hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子マーカーを用いたブナ天然林の生物多様性の成立メカニズムに関する研究

1.ブナ林の主要構成種であるブナ、ウワミズザクラにおいてJanzen-Connellメカニズムが作用していることを野外調査から明らかにした。2.ブナ天然林で優占するブナ、ミズナラ、ホウノキそれぞれの実生・稚樹・林冠木間の開葉タイミングの違いを調査したところ、種間のフェノロジーの違いが種間の置き換わりや多種共存系の創出に大きな影響を与えていることを明らかにした。3.ブナ林を構成する低木種であるノリウツギの個体群動態を調べ,下層種の生活史特性は林冠を優占するブナのダイナミクスに適応した戦略をもつことを明らかにした。4.ブナを主要構成種とする林分に6haの試験地を設定し、地形と種多様性の関連性を解析したところ、尾根筋の種多様性が高いことが明らかになった5.圃場試験と天然林における調査の結果、ブナ実生の生存や成長には光量(ササによる被陰)、種子サイズ、出現・開葉時期が大きく影響することがわかった。6.現直後のブナ実生に付着した種子親由来の組織である果皮のDNAを分析してその種子親を特定した。ブナ天然林における豊作翌春の出現実生数として、種子親1個体あたり018000、平均2232.5個体という推定値が示された。また、出現時においては97%の実生が種子親の周囲30m以内に分布しており、種子親-実生間距離の平均値は11.0mであった。7.DNAによる父性解析から、種子親の個体サイズ、種子サイズ、実生生産数、種子散布距離、実生生存率の間には密接な関係があることが分かった。つまり、小サイズの種子親は大種子少産・短距離散布型で、その実生生存率は高い傾向があった。一方、大サイズの種子親は小種子多産・遠距離散布型で、その実生生存率は低いが生存実生数は多く、遠距離に到達した実生の生存率は高いことが分かった。8.ブナ保残帯の遺伝的多様性を調べたところ、対照区と大きな違いはなかった。1.広葉樹天然林に新たに大面積試験地(一桧山6ha)を設定し種多様性維持機構の解明を行った。Janzen-Connell仮説の検証を行うため、主要構成種(ミズナラ、ブナ、クリ、トチ、ウワミズザクラなど10種)における大個体(親)と小個体(子)の分布相関をL関数を用いて解析した。種子散布時には親の周辺で集中分布していたはずの子個体が5cm程度の稚樹段階では親とは独立した分布を示していた。これは更新の初期過程で個体の空間分布が大きく変化することを示しており、温帯林でもJ-Cメカニズムが働いている可能性が否定できない。2.種子トラップ120個を設定し主要構成種10種における種子・実生の死亡の密度依存性・母樹からの距離依存性の解析、ならびに死亡要因の特定と種特異性について検討した。ウワミズザクラ角斑病によるウワミズザクラ実生の死亡が見られ、種特異的な病原菌による死亡が明らかになった。現在、個体特異性があるかを分子マーカーで識別中である。3.ブナの優占する自然度の高い天然林(栗駒山)に150x150mの試験地を設定し、ブナの繁殖個体すべて(数百個体)を個体識別し、葉からDNAを抽出し、遺伝構造を調べた。

さらに遺伝子流動の実態を解明するため試験地の中央部に90x90mのコアプロットを設け、そこから実生10000個を層別抽出しマーキングした後、実生を生かしたまま果皮から組織を採取し、親子鑑定を行った。母樹別の生存実生数(母樹ごとのフィットネス)を推定した。個体により、大きな違いが在ることが明らかになった。1.ブナ林における人為的撹乱が遺伝的多様性に及ぼす影響戦後ブナ天然林の大規模な伐採時に、細い帯状の林分として残されたブナ保残帯では、花粉流動・種子散布の範囲が制限され、次世代の遺伝的多様性が喪失し更新がうまく行われていない可能性が危惧される。そこで、宮城県栗駒山南部に広がるブナ天然林においてブナ保残帯(幅50m)とブナ天然林に計4つの調査区を設定し、そこに分布している成木と当年、1年、3年、8年生実生の全5コホートの遺伝的多様性を解析した。保残帯区と対照区間で遺伝子多様度(He)、Allelic Richness (Rs)を比較したところ有意な差は検出されなかった。また、近交係数(FIS)はどの調査区及びコホートにおいても0から有意に異なっていなかった。つまり、本研究で対象とした保残帯区においては、対照区と同程度の次世代の遺伝的多様性が保たれていることが明らかとなった。しかし、保残帯区における当年及び1年生実生の個体数は、対照区の1割にも満たなかったことから、実生段階での遺伝的多様性は保残帯区と対照区で差がなかったものの、実生以前の結実率や種子生産数、または実生段階における生存率において分断化された影響があるのではないかと考えられた。2.ブナ林における人為的撹乱が種多様性に及ぼす影響ブナ天然林を伐採後、植林したスギ人工林において、広葉樹の種多様性回復状況を調べた。多雪地帯であり,雪折れなどによるギャップ形成後、広葉樹の侵入が見られた.特にキハダ、ミズキ、サワグルミなどの遷移初期タイプの広葉樹の侵入が顕著に見られ、全体の胸高断面積合計の29%二達した。また、生長量は侵入した広葉樹の方がスギよりも高かった。
ぶどう膜炎治療における薬剤感受性と分子生物学的背景

