hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
塩基性線維芽細胞増殖因子の心筋虚血代謝とNO放出に及ぼす影響と臨床応用剤型開発

今後、bFGFの投与量を変えた検討を加える。塩基性線維芽細胞増殖因子(basic fibroblast growth factor:bFGF)は強力な血管新生作用を有する成長因子の代表である。Yanagisawa-MiwaらによりbFGFが犬の急性心筋梗塞に投与すると新生血管が増加し、心筋salvageが生ずると報告された。我々の成績では、犬においては梗塞サイズは縮小し、兎では梗塞周辺部に効果があり、ラットでは効果がなかった。bFGFによる急性冠閉塞に伴う梗塞縮小効果は、動物の種属により差があり、この効果のあるものではその作用機序は血管新生作用によるものではなく、何らかのcardioprotective effectが考えられる。【目的】今回、虚血心筋での高エネルギーリン酸代謝がbFGFによりどのように変化するかを^<31>P-NMRを用いて検討した。【方法】兎ランゲンドルフ定圧灌流心モデルを用い、bFGF100μg(0.1ml)、コントロールではvehicle0.1mlを灌流液内へ注入し、20分間の全虚血とした。1秒の繰り返し150回の積算条件を用い^<31>P-NMRスペクトラムから、ATP、PCr、Piのシグナルを測定した。【結果】全虚血20分後の再灌流時の%ATP、%PCr、%PiをbFGF群とコントロール群で比較した結果、それぞれbFGF群で56.2±15.5(±SD)、87.7±8.9、185.5±41.8%とでコントロール群のそれぞれ27.0±16.5、79.5±23.2、204.6±69.2%と有意にbFGF群でATPが高く保たれていた。【総括】bFGFは虚血時ATPレベルを高値に保ち虚血による心筋障害を抑制する可能性があると考えられた。塩基性線維芽細胞増殖因子(basic fibroblast growth factor : bFGF)は強力な血管新生作用を有する成長因子の代表である。我々の成績では、犬において局所心筋血流量は増加し梗塞サイズは縮小した。兎では梗塞周辺部に同様の効果があった。ラットではそのような効果がなかった。bFGFによる急性冠閉塞に伴う梗塞縮小効果は、動物の種族により差があり、この効果のあるものではその作用機序は血管新生作用によるものではなく、何らかの心筋保護効果が考えられる。【目的】虚血心筋での高エネルギーリン酸代謝がbFGFにより心筋細胞保護をもたらすと仮定し、この仮定が正しいかを^<31>p-NMRを用いて検討した。【方法】兎ランゲンドルフ定圧灌流心モデルを用い、bFGF100μg(0.1ml)、コントロールとしてはvehicle0.1mlを灌流液内に注入し、20分間の全虚血とした。1秒の繰り返し150回の積算条件を用い、^<31>p-NMRスペクトラムから、ATP, PCr, Piのシグナルを測定した。【結果】全虚血20分後の再潅流時の%ATP、%pCr、%PiをbFGF群とコントロール群で比較した結果、それそれbFGFで56.2±15.5(±SD)、87.7±8.9、15.5.5±41.8%で、コントロール群のそれぞれ27.0±16.5、79.5±23.2、204.6±69.2%と有意にbFGF群でATPが高く保たれていた。【総括】bFGFは心筋虚血時ATPレベルを高値に保ち虚血による心筋障害を抑制する可能性があると考えられた。この効果が犬や兎でみられた心筋梗塞サイズ縮小をもたらしていると考えられた。
自己燃焼合成法によるSiCーC傾斜機能材料の試作

本研究の目的であるケイ素と炭素との間で起こる自己燃焼反応を利用して表面がSiCで被服されたSiーC複合材料を試作した。以下に試料の試作方法に付いて述べる。1.平板試料の片面をSiCーC複合体に変える方法多孔質炭素材料を用意し、この表面に塊状のケイ素を載せる。このとき生成するSiCーC複合体の層の厚さはケイ素の量に左右される。ケイ素を載せた試料をアルゴン雰囲気の電気炉に入れ、加熱する。1415°C以上でケイ素が溶融しこの温度より高温になると炭素材料と激しく反応しSiCーC複合体ができる。反応した炭素と等モルのSiCは体積で2.4倍となる。したがって多孔質炭素材料とSiCーC複合体との界面が壊れることなく結合されているためには多孔質炭素材料の細孔組織の制御が重要である。本実験では多孔質炭素材料の細孔径を制御し表面よりケイ素が浸透しSiCーC複合体となった傾斜複合材料の作製に成功した。2.複雑な形状の表面をSiCーC傾斜複合材料とする方法複雑な形状の材料や材料の表面すべてをSiCーC複合体で覆ったものを作成しようとするとき、ケイ素を多孔質炭素材料の表面すべてに着けたまま加熱する必要がある。この方法として結合剤をケイ素粉末に混合して用いることを検討した。この方法では塗布したケイ素が多孔質炭素によく浸透し多孔質炭素材料の表面近傍にSiCーC複合体ができる。作製したSiCーC傾斜複合材料の組織は電子顕微鏡によって観察した結果、SiCの量が表面より内部に向かって順次減少して組成が傾斜しているのが観察された。炭素材料は、高潤滑性、電気及び熱の高伝導性、高温還元雰囲気中での安定性等により、古くから種々の分野で広く利用されてきた。しかし、低強度、低い耐摩耗性、空気中での酸化等の問題も残されている。本研究では、燃焼合成法によって、炭素に炭化ケイ素を複合し、さらにその微構造に傾斜を与えることにより、炭素材料の長所を残したまま欠点を改善した複合体を作製することを目的として研究し所期の成果が得られている。実験は次の手順で行った。すなわち、純度99.99%のケイ素を80×40×7mmの炭素直方体に付着させ、アルゴン雰囲気中、1800°Cで、ケイ素を溶融含浸させた。得られた生成物は、やや灰色がかった黒色を呈しており、形状及び寸法は、炭素直方体とほぼ同じであり、その密度は2.4g・cm^<-3>であった。X線回折図より、この生成物は、β型炭化ケイ素、炭素及び微量のケイ素から構成される複合体であることがわかった。複合体の破断面のSEM写真及びEPMAによるケイ素の分布写真から、β型炭化ケイ素は、10100μmの炭素粒子の表面に沿って分布していることがわかった。炭素との粒界付近では約2μmの炭化ケイ素粒子が観察され、内部にいくほど、その粒径は大きくなり10μmに達している。これらが結合した群の内部には気孔が観察されたが、炭素粒子の内部には観察されなかった。これは、炭化ケイ素が気孔内面の炭素から成長したため、気孔の中心部分に気孔が残留したものと考えられる。炭素→炭化ケイ素の反応は理論上約2.4倍の体積膨張をともなう。しかし、複合体の形状は原料炭素材料の形状とほぼ同じであったので、炭素材料中の空隙がこの膨張を吸収したと考えられる。

