収集した。本年度はとくに英国政府内部のやり取りに関する史料や、各種図面・写真などの画像史料の収集と分析につとめた。2、オランダ史料の翻刻および邦訳本のテキストデータ入力を行った。3、収集した史料のうち、重要史料をピックアップし、翻刻・解読のうえ、成果報告書に整理収録した。このほか、報告書には、本研究で収集した英国海軍省中国ステーション文書(ADM125)の目録・各種調査記録・「大日本維新史料稿本」の関係綱文一覧・在外関係史料の所在および構造に関する整理をおさめた。
新規金属・高分子系ミルフィーユ構造のキンク制御と材料創製

ミルフィーユ構造のキンク強化発現機構をMg系合金以外へと展開させるために,層状の新規金属・セラミックス・高分子系ミルフィーユ構造「物質」に対して,独自の塑性加工法によりキンク形成・強化させることにより新規ミルフィーユ構造「材料」を創製することを目的として研究を行っている。高分子系において、ブロックコポリマーと多層フィルムを用いたミルフィーユ物質の創製、キンク形成のための加工プロセスの準備、高分子ナノリンクル(折れ曲がり構造)構造形成検討を主に進めた。SBSブロックコポリマー(スチレン:ブタジエン= 43:57)を射出成形して平板試験体を作製し、熱プレス後に徐冷することで板厚方向にラメラ(ミルフィーユ)構造が形成されることを明らかにした。大学所有の延伸装置や固相押出装置を用いたキンク形成検討に十分使用可能となる試料の作製方法を確立した。また、多層押出機を用いPPとPMMAフィルムが計32層積層されたミルフィーユ物質の作製方法も確立した。さらに、来年度に実施予定の特殊塑性加工法である固相押出加工に向け、複数の専用押出ダイ設計とその作製を行った。Mg以外の金属ミルフィーユ物質として、軟質層のAl中に硬質層のAg2Al金属間化合物が生成するAl-Ag合金および電気めっき法で作製したCo-Ni-Cu / Cuミルフィーユ物質を用い圧延および圧縮変形によるキンク導入を検討した。圧延によりAg2Al相が圧延方向に平行に配向しラメラ間隔が減少していることが確認できた。今回の圧延ではキンク変形の確認はできなかった。電気めっき法で作製したCo-Ni-Cu / Cuミルフィーユ構造膜では、圧縮変形により局所変形が生じた領域でも、基盤と多層膜間、多層膜内のCo-Ni-Cu層とCu層間には剥離は見られず、なだらかなキンク状の変形が観察された.本年度、高分子系においては、高分子系ミルフィーユ構造物質の塑性加工機システム構築を目指し、汎用塑性加工法(延伸・圧延加工)や特殊加工法(固相押出せん断変形,ナノインプリント)の準備として、必要な専用冶具の設計と作製を行う予定であった.塑性加工を行うミルフィーユ物質は、今後、他の研究班から供給予定であるが、想定される物質を自分たちで作製し、塑性加工の基礎検討を開始し、延伸、圧延、固相押出加工に必要な専用冶具の設計と作製を予定通り行った。Mg以外の新規金属系においては、ひずみ量やひずみ速度を制御しながら圧延を施すことで,各物質のキンク形成能力を評価し,加工条件とキンク制御に関する基礎的知見を蓄積することを目的に進めた.軟質層のAl中に硬質層のAg2Al金属間化合物が生成するAl-Ag合金および電気めっき法で作製したCo-Ni-Cu / Cuミルフィーユ物質を用い圧延および圧縮変形によるキンク導入を検討し、加工条件と内部構造の関係を明らかにし、キンク制御に関する基礎的知見を蓄積した.次年度は、高分子系・金属系新規ミルフィーユ物質に対し,汎用塑性加工法(圧延・押出・引張)や特殊加工法(固相押出・ARB・ECAP・HPTなど)によるキンク導入のための加工を本格的に実施し、加工条件とキンク形成の関係の整理、その形成メカニズム解析を進める。高分子系においては、本年度着手したブロックコポリマーと多層フィルムを主軸として、延伸装置や固相押出装置を用いたキンク形成検討を進める。Mg以外の金属系においても本年度進めた軟質層のAl中に硬質層のAg2Al金属間化合物が生成するAl-Ag合金、電気めっき法で作製したCo-Ni-Cu / Cuミルフィーユ物質を用い圧延および圧縮変形によるキンク導入の検討を進める。次年度以降には、キンク形成された材料の力学特性解析を行い、領域内の他の班(A02班、A03班)と協力して、キンク強化の発現メカニズムの解明、一般化ミルフィーユ条件を明らかにするための検討を進める。