この研究はぶどう膜炎における薬剤の感受性と治療効果の関係を明らかにすることを目的として施行された.眼内炎の治療に必要な薬剤の感受性について,免疫学的,分子生物学的手法で感受性や背景因子について検索した.得られた結果は,感受性因子を把握することができ,臨床的に今後テーラーメイドのような個々の患者適した合理的治療の実現につながると確信した.具体的にみると,平成11年度は臨床実験として副腎皮質ステロイド薬に対するに薬剤感受性試験をベーチェット病患者,およびVogt-小柳-原田病患者に施行した.その結果,原田病とベーチェット病の患者には一定の割合で,感受性に富むものと,感受性に乏しい者が含まれていることが判明した.その臨床的特徴をレトロスペクテイブに検討した結果は,原著として報告した.1)鈴木,田中他.原田病患者の副腎皮質ステロイド薬に対する感受性.臨床眼科1999年,2)Tanaka,etal.STEROID SENSITIVITY AND POST-OPERATIVE COURSE OF SEVENBEHCET'S DISEASEPATIENTS.Opthalmic Res.2000年.平成12年度については,我が国のベーチェット病患者は重症例が多い.欧米の患者と較べると病像も異なる.例えば,本邦の患者はステロイド薬が全身投与されると眼症状が最終的に悪化するが,欧米の日系人にはこうした現象はみられない.日本では昭和49年まで毎年繰り返しツ反陽性を示すまで,BCGが法的に接種されたが,米国では施行されていない.従って,BCGはベーチェット病の発症のみならず,病像形成にも関わっていると推察される.若年者に繰り返し接種されるBCGと仮定して本研究を立案した.実験は,新生児ラット生後,3日目より思春期にかけて,週1回の割合でBCGを接種する.これをツペルクリン反応(フットパッド)が陽性を示すまで繰り返す.成長後にBCG接種群と非接種群に分け,BCG接種の影響をin vitroで検討した.接種群におけるBCG非感受性ラット(BCGをくり返してもツ陽性を示さないラット)のリンパ球をmitogen刺激し,ステロイド薬を添加するとよりいっそうIL2の発現量が増えた(RT-PCR)こうしたBCGとグルココルチコイドに対する感受性について,まとめOcular Immunology & Inflammation誌に投稿し,2001年1月受理された.さらに炎症の生じている虹彩組織中のグルココルチコイド受容体発現量をTaqman probeを用いたRT-PCRで定量し,ステロイド薬治療と臨床経過,組織中の受容体発現量の関係について,検討した.結果は第105回日本眼科学会総会で発表する(田中,2001年4月19日),また,2001年6月29日には第35回眼炎症学会シンポジウムにて薬剤感受性と内眼炎について講演(田中)する.この研究はぶどう膜炎における薬剤の感受性と治療効果の関係を明らかにすることを目的として施行された.眼内炎の治療に必要な薬剤の感受性について,免疫学的,分子生物学的手法で感受性や背景因子について検索した.得られた結果は,感受性因子を把握することができ,臨床的に今後テーラーメイドのような個々の患者適した合理的治療の実現につながると確信した.具体的にみると,平成11年度は臨床実験として副腎皮質ステロイド薬に対するに薬剤感受性試験をベーチェット病患者,およびVogt-小柳-原田病患者に施行した.その結果,原田病とベーチェット病の患者には一定の割合で,感受性に富むものと,感受性に乏しい者が含まれていることが判明した.その臨床的特徴をレトロスペクテイブに検討した結果は,原著として報告した.1)鈴木,田中他.原田病患者の副腎皮質ステロイド薬に対する感受性.臨床眼科1999年,2)Tanaka,etal.STEROID SENSITIVITY AND POST-OPERATIVE COURSE OF SEVENBEHCET'S DISEASEPATIENTS.Opthalmic Res.2000年.平成12年度については,我が国のベーチェット病患者は重症例が多い.欧米の患者と較べると病像も異なる.例えば,本邦の患者はステロイド薬が全身投与されると眼症状が最終的に悪化するが,欧米の日系人にはこうした現象はみられない.日本では昭和49年まで毎年繰り返しツ反陽性を示すまで,BCGが法的に接種されたが,米国では施行されていない.従って,BCGはベーチェット病の発症のみならず,病像形成にも関わっていると推察される.若年者に繰り返し接種されるBCGと仮定して本研究を立案した.実験は,新生児ラット生後,3日目より思春期にかけて,週1回の割合でBCGを接種する.これをツペルクリン反応(フットパッド)が陽性を示すまで繰り返す.成長後にBCG接種群と非接種群に分け,BCG接種の影響をin vitroで検討した.接種群におけるBCG非感受性ラット(BCGをくり返してもツ陽性を示さないラット)のリンパ球をmitogen刺激し,ステロイド薬を添加するとよりいっそうIL2の発現量が増えた(RT-PCR)こうしたBCGとグルココルチコイドに対する感受性について,まとめOcular Immunology & Inflammation誌に投稿し,2001年1月受理された.さらに炎症の生じている虹彩組織中のグルココルチコイド受容体発現量をTaqman probeを用いたRT-PCRで定量し,ステロイド薬治療と臨床経過,組織中の受容体発現量の関係について,検討した.

結果は第105回日本眼科学会総会で発表する(田中,2001年4月19日),また,2001年6月29日には第35回眼炎症学会シンポジウムにて薬剤感受性と内眼炎について講演(田中)する.本研究のテーマはぶどう膜炎治療における薬剤感受性と分子生物学的背景である.特に平成11年度に試みる検討項目として,臨床的事項では薬剤感受性試験(細胞ELISA)の確立.および,感受性にもとずいた臨床経過のレトロスペクテイブスタデイを挙げた.また,基礎実験としては薬剤感受性因子の検討としてステロイド薬の受容体について,その挙動,サイトカイン,酵素活性の評価を予定として掲げた.本年度に至急された研究費で下記の検討を行った.1)ベーチェット病患者のステロイド薬感受性についてベーチェット病で全身的にステロイド薬を投与することは禁忌とされている.しかし,長期的にみてステロイドで良好な経過をたどる例も少なくはない.治療効果が相違する理由や背景はあきらかではない.その理由に,個々の感受性が相違するためと考えた.そこで細胞ELISA法を用い,薬剤感受性試験に用い,患者の感受性を測定した.その結果感受性群と非感受性群では臨床経過が相違することが解った.この結果はOphthalmic Research誌に報告した.2)原田病の薬剤感受性と予後について原田病におけるステロイド感受性と予後の関係についてプロスペクテイブに検討した結果を1999年6月に開催されたヨーロッパ眼科学会総会にて,Susceptibility to immunosuppresive agents in patients with Vogt-Koyanagi-Harada disease.という演題で口演発表し,その原著を学会雑誌に投稿中である.以上のごとく,日常診療に薬物感受性試験を導入することは,治療の効果を高める事や,今後の薬物の評価にとっても有用であることを確認した.従って,感受性に関与する因子や具体的な細胞内の機構を解析している段階にある.この研究はぶどう膜炎における薬剤の感受性と治療効果の関係を明らかにすることを目的として施行された眼内炎の治療に必要な薬剤の感受性について,免疫学的,分子生物学的手法で感受性や背景因子について検索した.得られた結果は,感受性因子を把握することができ,臨床的に今後テーラーメイドのような個々の患者適した合理的治療の実現につながると確信した.具体的にみると,平成11年度は臨床実験として副腎皮質ステロイド薬に対するに薬剤感受性試験をベーチェット病患者,およびVogt-小柳-原田病患者に施行した.その結果,原田病とベーチェット病の患者には一定の割合で,感受性に富むものと,感受性に乏しい者が含まれていることが判明した.その臨床的特徴をレトロスペクテイブに検討した結果は,原著として報告した.1)鈴木,田中他.原田病患者の副腎皮質ステロイド薬に対する感受性.臨床眼科1999年,2)Tanaka,etal.STEROID SENSITIVITY AND POSTOPERATIVE COURSE OF SEVEN BEHCET'S DISEASE PATIENTS.Opthalmic Res.2000年.平成12年度については,我が国のベーチェット病患者は重症例が多い.欧米の患者と較べると病像も異なる.
顕微光応答法の高分解能化とガリウムひ素ショットキ-界面の電気的性質の微視的評価