そこで、全空隙量を測定すると、炭素材料から複合体に変化するため0.171cm^3・g^<-1>から0.013cm^3・g^<-1>に減少していた。炭素材料の表面酸化防止を目的に、多孔率の異なる炭素シ-トを積層した多孔傾斜試料の空孔内に金属Siを溶浸・自己燃焼反応によりSiC/Cの組成傾材料を合成し、そのキャラクタリゼ-ションを行った。膨張黒鉛粉末を原料にし30mmφの金型で成形圧力を変化させ多孔率の異なる三層を重ねて順次成形した。この三層試料(30mmφ×0.8mmt)の上面に金属Siを乗せ真空雰囲気下で1500°Cに加熱し燃焼反応させた。この試料の断面を走査電子顕微鏡、X線回折法、X線光電子分光法により解析した。反応した傾斜材料の外形寸法には大きな変化は認められなかった。破面の電子顕微鏡ではsiの一様な溶浸・反応状態が観察され、数μの結晶が成長していた。X線回折法の結果からβーSiCとSiが確認された。諸成分元素の化合状態をX線光電子分光法によって観測した。試料は板条の4×4mm^2の小片を用い、10^<-7>ー10^<-8>Paの高真空の試料室中にてMg KαX線を照射して、測定を行った。その結果、アルゴンイオン照射によって清浄化された表面から、Clsピ-クとして、280、284.5ならびに286eVの3つが、Si2pピ-クとして104.2、101.2eVの2つが観測された。さらに、この他533.0eVの値の01sのスペクトルピ-クが測定された。このうち、Clsの286eV、Siの104.2eVおよび01sのピ-クは試料中の酸化層によるものである。SiCのClsの結合エネルギ-280eVの値は、黒鉛のClsの値284.5eVより4.5eV低い。また、SiCのSi2pの結合エネルギ-の値101.2eVは金属Siのそれより2.2eV高く、SiO_2の2pの結合エネルギ-よりも3.3eV低い。この値はSiN_<1.3>のSi2pの値に近い。これより、SiKLLオ-ジェパラメ-タ-とSi2p結合エネルギ-との関係からSilsの軌道エネルギ-は金属Siより約1.4eV高くなっている事がわかった。本研究の目的であるケイ素と炭素との間で起こる自己燃焼反応を実用して表面がSiCで被服されたSi-C複合材料を試作した。以下に試料の試作方法に付いて述べる。1.平板試料の片面をSiC-C複合体に変える方法多孔質炭素材料を用意し、この表面に塊状のケイ素を載せる。このとき生成するSiC-C複合体の層の厚さはケイ素の量に左右される。ケイ素を載せた試料をアルゴン雰囲気の電気炉に入れ、加熱する。1415°C以上でケイ素が溶融しこの温度より高温になると炭素材料と激しく反応しSiC-C複合体ができる。反応した炭素と等モルのSiCは体積で2.4倍となる。したがって多孔質炭素材料とSiC-C複合体との界面が壊れることなく結合されているためには多孔質炭素材料の細孔組織の制御が重要である。本実験では多孔質炭素材料の細孔径を制御し表面よりケイ素が浸透しSiC-C複合体となった傾斜複合材料の作製に成功した。2.複雑な形状の表面をSiC-C傾斜複合材料とする方法複雑な形状の材料や材料の表面すべてをSiC-C複合体で覆ったものを作成しようとするとき、ケイ素を多孔質炭素材料の表面すべてに着けたまま加熱する必要がある。この方法として結合剤をケイ素粉末に混合して用いることを検討した。この方法では塗布したケイ素が多孔質炭素によく浸透し多孔質炭素材料の表面近傍にSiC-C複合体ができる。作製したSiC-C傾斜
摩擦攪拌プロセスによるバイモーダルナノ組織の制御

金属マトリックスに微細硬質粒子が大量に分散している材料(例えば、溶射超硬合金皮膜)に対して摩擦攪拌プロセスを施すことでバイモーダルナノ組織が得られることが明らかとなった。また、クロム炭化物粒子及びバナジウム炭化物粒子を大量に含有する工具鋼皮膜に対する摩擦攪拌プロセスによって、理想的なナノ組織が形成された。当該工具鋼皮膜は同軸クラッディングトーチ及び半導体レーザを用いたレーザクラッディングによってSKD61板材表面に形成され、炭化物は母材結晶粒界に偏析する急冷凝固組織となる。一般的に、このような急冷凝固組織は材料を脆化させるために好ましくない。これに対し、摩擦攪拌プロセスを施すことでクロム炭化物及びバナジウム炭化物は粉砕され、強力な攪拌効果によって母材に均一分散した。同種の焼結体が示す最高のビッカース硬度が約750HVであるのに対し、摩擦攪拌を施した皮膜のビッカース硬度は900HV前後の極めて高い値を示した。摩擦攪拌プロセスを用いてバイモーダル組織を制御する為には、微細粒子を金属材料中に自在に分散させる技術の確立が重要である。平成20年度においては、代表的なマグネシウム合金であるAZ31の板材に加工した溝に微細粒子を充填し、当該領域に摩擦攪拌プロセスを施すことで組織の微細化が達成できることを確認した。また、外部から微細粒子を添加することなく、材料(SKD11)自身に含まれる粒子(クロム炭化物)を摩擦攪拌プロセスによって破砕し、当該微細化された粒子を組織制御に利用する手法も検討した。摩擦攪拌プロセスの予備処理として、SKD11板材表面にレーザ照射を施し、サブミクロンのクロム炭化物が母材結晶粒界に偏析する急冷凝固組織を形成させることで、SKD11をナノ組織化(母材結晶粒径: 200nm,クロム炭化物: 100nm)することに成功した。また、ナノ組織化したSKD11は、これまでに報告されているSKD11の硬度を大幅に上回るピッカース硬度(900HV以上)を有していた。当該手法によれば、板材への溝の加工や粒子の充填等が不要であり、プロセスの自動化も容易である。粗粒を意図的に形成させてバイモーダルナノ組織を実現するまでには至っていないが、硬質粒子を含有する金属材料の組織制御手法として、非常に効果的な手法であると思われる。平成20年度は摩擦攪拌プロセスに用いるツールの回転速度、移動速度、ツール形状、添加粒子のサイズ、添加粒子の形状、添加粒子の量等を制御し、種々の金属材に関してバイモーダルナノ組織の実現を目指す。数数十μmのWC粒子をNiやCoで結合させた溶射超硬合金皮膜に対して摩擦攪拌プロセスを検討した結果、金属結合相が200nmのナノ組織になることが明らかとなった。これは、これまでに検討してきたAlやMgに対する結果(摩擦攪拌プロセス中に硬質粒子が存在する場合、母材の結晶粒がより微細化される)と一致している。特殊なバイモーダル組織(WC粒子+ナノ金属結合相)を有する溶射超硬合金皮膜は優れた機械的特性を示し、超硬合金焼結体と同等以上の極めて高い硬度(2000HV)を示した。摩擦攪拌プロセス前の溶射超硬合金被膜には欠陥が散見されたのに対し、摩擦攪拌プロセス後の溶射超硬合金被膜にはほとんど欠陥が観察されなかった。摩擦攪拌プロセス中の塑性流動により、欠陥が消失したものと考えられる。また、SEM-EDXマッピングにより溶射超硬合金被膜/SKD11の界面近傍における元素分布を観察したところ、摩擦攪拌プロセス後のサンプルでは、SKD11基材に含まれるFeの溶射超硬合金被膜への拡散が確認された。当該結果は、摩擦攪拌プロセスが基材と溶射超硬合金被膜との密着性向上に資することを示唆している。昨年までの研究において、金属マトリックスに微細硬質粒子が大量に分散している材料(例えば、溶射超硬合金皮膜)に対して摩擦攪拌プロセスを施すことでバイモーダルナノ組織が得られることが明らかとなった。当該組織が極めて高い硬度を示したため、本年度はクロム炭化物粒子及びバナジウム炭化物粒子を大量に含有する工具鋼皮膜に対する摩擦攪拌プロセスを検討した。