電気めっき法で作製したCo-Ni-Cu / Cuミルフィーユ構造膜では、圧縮変形により局所変形が生じた領域でも、基盤と多層膜間、多層膜内のCo-Ni-Cu層とCu層間には剥離は見られず、なだらかなキンク状の変形が観察された.本年度、高分子系においては、高分子系ミルフィーユ構造物質の塑性加工機システム構築を目指し、汎用塑性加工法(延伸・圧延加工)や特殊加工法(固相押出せん断変形,ナノインプリント)の準備として、必要な専用冶具の設計と作製を行う予定であった.塑性加工を行うミルフィーユ物質は、今後、他の研究班から供給予定であるが、想定される物質を自分たちで作製し、塑性加工の基礎検討を開始し、延伸、圧延、固相押出加工に必要な専用冶具の設計と作製を予定通り行った。Mg以外の新規金属系においては、ひずみ量やひずみ速度を制御しながら圧延を施すことで,各物質のキンク形成能力を評価し,加工条件とキンク制御に関する基礎的知見を蓄積することを目的に進めた.軟質層のAl中に硬質層のAg2Al金属間化合物が生成するAl-Ag合金および電気めっき法で作製したCo-Ni-Cu / Cuミルフィーユ物質を用い圧延および圧縮変形によるキンク導入を検討し、加工条件と内部構造の関係を明らかにし、キンク制御に関する基礎的知見を蓄積した.次年度は、高分子系・金属系新規ミルフィーユ物質に対し,汎用塑性加工法(圧延・押出・引張)や特殊加工法(固相押出・ARB・ECAP・HPTなど)によるキンク導入のための加工を本格的に実施し、加工条件とキンク形成の関係の整理、その形成メカニズム解析を進める。高分子系においては、本年度着手したブロックコポリマーと多層フィルムを主軸として、延伸装置や固相押出装置を用いたキンク形成検討を進める。次年度以降には、キンク形成された材料の力学特性解析を行い、領域内の他の班(A02班、A03班)と協力して、キンク強化の発現メカニズムの解明、一般化ミルフィーユ条件を明らかにするための検討を進める。
高波浪時の汀線付近の地形変化

茨城県波崎海岸の(独法)港空研の観測用桟橋に約20台の超音波式波高計を設置し、汀線付近の水位および(水の無い時の)砂面高の連続観測を継続した。高波浪によるバーム侵食時期を対象にしての1時間平均量を用いた議論から以下のことが明らかになった。1.バームの侵食は、バームが存在する場において水位の上昇、全波浪エネルギーの増大、波旅中の長周期波成分の割合の増加という状況の中で遡上波がバーム頂部に到達することで始まる。2.侵食は、水位・波浪条件が持続する場合でも、数時間程度でバームが消滅して前浜が緩勾配化して終了する。長周期成分の反射率が低下したためと考えられる。3.侵食進行時は、遡上域での漂砂量は沖向きに直線的に増加し、ほぼ一様に砂面が低下する傾向を示す。4.高波浪でも長周期波の割合が小さい時にはバームの発達が観測される。より力学的な理解を求めて遡上波一波毎に着目して解析を行い以下のような結論を得た。1.遡上域の地形変化はほぼ一様に上昇/下降を示す。2.遡上域全体の地形変化量(すなわち遡上域沖端での体積漂砂量)は遡上波の打ち上げ時と打ち下げ時の平均シールズ数の1.5乗と作用時間の積の差と正の1比例関係にある。すなわち。遡上波の前傾度が強いほど岸向流速が大きくなり堆積傾向どなることを意味する。3.遡上波と遡上域沖端での波浪中の長周期入射波成分との対応は非常に良く、周期、波形の前傾度はほぼ一致する。遡上の全振幅は重複波としての長周期波の腹に進行波としての短周期成分1が乗ったものとなる。すなわち。新たに購入した流速計を用いて平常波浪時に遡上域の流速場の測定も試みた。得られたデータの解析は前年度の2003年9月時の高波浪によるバーム侵食と今年度の6月末から7月末にかけての高波浪時のバームの発達と侵食の両時期を対象に行った。1時間平均量を用いた議論から以下のことが明らかになった。(1)バームの侵食は、バームが存在する場において水位の上昇、全波浪エネルギーの増大、波浪中の長周期波成分の割合の増加という状況の中で遡上波がバーム頂部に到達することで始まる。(2)侵食は、水位・波浪条件が持続する場合でも、数時間程度でバームが消滅して前浜が緩勾配化して終了する。(3)侵食進行時は、遡上域での漂砂量は沖向きに直線的に増加し、ほぼ一様に砂面が低下する傾向を示す。(4)高波浪でも長周期波の割合が小さい時にはバームの発達が観測される。なお、流速計のデータは設置が難しく解析に値するものが取れなかった。今後は、上記の波浪と地形変化を定量的に関係づけるために、(1)他の地形変化の激しいケースおよび波浪条件の厳しいケースの解析の追加、(2)時間スケールを変えて個々の遡上波による現象に着目した解析を行っていく予定である。さらに流速計を用いた現地観測に再度挑戦し、遡上域における水位と流速場の関係についてのデータの取得と解析を目指す。

