hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ビデオフィードバックを用いた幼児期の親子関係への介入技法の開発

本研究は、アタッチメント理論に基づいた母子関係への介入技法であるVIPP-SD (Video-feedback intervention to promote positive parenting and sensitive discipline)をわが国で実施し、その適用可能性と限界について明らかにするものである。初年度では、日本語版マニュアルを作成し、予備的に実施した。その結果、日本語版の作成では、行動療法的な技法の説明にかなり工夫が必要なことが明らかになった。別に行った行動療法的技法に関する調査研究では、このやり方がわが国の一般的育児信念とは異なる部分が多く、行動療法的技法に関する知識を多くの人が持っていないことが明らかになった。それ故に、VIPP-SDで、行動療法的な技法に関する部分の適用にわが国の育児実態に即した工夫が必要と言える。また、VIPP-SDを予備的に攻撃性の問題を主訴とする3歳・男児に実施したところ、顕著な効果が見られた。単に親子関係が改善しただけでなく、母親が本児への対応を大きく変えることで、本児の攻撃的行動が減少し、問題が解消された。親子の関わりをビデオに撮影し、それを視聴しながら対象者と話し合うことで、親が子どもの行動から子どもの気持ちを把握し、数回の介入で親子関係を変えたり、それに由来する問題行動の改善に寄与することが分かった。その結果、本介入プログラムが開発されたオランダとは異なり、わが国では家庭に訪問して実施する方法があまり好まれず、人見知りや緊張で、家庭におけるビデオ映像が日常とは異なる特殊な場面になってしまい、そのことを考えに入れて介入が行われなければならないことが明らかとなった。そのため、介入マニュアルの大幅な改変が試みられることになった。一方、母親から介入の感想について伺うと、全員、ビデオを通じて育児方法を学ぶことがとても役に立ったと答えており、支援回数を追う毎に、子どもに対する行動が目に見えて変化し、子どもの信号に敏感になったり、子どものペースに合わせて関われるようになった。もっとも、子どものアタッチメント・パターンについては、介入の前後で大きな変化が見られるほどではなかったが、母親に対する行動頻度が増加するなどの変化があり、子どもの行動にも介入の効果が見られた。昨年度の課題であったしつけ部分の行動療法的な介入については、使う言葉を工夫したり、ビデオ映像以外の日常場面の問題を取り上げるようにマニュアルに工夫を凝らした結果、実際の介入では、さほどの問題を感じることはなかった。本研究は、ビデオ育児支援法(Video-feedback Intervention to Promote Positive Parenting and Sensitive Disciplinel : VIPP-SD)のわが国での適応可能性を実証することを目的として行われたものである。本年度においては、前年度に収集された資料をさらに分析して、新たな知見を得た。その結果、ビデオ映像を単に視聴するだけでは、母親に新たな気づきが生まれることがなく、ビデオ映像の見せ方や、支援者の映像に対するコメントが、母親の気づきに大きな影響を与えることが分かった。とりわけ、ビデオ映像から子どもの発達的特徴が表れている場面を取り上げることで、子どもの行動が何を示しているのか理解することにつながり、子どもの内面をどのように推察すればいいのか、母親が理解して、子どもの気持ちへの気づきにつながることが分かった。ビデオ育児支援における母親の気づきが多いほど、母親の行動に変化がみられた。本年度では、さらに、ビデオ育児支援法による介入効果の検証を行い、支援前に母子間のアタッチメントに未組織・無方向性アタッチメントに特徴的に見られる行動が生じた事例において、支援後、アタッチメント関係は不安定なままでも、未組織・無方向性アタッチメントに特徴的な葛藤的やり取りが消失したという支援効果が明らかになった。ビデオ育児支援法は、母親の行動だけでなく、母子関係そのものに変化がもたらすと言ってもいい結果であった。こうした知見をもとに、最終年度に向けて、子どもに発達障害がみられる親子関係に困難が生じやすい事例を取り扱うための問題点を明らかにした。本研究は、ビデオ育児支援法(Video-feedback Intervention to promote Positive Parenting and Sensitive Discipline: VIPP-SD)のわが国での適応可能性を実証することを目的として行われたものである。本年度は、これまでに得られたデータをさらに精査して、親子で遊んだり、日常活動を行ったりしている場面のビデオフィードバックが、介入効果をもつための条件を明らかにした。その結果、ビデオフィードバックによる効果的な介入のためには、子どもの優れた行動に注目することが重要であり、子どものアタッチメントに関する信号行動をうまく取り上げて、それに対して敏感に反応して安全基地として母親が機能している場面について親と話し合うことが重要であることが明らかとなった。つまり、母親にうまい関わりを教えるのではなく、子どもの行動に注目しながら親の行動を合わせる関係性作りの介入こそが、本介入技法の重要な点であることが明らかになったと言える。また、母親と支援者の関係性も重要であり、支援者が母親にとっての安全基地となれるように「抱える環境」を形成することが、効果的な介入のための条件であることが分かった。そうした配慮を欠いたビデオフィードバックにおいては、母親は、自身の育児行動の否定的側面に注目しては自己評価を下げることとなり、単に、ビデオ映像を見せるだけでは、介入がうまくいかないことが分かった。本年度では、これらの成果をもとに、日本心理臨床学会と日本発達心理学会において、よりよい親子の関係性を形成するための条件を明らかにするためのシンポジウムを行った。研究協力者を募ることが困難であった。4回の家庭訪問、2回の研究室の来所に応じていただける方が少なかった。研究代表者に、大学での教育・臨床活動についての負担が重く、研究にさく時間をとることが困難であった。

24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度において、通常発達の母子についての資料を少し増やすとともに、発達障害をもつ幼児の母子関係に対する介入を行う。そのことによって、通常発達児における事例と発達障害のある児の事例と比較して、ビデオ育児支援法のわが国の幼児期の親子関係への介入としての適応可能性について検証する。当初予定したよりも事例数の減少は否めないが、各事例を丁寧に検証することで、有効な知見を得ることを目指す。
種々の酸化物表面におけるThermalNOxの生成機構