当該工具鋼皮膜は同軸クラッディングトーチ及び半導体レーザを用いたレーザクラッディングによってSKD61板材表面に形成され、炭化物は母材結晶粒界に偏析する急冷凝固組織となった。一般的に、このような急冷凝固組織は材料を脆化させるために好ましくない。これに対し、摩擦攪拌プロセスを施すことでクロム炭化物及びバナジウム炭化物は粉砕され、強力な攪拌効果によって母材に均一分散した。母材結晶粒はナノメートルオーダーに微細化され、理想的なナノ組織が形成された。大量の微細な炭化物は摩擦攪拌によって導入される歪量を増加させると共に、微細化した母材結晶粒の粗大化を抑制するものと考えられる。同種の焼結体が示す最高のビッカース硬度が約750HVであるのに対し、摩擦攪拌を施した皮膜のビッカース硬度は900HV前後の極めて高い値を示した。
味覚受容器の動態とLife Cycle

個体の生涯を通じて味覚系がどの様に変化し、加齢の影響を受けるかを明らかにするためLife Cycleが比較的短く、かつ当教室での味覚系の解析技術について安定した実績を有するラットを用いて、研究を遂行した。出生直後からの週齢の経過に伴って舌前面に存在する味蕾の動態を組織学的に検索し、同時に舌の味覚刺激によって鼓索神経に誘発される神経応答を記録することによって、週齢変化に伴う特徴抽出を形態と機能の両面から追求した結果次の様な結果を得た。1)出生直後のラットは茸状乳頭中内20%に味蕾が認められたが、味孔を有するものは殆ど認められなかった。生後7日目では80%の乳頭に味蕾が認められたが、すべての味蕾に味孔が認められるようになるためには21日を要した。一方鼓索神経応答を目安として味覚の機能的動態を調べると基本的四昧のうち塩味に対する応答は加齢とともに増大したが、甘味に対する応答は3週齢をピ-クとして減少した。尚、酸味と苦味に対する応答は殆ど変化しなかった。2)特に特徴的に応答が変化する甘味について諸種の糖を用いて解析してみると34週齢までは乳糖に対する神経応答が特徴的に大きくこのことは哺乳、離乳との関係で興味深い。3)糖線維そのものも糖刺激に用いる種類によっては、インパルスが生じなかったり、応答の仕方が異なるがこの傾向は成熟ラットの方が大きいことや、蛋白分解酵素の影響が成熟ラットの味蕾に対して大きいこと、公叉順応についても成熟ラットの味覚系の方が大きく影響されること、ON応答とOFF応答の逆相関関係も成熟ラットの方が明確であること、更に出生直後は味孔が閉鎖された状態で生じる味神経応答と成熟後生じる味神経応答には何らかの差異があるのであろうことを考え合わせると、味覚系は出生後も引き続いて発育分化が続いているものと思弁される。1.新生児期である1週齢から成熟が十分完成する8週齢までのS.D.系ラットを用いて味覚刺激に対する鼓索神経積分応答を記録分析した結果,次の点が明らかになった.1)2週齢と8週齢で0.1MNaClに対する応答を標準として比較すると,特に甘味刺激及び酸味刺激の場合に2週齢で大きな神経応答を示す.2)0.1MNaclに対する相対的応答値で比較すると, 1週齢では全体的に神経応答は小さいが,酸味刺激に対する応答のみは2週齢の場合より著明に大きい. 3)甘味刺激については,週齢によって味刺激として用いた糖に対する神経応答の大きさの順序が異なり,注目すべきことは1週齢から4週齢までは乳糖に対し果糖の場合よりも大きな応答が得られることで,その順位は蔗糖>乳糖>果糖であるのに8週齢になると蔗糖>果糖>乳糖となる.これは哺乳との関係等を考える時きわめて興味深い知見である.4)4週齢までは各種の糖刺激に対する神経応答は大きく著明であるが, 8週齢をすぎるとすべて糖に対する神経応答がきわめて小さくかつ非定形的となる.5)各種の糖について2種の組合せで交差順応実験を行った場合, 8週齢では2週齢に比べて交差順応の生ずる割合が低くなり,成熟するにつれて味受容サイトがそれぞれ異ってくる可能性が示唆された.2.各週齢のラットの舌について組織学的に検索した結果, 1)2週齢で味蕾はほぼ完成した形態を示し味孔も多くの味蕾に認められることから,味蕾は2週齢でほぼ完成して機能していると考えられる.

2)2週齢でも1個の茸状乳頭中の味蕾の数は1個であり, 2週齢以後変動しないと考えられる.3)1週齢では味蕾の形態は不完全で味孔はほとんど開いておらず未完成の状態であると考えられるが,味刺激に対し相応の味神経応答が認められることははなはだ興味深いことである.昭和62年度には各種の糖に対する味覚神経の応答性が新生児期から成熟期にいたるまでに特徴的な変化をすることを明らかにした。本年度はこの各種の糖に対する味受容性の相違の機序を解明すべく研究を行い以下の結果を得た。1)各種の糖の組合せで交叉順応実験を行ってみると成熟した8週齢ラットでは0.5Mの蔗糖、黒糖、乳糖、ガラクトース、ブドウ糖及び麦芽糖について相互の間での味応答の交叉順応が有意差をもって認められなかったのに反し、幼若な2週齢ラットではわずかに乳糖と黒糖及びブドウ糖の間で交叉順応が認められなかっただけで残りすべての例で交叉順応が認められた。2)糖の受容サイトは蛋白質である可能性が示唆されているが、味受容器にプロナーゼEを作用させると各種糖に対する味応答が直後から特に大きな影響を受けるが幼若ラットでは約60分で回復するのに反し、成熟ラットでは蛋白分解酵素の影響が一層大きく60分経過後も対照値の50%しか回復しなかった。尚この傾向は用いた各種糖の間では大きな差異は認められなかった。3)単一糖線維を分離し各種の糖刺激に対するインパルスパターンを調べてみると、単一の糖線維の間でも蔗糖によく応答するもの、果糖あるいは乳糖によく応答するものなどの性格の違いがあることが明らかになり、またこの傾向は成長に伴い一層強くなった。4)各種糖刺激に対する味神経の積分応答に関しては、成熟ラットではON応答とOFF応答の間に負の相関があることが明らかになっているが、幼若ラットについてはこの関係がまったく認められなかった。以上のことから味覚受容器は生後も機能的分化が続くものであり乳糖等に対する受容サイトは生後のきわめて早い時期に分化がすすむものと思弁された。また、組織学的には少なくとも成熟するまでは味蕾の数が出生時のまま維持されることが示唆された。個体の生涯を通じて味覚系がどの様に変化し、加齢の影響を受けるかを明らかにするためLife Cycleが比較的短く、かつ当教室での味覚系の解析技術について安定した実績を有するラットを用いて、研究を遂行した。出生直後からの週齢の経過に伴って舌全面に存在する味蕾の動態を組織学的に検索し、同時に舌の味覚刺激によって鼓索神経に誘発される神経応答を記録することによって、週齢変化に伴う特徴抽出を形態と機能の両面から追求した結果次の様な結果を得た。1)出生直後のラットは茸状乳頭中内20%に味蕾が認められたが、味孔を有するものは殆ど認められなかった。生後7日目では80%の乳頭に味蕾が認められたが、すべての味蕾に味孔が認められるようになるためには21日を要した。一方鼓索神経応答を目安として味覚の機能的動態を調べると基本的四味のうち塩味に対する応答は加齢とともに増大したが、甘味に対する応答は3週齢をピ-クとして減少した。尚、酸味と苦味に対する応答は殆ど変化しなかった。2)特に特徴的に応答が変化する甘味について諸種の糖を用いて解析してみると34週齢までは乳糖に対する神経応答が特徴的に大きくこのことは哺乳、離乳との関係で興味深い。3)糖線維
生産農場における繁殖雌豚の蹄の外傷と淘汰と生存率