本年度は、現地において観測を続行すると共に、高波浪時の汀線付近のバームが急速に侵食される現象について、力学的により確かな理解と正確な侵食推定方法の確立を求めて、従来の時間スケール(1時間)よりさらに小さい、遡上波一波毎の解析と検討を行った。データ解析の流れは以下の通りである。1.地形変化が激しい時間帯(4hr)から、遡上の大きい時のケースを拾い出し、一波を定義する。2.遡上前と遡上後の地形を読み取り、一遡上波による地形変化量(漂砂量)を算出する。3.密に配置された水位/砂面計データを用いて遡上波形を算定する。得られた遡上波形から対応する遡上波を取り出し、打ち上げ時、打ち下げ時の各平均遡上速度を算出する。4.遡上域直沖での長周期波成分を取り出す。その際、隣接する3地点の水位データを用いて(長周期波の)入・反分離を行う。ここでも定義した遡上一波に対応する波を取り出す。なお、全てのデータがある程度の精度で揃うものは16ケースである。この結果を用いて、遡上一波ごとの関係を検討し、以下のような結論を得た。1.遡上域の地形変化はほぼ一様に上昇/下降を示す。2.遡上域全体の地形変化量(すなわち遡上域沖端での体積漂砂量)は遡上波の打ち上げ時と打ち下げ時の平均シールズ数の1.5乗と作用時間の積の差と正の比例関係にある。このことは遡上波の前傾度が強いほど岸向き流速が大きくなって堆積傾向となることを意味する。3.遡上波と遡上域沖端での波浪中の長周期入射波成分との対応は非常に良く、周期、波形の前傾度はほぼ一致する。ただし遡上の全振幅は重複波としての長周期波の腹に進行波としての短周期成分が乗ったものなる。4.以上より遡上域直沖側の波浪条件と遡上域の勾配から遡上域の地形変化量が推定できる。
乳児の泣きへの対応に関する教材による虐待効果に関する研究

本研究は、日本において養育者に乳児の泣きに関する正しい知識と適切な対応に関する教材を用いて介入することにより、虐待予防に必要な知識と行動の変容があるかどうかを、ランダム化比較試験により検証した。その結果、介入群は、泣きの知識および突発的な揺さぶりを防ぐと考えられる行動を有意に多くとっていた。日本においても、この教材により乳児の虐待を予防できることが示唆された。本年度は、産科にて出産した母親に対し、平成21年2月から平成22年1月において毎週2回、研究責任者または研究補助員による研究参加者募集のための説明会を開催し、本研究への参加を募った。その結果、104名の参加者を獲得した。そして、同意の得られた母親をランダムに2つの群に割り付けし、乳児の泣きに注目した虐待予防教材であるパープルクライングのDVDを視聴する群(介入群)と、一般的な事故予防に関するDVDを視聴する群(対照群)とに分けた。そして、生後5週目のときに、連続した4日間において、乳児および親がどのような行動をとったかを記録する"赤ちゃんの一日ダイアリー"をつけてもらい、乳児の泣き行動および乳児が泣いたときの対応を記録してもらった。その後、ダイアリーのデータを電子コード化するソフトRoNicLogRによりデータ化した。そして、生後2か月の間に、乳児の泣き行動に対する知識や対応について電話にて調査した。介入後の電話調査によるフォローアップでは80名(77%)が回答し、ダイアリーは73名(70%)が返送した。介入群は53名、対照群は51名で、そのうち電話調査までフォローアップできたのが介入群で41名(77%)、対照群で39名(76%)であった。ダイアリーの返却があったのは介入群で35名(66%)、対照群で38名(75%)であった。その結果は今年度解析を行うが、少なくとも欧米で開発された虐待予防教材の日本における受け入れ可能性が示された。本年度は、昨年度に実施したランダム化比較試験における電話によるフォローアップ調査のデータを解析した。具体的には、介入群と対照群において、プライマリーアウトカムである(1)乳児の泣き行動に関する知識、(2)揺さぶり行動に関する知識、(3)乳児の泣き行動への対応行動、(4)乳児がなだめても泣きやまないときの積極的行動、(5)乳児がなだめても泣きやまないときの虐待的行動、(6)乳児がなだめても泣きやまないときの消極的行動、(7)乳児の泣き行動に関する知識の家族との共有行為、(8)乳児の泣き行動に関する不安感、(9)エジンバラ式産後うつ病スケール(EPDS)について比較した。さらに、使用したダイアリーの開発者であるBarr教授の指導のもと、ダイアリーデータの解析を行った。