1.顕微光応答法を用いる1ミクロン帯のレ-ザ-ビ-ムを、金属-半導体界面上で回折限界まで集光できる光学系を確立した。集光のポイントは、半導体レ-ザから出射した光を、一旦、単一モ-ド光ファイバを通すことによって整形したのちコリメ-トして顕微鏡に導入したことにある。2.半導体レ-ザの温度を精密に制御することにより安定した信号が得られるようにした。さらに、温度を掃引することによって、単一のレ-ザダイオ-トを用いるだけで内部光電子放出効果の波長依存性を測定できるように改良した。3.以上の結果、顕微光応答装置の総合的な性能として、光電子収率の測定においては空間的な分解能として5μm以下、ショットキ-障壁のマッピング測定では、空間分解能10μm以下、エネルギ-分解能10meV以下が実現できた。4.この装置を用いて、GaAsショットキ-接触におよぼすプロセス誘起欠陥の影響を評価した。顕微光応答法の特長を活かすために、欠陥は集束イオンビ-ム注入によって微小領域にのみ導入し、ド-ズ量依存性を単独の試料で行った。その結果、n形GaAsに対しては、10^<11>cm^<ー2>以下の非常に小さなイオンド-ズ量においてもショットキ-障壁高さが変化していることが明らかになった。
細菌捕食性原生動物による硫酸排水生成源のバイオコントロール

旧松尾鉱山排水処理場酸化槽内から採取した含菌液を使用し、単体硫黄を基質として集積培養を行った。その集積培養槽中に、硫黄酸化細菌、菌類以外に原生動物(Bodo edax)の存在が確認された。本研究では、この原生動物と硫黄酸化細菌との集積培養槽中における相互関係を確認するために、酸化条件を変えて実験を行い、以下の結果を得た。(1)純粋培養における硫黄酸化細菌による単体硫黄の酸化は、集積培養の場合よりも速く進んだ、この際、浮遊中の硫黄酸化細菌の増殖収率は、集積培養の場合の約3倍であった。(2)富栄養での集積培養微生物による硫黄の酸化において、槽中の原生動物の濃度と硫黄酸化細菌の菌体濃度との比はほぼ一定であった。また、硫黄酸性でのpH値0.6以上では原生動物の生育が可能であったが、pH値が0.6以下になると、原生動物の生存濃度は減少した。(3)培地にCu^<2+>を添加した場合、純粋培養において、硫黄酸化細菌は1mgdm^<-3>以上のCu^<2+>濃度で阻害された。集積培養においては、硫黄酸化細菌は純粋培養、と同様であった。一方、原生動物は、Cu^<2+>濃度1.10mgdn^<-3>では増殖したが、その増殖量はCu^<2+>無添加の場合よりも低く抑えられており、また、100mgdn^<-3>では増殖せず、さらに1000mgdn^<-3>では約200時間後には確認されなくなった。(4)Cu^<2+>を添加した培地で継代培養を行った場合、硫黄酸化細菌はCu^<2十>に対してより大きな耐性をもったが、原生動物はもたなかった。(5)集積培養における硫黄酸化細菌の増殖収率は、原生動物の存在により異なり、原生動物が存在しない場合は、原生動物が存在する場合の約7倍であった。(6)上記の結果から、栄養塩無添加での集積培養微生物による酸化実験において、pH値が0.6以下になると酸化速度が増加する現象は、原生動物の死細胞の分解による無機栄養塩のリサイクルによるものと考えられる。鉱山排水を起源とする硫黄基質集積培養槽中に、硫黄酸化細菌と共生する原生動物を確認した。この原生動物は、鞭毛虫類に属するBtalo edaxと同定され、集積培養槽中において硫黄酸化細菌を捕食して生育していると推定される。実際に、土畑鉱山坑体水中において、鉄バクテリアを捕食して増殖している繊毛虫類の原生動物の報告がある。したがって、このB.edaxにより硫黄酸化細菌の増殖を抑え、硫酸生成を抑えるというバイオコントロ-ルの可能性が考えられる。本研究では、硫黄酸化細菌とB.edaxとの相互関係を検討するために、いくつかの条件において富栄養型の回分式硫黄酸化実験を行い、その際の各々の濃度および硫黄酸化細菌による硫酸生成量の経時変化から、以下の知見を得た。(1)富栄養での集積培養による硫黄酸化において、槽中の原生動物の濃度と液中の硫黄酸化細菌の菌体濃度の比はほぼ一定で、10^<ー3>から10^<ー4>の値であった。

また、培養液のpH値が約0.6以下になると、原生動物の生存濃度は減少した。(2)培地にCuSO_4水溶液を加えて培養実験を行った結果、硫黄酸化細菌と初期の段階においてCu^<2+>による移少の阻害作用を受けるが、増殖は可能であった。一方、原生動物は、Cu^<2+>濃度1および10mg・dm^<-3>の場合増殖したものの、100mg・dm^<-3>では増殖せず、さらに100mg・dm^<-3>にいたっては約200時間後には全く確認されなくなった。(3)Cu^<2+>を含む培地により継代培養を行った結果、硫黄酸化細菌はCu^<2+>濃度1000mg・dm^<ー3>に対する耐性を得たが、原生動物は適応できなかった。(4)浮遊中の硫黄酸化細菌の対数増殖曲線から増殖収率を求めた。原生動物が存在するときのみかけの増殖収率は、原生動物が存在しないときの増殖収率の約1/7であった。鉱山排水起源の硫黄集積培養槽中に、菌類以外に原生動物(Bodo edax)の生息が認められた。本研究では、この原生動物と硫黄酸化細菌との集積培養槽中における相互関係を検討するために、いくつかの酸化条件について実験を行った。本年度は主にCu^<2+>を添加した集積培養微生物による硫黄の酸化についての実験を行ったので以下に得られた知見を要約する。一般に、生物にとって必要となる金属類であっても、特定の濃度以上になると生物に対して阻害作用を示すことが知られている。しかし、チオバチラス属細菌は強酸性でかつ高濃度の金属イオンを含む鉱山排水中に生息しているため、Cu^<2+>をはじめ、多種類の金属イオンに対して高濃度においても耐性をもつ。したがって、集積培養槽に銅を添加すれば、チオバチラス属細菌と原生動物との相互関係に何らかの影響を及ぼすものと考えた。以下に実験結果をまとめる。(1)Cu^<2+>を含む培地で継代培養を行った場合、硫黄酸化細菌はCu^<2+>に対するより大きな耐性をもったが、原生動物はもたなかった。(2)Cu^<2+>を添加することにより、集積培養槽中における硫黄酸化細菌と原生動物との相互関係はくずれ、双方の数の比が10^<-4>以下になった。(3)富栄養における硫黄酸化細菌の対数増殖曲線から増殖収率を求めた。原生動物が存在しないときの増殖収率は存在する場合の約7倍であった。(4)培地にCu^<2+>を加え、その濃度を1,10,100および1000mgdm^<-3>とした場合の比較実験では、硫黄酸化細菌は1000mgdm^<-3>の場合を除いて、Cu^<2+>による多少の阻害作用はあるものの増殖することが可能であった。それに対して原生動物は1,10mgdm^<-3>の場合は増殖したが、その増殖量は無添加の場合よりも低く抑えられており、また、100mgdm^<-3>の場合は増殖せず、1000mgdm^<-3>の場合は増殖せず、1000mgdm^<-3>の場合は約200時間後には観察されなくなった。
高血圧自然発症ラットに発生する大腿骨頭壊死の血管内皮に関する病理及び薬理学的研究