代表的大気汚染物質のひとつであり酸性雨の元凶ともなっているNOxは、その成因をサーマル、プロンプト、フューエルの3つに大別できる。この内サーマルNOxは、高温場で大気中のN_2とO_2が反応してできるものであり、適当な触媒が存在すればどこででも生成しうる。NOxは、特殊な条件を除けばNOが主成分であり、NOx対策はNO対策であると言い換えることができるが、触媒表面でのサーマルNOのケミカルな生成・分解機構については未だ不明である。本研究は、種々の酸化物表面におけるサーマルNOの生成・分解に焦点を絞り、ケミカルな反応速度を実測することを目的としている。触媒としてはエンジン等燃焼装置に用いられる鉄鋼材料の酸化皮膜を想定し、Fe_3O_4を用いた。まずN_2-O_2混合ガスからのNO生成速度を測定したところ、ガス流量の影響を完全には無視できず、ガス側物質移動抵抗が関与した速度しか測定できなかった。そこで当初の計画通りアイソトープ交換法を採用するために、予備実験を行ったが、^<15>NOアイソトープに相当する質量数31のマスピークバックグラウンドが大きく、精度の高い測定が困難であった。そこで本研究では、Fe_3O_4表面にAr-NO混合ガスを吹き付けて、NOの分解速度を測定することとした。その結果、Fe_3O_4上でNOは分解し、600950°Cの温度範囲では分解速度はガス流量に独立であることから、触媒表面における化学反応が律速していることがわかった。この条件では、速度はNO分圧の1次に比例し、NO分子の解離が支配的であることが示唆された。化学反応速度の見掛けの活性化エネルギーは約400kJと、温度依存性が非常に大きいことがわかった。触媒としてTiO_2やCr_2O_3も用いたが、Cr_2O_3も分解触媒として作用することがわかったので、本研究では、触媒組成を連続的に変化させた時の基礎データとして必要な、鉄クロマイト固溶体の熱力学的性質を直接測定した。今後はこの鉄クロマイト固溶体表面でのNOの分解速度を測定していく計画である。NOxは、特殊な条件を除けばNOが主成分であるが、触媒表面でのサーマルNOのケミカルな生成機構については未だ不明である。これは、高温場では気相内物質移動抵抗が非常に大きくなるため、実験的にケミカルな反応速度を求めることが一般的に難しいからである。本研究は、サーマルNOの生成に焦点を絞り、種々の酸化物表面におけるN_2とO_2からのNOの生成についてケミカルな反応速度を実測し、その機構を明らかにすることを目的としている。測定には質量数15の窒素同位体を用いたアイソトープ交換法を採用する。本法は見掛け上平衡状態で反応を生じさせるため、高温測定時に障害となる物質移動の影響を受けず、通常の手法では困難なケミカルな反応速度を求めることができる。本年度は高性能の四重極型質量分析装置を導入し、本実験で生成するNOの分圧が10^<-3>

atm以下と微量であることが予想され、また購入を予定している^<15>NOアイソトープ含有ガスが非常に高価であることから、まずFe_3O_4を触媒としたN_2-O_2混合ガスからのNO生成速度を測定し、実験システムの整備と方法の確立を図った。その結果、本装置で10^<-3>10^<-1>atm程度の微量NOガスを検出、定量できることが分かった。また、予想通り反応はガス拡散の影響を受けるため、当初の目的達成のために、本年度はアイソトープガスを導入してケミカルな反応速度の実測にステップアップする計画である。代表的大気汚染物質のひとつであり、酸性雨の元凶となっているNOxは、その成因をサーマル、プロンプト、フューエルの3種類に大別できる。このうちサーマルNOxは、高温場で大気中の窒素と酸素が反応してできるものであり、適当な触媒が存在すれば、平衡論的には必ず生成する。NOxは、特殊な条件を除けばNOが主成分であり、最も有害なNOxであるNO_2も、その成因はNOの酸化であると言われており、NOx対策は、NO対策であると言い換えることができる。しかし触媒表面でのサーマルNOのケミカルな生成・分解反応機構については未だ不明である。以上のような観点から、本研究では、種々の酸化物触媒表面におけるNOの分解・生成反応速度を測定し、その反応メカニズムを解明すると共に、高効率のNO分解触媒を探求することを目的とした。研究初年度である平成12年度では、Fe_3O_4触媒表面での酸素-窒素混合ガスからのNO生成速度を測定した。その結果、触媒表面における化学反応は速く、ガス側物質移動過程によって反応が支配されていた。このことから、研究最終年度である平成13年度では、当初の予定に従って同位体交換法を用いた測定を試みた。しかしながら、導入する窒素、酸素中に微量に含まれるNO、もしくは質量数30に相当する炭化水素系物質のために、NO同位体の微小な濃度変化を検出することが困難であった。そこで、NOx低減のために最も重要なNOの分解速度の測定に計画変更した。その結果、石英、アルミナ、マグネシア触媒ではNOは分解せず、白金では約5%、マグネタイトでは約10%の最大分解率が得られた。マグネタイトを用いて、ガス流量、温度、NO分圧の影響について調べた結果、約950°C以下の温度では触媒表面における化学反応が律速段階であることが判明した。反応速度はNO分圧の1次に比例し、NO分子の解離が反応を支配していると推定された。しかし反応の活性化エネルギーは約400kJ/molと非常に大きく、1000°C以上ではガス側物質移動過程が律速となり、温度依存性が極めて小さくなることがわかった。現在は、より詳細な反応メカニズムを解明するために、窒素や酸素の分圧依存性の測定を継続すると共に、更に高効率の分解触媒探求を目的として、Cr_2O_3、TiO_2、CaO等を触媒として用いて同様の測定を行っている。なお、触媒候補のひとつであるCr_2O_3はFeOやAl_2O_3と固溶体を形成し、結晶構造を連続的に変化させることができるので、ミクロな反応機構を検討する際に都合が良い酸化物である。そこで速度解析上必要な、これら固溶体の熱力学的性質についても実験的に検討している。
新規神経機能調節ペプチドCox17pの視床下部における生理的役割