具体的には、(1)乳児が泣いているときに触れ合った1日あたりの時間、(2)乳児が泣いているときに抱っこした1日あたりの回数、(3)乳児に泣かれたことによるフラストレーションレベル、(4)乳児がなだめても泣きやまないときにその場を離れた回数について比較した。さらに、泣き行動および虐待予防に関する文献検索を行った。本研究は、日本において養育者に乳児の泣きに関する正しい知識と適切な対応に関する教育をパープルクライングというDVD教材を用いて介入することにより、乳児の泣き行動に関する知識が向上し、養育者の不安感を減らし、また突発的に乳児を激しく揺さぶったり叩いてしまったりという虐待的行為を抑制することが可能かどうかを、エビデンスレベルの高いランダム化比較試験により検証した(N=201)。具体的には、介入群と対照群において、プライマリーアウトカムである(1)乳児の泣き行動に関する知識(2)揺さぶり行動に関する知識、(3)乳児の泣き行動への対応行動、(4)乳児がなだめても泣きやまないときの積極的行動、(6)乳児がなだめても泣きやまないときの消極的行動、(7)乳児の泣き行動に関する知識の家族との共有行為について比較した。また、教育プログラムが推奨する乳児がなだめても泣きやまないときにその場を離れた回数についても比較した。その結果、介入群は、泣きの知識が有意に高く、何をやっても泣き止まない時の受動的行動においても自分を責めない、好ましいとらえ方をしている傾向にあることがわかった。また、何をやっても泣き止まない時にその場を離れる行動は、介入群は対照群に比べて4.8倍多くとっており、統計的にも有意であった。一方、泣きへのフラストレーションは両群で差はなかった。結論として、虐待による頭部外傷である乳幼児揺さぶられ症候群を予防するために開発された教材は知識の向上、行動変容において望ましい方向に変化させることがわかった。この研究から、少なくとも北米で開発された本教材は日本でも受け入れられるものであることが示された。今後は、この教材を妊婦健診、両親教室、産後の授乳教室、1ヶ月健診、新生児訪問、こんにちは赤ちゃん事業などで広く活用し、実際の虐待による頭部外傷を減少させるような政策が期待される。
鼻上顎複合体の成長に対する縫合性仮骨延長法の効果

本研究では,ラット鼻上顎複合体周囲縫合を機械的に拡大し,これにより生ずる頭蓋顔面骨格の成長変化と縫合部での骨形成をX線写真により観察した。実験には、4週齢ウィスター系雄性ラット16匹を用い、実験群と対照群に等分した。全身麻酔下にてラット両側頬部皮膚を吻尾方向に切開し、上顎骨と頬骨に保持孔を形成するため咬筋の一部を剥離し、ニッケルチタンワイヤーから成るV型の拡大装置を装着した。対照群では模擬手術のみを行った。手術直後と2,4,6週後に側面頭部X線規格写真および頭頂オトガイX線写真撮影を行い、得られた側面頭部X線規格写真をスキャナを介してパーソナルコンピュータに入力した。ディスプレイに表示した側面X線規格写真上で、画像ソフトを用いてラット頭蓋顔面骨格上の22個の解剖学的計測点を描記し、距離計測項目と角度計測項目の分析により頭蓋顔面骨格の成長変化を評価した。実験群の上顎複合体では、2週以降に上顎骨前方移動量が有意に増加することが明らかとなった。また、頭頂オトガイX線写真において、拡大した頬骨上顎縫合部には明瞭なX線不透過像が認められたことから、骨形成の進行が明確に確認された。以上の結果より、頬骨上顎縫合の機械的拡大により上顎骨の前方移動量の有意な増加と骨形成並びにこれに続く前方成長の促進などが明らかとなった。このことから、上顎劣成長を有する若年骨格性反対咬合患者に対する新しい顎整形治療法として、縫合性仮骨延長法の有用性が強く示唆された。
非典型的Wnt受容体Rykシグナルによる骨形成および骨ミネラル代謝制御機構の解明

平成30年度は、計画したRykシグナル同定のため、以下の3つの実験を行った。(1)昨年度、Rykリガンドの一つであるWnt3aで処理をすると骨芽細胞前駆細胞株ST2とC3H10T1/2は用量依存的に分化マーカーのアルカリフォスファターゼ活性を誘導するが、C2C12細胞は、レポーター遺伝子だけ上昇させ、分化マーカーを上昇させないことを見出した。そこで、Ryk遺伝子ををST2とC3H10T1/2細胞にレンチウイルスで導入し過剰発現させ、Wnt3aで処理をした。しかし、Rykを過剰発現させてもWnt3aによる骨芽細胞分化能には変化がなかった。したがって、すでに内在性のRykがWnt3aによる分化に充分な量を発現していることが考えられる。そこで、内在性Ryk遺伝子をノックアウトするため、ST2とC3H10T1/2細胞のCas9安定発現細胞株を作製した。