3繁殖農場で飼育されている繁殖雌豚の蹄の外傷(1頭当たり56か所)と、繁殖と淘汰リスクおよび行動の関連を調査した。蹄外傷は5点法(0から4)で、一番高いスコア(HCLS)を記録した。308頭を観察し、HCLSの割合は、1であった雌豚は43.5%、2は50.6%、3は4.9%、4は1.0%であった。HCLSは、繁殖(21日齢総子豚体重、授乳期子豚死亡率、離乳後交配日数)と淘汰リスクおよび行動に関連性はなかった。さらにこの研究プロジェクトから見つけられたリスク因子は、妊娠後期、高産次そしてスノコ間隙の方向であった。雌豚の身体に対して、スノコ間隙が垂直に設置されている床で、外傷が多かった。国内養豚生産農場における繁殖雌豚の蹄の外傷の詳細の実態と淘汰、生存と長期生存性、そのリスク因子を明らかにする。農家で蹄の外傷について調べる。協力農場から生産データを収集し分析する。本研究の大きな目的は、生産性改善、群健康管理および動物福祉向上のための技術・情報と知恵を供給することで、国内養豚農場の経営向上に寄与することである。具体的目標は以下である。1.国内養豚生産農場における繁殖雌豚の蹄の外傷の詳細の実態を調べる。2.・繁殖雌豚の蹄の外傷の部位と程度と行動の関係を明らかにする。3.繁殖雌豚の蹄の外傷の部位と程度と繁殖成績の関係を明らかにする。4.生産農場における繁殖雌豚の蹄の外傷のリスク因子を明らかにする。5.繁殖雌豚の蹄の外傷の部位と程度と6ヵ月後の淘汰と生存率の関係を明らかにする。6.繁殖雌豚の蹄の外傷の部位と程度と長期生存率(3年まで)との関係を明らかにする。了承が得られた研究農場において、観察研究を行った。分娩豚舎の分娩豚房で飼育されている妊娠末期豚の1頭当たり8蹄を観察した。スコア0を損傷なし、スコア1を表皮層内の損傷、スコア2を真皮に達する損傷、スコア3を皮下組織に達する損傷と定義した。観察した妊娠末期豚は70頭で、平均産歴は1,7±0,22(範囲0-6)であった。少なくとも1つスコア3、〓2、〓1の蹄損傷を持っていた妊娠末期豚は、それぞれ1頭(1.4%)、2頭(2.9%)、32頭(42.9%)であった。産歴0、〓2の妊娠末期豚は、産歴1の雌豚よりも、蹄損傷有りの雌豚の割合が高い傾向があった(45.5±5.95,57.1±5.92vs.20.0±4.78%)。妊娠末期豚における蹄損傷の有無は、総産子数、生存産子数、死亡子豚数、淘汰リスク、及び姿勢行動に関連がなかった。日本養豚の生産性はまだ低く、低生産性が国産豚肉の高生産コストの大きな原因の一つである。国内養豚農家の低繁殖生産性の原因のひとつが、繁殖雌豚の若いうちでの淘汰と死亡である。新しい若雌豚の淘汰の増加は、新しい若雌豚の導入コストの上昇という経済面だけでなく、若雌豚が増えることによる群免疫の低下により感染症も引き起こす可能性がある。生産農場においては、国内では約10%の雌豚が四肢障害で淘汰されている。そのほとんどは0産から4産までの若い雌豚である。四肢障害は蹄外傷と密接な関係がある。また、蹄外傷や四肢障害は生きている間の苦痛を伴うため、動物福祉上も問題であると海外では指摘されている。その意味で繁殖雌豚の蹄問題は長期でみた動物福祉と生産性と群健康管理にかかる問題である。生産農場を1チーム10人で訪問し、1頭の豚につき、4本の脚と2つの蹄の7か所の計56か所を仔細に観察した。3つの研究発表を行い主な結果は以下である。繁殖成績や淘汰記録を収集した。1.約60%の雌豚の蹄のどこかに外傷があった。2.蹄外傷のリスク因子は、産次が高い豚と妊娠期であった。初交配日齢は関連がなかった。3.授乳豚の蹄外傷は繁殖成績や淘汰リスクと関連性がなかった。4.妊娠期と授乳期の雌豚も、生存確率に差はなかった。5.妊娠豚はスノコ床で飼育されていて、間隙方向が横スノコ床より縦スノコの床で飼育されている雌豚に蹄の外傷が少なかったことから、縦スノコ床が勧められる。