EFC食群では総コレステロール値とLDL値が著高していた。Steroid Hormone投与群では総コレステロール値の上昇は軽度であったがHDL値、トリグリセライド値は上昇していた。組織学的には壊死発生頻度はcontrol群に比べ、HFC食群、Steroid Hormone投与群、HFC食Steroid + Hormone投与群で高い傾向があった。control群に比べSteroid Hormone投与群とHFC食群ではepiphysis、metaphysis骨髄内の脂肪細胞の増加、膨化が著しく、骨髄内を脂肪細胞が広く占拠していた。その脂肪細胞は変性した部もあり壊死への移行を示唆していた。骨壊死の有無と脂肪細胞の増生、変性に注目したStage検討ではcontrol群、HFC食群、Steroid Hormone投与群、HFC食+Steroid Hormone投与群で有意差がみられた。Apoptosisに着目してみるとepiphysisのみならず壊死周辺の大腿骨頸部にも発現していた。また脂肪細胞は変性した部に発現が増加しており壊死への移行を示唆していた。酸化stressはSteroid Hormone投与+HFC食群で著しいことが窺われた。FC食群では総コレステロール値とLDL値が著高していた。組織学的には壊死発生頻度はcontrol群に比べ、HFC食群、Steroid Hormone投与群、HFC食Steroid+Hormone投与群で高い傾向があった。骨壊死の有無と脂肪細胞の増生、変性に注目したStage検討ではcontrol群、HFC食群、Steroid Hormone投与群、FC食+ Steroid Hormone投与群で有意差がみられた。易卒中高血圧自然発症ラット(SHRSPと略す)の特発性大腿骨頭壊死症の特徴は臨床病理学的所見に類似すると考えられる。Steroid Hormoneや高脂血症食(HFC食)の投与で生じる酸化stressが壊死の原因になっているか研究を行った。大腿骨頭の壊死頻度はcontrol群に比べ、HFC食群、Steroid Hormone投与群、HFC職+Steroid Hormone投与群で有意に高かった。またその壊死像は修復反応の少ない典型的なものが大部分であった。Apotosisをみると、脂肪細胞は変性した部に増加しており、壊死への移行を示唆していた。また壊死の周辺にも発現し、epiphysisのみならず大腿骨頸部にも発現が見られ、control群、Sreroid hormone投与群に比しHFC食投与群の発現に増加傾向がみられた。血管内皮細胞とくに多能性成体前駆細胞が他種のラットと異なるステロイドホルモンへの反応を呈するかをみるための大腿骨骨髄内の血管内皮細胞の多能性成体前駆細胞の採取、培養は、分化培地等を使用し、crudeな血管内皮培養に成功し、現在純度、精度を上げつつある段階である。
全Si光集積回路を目指したSi光スイッチ実現可能性の基礎検討

本研究の目標たる光スイッチは、シリコン中自由電子による赤外光の吸収を利用するまだ世界にその例を見ない挑戦的な試みである。実現の要は、光と相互作用する自由電子の量をいかに確保するかというもので、このため櫛形MOSトランジスタによる新たな光スイッチを試作した。下記の理由により、最初の試みは失敗したが、櫛形トランジスタの動作に成功し、かつ導波路の解析により、今後の指針を得た。<櫛形トランジスタによる光スイッチ動作を確認できなかった理由>(1)入射した直径10μmの平行赤外光は高さ1μm、長さ1mmの櫛形ビーム中にとどまらず、基板のsi中に抜ける。(2)櫛形の隙間に埋め込まれた不純物を10^<21>cm^3程度含む多結晶siが入射赤外光を強く吸収する。<櫛形トランジスタの動作を確認>(1)実効チャネル長2μm、高さ1μm、幅50nmのSiビームMOSトランジスタが正常に動作した。(2)ビームを31本備える櫛形MOSトランジスタは同じ平面面積の5倍の駆動能力を有することを実現した。<光スイッチ動作を実現するための今後の工夫>(2)ゲートにITOなどの透明電極を用いる。しかし、理論解析により導電率の低い方が赤外光吸収が少ないことが判明した。従って、ゲート電極としての導電率には最適値が存在することが予想できた。(3)Alなどの反射率の高い金属をゲートに用いる可能性が解析により示唆されたので、上記ITOとともにAlゲート光スイッチMOSトランジスタを試作する。(4)これらの実験、解析結果に基づき、引き続き光スイッチMOSトランジスタの実現に挑戦する。本研究の目標たる光スイッチは、シリコン中自由電子による赤外光の吸収メカニズムに基づいている。波長が長いほど吸収は大きいが、光ファイバー通信に最もよく用いられる光の波長1.55μmでは本質的に自由電子の吸収は小さい。したがって、効率よく吸収を起こすためには、自由電子を高濃度に発生できる構造が不可欠となる。そこで、櫛形のMOSトランジスタ構造を提案し、まずビーム(梁)状の櫛の歯内の自由電子濃度をデバイスシミュレーションによって算定した。これにより、ビームの幅は0.1μm以下が望ましいことがわかった。このとき自由電子濃度は10^<17>/cm^3となり、消光比3dBを達成するためには10cmの長さが必要なことがわかった。10cmではモノリシック集積回路には適用できない。いっぽう、(111)面のエッチング速度が極度に遅いTMAH(テトラメチル・アンモニウム・ハイドライド)液を用いてシリコン(110)面のエッチング条件を探索したところ、TMAH濃度:10%、温度:75°Cが適することがわかった。このとき、幅が0.05μm、ピッチが0.3μm、高さが1μmのほぼ完全に垂直な梁が実現できた。この梁のアスペクト比は20となる。また、これに先だって、波長1.55μm、スポット径10μmのレーザー光を幅26μm、長さ2mmのシリコン単一梁に照射し、ほぼ30%が透過することを確認した。今後は、櫛形の梁にレーザー光を照射し、目標たるシリコン光スイッチの実現可能性を探る。そこで、自由電子濃度を高めて、光との相互作用を頻繁に行わせるため、櫛形ビームのMOSトランジスタ構造を提案した。