昨年度はGST-Cox17pを用いて、Cox17p 1分子に対し約2.5原子の銅イオンが結合すること、またこの結合には分子内の-KPCCVC-配列中のシステイン残基が必須であることを明らかにした。今年度は、大腸菌ではなくB.brevisを宿主として組み換えヒトCox17pペプチドを大量に発現・精製し、その生化学的性質を詳細に解析した。その結果、Cox17pは銅、ニッケル、亜鉛、マンガン、カドミウム、コバルトの6種の重金属のうち銅に最も親和性を示すこと、さらに還元条件下でCox17p 1分子につき約3原子の銅を結合すること、またこの銅との結合はpH47.5まで維持され、これよりも酸性または塩基性で急激に結合が失われることなどが新たに明らかとなった。一方、昨年度作成したCOX17遺伝子欠失をヘテロにもつ個体同士を交配したが、COX17遺伝子欠失をホモにもつ個体は生まれず、胚性致死であることが確認された。そこで、胚のどの時期で致死に至るのかを追跡した。その結果、6.5日胚にはCOX17遺伝子欠失をホモにもつ個体が存在するが、それ以降の胚は急速に退縮し胎生8.510の間で致死となっていることがわかった。さらに6.5日の胚において野生型及びヘテロの胚はチトクロムc酸化酵素(CCO)活性を示すのに対し、ホモと思われる個体ではその活性が消失していた。これに対し、ホモ胚のコハク酸脱水素酵素活性やCCOを構成する他のCOXサブユニットの発現には異常が認められなかったことから、Cox17pが欠失した結果、ミトコンドリアへの銅の輸送が阻害されCCO活性が消失したことが判明した。また、ホモ胚の解糖系も正常であったことから、胎生6.5日までは一般に電子伝達系に非依存的に胚発生が進行することが明らかとなった。本研究において、今年度は以下の知見が得られた。1.マウスを用いて哺乳類Cox17p mRNAの発現を調べたところ、心臓、腎臓、脳の順に発現が高く、逆に肝臓や小腸においてその発現が著しく低かった。またいくつかのマウスの培養細胞においてCox17p mRNAの発現を調べたところ、脳下垂体や副腎皮質由来の細胞で高く、繊維芽細胞由来の細胞では著しく発現が低いという結果が得られた。さらに出生前後において、脳では新生児期に一度発現が下がるものの成長に従って発現が著しく上昇するのに対し、心臓では胚のそれもかなり早い段階から高レベルで発現していることが明かとなった。2.全長約9KbのマウスCOX17遺伝子をクローニングし、その遺伝子構造や染色体上の位置を特定した。その結果、マウスCOX17遺伝子は3つのエクソンをコードしており、第16番染色体に位置していることが判明した。また本遺伝子の5'上流領域をルシフェラーゼアッセイやゲルシフト分析により更に詳細に解析した結果、本遺伝子発現には転写因子Sp1及びNRF-1が強く関与していることが明かとなった。3.上記2.で得られたマウスCOX17染色体DNAを用いてターゲティングベクターを構築し、ES細胞に導入後、キメラマウスを作製した。このキメラと野生型を交配させ、ヘテロマウスを得た。現在COX17遺伝子が完全に破壊されたホモマウスの作成中である。4.GST-Cox17p融合タンパクを大腸菌に発現させ、これを用いてin vitroにおける金属結合活性を検討したところ、1)野生型のCox17pペプチドは1分子で約3原子の銅と結合すること2)推定金属結合モチーフであるCCXC部分のシステイン残基をグリシンに置換した変異体では、銅との結合が著しく阻害されたこと3)in vitroでは銅以外にも、カドミウムなど他の重金属とも結合しうることが新たに明かとなった。

これに対し、ホモ胚のコハク酸脱水素酵素活性やCCOを構成する他のCOXサブユニットの発現には異常が認められなかったことから、Cox17pが欠失した結果、ミトコンドリアへの銅の輸送が阻害されCCO活性が消失したことが判明した。また、ホモ胚の解糖系も正常であったことから、胎生6.5日までは一般に電子伝達系に非依存的に胚発生が進行することが明らかとなった。
ゾル・ゲル法と遠心力処理を組み合わせたプロセスによる傾斜ガラスの作製とその物性

固体中で原子の沈降を起こすためには100万Gレベルの重力場を必腰とするが、ゾルではコロイド粒子の原子量が大きいので10万G以下の重力場でも沈降が起こり、分子スケールの傾斜構造を形成することが可能である。また、ゾル・ゲル法によるガラスの製造では熔融法に比べて格段に低い焼成処理によって製造が可能である。本研究はゾル・ゲル法と重力場を組み合わせることによって分子スケールの傾斜構造を有するガラスを製作し、その物性を探ろうとするものである。本研究では、任意の物質系で分子スケールの傾斜構造を持つバルクガラスを製造する技術を確立することを第一の目的とした。平成12年度は、40-80°Cで温度を精密に制御でき、加速度方向と容器軸方向を一致させ最大2万gで連続運転できる恒温装置付高速遠心機を製作した。平成13年度はクラックの発生を防ぐためにTiO_<2^->SiO_2系ガラスで触媒、遠心処理条件を変えた実験を行い、加水分解時間と遠心処理の改良によってクラックがこれまでの半分以下の傾斜ガラスが得られた。さらに、微小領域の構造や光物性を調べるために購入したフーリエ変換赤外顕微装置などを用いてTiO_<2^->SiO_2傾斜ガラスを調べた。この結果、赤外吸収スペクトルから吸収端の連続的な変化が観察され、得られた傾斜ガラスは分子スケールで連続的に傾斜していることが確認された。平成14年度はZrO_<2^->SiO_2,Al_2O_<3^->SiO_2,B_2O_<3^->SiO_2,V_2O_<3^->SiO_2系で実験を行い、ZrO_<2^->SiO_2はミリスケールで、Al_2O_<3^->SiO_2でミクロンスケールで傾斜構造を持つガラスをつくることができた。これらのガラスについても赤外吸収スペクトルから吸収端の連続的な変化が観察され、得られたガラスは分子スケールで傾斜していることが確認された。B_2O_<3^->SiO_2,V_2O_<3^->SiO_2系では混合ゾルを作製するところまで行ったが、時間切れのために傾斜ガラスを作製するまでには至らなかった。ゾル中のコロイド粒子の生成や沈降現象は物質に依存し、物質ごとに最適条件を探る必要があるが、本研究でゾル・ゲル法と遠心力処理によって様々な系で分子スケールの傾斜ガラスや複合ガラスが得られることが明らかになったので、今後、機能を持った応用性のある傾斜ガラスをめざして研究を続ける方針である。