日本養豚の生産性はまだ低く、低生産性が国産豚肉の高生産コストの大きな原因の一つである。国内養豚農家の低繁殖生産性の原因のひとつが、繁殖雌豚の若いうちでの淘汰と死亡である。新しい若雌豚の淘汰の増加は、新しい若雌豚の導入コストの上昇という経済面だけでなく、若雌豚が増えることによる群免疫の低下により感染症も引き起こす可能性がある。生産農場においては、国内では約10%の雌豚が四肢障害で淘汰されている。そのほとんどは0産から4産までの若い雌豚である。四肢障害は蹄外傷と密接な関係がある。また、蹄外傷や四肢障害は生きている間の苦痛を伴うため、動物福祉上も問題であると海外では指摘されている。その意味で繁殖雌豚の蹄問題は長期でみた動物福祉と生産性と群健康管理にかかる問題である。生産農場を1チーム10人で訪問し、1頭の豚につき、4本の脚と2つの蹄の7か所の計56か所を仔細に観察した。3つの研究発表を行い主な結果は以下である。また日本と米国の繁殖成績や淘汰記録を収集し分析した。1.妊娠豚はスノコ床で飼育されていて、間隙方向が横スノコ床より縦スノコの床で飼育されている雌豚に蹄の外傷が少なかったことから、縦スノコ床が勧められる。2、米国由来の雌豚を使用している農場は、国内育種の雌豚を使用している農場に比して、中・高産次で、四肢障害のされるリスクが高い。具体的内容:国内養豚生産農場における繁殖雌豚の蹄の外傷の詳細の実態、さらに淘汰、生存と長期生存性、そのリスク因子やマネジメントを明らかにする。国内や国外からの協力農場から生産データを収集し分析した。意義と重要性:リスク因子やマネジメントが明らかにすることで、農場の生産性の向上と、動物福祉改善に寄与できた。●約1%の母豚の蹄に大きな外傷があることが分かった。現在は改善されている。●産次があがるほど外傷はふえた。しかし繁殖成績には問題はなかった。●外傷の多い豚と少ないと豚間の比較で、生存確率に差はなかった。日本の農場における蹄の外傷問題はそれほど大きくない。●妊娠豚はスノコ床で飼育されていて、間隙方向が横スノコ床より縦スノコの床で飼育されている雌豚に蹄の外傷が少なかったことから、縦スノコ床が勧められる。●国内養豚場では安楽死を実施する農場が少ないことを指摘した。●農場で四肢がよくないとみられる母豚も、生存率は、正常とみられたものと変化していなかった。●母豚の犬座姿勢は、生涯成績とは全く関係なかった。●唾液コルチゾールは、常同行動をよくする豚とそうでない豚間で差はなかった。以上の結果は、日本の生産者への技術指導に有用である。研究協力農場を募集し、了解が得られた農場で野外研究を実施し、蹄の外傷、四肢障害の現状、そのリスク因子について調査した。3農場の調査の結果、真皮まで至る外傷を持つ割合は、5.9%であった。その傷はカカト部分にもとも多かった。日本では外傷は米国ほど多くないとした。雌豚の蹄損傷が多くなるリスク因子は、妊娠後期と高い産次であったことから、産次の高い豚と妊娠後期の豚の蹄の観察とケアが重要とした。妊娠期ストール飼育でスノコ床の間隙の方向について検討し、豚に対して縦の間隙方向が、横よりよいと示唆した。さらに若い母豚は、四肢障害と繁殖障害が多い、とくに低繁殖性農場に多いことから、マネジメントである若雌育成法と選抜の重要性を示唆した。予想以上に研究成果、論文が出ている24年度が最終年度であるため、記入しない。多くの農場を訪問しデータを集め、データベースの大型化をめざす。学会で発表し、論文をできる限り多く投稿する。今後は、「生産性向上と動物福祉改善」のための農場マネジメントの研究も推進したい。24年度が最終年度であるため、記入しない。
ヘリウムマイクロプラズマ原子発光検出チップの開発と環境測定システムの構築

環境測定システム構築のためのヘリウムラジオ波マイクロプラズマを用いた原子発光検出(AED)チップを開発した。ガスクロマトグラフィー(GC)用検出器としての塩素および臭素の検出限界は35pg/sec(S/N=3)であった。一方、液体クロマトグラフィー(LC)用検出器としてフッ素のng/secレベル検出が可能であった。前処理法としてインクジェット液滴を用いた分散液液マイクロ抽出法も検討した。ヘリウムマイクロプラズマを分解・励起源とした低消費ガス・低電力型原子発光検出チップを開発する。開発した検出チップをチップ分離システムに搭載し、実用性の高い環境測定システムを構築する。具体的には、(1)感度・選択性・測定安定性において既に開発した原子発光検出デバイスと同等以上の性能を有する検出チップを開発する。(2)チップGCカラムなどの小型分離システムに搭載し、その性能が発揮できる小型測定デバイスを開発する。(3)操作が簡便で、かつ効率的な前処理が可能な固相マイクロ抽出が適用できる試料導入部を搭載した測定システムを構築する。当該年度は、まず、環境測定対象物質として重要な有機塩素および臭素化合物に関して、同軸型マイクロプラズマトーチを備えた原子発光検出デバイスの検出特性評価および検出チップの試作を行った。モデル試料としてトリハロメタンを用い、特性評価には先行研究で開発したポータブルガスクロマトグラフを用いた。低消費プラズマガス検出を考慮し、プラズマガス流量を5.6mL/minとして印加電圧および印加周波数を最適化した。最適化した測定条件においては、化合物(分子構造)に依存せず、塩素および臭素量とそれぞれの原子発光強度との間に良好な直線関係が認められ、構成元素比の推定に使用できることを示唆した。検出下限に関しては塩素、臭素とも50pg程度であった。プラズマガス流量を制限したことにより、プラズマの不安定性に起因する繰り返し再現性の低下が認められた。ヘリウムマイクロプラズマを分解・励起源とした低消費ガス・低電力型原子発光検出チップを開発し、環境測定システムを構築することを本研究の目的としている。当該年度は試作した同軸型マイクロプラズマトーチを備えた原子発光検出(AED)チップを既に開発したポータブルガスクロマトグラフ(GC)に搭載し、環境測定システムを構築した。塩素および臭素の検出特性に関し、プラズマ生成条件を検討した。分光器は前年度購入したCCDマルチチャネル分光器を使用した。モデル試料としては前年度と同じトリハロメタンを使用した。試料をメタノール溶液とし、スプリット法によりGCに導入した。予備実験により比較的大きいAED強度が得られた912.1nm(塩素)および889.8nm(臭素)をそれぞれ検出波長とした。ポータブルGCに搭載するラジオ波印加用小型電源ボード(印加周波数250kHz、印加電圧1kV、印加電力5W)を想定し、市販のラジオ波電源で印加周波数250kHzとしたときのヘリウムプラズマが安定に生成する印加電力およびプラズマガス流量か検討した。その結果、印加電力およびプラズマガス流量の最小値は5Wおよび6mL/minであったことから、小型電源ボードが使用可能であることが示唆された。この条件において塩素および臭素のAEDを試みたところ、共に元素検出量5ng以下で良好な直線を示し、ピーク高さにより求めたGC-AEDシステムとしての検出限界は35pg(S/N=3)であった。当該年度はフッ素検出を志向した検出器の開発と環境測定システム構築のための前処理法の開発を行った。フッ素検出に関しては液体クロマグラフィー(LC)への適用を試みた。既に開発した原子発光検出器を既存のLC装置に接続してシステムを構築した。分光器は既に本研究で購入したCCDマルチチャネル分光器を使用した。モデル試料として1,1,1,-3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノールを用いたとき、構成元素であるフッ素の原子発光検出に成功した。プラズマ生成条件(印加電力、印加周波数およびヘリウムガス流量)が発光強度に与える影響を明らかとし、最適化条件においてフッ素検出量6μg以下の範囲で良好な直線性(R2=0.997,n=3)、ng/secレベルの検出感度を有することを明らかとした。また、フッ素の原子発光波長を測定波長としたとき、フッ素を含まない化合物に対して応答を示さなかったことからフッ素の選択的検出が可能であることを示唆した。前処理法の開発に関しては、微小液滴を利用した新規高効率濃縮法の適用を試みた。例えば、試料溶液への分散性の高いインクジェット液滴を用いた分散液液マイクロ抽出を検討した。ドデカフルオロ-1-ヘプタノール含有液滴(0,19nL)を用いて水溶液(1mL)中の食品用色素(スルホローダミンB)を抽出したとき、総液滴量1.5μLで濃縮率(濃度比)3.9x10^3倍(RSD=1.3%、n=3)を達成した。
マルチポルフィリンデンドリマーの自己組織化による光機能性ナノシリンダーの構築