また、この櫛の歯内の自由電子濃度を高めるためには、ビームの幅は0.1μm以下が望ましいことがわかった。この櫛形ビームのMOSトランジスタを試作し、1.55μm波長の光の透過特性を測定した。しかし、入射した赤外光は透過しなかった。その理由は、おもに次の二つの原因によることがわかった。(a)入射した直径10μmの平行赤外光は長さ1mmの櫛形ビーム中にとどまらず、基板のSi中に抜ける。(b)櫛形の隙間に埋め込まれ、不純物を10^<21>/cm^3程度含む多結晶Siが入射赤外光を強く吸収する。これらの実験とシミュレーション結果に基づき、Si光スイッチ実現のためには、新たに下記の二つの構造とその作成技術が不可欠であることがわかった。(2)赤外光に透明で、かつ導電性をもつゲート電極(たとえば、ITO(Indium Tin Oxide)。すでに、上記(1)項はSOIのみの構造で予備実験をおこない、赤外光の閉じ込めを確認した。今後は、(2)を付加して研究を続行する。
圧子圧入によるＧＰａ級高圧インピーダンス測定法の確立と新規ガラス電解質の開発

球形圧子の圧子圧入時に圧子先端近傍に局所的に発生する高圧場を利用した、新しい高圧インピーダンス測定法について検討した。材料の弾性率など力学パラメータを決定すると同時に、導電率測定より活性化体積を算出した。圧子直下の局所域にのみ高圧場が発生するため、静水圧条件下で得られるΔV値より過大評価する傾向が見られたものの、有限要素法などを取り入れて応力分布を加味することで、より精度の高いΔV値の算出が可能であると考えられる。また、ダイヤモンドアンビルセルなどを用いた場合には測定雰囲気を任意に変化させることは難しいが、本手法では例えば水素分圧などを変化させて弾性率や活性化体積を評価することも可能である。イオン導電率(σ)は,σ=σ0exp[-(ΔE+PΔV)/RT],(σ0:前項因子,P:圧力,R:気体定数,T:絶対温度)で表され,P一定での温度可変測定より伝導の活性化エネルギーΔEが,またT一定での圧力可変測定より活性化体積ΔVがそれぞれ求められる。ΔVはイオンがホッピングにより伝導する際の構造緩和の指標となる。そのためΔEとΔVの両方を評価することが,伝導機構を解明し,優れた電解質ガラスを開発する上で極めて有効であると考えられる。球形圧子などを材料に圧入する圧子圧入試験では,圧子直下にGPa級の3軸圧縮応力場が発生し,様々な材料の力学特性評価に用いられている。本研究では,(1)圧子圧入による応力場を利用した新しい高圧インピーダンス測定法を確立し,(2)新規ガラス電解質を開発することを目的とする。昨年度に自作の圧子圧入試験機を完成させ、数GPa程度の高圧発生および温度制御(室温から700°C)およびガス雰囲気制御可能であることを確認した。標準試料を用いた変位-荷重曲線や硬度、弾性率測定より、理論値通りに再現性よく測定可能であると判断した。また高温での伝導性に優れる材料を用いて新たに球形圧子の作製を行い、高圧条件でのインピーダンス測定準備は整った。Bi(I)-Bi(II)転移は2.54GPaで生じ,抵抗率が1/3に急減することからアンビルセルを用いた評価でも標準試料として用いられる。そこでまず、高圧インピーダンス測定の標準試料としてBiやZrO2(ΔV=2.1cm3/mol)などを用いて測定精度を確認する。我々は水素ガス雰囲気において、溶融法で作製したガラス内にプロトンが導入されることを新たに見いだし、またこのガラスを用いて500°Cでの水素/酸素燃料電池発電に成功した。固体電解質のイオン伝導機構の検討には,活性化エネルギーと活性化体積(ΔV)の両方を評価することが有効である。しかし固体の場合は超高圧装置が必要であり,ΔVに関する報告例は極めて少ない。また従来の装置では水素ガスや酸素ガス雰囲気での測定など、雰囲気可変が難しいなどの問題もある。球形圧子などを材料に圧入する圧子圧入試験では,圧子直下にGPa級の高圧場が発生し,様々な材料の力学特性評価に用いられている。そこで本研究では,圧子圧入時の応力場を利用した新しい高圧インピーダンス測定法を確立し、固体電解質のイオン伝導メカニズムの詳細を明らかにすることを目的としている。昨年度はすでにΔVが明らかになっている標準試料(YSZ)のΔV評価に着手した。弾性変形領域の範囲において、圧子先端近傍に数GPaの応力が発生すること、また高い再現性で迅速・簡便にΔVが算出可能であることを明らかにした。ただし局所加圧であるために、静水圧条件での測定値と比べてΔVを大きく見積ってしまう点が問題であった。本年度はこの点の検証・改良に注力した。電極配置を変化させて実験を行い、当該装置(局所加圧)を用いても静水圧条件での測定値に近い活性化体積値を得られることを理論的に実証した。また有限要素計算を利用して、解の確かさについても検証した。また研究目的であるガラス試料に対しても高圧インピーダンス測定を行い、活性化体積を決定した。ガラスは昇温において塑性変形しやすく、一方で弾性変形領域(低温度域)では導電率が低く、導電率の決定が現状困難である。プロトン導入量と活性化体積の相関について明らかにしたい。我々は水素ガス雰囲気において、溶融法で作製したガラス内にプロトンが導入されることを新たに見いだし、またこのガラスを用いて燃料電池発電に成功した。また従来の装置では水素ガス雰囲気での測定など、雰囲気可変が難しいなどの問題もある。