固体中で原子の沈降による傾斜構造を実現するためには熱エネルギーに匹敵する100万gレベルの重力場を発生しなければならないが、ゾルではコロイド粒子の原子量が大きいので10万g以下の弱い重力場でも分子スケールで傾斜構造を形成することが可能である。また、ゾル・ゲル法を用いたガラスの製造では熔融法に比べて格段に低い焼成処理によって製造が可能である。筆者らは平成9,10年度の科研費萌芽的研究の援助を得て、ゾル・ゲル法と重力場を組み合わせることによって分子スケールの傾斜構造SiO_2-TiO_2ガラスを製作することに成功した(特許申請,1999;論文,2000)。しかしながら、クラックが避けられないなどの問題が残っており、物質系もSi-Ti系に限られ、電子物性機能を探るために様々な系の研究が望まれる。本研究はこれまでの研究を発展させ、実用化をめざして任意の形状で分子スケールの傾斜構造を持つガラスを製造する技術を確立することを第一の目的とし、次に特に光電子物性など応用につながる遷移金属系のガラスで傾斜構造の形成をめざしている。初年度である平成12年度は、このために40-80°Cで温度を精密に制御でき、加速度方向と容器軸方向を一致させ最大4万gで連続運転できる恒温装置付高速遠心機を製作し、性能を確認した。実験は、これまでに得られた傾斜ガラスはクラックを含むので、クラックの発生を防ぐためにSiO_2-TiO_2系ガラスで触媒、遠心処理条件を変えた実験を行い、大きな傾斜ガラス作製の見通しが得られた。今後、応用展開をはかるためには物性の解明が極めて重要であり、光物性と構造観察を行うとともに、特に遷移金属系を含む系も対象としていく計画である。固体中で原子の沈降を起こすためには100万gレベルの重力場を発生しなければならないが、ゾルではコロイド粒子の原子量が大きいので10万g以下の弱い重力場でも沈降が起こり、分子スケールで傾斜構造を形成することが可能である。また、ゾル・ゲル法によるガラスの製造では熔融法に比べて格段に低い焼成処理によって製造が可能である。筆者らは平成9,10年度の科研費萌芽的研究の援助を得て、ゾル・ゲル法と重力場を組み合わせることによって分子スケールの傾斜構造SiO_2-TiO_2ガラスを製作することに成功した。本研究はこれまでの研究を発展させ、実用化をめざして任意の形状で分子スケールの傾斜構造を持つガラスを製造する技術を確立することを第一の目的とし、特に光電子物性などの応用につながる傾斜ガラスの創製をめざしている。平成12年度は、40-80°Cで温度を精密に制御でき、加速度方向と容器軸方向を一致させ最大3万gで連続運転できる恒温装置付高速遠心機を製作し、性能を確認した。平成13年度はクラックの発生を防ぐためにSiO_2-TiO_2系ガラスで触媒、遠心処理条件を変えた実験を行い、加水分解時間と遠心処理の改良によってクラックがこれまでの半分以下の傾斜ガラスが得られ、また、他の二成分系のガラスの作製条件を探った。さらに、微小領域の構造や光物性を調べるために購入したフーリエ変換赤外顕微装置などを用いてSiO_2-TiO_2傾斜ガラスを調べた。この結果、赤外吸収スペクトルから吸収端の連続的な変化が観察され、得られた傾斜ガラスは分子スケールで連続的に傾斜していることが確認された。今後、応用展開をはかるために様々な物性を調べるとともに、特に遷移金属系を含む他の系も対象としていく計画である。固体中で原子の沈降を起こすためには100万gレベルの重力場を必要とするが、ゾルではコロイド粒子の原子量が大きいので10万g以下の重力場でも沈降が起こり、分子スケールの傾斜構造を形成することが可能である。
昆虫行動定量計測による神経回路解析

オ-プンル-プ型トレッドミル球によるクロコオロギの定位接近行動の解析と、その結果を基礎とした神経回路材能の解析を行った。1)行動解析a)雄の誘引歌による雌の定位接近行動を観察者の干渉なしに自動的に記録するトレッドミル装置を作成・改良した。定位方向、積算歩行距離・実接近距離(ベクトル量)を同時記録、算出するとともに、デ-タの蓄積が確実に行えるよう、ハ-ド・ソフトともに完成させた。b)定位行動の概日リズムを測定した結果、予想に反し日中が最も高く、日中実験が望ましいと判定できた。c)羽日直後の雌には、定位行動は認められず、2ー3日後より徐々に発想し始め、その後終生継続してみられ、その度合は安定していた。d)雌は、雄コオロギの誘引歌のみならず、闘争歌にも誘引されることが明らかとなった。e)交尾経験を有する雄に限って、一定の隔離時間経過後(6ー12時間)、同性の雄誘引歌に対し、定位行動を示すようになった。2)電気生理学的解析a)後脚の歩行時の動きを支配している筋肉を制御する運動ニュ-ロンを、後胸神経筋肉で同定、細胞体のマッピングに成功した。b)後脚運動ニュ-ロンの活動性を強力に制御できる前運動性のノンスパイキング介在ニュ-ロンを多数同定した。c)トレッドミル球上の歩行中のコオロギから、これらニュ-ロンの活動性を細胞内記録できるよう、実験装置の改良を進め、その予備的実験から、ノンスパイキング介在ニュ-ロンの定位接近行動における重要性が示唆された。オ-プンル-プ型トレッドミル球によるクロコオロギの定位接近行動の解析と、その結果を基礎とした神経回路機能研究の予備実験を行った。1)雄の誘引歌による雌の定位接近行動を観察者の干渉なしに自動的に記録するトレッドミル装置を改良した。定位方向、積算歩行距離、実接近距離(ベクトル量)などを同時記録、算出するとともに、デ-タの蓄積が確実に行われるよう、ハ-ド、ソフトともに完成させた。これを利用して次の結果を得た。a)何時実験を行うのが妥当かを調べた。定位行動の概日リズムを測定したところ、予想に反し日中がもっとも高く、日中実験が望ましいと判定できた。b)羽化後日数による定位行動発現を調べた。羽日直後はこの行動は見られず、23日後に除々に発現し、終生持続した。c)雌は雄誘引歌に対してのみならず、闘争歌にも誘引されることが明らかになった。これは雄との会偶確率を高める合目的性を持つ。d)交尾経験を有する雄にかぎって一定の隔離時間後(612時間)には雄誘引歌に定位行動を示すようになる。この行動も雄の雌との会偶確率を高める目的性を持つと判断されたが、その生物学的意味の確定には、さらに解析を要する。2)雌雄それぞれの聴覚介在ニュ-ロンの行動時の活動が記録できるよう実験装置を検討した。外部電極により記録が可能であった聴覚介在ニュ-ロンにつき、行動に見られた可塑的変化に対する神経活動変化が観察できるかどうかの予備的実験を行った。次年度はこの面での解析を主体に研究を進めることになる。1)行動解析a)オ-プンル-プ型トレッドミル球によるクロコオロギ定位接近行動の定量計測装置をさらに改良し、ほぼ正確に、行動の各種パラメ-タ-を自動算出、記録できるようになった。