AZO-HBC分子をTHFに加熱溶解した後放冷し、さらに室温で一昼夜放置すると、直径がおよそ35nm、長さが100-200nm程度のチューブ状構造体が生成することを見出した。このチューブはこれまでのHBCナノチューブに比べてアスペクト比が異常に小さい。興味深いことに、室温に冷却したAZO-HBCのTHF溶液に対して、数十秒の光照射を行った場合、これまでと同様のサイズを有するナノチューブが生成した。このように僅かな時間の光照射で自己組織化形態をスイッチできる系は極めて興味深い。この現象のメカニズムを解明するために、プロトンNMRや紫外など分析方法を用いて検討を行った。具体的には、この分子をTHFに加熱溶解した後放冷した溶液のプロトンNMRには、アゾベンゼンユニットが100%トランス体で存在することが分かった。すなわち、アスペクト比の小さなナノチューブがトランス体AZO-HBCのみの自己組織化によりなることを明らかにした。一方、上記のTHF溶液への紫外光(λ=365nm)照射によりアゾベンゼン部位を光異性化誘起した後のプロトンNMR結果には、トランス体のピークと伴いシス体に由来する新たのピークも観測された。これらのピークの面積計算によりトランス/シス体比は60/40%であることが分かった。つまり、紫外光照射を行うことによって一部アゾユニットはトランス体からシス体に異性化し、系中で光異性化行ってないトランス体とコアセンブリーによる通常の大きなアスペクト比を有するナノテューブが特異的に生成することを強く示唆する結果が得られた。上記の結果は、独創的なアプローチにより、分子レベルを超えたナノスケールでの光応答システムを構築することが成功し、機能発現のための分子配列が完璧に制御されたナノ構造体の先駆的な例を見出した。本研究は光応答機能を示す新規分子集合体の構築を目的とする。例えば、ヘキサベンゾコロネン(HBC)などが自己組織化して形成するカラムの周囲に光機能ユニットを配置し、発色団間の電子やエネルギー移動により発現する機能を探求する。本年度は、当研究グループが見出したナノチューブ状構造体への自己組織化能を有するHBC誘導体に、光異性化能を有するアゾベンゼンユニットを組み込んだ分子(Azo-HBC)をデザインし、その自己組織化と光応答性について検討した。この分子を塩化メチレンに加熱溶解後冷却すると自己組織化が進行し、直径20nm長さ数マイクロメートルのナノチューブが得られた。これらの構造特性は従来のものと同様であった。このチューブの懸濁液やAzo-HBCの塩化メチレン溶液に対して、アゾベンゼンの光異性化を誘起する波長の光照射を行ったが、それに伴う変化は観測されなかった。一方この分子をTHFに加熱溶解した後放冷し、さらに室温で一昼夜放置すると、直径がおよそ35nm、長さが100-200nm程度のチューブ状構造体が生成することを見出した。このチューブは、これまでのHBCナノチューブに比べてアスペクト比が異常に小さい。興味深いことに、室温に冷却したAzo-HBCのTHF溶液に対して、数十秒の光照射を行った場合、これまでと同様のサイズを有するナノチューブが生成した。詳細な検討から、THF中の自己組織化では、トランス体のAzo-HBCからはアスペクト比の小さなナノチューブが、シス体のAzo-HBCからは通常の大きなアスペクト比を有するナノチューブが特異的に生成することを強く示唆する結果が得られている。このように僅かな時間の光照射で自己組織化形態をスイッチできる系はナノスケールの光応答システムの構築の観点から極めて興味深い。この成果については現在論文作成中である。

上記の結果は、独創的なアプローチにより、分子レベルを超えたナノスケールでの光応答システムを構築することが成功し、機能発現のための分子配列が完璧に制御されたナノ構造体の先駆的な例を見出した。
歯周ポケットプラークコントロールのための生態学的検討

歯周疾患を考える上で必須である歯周ポケット内細菌叢の生態を理解し、これをコントロールするために、以下のような検討を進めた。1。歯周ポケット内細菌叢構成細菌の特徴の解析。(1).偏性嫌気性菌が多いこと。(2).糖非分解性の細菌が多いこと、(3).この様な性質を持つグラム陽性桿菌の新しい菌種が数多く発見されたこと。(4).中性条件を至適とする細菌種が多く、酸抵抗性が低いこと。(5).ポケット内グラム陰性桿菌のイオン要求性として、ナトリウム塩が考えられること。歯垢の酸産生菌では、むしろカリウム塩要求性である。2。ポケット内細菌叢細菌の病原性の解析。(1).細菌のポケット内定着に関連して共凝集能、酵素活性、線毛等があること。(2).ポケット内細菌の免疫反応への関与(抗体産生能、免疫細胞活性化能等)とその反応による組織破壊等も別途検討された。以上の検討を受け、生態学的コントロールとしては、以下のコントロールが可能と思われた。1。ポケット内微小環境の変更による細菌数と細菌の質のコントロール。(1).好気環境への変更;特定の細菌の増殖、酵素活性、毒素産生の抑制が見られた。(2).酸性環境への変更;多くの偏性嫌気性、糖非分解性の細菌の生育を抑制した。(3).環境変更による種々の酵素活性の変化が示され、生態学的コントロールの可能性が示された。2。抗菌物質によるポケット内細菌数のコントロール。植物性の抗菌物質、抗生物質等の適切な使用によるポケット内細菌のコントロールが可能と思われた。3。ポケット内細菌の病原性要因のコントロール。前述のような種々の病原性要因の産生、発現機構が検討された。4。ポケット自体の消滅。将来的な検討として、歯周ポケットそのものの消滅を図る検討も重要になると思われた。採択および研究補助金の交付が遅かったため、研究費配分を受けてすぐに第一回の研究班会議を平成8年1月に開催し、歯周疾患の病原性を考える上で必須である歯周ポケット内細菌叢の生体の基本的な理解に利する目的で、成人性の歯周疾患のポケットで見られる普遍的な系、すなわち、偏性嫌気条件、糖非供給状態、中性のpH領域、を基本的な系として実験を進める事とした。1。歯周ポケット内細菌叢構成細菌の特徴(1)糖非分解性の細菌が多いこと(星野報告)。この観点から、偏性嫌気性、糖非分解性Eubacteriumのアミノ酸利用について、特にアルギニン、フェニールアラニンの利用とその代謝経路(星野、協力者の上松報告)、糖非分解Eubacteriumの菌種によってアミノ酸代謝の結果である菌体内ケト酸の種類の量に特徴があること(土屋、協力者の佐藤報告)が示された。(2)偏性嫌気性菌が多いこと(星野報告)。この観点から、実験動物での細菌叢構成細菌の遷移(前田、協力者の岡本報告)が示された。(3)ポケット細菌叢細菌の病原性。Porphyromonas属細菌の共凝集能が、ポケット内定着に関与していること(梅本報告)、Prevotella属細菌の種々の病原関連酵素活性(福島報告)、健全歯肉溝での優勢菌(前田報告)、病巣環境での細菌の増殖と代謝(高橋報告)があった。(4)生態学的および曽於の他のポケットプラークコントロールの方法として、特殊な歯ブラシによるブラッシング、抗菌剤の応用等が紹介され(協力者の佐藤、中澤)、検討された。1。2。1。2。3。ポケット内