球形圧子などを材料に圧入する圧子圧入試験では,圧子直下にGPa級の高圧場が発生し,様々な材料の力学特性評価に用いられている。そこで本研究では,圧子圧入時の応力場を利用した新しい高圧インピーダンス測定法を確立し、固体電解質のイオン伝導メカニズムの詳細を明らかにすることを目的としている。本年度は、初年度に完成した装置を利用して、すでに超高圧装置によってΔVが決定されている標準試料(YSZ)のΔV評価にまず着手した。弾性変形領域の範囲において、圧子先端近傍に数GPaの応力が発生すること、また高い再現性で迅速・簡便にΔVが算出可能であることを明らかにした。また本手法と高圧装置を利用した静水圧条件で得られるΔVとの差異を定性的ではあるが計算値より明らかにした。電極配置を工夫することで、より静水圧条件に近いΔVが得られるようになり、理論的な検証も進めている。本年度はまたガラス試料に対しても高圧インピーダンス測定を行い、強化ガラスのように残留応力がある場合ではインピーダンスが未強化のものと比較して大きく異なることも新たに確認した。残留応力を積極的に利用した新しいイオン伝導体や誘電体の検討につながる成果である。試料ステージに試料を設置するだけで、迅速・簡便に水素・酸素・窒素など様々な雰囲気で高圧インピーダンス測定が可能となった。当初は装置の設計と高圧発生の確認、およびBiに対する高圧インピーダンス評価を目標に掲げていた。現在までに装置の設計と理論値通りの圧力発生などを確認している。Biの圧力相転移を現在確認しているところである。25年度が最終年度であるため、記入しない。提案書の経時予定とほぼ相違なく卓上での高圧インピーダンス測定装置を作製し、実際に標準試料を用いて、室温から600°Cの温度範囲で活性化体積が再現性よく算出可能であることを確認した。また本手法で用いているインデンテーション法(局所応力場)と静水圧条件(3軸等方加圧)で得られる活性化体積の違いを両者の圧力分布の違いに帰着し、さらに電極配置の工夫によって両者の差異が減少することを確認した。一般に導電率は厚みによらず一定であるが,本装置による測定の場合は,おそらく薄い試料ほど応力場の効果を受ける。試料厚みを薄くすると等方加圧での結果に漸近収束すると予想される。本研究遂行にはこの点の検証が最も重要であり,試料厚みや荷重などの測定条件を変化させて導電率を詳細に調べ,圧子圧入法を利用した高圧インピーダンス測定手法の確立を目指す。Bi(I)-Bi(II)転移は2.54GPaで生じ,抵抗率が1/3に急減することからアンビルセルを用いた評価でも標準試料として用いられる。そこでまず、高圧インピーダンス測定の標準試料としてBiやZrO2(ΔV=2.1cm3/mol)などを用いて測定精度を確認する。様々な組成のガラスについて,伝導に伴う活性化体積(ΔV)と活性化エネルギー(ΔE)を求め,ガラス構造とプロトン導入量,およびプロトン導電率との関係を明らかにする。これまでにプロトン導電率はアルカリ金属イオンの影響を受けないことが分かっているが,プロトンがアルカリイオンとは異なる配位状態(伝導経路)でホッピングしているのであれば,アルカリイオンと比較してプロトンのΔVは小さくなると予測される。また,負のΔVを有するガラスは,応力によって電気特性が向上し,新たなアモルファス半導体として期待される。
最大変位応答に基づく実用的な耐震信頼性設計法

本研究では,最大変位応答に基づく実用的な耐震信頼性設計法の構築を目的とし,骨組の必要変形性能を評価するための基本情報となる弾塑性1質点系の最大変位応答の確率分布を,等価線形化手法と一様ハザードスペクトルを用いて簡易に評価する方法を提案した。また,等価線形化手法において,等価固有周期を補正することによって精度を向上させる手法を提案した。さらに,実用的な設計法へと展開するための第1段階として,取り扱いの簡単な使用限界状態設計を対象に,荷重耐力係数を用いることができる設計条件式を導いくと共に,これまで提案されている荷重耐力係数の略算法を適用する上での問題点を整理し,これを解決すべく,新たな略算法を提案した。本研究の目的は,性能設計の実現を目指して,構造特性の不確定性を考慮した最大変位応答に基づく実用的な耐震性能評価法を構築することである。特に,地震時の骨組の損傷度や安全性は最大変形量と良く対応することから,骨組の必要変形性能を把握することは極めて重要である。各次振動モードの二乗和平方(SRSS)によって最大変位応答を評価するモーダルアナリシスは比較的精度の良い手法であり,Inelastic Modal Predictor(以下,IMP)など,塑性域にまで拡張した手法もいくつか提案されている。これを実用的な耐震信頼性評価に展開するためには,弾塑性1質点系の確率論的ハザード情報が必要となる。今年度は,弾性応答スペクトルによる確率論的地震ハザード情報を基に,等価線形化手法の図的解法であるCapacity-Spectrum法を適用して,弾塑性1質点系の最大変位応答を評価する方法を検討した。まず,固有周期間の応答を暗に完全相関と仮定する一様ハザードスペクトルを用いると応答スペクトルの固有周期間の相関を考慮した場合に比べ,弾塑性1質点系の応答を過大評価する傾向があることを示した。次に,Capacity-SpectrumとDemand-Spectrumとの交点を求める問題は,不規則振動論における初期通過問題と等価であることに着目して,弾塑性1質点系の最大変位応答の確率分布関数の簡易評価手法を提案し,応答スペクトルの固有周期ごとの平均値,標準偏差,また自己相関関数が与えられれば,モンテカルロ法と同程度の精度で汎用的に確率分布関数を評価できることを示した。各次振動モードの二乗和平方(SRSS)によって最大変位応答を評価するモーダルアナリシスは比較的精度の良い手法であり,Inelastic Modal Predictorなど,塑性域にまで拡張した手法もいくつか提案されている。今年度は,弾性応答スペクトルによる確率論的地震ハザード情報から得られる,各固有周期において超過確率が等しい応答値をつないだ一様ハザードスペクトルや,ある固有周期において超過確率n%の応答値をとるという条件の下で,各固有周期における応答の平均値をつないだ条件付平均応答スペクトルを用いて等価線形化手法により弾塑性1質点系の最大変位応答を評価する方法の精度について検討し,前者は過大評価に,後者は過小評価となる傾向があることを示した。弾塑性1質点系の最大変位応答を評価する方法としては,弾性応答スペクトルによる確率論的地震ハザード情報から得られる,各固有周期において超過確率が等しい応答値をつないだ一様ハザードスペクトル(UHS)や,ある固有周期において超過確率n%の応答値をとるという条件の下で各固有周期における応答の平均値をつないだ条件付平均応答スペクトルを等価線形化手法と併せて用いる方法などがこれまでに提案されている。後者は,米国で検討されている方法であるが,50年10%

超過確率はかなりの過小評価となる一方,前者は,固有周期の短い領域では過大評価となる以外は全般的に精度が良いことを示した。さらに,簡単なモデルを用いて,短周期領域における前者の手法の精度を向上する方法の方向性を示した。
臨床実習開始前の医歯学生の臨床能力評価方法に関する調査研究