b)コンピュ-タ-による音声解折により、雄コオロギの誘引歌を、各要素に分解し、それを合成、加工し雌コオロギに聞かせ、定位行動への影響を解折したところ、シラブルの特定のパタ-ンが、接近定位に必要なことが示唆された。2)電気生理学的解析a)後脚の動きを支配する筋肉を制御する運動ニュ-ロンを、コオロギ後胸神経節内で同定した。直径50100ミクロンという比較的大きな細胞体を腹部表層に持ち、軸索をナ-ブ3もしくは5に伸ばしている。樹状突起は比較的密な構造で、主に細胞体が位置する側と同側の背側半球にのみ、枝分かれしていた。b)細胞体のみを選択的に染色できるトルイジン・ブル-によるラベル法と、蛍光色素ルシファ-・イエロ-による細胞内色法の併用によって後胸神経節における運動ニュ-ロン細胞体のマッピングを行った。c)後脚運動ニュ-ロンの活動性を強力に制御できる前運動性ノンスパイキング介在ニュ-ロン及びスパイキング介在ニュ-ロンを多数同定した。これらのニュ-ロンの多くは、軸索構造を持たず、細胞体の直径も1020ミクロンと小さい、後胸神経節内に全構造の納まる局在性の介在ニュ-ロンであった。d)トレッドミル球上の歩行中の動物から、これらのニュ-ロンの活動を細胞内記録できるように、実験装置の改良を検討、その予備的実験を行った結果、ノンスパイキング介在ニュ-ロンの重要性が示唆された。
河川性サケ科魚類における適応形質の遺伝的基盤：大規模集団ゲノム解析へ向けて

かつて進化は長い時間を要するプロセスだと考えられていた。しかし、近年の人為的環境改変に対する生物の応答や、新天地における移入種の変化から、進化は観察可能な時間スケールでも起きていることが分かってきた。そこで、多くの進化生態学者が注目し始めたのが生態と進化動態の相互作用である。つまり、進化は想像以上に早いスピードで起きるため個体群動態など生態的現象にも影響し、また、生態的変化が新たな進化を引き起こす、というアイデアである。しかし、生態-進化動態はわずかな実験的証拠と数多くの概念的な論文が出ている一方で、実際に自然下で生態ー進化相互作用が起きているかどうかはほぼ未解明である。申請者は空知川に生息するオショロコマ(サケ科イワナ属)のメタ個体群を対象に、これまで20年間にわたり膨大な生態・遺伝データを蓄積してきた。さらに、野外調査と共通環境下飼育実験から、繁殖時期や回遊性といった個体群間分化に関わる形質において局所適応が起きていることを明らかにしている。本研究では、これらの形質に関わる遺伝的基盤を調べ、大規模な生態-進化動態研究を行うためのプラットフォームを確立する。まず、高密度のRADマーカーを作成し、ゲノムワイド関連解析(GWAS)によって幾つかの形質の候補遺伝子を明らかにする。次に、それらの遺伝子座をターゲットにして比較的低価格で大量のサンプルを解析できるRapture(RAD capture)を実施する。平成30年度は2万個体におよぶ既存のデータおよびサンプルを整理してRAD解析を実施する予定であった。しかし、超早期繁殖群(ある局所個体群において通常よりも3ヵ月早く成熟する個体が低い頻度で出現)のサンプルが足りないなど効果的な遺伝解析が実施できない可能性があったため野外で追加サンプリングを行った。平成31年度の初夏にも追加サンプリングを行ったあと、RAD解析を実施する。質の高いDNAサンプルが十分でなかったため、平成30年度に行う予定であったRAD解析が行えなかった。平成31年度の初夏にオショロコマの超早期成熟個体のDNAサンプルを集め、直ちにRADシーケンス解析を実施する。1年目に行う予定であった次世代シーケンサー解析ができなかっため2年目にまわす。
セパシア菌ゲノムを構成する3種染色体の構造とその可塑性に関する研究

ヒトや動植物への病原性、植物病原菌駆除能、環境汚染物質も含む多様な有機化合物資化能をもつセパシア菌ATCC17616株では、ゲノムが3.4Mb,2.5Mb,0.9Mbの3種環状染色体から構成され、生育環境変動により各染色体が大規模な再編成を示す結果、新規形質を容易に獲得する。各染色体の構成原理と構造的動態、そして再編成と染色体進化を司る分子機構の実験的提示をめざし、以下の成果を得た。1.Tn5誘導体挿入突然変異の更なる解析から、窒素代謝レギュロンの統括的転写制御因子遺伝子rpoNとntrCの3.4Mb染色体支配を見出した。また、本染色体にはヒスチジン合成に必要な全his遺伝子クラスターが、そして、2.5Mb染色体のleuCDB近傍にはtrpFBAクラスターが存在していた。これら遺伝子のゲノムでのコピー数は1であった。2.多くの細菌種とは異なり、3.4Mb染色体上のrpmH-dnaA間には染色体複製開始起点は存在しなかった。両遺伝子と隣接性がなかった3.4Mb染色体分配関連遺伝子領域は通常細菌染色体の当該領域と高い構造的相同性を示すgidA-gidB-parA-parBの構造を有し、parA-parB破壊株の富栄養条件での生育には顕著な欠損はなかった。一方、2.5Mb染色体のparAはプラスミド型の遺伝子構造を持っていた。3.0.9Mb染色体には、高鉄濃度で転写促進されるチトクロームcオキシダーゼ遺伝子クラスターとともに、ISやIS関連転移酵素遺伝子が50%を占める12kbの領域が存在することが判明した。
高分子スパッタ膜と金属との付着性に関する研究