細菌の病原性要因のコントロール。前述のような種々の病原性要因の産生、発現機構が検討された。4。ポケット自体の消滅。将来的な検討として、歯周ポケットそのものの消滅を図る検討も重要になると思われた。歯周疾患を考える上で必須である歯周ポケット内細菌叢の生態を理解し、これをコントロールするために、以下のような検討を進めた。1。歯周ポケット内細菌叢構成細菌の特徴の解析。(1).偏性嫌気性菌が多いこと。(2).糖非分解性の細菌が多いこと、(3).この様な性質を持つグラム陽性桿菌の新しい菌種が数多く発見されたこと。(4).中性条件を至適とする細菌腫が多く、酸抵抗性が低いこと。(5).ポケット内グラム陰性桿菌のイオン要求性として、ナトリウム塩が考えられること。歯垢の酸産生菌では、むしろカリウム塩要求性である。2。ポケット内細菌叢細菌の病原性の解析。(1).細菌のポケット内定着に関連して共凝集能、酵素活性、線毛等があること。(2).ポケット内細菌の免疫反応への関与(抗体産生能、免疫細胞活性化能等)とその反応による組織破壊等も別途検討された。以上の検討を受け、生態学的コントロールとしては、以下のコントロールが可能と思われた。1。ポケット内微小環境の変更による細菌数と細菌の質のコントロール。(1).好気環境への変更;特定の細菌の増殖、酵素活性、毒素産生の抑制が見られた。(2).酸性環境への変更;多くの偏性嫌気性、糖非分解性の細菌の生育を抑制した。(3).環境変更による種々の酵素活性の変化が示され、生態学的コントロールの可能性が示された。2。抗菌物質によるポケット内細菌数のコントロール。植物性の抗菌物質、抗生物質等の適切な使用によるポケット内細菌のコントロールが可能と思われた。3。ポケット内細菌の病原性要因のコントロール。4。ポケット自体の消減。
人類の宇宙進出に伴う宇宙倫理学確立のための基礎研究

最終年度である本年度の最も重要な成果として、申請時におけるプロジェクト最大の目標であった宇宙倫理学全般を扱った論文集『宇宙倫理学』(昭和堂)を予定通り出版することができた。これにより、三年間のプロジェクト期間内で「宇宙倫理学確立のための基礎研究」という課題を達成することができたと考える。また、本プロジェクトの研究成果の公表という点でも以下のような成果が得られた。まず、京都大学で開かれた応用倫理国際会議に宇宙倫理学の研究者であるAnthony Milligan氏を招聘して、科研メンバーの報告も含めたワークショップを開催した事が挙げられる。このワークショップは、Milligan氏周辺と当科研メンバーとの共同での論文執筆計画などにつながっており、成果発信という点で一定の効果を挙げたと言えるだろう。その他にも学会報告として、科研メンバーによる宇宙科学技術連合講演会での発表が複数行われており、宇宙科学研究者コミュニティーに対しても宇宙倫理学の成果の公表を進めることができた。第三に、論文集の編者三名による一般向け出版記念イベントも行われ、一般向けの成果公表についても一定の成果が得られた。以上により、本プロジェクトの三年間で予定していた「人類の宇宙進出に伴う宇宙倫理学確立のための基礎研究」という課題を達成することができたと考える。今後の研究の発展としては、個々のメンバーによる成果報告が期間終了後も予定されているだけでなく、一部のメンバーを中心とする宇宙科学技術の問題を検討する別のプロジェクトが既に開始されており、部分的にはそちらに引き継がれている。本年度は、宇宙倫理学論文集を作成するための基礎研究として前年度から継続してきた公開読書会を開催した上で、各章の草稿を検討するためのミーティングを三度行い、論文集の骨子を作成した。また、分担者である杉本俊介が宇宙ビジネスの章の執筆に関連して、宇宙関連企業に対する聞き取り調査を行った。なお、2017年5月末に全ての原稿が出揃う予定となっている。その他の活動として、他の研究機関や研究資金と合同で、宇宙倫理学に関連する講師によるレクチャーを以下のように開催した。1)京都大学大学院文学研究科CAPEとの共催で、Sara M. Langston博士(Senmurv Consulting LLC)による特別レクチャー「Reimagining Icarus: Defining the Ethical and Legal Parameters for Human Space Exploration」、2)京都大学SPIRITS学際型プロジェクト「将来の宇宙開発に関する道徳的・社会的諸問題の総合的研究」(代表者:呉羽真)との共催で、青木滋之氏(会津大学准教授)および古田徹也氏(新潟大学准教授)を招いて、特別ワークショップ「宇宙探査・開発の倫理学」、3)分担者である伊勢田哲治が柴田一成氏(京都大学大学院理学研究科教授)と京都大学宇宙ユニット「宇宙学セミナー」の一環として行った特別対談企画「宇宙の道と人の道ー天文学者と倫理学者の対話」。その他、分担者である稲葉振一郎による『宇宙倫理学入門人工知能はスペース・コロニーの夢を見るか?』(ナカニシヤ出版、2016年)が出版され、その一部として本研究課題における検討の成果が公表された。研究会の実施、および論文集の原稿の執筆は順調に行われてきている。ただし出版助成の申請時期の関係で、出版自体は来年度にずれ込む予定となっている。今年度は、昨年度に引き続き本研究プロジェクトの最終成果物となるべき宇宙倫理学論文集の作成のため、各自の担当分野に関するディスカッションや宇宙倫理学という学問が全体としてどのような問題群に整理されるべきかといったディスカッションを行った。そうした作業の結果、秋には論文集の全原稿が揃うことになった。下の「現在までの進捗状況」の欄で述べるが、研究成果公開促進費にも採択されたこの論文集は、今後の日本において宇宙開発事業が推進されるに伴って生じてくる可能性のある多様な社会的あるいは倫理的問題を(法や経済ではなく)倫理学および哲学の観点から論じているという点で、またまだ生じていない宇宙開発に関連する倫理問題を予期的に論じているという点で、他に類のない重要な研究成果だといえるだろう。また、この論文集作成の作業の過程で得られた成果の一部は、学会やシンポジウム等の機会において既に公表されている。その他、研究メンバー外の報告者を招聘して「地球外知性体とのコンタクトー科学哲学、言語哲学、人工知能から考える」という特別ワークショップも開催した。アストロバイオロジーに関連する倫理問題や地球外生命体とのファーストコンタクト問題に関する倫理学的・哲学的な議論は、国内ではまだ本格的に着手されているとはいえない状況であるので、このような機会は、今後のこの領域の議論の発展、ひいては日本における宇宙開発事業に貢献しうる、重要な意義を持つものだといえるだろう。本研究計画申請時における主要な目的の一つであった宇宙倫理学の論文集の全原稿が既に揃っており、平成30年度科研費研究成果公開促進費(学術図書)にも採択され、最終年度である次年度内の出版が確実になったため。