1.共用試験Computer-based Testing (CBT)の試験システムの開発および運用に関する研究:平成13年度にCBTシステムの基本的開発を行った。データベース構造および問題入力ソフトについては東京慈恵会医科大学において総合試験システム(Exam98)を参考に研究、開発を行い、出題方式(コンピュータ試験)、サーバーでの問題管理などは独自開発を行い、平成14年2月からの第1回CBTトライアルに投入した。第1回トライアルで発見されたシステム上の問題点を平成14年度の本研究により改修し、平成15年2月からの第2回CBTトライアルに投入している。2.MCQ問題の作成とその質の確保に関する研究:第1回トライアルでは5肢択一形式のいわゆるタイプAの多肢選択問題を出題し、出題したすべての問題を解答率、識別指数、解答パターンを参考に検証した。この検討の結果、共用試験CBTの問題の質を確保するためには、項目反応理論の適応が必要であるとの結論に至り、現在、項目反応理論のCBTへの適応の検討が続いている。第2回CBTトライアルでは、さらにわが国の独自開発による順次解答型連門形式を試行している。順次解答2連門形式、順次解答4連門形式は、コンピュータ試験の特性を生かしたもので、問題解答後次の問題に移ったら前の問題には戻れないタイプのもので、紙と鉛筆の試験では実施できなかったものである。このタイプを用いることで、受験者が一つの症例について順次情報が集積されていく過程の中での判断を問うものである。本形式は米国のSTEP1にもなく、わが国独自の出題形式である。3.客観的臨床能力試験(OSCE)の開発と運用に関する研究:平成13年度の共用試験OSCEは医科、歯科あわせて20校で、少数トライアルとなった。この第1回OSCEトライアルでの学生成績を集め、評点の評価者間較差の研究を行った。4.歯学における試験の作成と運用に関する研究:医科、歯科ではとくにOSCEの課題に大きな相違があり、その相違が運用にどのように影響するかのデータを集積した。1.Computer-based testing(CBT)のシステムの開発:CBTのためのシステムを独自開発した。試験会場のサーバーから受験用端末に試験問題を送り、試験終了後受験者の解答データをサーバーに回収し、回収データを採点するシステムが構築された。このシステムを用い、平成14年2月から「臨床実習開始前の学生評価のための共用試験システム」参加医学部・歯学部での実施トライアル(医科77校、歯科28校)が行われ、実施上の問題点の抽出を行っている。次年度はここで挙げられた問題を解決する。2.CBTでの試験問題の質の研究:CBTに出題される試験問題は、全国医学部・歯学部から集められた。この膨大な試験問題(医科9,000題、歯科6,000題)を異なった専門分野の教育者が集まり、全問題を集中討議した。試験問題は学生にどの深さまでの学習を求めるのかを明示する指標である。今年度は、臨床実習開始前という学習の深さの判定を中心に検討したが、次年度は心理計測学的な検討が必要であることが明らかとなった。3.客観的臨床能力試験(OSCE)のトライアル:今年度は共用試験OSCEを12医学部でトライアルを試みた。トライアルは平成14年1月から実施に移っている。12校間では、学生評価に自校以外の外部評価者が参画し、自校の学生評価を行っている。

わが国の高等教育での「外部試験官」制度の初めての試みであろう。4.OSCEでの出題課題についての研究:OSCEは学生の技能・態度を測る試験である。臨床実習開始前にどのレベルの能力を求めるのか、そしてその能力を適正に測るための課題設定と評価基準について検討を重ねた。今年度の内部評価者と外部評価者間の評点較差の分析が急がれる。1.共用試験CBT(コンピュータ試験)のシステム開発:平成13年度の基本設計されたCBTシステムを平成13年度第1回CBTトライアルに投入した。全国77医科大学と28歯科大学での実施で数々の改善点が指摘されたため、システムの改修を行い平成14年度の第2回トライアルに備えた。また、もともとの計画であった新しいタイプの問題形式(順次解答型連門形式)の出題のためのシステム開発も行った。第1回CBTトライアルでの学生成績を詳細に分析したところ、各学生が解答した問題セットごとの難易度に多少の開きがあることが判明した。受験生がほぼ同じ難易度の問題セットを供給されるためには、項目反応理論の応用が必要であり、現在行っている第2回トライアルでの学生成績に適応を始めている。2.共用試験OSCEでの評価方法の検討:平成13年度は医科では12校という少数トライアルが実施されたが、平成14年度は医科のみでも59校の実施となった。医科59校、歯科28校という実施校の急増に対し、運用の検討だけでなく、ここで出される学生成績の問題点の検討を行った。共用試験OSCEでは外部評価者と内部評価者が学生評価に関与するので、評価者間較差についての統計、解析の方法の検証を行った。3.CBTにおける新タイプ問題の開発:わが国での共用試験と米国でのSTEP1との相違を明確化し、さらにわが国の医歯学生に臨床実習開始前までに身につけてほしい能力を明示するために、順次解答型連門形式の出題を行うための基礎研究を行った。この研究をもとに、平成14年度の第2回CBTトライアルに順次解答型2連門形式と順次解答型4連門形式を試行した。現在、その結果を分析中である。4.共用試験本格運用への問題点の抽出:平成17年あるいは平成17年度に本格実施が予定されている共用試験の本格実施を行った場合の学生評点の問題点を抽出した。その中で、平成14年度は、CBTにおける項目反応理論の応用を研究した。また、OSCEの評点についてもその信頼性を確保するための方策を検討している。
骨格系の制御に関わる転写因子と骨粗鬆症におけるその異常

(1)AP-1/IL-11シグナルカスケードの解析1.fosB/delta・fosBの転写促進機構の解析:fosBプロモーターをクローニングし、力学的負荷がその転写活性を促進する事を示した。さらに力学的負荷によるdeltafosB転写促進作用は細胞内外のCa、ERK, CREBに依存性で、プロモーター上のCRE様配列を介して発揮されることが明らかとなった。またPTHも同じ配列を介してfosB遺伝子の転写を促進した。2.AP-1とSmadとのクロストーク:力学的負荷が通常BMPシグナルの下流に位置するsmad1/5を活性化することをはじめて見出した。力学的負荷により活性化されたsmadはdeltafosB/JunDなどのAP-1と協調して、IL-11遺伝子などの転写を促進することにより骨形成促進に寄与している可能性が明らかとなった。(2)IL-11による骨芽細胞アポトーシスの制御機構の解析:PTHはIL-11の発現を誘導するが、デキサメタゾン(DEX)はIL-11の発現を転写レベルで抑制する。IL-11はDexやエトポシドで誘導される骨芽細胞のアポトーシスをPTHと同様に抑制した。PTHおよびIL-11はbcl-2の発現をmRNAおよび蛋白レベルで促進した。さらにPTHの抗アポトーシス効果はIL-11の中和抗体で部分的抑制されたことから、その少なくとも一部はIL-11の誘導を介していると考えられた。(3)骨髄腫骨病変の成立・進展機序の解明:骨髄腫はMIP-1を産生して破骨細胞分化を促進するが、破骨細胞自身が逆に骨髄腫細胞の延命・増殖を促すことが示された。また、骨髄腫細胞株の培養上清は骨芽細胞分化に伴うALP活性の上昇と石灰化結節の形成を抑制することを明らかにした。さらに免疫除去実験などにより、この骨髄腫由来の骨芽細胞分化抑制活性の少なくとも一部は、Wntシグナルを抑制するsFRP-2であることが明らかとなった。1.骨形成におけるAP-1/IL-11カスケードの役割これまでの検討により老化促進マウスSAMおよび正常老齢マウスにおける骨形成能の低下には、骨髄間質細胞におけるAP-1活性・IL-11産生の低下が関与していることが明らかとなった。AP-1の構成因子の中ではとりわけJunDの結合低下が認められたが、JunDそのものの発現は変化していなかったことから翻訳後の修飾機構の存在が示唆された。現在、JunDと直接結合して転写活性を促進するとともにDNAとの複合体を安定化させる因子の同定を進めている。また、力学的負荷によりdelta-fosBなどのfosファミリーおよびIL-11遺伝子の発現が誘導されるが、この作用はCa/MAPKシグナルに依存している可能性が様々なinhibitor・stimulatorにより明らかとなった。今後は、Dominant-negative/constitutively-activeなMAPK関連遺伝子の導入により直接的な証拠を得るべく検討を進める必要がある。2.破骨細胞分化におけるAP-1の役割ヒト白血病細胞株HL-60を活性型ビタミンDおよびTPAで処理し破骨細胞系への分化を進めることにより、RANKの発現が誘導されることが明らかとなった。この分化誘導過程においてはAP-1の活性化が起こることが知られている。また分化誘導後の細胞にRANKLを投与すると、AP-1の活性化およびRANK自身の発現上昇が認められた。したがってRANKL受容体であるRANK遺伝子はそれ自身がRANKL/RANKシグナルの標的遺伝子であることが示された。今後、AP-1の活性化と破骨細胞分化との関連を、RANKを直接の標的遺伝子として用いたシグナル解析システムにより、明らかにしていく。また、c-fosの役割を明確にするためにc-fosノックアウトを用いた検討が必要なことから現在、既に導入したc-fosノックアウトマウスのコロニーの確立・拡大を図っている。1.骨形成におけるAP-1/IL-11カスケードの役割AP-1転写因子活性およびそれに依存したIL-11の発現は、老化により低下し、PTHや力学的負荷により誘導されることが示された。骨形成促進シグナルによるAP-1/IL-11の誘導はErkに依存しており、またAP-1の構成因子としてdelta-fosBおよびJun Dの重要性が示唆されたことから、現在dominant negative ERKやantisense jun D, antisense fosBなどを発現するアデノウイルスベクターを作成し、確認を進めている。また、デキサメサゾンはfosfamilyの誘導に影響を与えずに、PTHや力学的負荷によるIL-11発現の誘導を抑制すること、デキサによる骨芽細胞アポトーシスがPTHやIL-11などで抑制されることも見出した。2.破骨細胞分化に関わる転写因子の解析c-fos遺伝子ノックアウトマウスから得た脾細胞を用いた実験系により、c-fosはRANKの発現およびRANKL刺激によるAP-1,NFkBの活性化には必須でないことが示唆された。したがって、破骨細胞系列の特異性を決定する未知の転写因子の存在が示唆される。一方、マウス脾細胞やマウス前破骨細胞株C7を用いて、suppression PCRの手法によりRANKL刺激で発現が増加する初期誘導遺伝子を複数同定した。