1.スパッタリング法により各種高分子薄膜を基板(ガラス、Cu、Ni)上に作成し、表面形状測定およびSEM観察により、膜質と成膜過程を検討した。主にPTFEスパッタ膜について、生成膜の分子構造をESCAにより検討するとともに、膜の剥離強度の検討のために定荷重繰り返し引っかき試験、および荷重一様増加形単一引っかき試験により、それぞれ膜の剥離の生じる臨界引っかき回数と臨界荷重を測定した。さらに引っ張り法により金属蒸着膜との付着強度を測定し、膜質との関係を検討した。2.(1)成膜速度は蒸着法に劣るが、スパッタ膜の膜質(表面平滑性、ピンホ-ルフリ-)は優る。(2)スパッタPTFE膜の組成、分子構造はバルク材とは異なり、また成膜条件(放電時圧力、電力)にも依存する。PTFEの場合、ESCAによりスパッタ膜ではバルク材よりF原子が減少し、4成分の重畳したブロ-ドなClsスペクトルが観測され、分子末端、分枝、架橋の多い分子構造であると推定される。(3)両引っかき試験において、膜の剥離損傷とAE信号、摩擦力の変動との対応関係があり、AE信号の検出により簡便に膜の剥離を検出できる。(4)単一引っかきによるスパッタ膜の付着性(剥離の臨界荷重)は高分子材種、成膜条件、基板種に依存するが、基板硬度の違いの影響のため破断剥離モ-ドが異なる。(5)繰り返し引っかきでの膜剥離発生の臨界回転数(摩擦耐久性)は基板種、成膜条件に依存し、Ni基板上の膜がCu基板上よりよい。また、摩擦耐久性、臨界荷重とも高電力、低圧力で成膜した膜で大きい。(6)引っ張り法による金属蒸着膜との付着強度は、Au以外の場合、スパッタ膜面ではバルク表面でより増加し、その増加割合及び付着強度はAu、Al、Cu、Cr、Niの順に大きい。また、低圧力で成膜した膜の付着強度が大きい。3.膜の剥離強度、付着強度に関する以上の結果は、高分子種、成膜条件に依存する膜の分子構造の違いに起因する。種々の高分子材料(高密度ポリエチレン(HDPE)、アクリル樹脂(PMMA)、ナイロン(Nylon)、四ふっ化エチレン(PTFE)のフィルム状タ-ゲットを用い高周波スパッタにより、これら高分子の薄膜をガラス及び銅基板上に作製し、SEM観察、表面形状測定による膜質の検討、鋼球スライダによる摩擦試験によって膜の付着性、摩擦損傷の検討を行った。(1)膜の生成速度は電力密度1.27W/cm^2、圧力10^<-2>Torrの条件下、HDPE,PMMA,Nylonでは約4nm/minと同程度だが、PTFEでは約45nm/minと大きく、PTFEの他は耐熱性に劣るためスパッタ時にタ-ゲットの熱的変質が生じることが考えられる。(2)膜の生成速度は低圧(5×10^<-3>Torr)で大きいが、膜面の平滑性が悪化する傾向にある。(3)膜の表面形状は0.4μm厚以下の薄膜では極めて平滑である。膜厚の増加とともに微粒子状物が生長し、これらの集積した表面構造となるが最大あらさ0.4μm以下の平滑表面である。(4)膜の絶縁性は一般に悪く、Nylonの絶縁性が比較的良好で見かけの誘電率はバルクのそれより小さい。(5)ガラス

基板上の膜についての摩擦試験による剥離荷重の検討から、膜の付着性はNylonが優れておりPMMAは劣る。(6)荷重一様増加形式の摩擦試験装置を作製し、銅基板上の膜の摩擦試験において摩擦力の変動とAE信号の発生率をモニタし、これらと膜の損傷(剥離・破断)との関係を検討した結果、これら3者の対応関係が明らかとなった。即ち、荷重増加とともに摩擦力の微小変動が生じる(この時、膜の損傷小、AE信号発生率小:初期AE)、さらに高荷重になって摩擦力の大変動が生じる(この時、膜の損傷大、AE信号発生率急増)ようになる。前者は凝着結合や膜の剥離に、後者は膜の剥離・破断に相当する。これらの現象の生じる荷重を決定することにより、膜の力学的強度、付着性を評価することができ、PMMA膜では初期AE発生荷重、AE急増荷重ともPTFE膜のそれよりも低く、力学的強度、付着性が劣るといえる。(1)RFースパッタ装置(SBRー1104E,ULVACーKK製)を使用し、PTFEフィルム(0.1mm厚)を接着した銅電極(φ100mm)タ-ゲットをArガスを用い、放電時圧力と電力を変えてスパッタして基板(ガラス、銅、ニッケル)上に成膜し、膜の表面状態をSEMにより観察し、また化学構造をESCAにより分析した。スパッタ膜の組成(F原子/C原子)は、約1.45であり、バルクPTFEの2.05より小さく、F原子が減少する。また、スパッタ膜のC_<1s>スペクトルはブロ-ドで、4成分(P_0、P_1、P_2、P_3)の重畳したスペクトル構造を示し、ケミカルシフトを検討して分子構造を推定した結果、スパッタ膜では分子鎖末端、分枝鎖(P_1成分)、分子間架橋(P_2、P_3成分)が多数存在する。このようなスペクトル構造は成膜条件に依存し、放電時圧力の増加でP_1成分が増加し、P_2,P_3成分が減少するが、投入電力の増加では逆にP_1成分は減少する。(2)定荷重繰り返し引っかき試験,及び荷重増加形単一引っかき試験において、膜の損傷過程とAE信号、摩擦力の変動との対応関係があり、AE信号の検出により簡便迅速に膜損傷を検出できる。(3)Ni基板上の膜の摩擦耐久性(繰り返し引っかき試験での膜損傷発生の臨界回転数)がCu基板上の膜のそれよりもよく、基板種の影響が見られる。また、単一引っかき試験による破断剥離の臨界荷重はCu基板上の膜の方がNi基板上の膜より大きいが、両基板で破断剥離モ-ドに差異が見られ、基板の硬度差の影響の影響がある。成膜条件の影響としては、摩擦耐久性、臨界荷重とも高電力、低圧力で成膜した膜において大きい。(4)引っ張り法による膜面及びバルクPTFE表面と金属蒸着膜との付着強度は、Au以外の場合、スパッタ膜面ではバルク表面でより増加し、付着強度の値とその増加はAu、Al、Cu、Cr、Niの順に大きい。また、低圧力で成膜した膜の付着強度が大きい。膜の機械的強度、付着強度に関する以上の結果は、膜の分子構造の変化に起因する。
中国絵本史の構築―表現検証と環境調査の視座から