今後ガイドRNAを導入して、Ryk遺伝子欠損の分化への影響を検証する予定である。(2)ゲノムワイドのRykシグナル下流遺伝子の機能解析を行うため、Crispr-AとWnt活性レポーターの共安定発現ST2モノクローナル細胞を取得した。今後ガイドRNAライブラリーの導入を行う予定である。(3)われわれはRyk遺伝子欠損マウス由来の骨芽細胞を用いた分化誘導実験により、Rykシグナルは、骨芽細胞分化を促進することを見出している。そこで、Wnt3aによるST2細胞の骨芽細胞分化において、Wntシグナル抑制因子AAk1の関与を検討した。そのために、AAk1のインヒビター処理を行ったが、AAk1のインヒビターはWnt3aによる骨芽細胞分化を促進しなかった。Wntシグナルは多様な生命現象に関与し、その破綻は様々な病態をもたらす。Rykは、Wnt受容体の最新メンバーである。Wntシグナル伝達様式は古典経路と非古典経路に分類される。しかし、Rykはこの既存の分類に該当せず、その作用機構については不明な点が多い。Rykシグナルは種を超えて、神経軸索伸長をWnt発現部位を避ける方向へガイドすることが知られている。加えて、Wntが関わる骨代謝調節にも、Rykが関与することを本研究の基盤となった前課題(25462905)において申請者は示した。本研究は、申請者が作製した骨芽細胞特異的Ryk欠損(Ob-Ryk-cKO)マウスを用いて、Rykの骨形成および骨ミネラル代謝における役割を解明することを目的とする。平成28年度においては、研究計画調書に記載のとおり、(1)活性型ビタミンD製剤ELDによる骨およびミネラル代謝調節におけるRykの役割解明を行った。本研究成果による発表論文(Nakamichi et al. J Bone Miner Res 2017印刷中、発表論文1)において、骨芽細胞のVDRは恒常的な骨形成には影響しないことを明らかにした。したがって、恒常的な骨代謝においてVDRとRykシグナルのクロストークは見出せなかった。しかしELDによる骨形成低下が骨芽細胞のVDRを介したRANKL/OPG比の低下によること明らかにした(発表論文1)。このRANKL/OPG比の低下にRykシグナルが関与しているかどうか現在、検討中である。また、調書の計画(2)歯髄細胞移植による骨再生におけるRykの関与、についても検討した。その結果、歯髄細胞自身の細胞自律的な細胞外基質石灰化にはRykシグナルが関与していないことが明らかとなった。平成28年度においては、研究計画調書に記載のとおり、(1)活性型ビタミンD製剤ELDによる骨およびミネラル代謝調節におけるRykの役割解明、と(2)歯髄細胞移植による骨再生におけるRykシグナルの関与、について検討を行った。その結果、(1)については、、恒常的な骨代謝においてVDRとRykシグナルのクロストークは見出せなかった。しかしELDによる骨形成低下が骨芽細胞のVDRを介したRANKL/OPG比の低下によること明らかに出来た(発表論文1)。(2)については、歯髄細胞自身の細胞自律的な細胞外基質石灰化にはRykシグナルが関与していないことを明らかに出来たため。平成29年度は、計画していたRykシグナルの同定のため、以下の二つの実験を行い現在も継続中である。(1)骨芽細胞におけるRykシグナルのプロテオーム解析Rykのリガンドの一つであるWnt3aに対する応答について、C3H10T1/2, ST2, C2C12細胞を用いて骨芽細胞の分化指標であるアルカリフォスファターゼ活性の比較により解析した。まず、これまで我々がルーチンで用いているアルカリフォスファターゼ基質よりも感度がよくかつ可視光も蛍光でも観察可能な基質があることを見つけ、この基質の有用性について検討した。この基質を用い、上記3細胞におけるWnt3aの用量と処理時間依存的なアルカリフォスファターゼ活性の上昇を調べた。Wnt3aは、ST2細胞とC3H10T1/2細胞においてアルカリフォスファターゼ活性とWntシグナルレポーター遺伝子の活性を用量と処理時間依存的に上昇させた。一方、Wnt3aは、C2C12細胞においてWntシグナルレポーター遺伝子の活性は上昇させたものの、アルカリフォスファターゼ活性は、上昇させなかった。したがって、プロテオーム解析ではST2細胞とC3H10T1/2細胞において共通にシグナルが上昇または下降したタンパクを見つけ、その中からC2C12においてシグナルが上昇または下降したタンパクを差し引く予定である。