この中には、RANK,カテプシン群の酵素、未知の転写因子などが含まれており、今後この発現調節シグナルを解明することにより、RANKLシグナルを明らかにするとともに、破骨細胞分化を制御するマスター転写因子を同定し得る可能性がある。(1)AP-1/IL-11シグナルカスケードの解析力学的負荷はERK依存性にfosfamily遺伝子およびそれに引き続きIL-11をmRNAレベルで誘導する。そこでfosfamilyのうちin vivoで骨形成促進能を有することが示されているdeltafosBの誘導機構を詳細に解析した。まずfosBプロモーターをクローニングし、力学的負荷がその活性を促進する事を示した。さらに力学的負荷によるdeltafosB転写促進作用は細胞内外のCa、ERK,CREBに依存性で、プロモーター上のCRE様配列を介して発揮されることが明らかとなった。2.AP-1とsmadとのクロストーク力学的負荷が通常BMPシグナルの下流に位置するsmad1/5/8を活性化することをはじめて見出した。この効果はin vitroにおける骨芽細胞に対するshear stressのみならず、マウスに運動負荷をかけることによってもin vivoの骨において観察された。力学的負荷により活性化されたsmadはdeltafosB/JunDなどのAP-1と協調して、さらにIL-11遺伝子の転写を促進することが明らかとなった。(2)破骨細胞分化に関わる転写因子の解析c-fos遺伝子ノックアウトマウスから得た脾細胞を用いた実験系により、c-fosはRANKの発現およびRANKL刺激によるAP-1,NF-kBの活性化には必須でないことが示唆された。したがって、破骨細胞系列の特異性を決定する未知の転写因子の存在が示唆される。一方、マウス脾細胞やマウス前破骨細胞株C7を用いて、suppression PCRの手法によりRANKL刺激で発現が増加する初期誘導遺伝子を複数同定した。(1)AP-1/IL-11シグナルカスケードの解析1.fosB/delta-fosBの転写促進機構の解析:fosBプロモーターをクローニングし、力学的負荷がその転写活性を促進する事を示した。2.AP-1とSmadとのクロストーク:力学的負荷が通常BMPシグナルの下流に位置するsmad1/5を活性化することをはじめて見出した。(2)IL-11による骨芽細胞アポトーシスの制御機構の解析:PTHはIL-11の発現を誘導するが、IL-11はデキサメタゾンやエトポシドで誘導される骨芽細胞のアポトーシスをPTHと同様に抑制した。
CーBN気相合成

1.[cーBN生成領域]平行平板型バイアススパッタリング装置による堆置による堆積実験の結果、堆積基板へ敷居値以上のバイアスを印加することにより低圧安定相のhーBN以外に高圧高温安定相のcーBNが析出し、バイアスの増加と共にhーBNに対するcーBNの割合が増加し、過剰バイアス印加状態では再びhーBNの単離囲結合のみのアモルファス相になることが判明した。他にcーBN相はAr放電中でしか析出しなく、過剰のN_2が存在する時にはバイアスを印刷しても析出しないこと、タ-ゲット入力500W以下ではcーBNは析出せず、タ-ゲット入力の増加と共にバイアス依存するcーBNの生成領域は拡大すること、スパッタ限界の4×10^<-2>torrまでの圧力増加に対し、cーBNのhーBNに対する生成割合は増加しcーBN生成可能な敷居値バイアスの値は低下することが判明した。2.[生成膜の検討]ESCAによる組成分析結果では、cーBN膜はボロンと窒素の他に炭素と酸素を23%含むのみの高純度膜であり、窒化率はほぼ1の化学量論組成を示した。電子線解析結果ではcーBNの電子腺回折パタ-ンは1%以内でASTMカ-ドの値と一致し、またcーBNの粒径は最大1000A程度であり、バイアス値の低下と共に粒径は100A^^゚程度まで小さくなることが判明した。さらに高分解能電子線観察で、cーBN結晶粒の粒界はアモルファスであり、粒内には多数の双晶および積層不正が形成されていることが判明した。膜は残留応力によりcーBN単層では真空から空気中にとりだした途端に割れ始めるが、基板のSiとcーBNの間にhーBNのバッファ層を入れることにより割れることを防ぐことが可能であることが判明した。3.[プラズマinーsitu測定]発光分光法によるプラズマ空間中のラジカル密度分布測定の結果、タ-ゲット入力、圧力の増加は基板近傍のラジカル密度の増加に作用し、cーBNの生成と基板へのイオン流束は強く関連することが判明した。