本研究は、21世紀に普及しはじめた新しいメディアである中国の絵本を取り上げ、その絵本表現の検証と、絵本の環境調査を通して、中国における絵本文化の様相を解明するものである。これまで中国の児童書を日本との比較文化研究の視座から検証するなかで、中国の絵本表現にその独特な発展過程を見出した。本研究では、これらの研究成果を発展させ、中国絵本史の構築を目的とする。主に、絵本前史となる1950年代後半から1980年代に出版された図画故事書や、現在の絵本表現について検証する。また、図書館や教育現場における絵本の受容について調査する。
グリア細胞の選択的代謝-機能画像の開発に関する研究

グリア細胞の選択的エネルギー基質としての[^<14>C]-酢酸に着目し、マウス、ラットを用いて脳への取り込み、グリア代謝抑制に対する反応性などの検討を行った結果、[^<14>C]-酢酸はグルコースの約1/3と比較的高い脳移行性を示し、かつグリアのTCA代謝抑制を反映することを明らかにした。更に3分間-10分間の極めて短時間の一過性虚血において[^<14>C]-酢酸の虚血部位への取り込みが顕著に低下することを示した。Mn中毒モデルラットやLi-Pilocarpineてんかんモデルラットにおいて[^<14>C]-酢酸の取り込みが逆に著明に亢進することを示した。またこの[^<14>C]-酢酸の取り込み過程においてNMDA受容体が関与していることを明らかにした。一方、脳への取り込みを増加させるために、種々の[^<14>C]-酢酸のエステル誘導体を標識合成し、グリア細胞の代謝マーカーとしての有用性について評価した結果、[^<14>C]-Benzylacetate(BA)は脳への取り込みが[^<14>C]-酢酸の約22倍もの高値を示し、かつ投与1分後において95%以上が加水分解を受け、脳内で[^<14>C]-酢酸に迅速に代謝転換されることが判明した。また[^<14>C]-BA投与10分後のラット脳における標識化合物をTLCにて分析した結果、総放射能の90%以上が[^<14>C]-glutamate、[^<14>C]-glutamineに代謝されていることが判明した。フルオロクエン酸によりグリア細胞のTCAサイクルを阻害したラット脳では、[^<14>C]-酢酸と同様に代謝阻害部位において80%以上の[^<14>C]-BAの取り込み低下を認めたことから、[^<14>C]-BAはラット脳のグリア代謝を測定するRIプローブとして極めて有用であることが判明した。現在、[^<11>C]-酢酸を用いて種々のエステル誘導体の標識合成を行い動物用PETを用いて脳内動態の計測を実施している。^<14>C-標識酢酸は、グリア細胞に選択的に取り込まれることが知られており、そのグリア選択性は主としてモノカルボン酸トランスポーター-1(MCT-1)による選択的な取り込み過程にあるといわれてきた。我々はグリアの選択的代謝抑制剤であるフルオロクエン酸(FC)の脳内直接注入実験により、グリアの代謝過程も^<14>C-標識酢酸の取り込みに大きな影響を与えることを示した。今年度は病態モデルとしてラット脳虚血時における^<14>C-酢酸の取り込みについて検討した。その結果わずか3分間の一過性の脳虚血直後においても^<14>C-酢酸の取り込みが著明に低下することを見い出し、グリア細胞が虚血に対して鋭敏に反応することが判明した。また虚血による^<14>C-酢酸の取り込み低下は可逆的で、再灌流3時間後には対照側と同一レベルに回復した。興奮性アミノ酸(イボテン酸,カイニン酸)をラット線条体に注入すると、注入3時間後で既に^<14>C-酢酸の著明な取り込みの低下を認めた。イボテン酸注入