プロテオーム解析は、リン酸化ペプチド質量分析とmultiplexed kinase inhibitor beadsを利用した質量分析の2種類の方法で行う予定である。multiplexed kinase inhibitor beadsは、活性化状態のリン酸化酵素を捕獲する方法である。(2)ゲノムワイドのRykシグナル下流遺伝子機能解析を行っている。遺伝子機能解析のため、CRISPR-Aライブラリーを用いている。(1)プロテオーム解析においては、比較条件決定、実験のデザインが順調に出来た。また、当初は予期していなかったが、偶然にも定量解析と形態学的解析の双方に適している感度の高いアルカリフォスファターゼ基質を見つけることが出来た。したがって、機能解析も当初の予想よりは時間と労力を節約でき、かつ目的遺伝子の発現レベル依存的な定量性のある再現性の高いデータが得られるものと確信しているため。(2)遺伝子機能解析については、プロテオーム解析でヒットしたタンパク質の機能を通常の過剰発現を用いて調べる予定であった。CRISPR-Aライブラリーシステムは、本研究を計画した時点ではまだ入手可能ではなかった。しかし、現在は入手可能なのでこの手法を取り入れることにした。しかし、現在のところ自作したレポーター遺伝子や発現システムは確実に働いているが、スクリーニング時点でのシグナルノイズ比を下げるための条件検討が必要であるため。平成30年度は、計画したRykシグナル同定のため、以下の3つの実験を行った。(1)昨年度、Rykリガンドの一つであるWnt3aで処理をすると骨芽細胞前駆細胞株ST2とC3H10T1/2は用量依存的に分化マーカーのアルカリフォスファターゼ活性を誘導するが、C2C12細胞は、レポーター遺伝子だけ上昇させ、分化マーカーを上昇させないことを見出した。そこで、Ryk遺伝子ををST2とC3H10T1/2細胞にレンチウイルスで導入し過剰発現させ、Wnt3aで処理をした。しかし、Rykを過剰発現させてもWnt3aによる骨芽細胞分化能には変化がなかった。したがって、すでに内在性のRykがWnt3aによる分化に充分な量を発現していることが考えられる。そこで、内在性Ryk遺伝子をノックアウトするため、ST2とC3H10T1/2細胞のCas9安定発現細胞株を作製した。今後ガイドRNAを導入して、Ryk遺伝子欠損の分化への影響を検証する予定である。(2)ゲノムワイドのRykシグナル下流遺伝子の機能解析を行うため、Crispr-AとWnt活性レポーターの共安定発現ST2モノクローナル細胞を取得した。今後ガイドRNAライブラリーの導入を行う予定である。(3)われわれはRyk遺伝子欠損マウス由来の骨芽細胞を用いた分化誘導実験により、Rykシグナルは、骨芽細胞分化を促進することを見出している。そこで、Wnt3aによるST2細胞の骨芽細胞分化において、Wntシグナル抑制因子AAk1の関与を検討した。そのために、AAk1のインヒビター処理を行ったが、AAk1のインヒビターはWnt3aによる骨芽細胞分化を促進しなかった。
プロテオミクス解析による子宮頸癌の放射線治療抵抗性予測

本研究は子宮頸癌症例の放射線治療効果を予見するためのマーカー分子を探索する基礎研究である。具体的には、化学療法放射線療法同時併用療法(CCRT)に対して感受性の高かった症例群と、抵抗性を示した症例群について、治療前生検標本のタンパク質発現プロファイルを網羅的に比較し、発現に差のあるタンパク質を同定した。その結果、感受性群のみで発現するタンパク質が8種類、抵抗性群のみで発現するタンパク質が16種類見出された。放射線治療は子宮頸癌の治療に有用であるが、治療抵抗性症例にも遭遇するため、放射線治療前の生検組織の蛋白質あるいは遺伝子の発現パターンを解析して治療抵抗性症例を事前に特定出来る方法論の実用化が待たれる。また、放射線治療抵抗性症例を予知できる実用性の高いマーカー蛋白質は未だ知られていないので、そのようなマーカー蛋白質が同定され、抗体を用いた免疫組織染色による生検組織の簡便な放射線治療抵抗性症例特定方法が確立されることが望まれる。放射線治療に対する抵抗性を予知できると、特にFIGO分類III期症例の場合に手術に変更することが可能となり患者の利益につながる。そこで、FIGO分類III期扁平上皮癌症例について、HPVの型・バリアントの判定を行うと共に、放射線治療前の生検組織検体を保存し、各症例についての放射線治療の有効性評価と合わせて解析対象症例を蓄積する必要がある。