このワークショップは、Milligan氏周辺と当科研メンバーとの共同での論文執筆計画などにつながっており、成果発信という点で一定の効果を挙げたと言えるだろう。その他にも学会報告として、科研メンバーによる宇宙科学技術連合講演会での発表が複数行われており、宇宙科学研究者コミュニティーに対しても宇宙倫理学の成果の公表を進めることができた。第三に、論文集の編者三名による一般向け出版記念イベントも行われ、一般向けの成果公表についても一定の成果が得られた。以上により、本プロジェクトの三年間で予定していた「人類の宇宙進出に伴う宇宙倫理学確立のための基礎研究」という課題を達成することができたと考える。今後の研究の発展としては、個々のメンバーによる成果報告が期間終了後も予定されているだけでなく、一部のメンバーを中心とする宇宙科学技術の問題を検討する別のプロジェクトが既に開始されており、部分的にはそちらに引き継がれている。29年度は本年度に引き続き論文集作成作業を行う。それと並行して、関連研究機関などとの連携しつつ国内外の研究者の招聘などを積極的に行なっていくことで、論文集発行以降の宇宙倫理学研究の展開のための基盤作りを行なっていく。最終年度である30年度は、上で述べた論文集を出版した上で、その論文集に関連した研究会を開く予定である。また12月に京都大学で開催される応用倫理国際会議に於いて宇宙倫理学のパネルを設置することになっている。最大の理由は、講演者の招聘を他の機関や研究資金と共同で行ったため、本科研からの支出負担が予定よりも小さくて済んだため。来年度12月に京都大学で開催される応用倫理国際会議において宇宙倫理学のパネルを開催することになっており、そこに海外の研究者を招聘するための資金を確保するために次年度使用額が生じた。使用計画は、既に述べたように、海外研究者の招聘費用として用いる、というものである。この分については、29年度以降に予定している国外の研究者の招聘等に用いる予定である。
超低温領域までの新奇電子状態の研究

本研究は極低温(50 mK)まで行われている強相関電子系研究を超低温(1 mK)まで拡張することを目的とした。その第一歩として超低温度領域で有効な測定手段を見出すために、重い電子系超伝導物質CeCoIn5の量子振動測定を行った。その結果、超低温領域で量子振動の振幅の減少と周波数の不連続変化を観測し、超伝導相と隣接する秩序相が存在することがわかった。CeCoIn5の超伝導状態は量子臨界点近傍にあるが、超伝導相と隣接する秩序相の存在の有無は長年の謎であった。全く予想外の本研究成果は、この物質における新しい相の発見にとどまらず、今後の超低温物性研究が非常に有望であることを示している。本研究は強相関電子系研究を希釈冷凍機温度より下の超低温度領域にまで拡張するため、(1)ポメランチューク冷凍機開発による新しい超低温作成方法の開発(2)超低温領域で有効な電子系研究のための測定手法の開発の2点を目的としている。今年度は以下のような進展があった。(1)ポメランチューク冷凍機開発のための技術開発を行った。特に、ポメランチューク冷凍機の運転に必要なヘリウム3ガスを高純度化する装置に必要な機材を選定し、装置設計を行った。また、既存の希釈冷凍機に組み込むためのポメランチュークセルの設計を行い、次年度以降に予定しているテスト運転に必要な準備を整えた。(2)冷凍機開発と並行して、超低温領域における測定技術を確立するために、既存の核断熱消磁冷凍機を用いた重い電子系物質CeCoIn5の超低温量子振動測定を行った。その結果、臨界磁場より上の常伝導状態において、希釈冷凍機温度以下の超低温領域で量子振動の振幅と周波数に変化が現れることを発見した。我々の結果は、CeCoIn5の超伝導相と隣接するなんらかの秩序状態が存在する可能性があることを世界で初めて示したものである。この物質における特異な超伝導状態は隣接する秩序相との間の量子臨界ゆらぎの影響を受けている可能性が指摘されていたが、別の秩序相が存在するかどうかは今まで謎であった。我々の結果は超低温測定によってこの長年の謎を明らかにできる可能性を示している。今後、NMR測定などを用いることでこの秩序相の詳細を明らかにする予定である。さらに、この結果によって、我々の量子振動測定が超低温領域で有効な測定であることが分かった。加えて、希釈冷凍機温度領域より下の超低温度領域に未知の電子状態があることを示すこの結果は、今後の超低温度領域における物性研究が非常に有望であることを示している。ポメランチューク冷凍法の開発は計画通り進行している。当初の計画以上の進展があったのは超低温領域におけるCeCoIn5の量子振動の変化が発見されたことである。超伝導相と隣接する秩序相の存在を示唆するこの結果は、当初全く予期しなかったものである。この結果は、強相関電子系物質の量子振動測定が超低温度領域で有効であることを示す当初の目的を大きく超え、超低温度領域における強相関電子系物質の豊富な物理状態の存在を示すものであり、今後の進展に大きな希望を与える。現在すでに、NMR測定などから秩序相の詳細を明らかにする研究に発展しており、今後の大きな発展が期待できる。本研究は強相関電子系研究を希釈冷凍機温度より下の超低温度領域にまで拡張するため、(1)「ポメランチューク冷凍機開発による新しい超低温作成方法の開発」(2)「超低温領域で有効な電子系研究のための測定手法の開発」の2点を目的としている。(1)ポメランチューク冷凍法のために必要な高純度ヘリウム3を生成するために必要なヘリウム3高純度化装置が完成した。この装置を用いて低純度のヘリウム3(20%)を高純度化(99.99%)することに成功した。ポメランチューク冷凍に必要なヘリウム3が揃ったため、テストセルを用いた試運転を次年度以降に行う予定である。(2)昨年度行った重い電子系超伝導体CeCoIn5の超低温量子振動測定から、希釈冷凍機温度以下の超低温領域で量子振動の振幅と周波数に変化が現れることを発見した。これは、CeCoIn5の超伝導相と隣接するなんらかの秩序状態が存在する可能性があることを示している。本年度はこの秩序相の詳細を明らかにするために超低温核磁気共鳴(NMR)測定を行った。超低温装置にNMR測定に必要な高周波同軸を導入し、高精度のNMR測定を超低温度まで行う事を可能にした。その結果、Co原子核におけるNMR測定からスピンー格子緩和時間(T1)の温度依存性を超低温度まで測定し、量子振動で異常のあった温度でT1の温度依存性に変化が現れることが分かった。この結果は磁気秩序相が現れたことを強く示唆するものであるが、その後の追加測定において試料依存性がある可能性が示された。磁気秩序相の存在を確かなものにするため、複数の試料における追加測定を次年度に引き続いて行う予定である。

その結果、超低温領域で量子振動の振幅の減少と周波数の不連続変化を観測し、超伝導相と隣接する秩序相が存在することがわかった。CeCoIn5の超伝導状態は量子臨界点近傍にあるが、超伝導相と隣接する秩序相の存在の有無は長年の謎であった。全く予想外の本研究成果は、この物質における新しい相の発見にとどまらず、今後の超低温物性研究が非常に有望であることを示している。CeCoIn5において見つかった秩序相は磁気秩序相である可能性が高い。今後、その詳細をNMR測定から明らかにする。予備的な測定から超低温度領域でもNMR信号を得ることに成功しており、今後の測定から新しく見つかった秩序相の詳細が明らかになることを確信している。この結果は希釈冷凍機温度以下に冷却しても何もないと思われていた強相関電子系研究の認識を大きく更新するものである。今後の超低温研究を加速するため、ポメランチューク冷凍法を用いた電子物性測定技術を確立し、より簡便な超低温度測定を実現する。低温物理学