また、プロテオーム解析における蛋白質の分離定量に用いる蛍光ディファレンシャル二次元電気泳動法(2D-DIGE法)と、蛋白質の同定に用いる質量分析計によるペプチドフィンガープリント法(PMF法)およびMS/MS法、トランスクリプトーム解析に用いるDNAチップ法の精度と再現性を確認する必要があるが、2D-DIGE法で分離した50fmolの蛋白質スポットに対して誤差0.03m/zの精度でPMF法による同定が可能、DNAチップ法も16000-17000個程度のORFについて解析可能なシグナルレベルが得られた。子宮頸癌の代表的な治療法は放射線治療であるが、治療抵抗性の症例もあるため、治療前に生検組織の蛋白質や遺伝子の発現パターンを解析して治療抵抗性症例を事前に特定出来る方法論の確立が待たれる。また、放射線治療抵抗性症例に特有の実用性の高いマーカー蛋白質は知られていないので、そのようなマーカー蛋白質の同定や、免疫組織染色/免疫ブロット法などによる生検組織の事前検討により治療抵抗性を予知するシステムが実用化されることが望まれる。こうした簡便なシステムが実用化されれば、特にFIGO分類III期症例の場合には、手術に変更することや、I期の症例では放射線治療を排除し外科的除去を選択することが可能となり患者の利益につながる。本研究では、FIGO分類III期扁平上皮癌症例について、放射線治療前の生検組織検体の集積、各症例についての放射線治療の有効性評価と合わせて、治療抵抗性マーカー蛋白質や遺伝子の解析についての試みを進めている。一方、簡便性の点からは病理診断用のホルマリン固定パラフィン包埋組織が検体として望ましいが、蛍光ディファレンシャル二次元電気泳動法(2D-DIGE法)には適していない。しかし最近、このような検体からペプチドを抽出して蛋白質発現を網羅的に解析する方法論が確立されっっある。そこで新たに、ホルマリン固定パラフィン包埋検体からマイクロダイセクションかニードルダイセクションで頸癌細胞を得て、直接ペプチドを抽出し、LC-MS/MSでショットガン解析するシステムの有用性の検証も試みている。琉球大学病院は年間150を越える子宮頸癌症例を主に化学療法放射線療法同時併用療法CCRTにより治療している。CCRTの予後因子としてFIGO分類や腫瘍径は重要であるが、治療成績の向上には、他の因子の解明も必須である。CCRTか手術かといった選択にも予後因子の解明が待たれる。例えばIII期症例の手術は容易でないが、CCRTにとっても限界領域である。CCRTへの応答性により(A)complete-、(B)partial-、(C)poor-responderの3群に分類出来るが、(C)群の予後は極めて厳しい。しかし、各群の生検病理組織像には差がないため(C)群の予知はできない。何らかのマーカーにより(C)群症例を予知出来れば、CCRTでなく術前化学療法により癌の縮小をはかった上で手術を行い良好な予後が得られる症例もありうる。また、I期症例で放射線抵抗性が予知できればは、ためらわず手術を選択することが可能である。そこで本研究では主にIII期扁平上皮癌症例について放射線治療抵抗性マーカーについての解析を進めており、現在、病理診断用のホルマリン固定パラフィン包埋組織に着目している。核酸や蛋白質の抽出が容易でない上、チップ技術など近年の網羅的遺伝子解析手法に応用できないため顧みられることがなかったが、質量分析機の性能向上とペプチド抽出技術の進歩によりプロテオミクス解析が実用レベルに成熟した。これを応用して放射線抵抗性例3例と感受性例3例を解析した結果、各症例でおおむね共通の約400の蛋白質が検出された。このうち、16種類の遺伝子が放射線抵抗性例のみで検出され、逆に8種類が感受性例のみで検出された。
エンテロイドを用いた物質輸送の３D定量解析

現在,薬物の消化管吸収の解析に使用されている“組織を使用する実験"と"細胞を使用する実験"の間をとりもつ新しい実験系として,エンテロイド(小腸オルガノイド)を用いた新規手法を確立する.本研究ではエンテロイドに蛍光物質を取り込ませ,その分布を3D画像解析する.エンテロイドは生理的形態をよく維持しながら小腸上皮から調製可能であり,本手法を確立することで,これまでの薬物吸収実験系のもつ問題が大きく改善されることが期待できる.現在,薬物の消化管吸収の解析に使用されている“組織を使用する実験"と"細胞を使用する実験"の間をとりもつ新しい実験系として,エンテロイド(小腸オルガノイド)を用いた新規手法を確立する.本研究ではエンテロイドに蛍光物質を取り込ませ,その分布を3D画像解析する.エンテロイドは生理的形態をよく維持しながら小腸上皮から調製可能であり,本手法を確立することで,これまでの薬物吸収実験系のもつ問題が大きく改善されることが期待できる.
ナノ微粒子分散薄膜の導波路型光デバイスへの応用に関する研究

本研究の究極の目的は、ナノ微粒子分散媒質を薄膜化して光導波路として用い、新しい原理・構造のより機能的で安定性のあるモノリシック光集積回路を構築する技術を開発することにある。本年度は特に、そのための基礎技術の開発を主たる目的として、磁性体材料を微粒子化して誘電体媒質中に分散し、得られた媒質の磁気光学特性を調べた。先ず、微粒子化後もバルク状の磁性体が持っている磁気光学特性が保たれることを確かめるため、強磁性金属であるニッケル薄膜を形成し、加熱処理することで島状化して直径数十ナノメートルの微粒子を形成し、その前後のファラデー回転角の測定を行った。その結果、薄膜のファラデー効果は島状化によってもほとんど変化は無く、さらに微粒子化により自由電子による吸収損失を提言できることも明らかになった。さらに、鉄、ニッケル、YIG等の磁性体の数十ナノメートルから数ミクロンの直径の粉末を、液状のフッ素樹脂中に混合し、攪拌して一様に分散させて、ガラス基板上にスピンコートした後、加熱して硬化させた媒質を試作し、分散された磁性体の体積量に相当するファラデー効果が得られることを実際に確認した。これらの成果により、ナノ微粒子分散媒質を用いたモノリシック光集積回路素子の実現可能性を明らかにすることができた。また、ナノ微粒子分散薄膜の応用として追記型光ディスクや偏光子等の開発研究も行い、さらに合金微粒子の光学特性等の基礎研究でも成果を得て、学術雑誌に報告した。
医療保険政策分析のための競争市場モデルに関する研究

平成14年度は当初の研究計画に従い,1)文献調査,2)ヒアリング調査,3)理論モデリング,を実施した。1)文献調査では,先進諸国の医療保険制度と規制政策に関する文献を中心にレビューし,ホン研究の対象である保険医療の市場の一部である医療保険市場での購買者としての消費者の役割を強化する政策事例として,西ヨーロッパの社会保険を主体とした保健医療システムを採る国の内で,ドイツ,オランダ,ベルギー,スイスでの,皆保険制度を維持したうえでの消費者による社会保険の選択制度を検討した。これは財源者としての保険者の間に競争を促す政策であり,1990年代の一連の保健医療改革の一環として類似した政策がこれら4ヵ国で採られてきている。さらに,わが国の現行の医療改革政策とこれらの施策の国際比較を試み,その結果を「医療保険制度における消費者機能の応用に関する研究」として平成14年10月に日本公衆衛生学会において発表した。3)理論モデリングに関しては,文献調査の結果に基づいて,医療保険の市場と医療サービスの2つの市場を対象とするモデルを形成するための分析枠組みを検討した。この枠組みは医療経済学,保健医療政策の分野で近年注目されてきている保険者の機能に加えて,新たに消費者の機能の検討を可能にすることを目的としている。これらの成果に基づいて,次年度以降は理論もモデルの開発と実証研究の準備を進めていく方針である。
昆虫における神経鞘形成の細胞・分子生物学的研究

変態においてカイコ幼虫の神経系は劇的な再編成を行ない成虫の神経系となる。この再編成には、神経系のマクロな形態変化と、運動神経の退化や感覚神経の新たな分化を含む神経回路網の変更が含まれる。この研究では、神経系を構成するもう一つの要素であるグリア細胞の変態における変化を明らかにした。カイコ幼虫の中胸背縦走筋を支配する末梢神経の神経鞘をつくるグリア細胞は、ミエリンはつくらず細胞質を薄く伸ばし神経軸索にル-ズに巻きついている。この細胞は軸索の性質を区別しており、運動性軸索に対しては1本1本の軸索を数層に巻くが、感覚性軸索に対してはほとんど巻かず、軸索束の外側を包むだけである。また、運動性軸索に巻き付くグリアの細胞質中の各所には数十本から百数十本の微小管が結晶状に軸索と同方向に配列した構造がみられる。ところが感覚神経を取り囲むグリア細胞中にはこの構造はほとんどみられない。このグリア細胞は変態において一時的に脱分化する。すなわち、蛹期になると神経軸索への巻き付きをとき、微小管は細胞質中へ分散する。ところが、蛹後期には再分化して幼虫時と同様の構造を持った成虫の神経鞘をつくる。このグリア細胞の変化は、昆虫ホルモンによって調節されている。すなわち、蛹脱皮直後にステロイドホルモンの合成阻害剤であるイミダゾ-ル化合物(KK-42)を注射し直ちに除脳してつくった永続蛹のグリア細胞は軸索への巻き付きを解き、微小管は分散、減少していた。この永続蛹に変態ホルモンであるエクジステロンを注射し成虫への発生を開始させる。こうして得た孵化直後のカイコのグリア細胞は、正常発生の成虫のものと同様の構造をしていた。