2週間後において神経細胞死が生じた段階でも^<14>C-酢酸の取り込みは約50%に低下したが、グリア細胞の数はわずかな増加を認め、細胞当たりの^<14>C-酢酸の取り込みは顕著に低下した。これはグリア-ニューロン間の代謝相関が変容し、神経細胞をサポートする必要性が低下したことによるものと推測される。以上の実験から、^<14>C-酢酸がグリア細胞の代謝マーカとして有用なトレーサであることが確認できた。PETによる測定を念頭において、脳への移行性を高め脳内で酢酸に変換されるプロトレーサとしてフェニルアセテート誘導体の^<14>C-標識合成と評価を行った。また^<11>C-酢酸注射液の製法及び品質管理法を確立して、正常人における^<11>C-酢酸の動態をPETで計測する準備を完了した。前年度^<14>C-標識酢酸のラット脳への取り込みについて、短時間の脳虚血-再潅流モデルおよび興奮性アミノ酸であるイボテン酸の線条体注入モデルを用いてその有用性を検討した。本年度は上記2種類のモデルにおける^<14>C-標識酢酸の取り込み低下にNMDA受容体を介した情報伝達系が関与していることを明らかにした。また、^<11>C-標識酢酸注射液を製造し、倫理委員会の承認を経て、正常人の脳内動態をPETにより計測し、基礎的な知見を得た。一方、より脳への移行性を高め、脳内で迅速に酢酸に代謝変換されるプロトレーサとしての^<14>C-標識フェニルアセテート並びに^<14>C-標識エチルアセテートの脳内動態についての評価を行った。いずれのプロトレーサも^<14>C-標識酢酸と比較すると高い脳への取り込みを示し、かつ脳内で^<14>C-酢酸に迅速に加水分解することが確認された。^<14>C-標識フェニルアセテートの脳内分布は極めて不均一で、大脳皮質の特定の領域に高い局在分布を認めたが、^<14>C-標識エチルアセテートは均一な脳内分布を示した。またグリアの選択的な代謝抑制剤であるフルオロクエン酸(FC)の注入により、両基質の取り込みは著明に減少した。以上の知見より、^<14>C-標識フェニルアセテートと^<14>C-標識エチルアセテートは共に代謝産物である^<14>C-標識酢酸に変換されて、グリア細胞に取り込まれるが、その加水分解酵素が異なることが示唆された。一過性の脳虚血モデルおよびイボテン酸注入モデルにおける^<14>C-標識フェニルアセテートの脳内動態を計測した結果、いずれのモデルにおいても病変部での著しい取り込みの低下を認め、更にその低下の範囲は^<14>C-標識酢酸と比較すると広範囲に拡がっていることを認めた。動物PETによる動態計測を実施するために^<11>C-標識フェニルアセテートの標識合成を試みた結果、^<11>C-標識合成法を確立した。本年度は主として以下の2つのテーマについて重点的な検討を実施した。まずグリア代謝測定のためのプロトレーサとして、フェニルアセテート誘導体(^<11>C-フェニルアセテート(PA)、^<14>C-パラニトロフェニルアセテート(pNPA)、^<14>C-ジニトロフェニルアセテート(dNPA)、^<14>C-ベンジルアセテート(BA))を標識合成し、マウスまたはラットを用いてそれぞれ脳への移行性、in vitro、in vivoにおける加水分解、脳内の局所分布、グリア代謝抑制に対する取り込み率の低下等について評価を行った。その結果、^<14>C-BAが脳への移行性にもっとも優れていること(^<14>C-酢酸の約20倍)、また血中、脳内共に静注1分後で90%以上が^<14>C-
動物に優しく獣医師にも易しい輸液反応性指標の開発

本研究では、犬猫の集中治療や麻酔管理に利用できる動物に優しく獣医師に易しい輸液反応性指標の確立を目指し、非侵襲的な循環血液量の指標である脈波変動指標(PVI)について、H29年度に犬においてその信頼性と輸液反応性の明確な判断基準(カットオフ値)を基礎的に検討した。H30年度には猫においてPVIの信頼性と輸液反応性のカットオフ値の基礎的検討を進める予定であったが、実験猫の健康状態に問題が生じ、研究を進めることができなかった。現在、新規に実験猫を導入して、猫における基礎的検討を進めるとともに、犬および猫の臨床症例を対象にPVIの臨床的有用性と基礎的検討で得られたカットオフ値の精度を確定すべく検討を進めている。H29年度に研究を進める中で、犬の敗血症性ショックモデルにおけるPVIの信頼性に関しても検討すべきとの指摘ならびに要望があり、実験犬5頭を用いて検討を実施し、以下の国際学会で研究成果を報告した。使用予定の実験猫の一部について健康状態に問題が確認され、H30年度に研究を進めることができなかった。すでに実験猫を新規導入し、H31年度(R元年度)には完了すべく研究を進めている。すでに、猫に関する基礎実験を進めており、本年度中に完了する予定である。また、引き続き、本学附属動物医療センターの集中治療科ならびに麻酔科の犬臨床例を対象に、集中治療あるいは麻酔管理における循環モニタリングにPVIを臨床応用し、基礎的検討で決定した輸液反応性指標としてのカットオフ値の精度を確定する。これらの研究成果を以下の学術論文として公表した。本研究は研究代表者(山下和人)を中心に展開し、基礎的検討では獣医保健看護学類佐野忠士准教授に連携研究者として協力を求め、研究代表者が指導教員である獣医学研究科大学院生8名(大山紀彦、川瀬広大,遠藤雄介、樋口千佳、酒田尚志、加藤桂子、石川友駿、和田聰)の協力により、犬における基礎実験を終了した。また、また、学外の研究協力者として、米国獣医麻酔専門医4名(W.W. Muir米国リンカーン記念大学獣医学部教授のアドバイスを求め、学術論文として公表できた。本学附属動物医療センターの集中治療科ならびに麻酔科の犬臨床例を対象に、集中治療あるいは麻酔管理における循環モニタリングにPPV、SVV、およびPVIを臨床応用し、基礎的検討で決定した輸液反応性指標としてのカットオフ値の精度を確定する。本学附属動物医療センター集中治療科は、平成26年5月より札幌夜間動物医療センターと連携し、心肺蘇生後の犬猫の集中治療を受け入れている。平成28-29年度には、本院独自症例を含め犬30例の集中治療を実施した。したがって、平成30年ならびに31年度の2年間で同程度の犬の集中治療症例を確保できると考えている。猫に関しては、基礎実験を終了していないが、今後検討を進める。当該助成金は、平成30年度に猫に関する基礎研究を実施していないことから、麻酔薬等の支出が少なくなった。翌年度分として請求した助成金と合わせて平成31年度に実施する猫に関する実験において使用する。H30年度には小額の残額(3,488円)が発生した。本残額に関しては、R元年度(H31年度)に物品費として支出する予定である。
生体内モニタリング下でのウイルス増殖コントロールによる脳腫瘍の治療

1.インターフェロンがヘルペスウイルスの増殖に及ぼす影響を調べるため、各インターフェロンα、β、γの存在下(前処置+持続投与)にウイルス感染をさせ48時間培養を続けた。その結果、ウイルスの増殖ほコントロール群と比較し、インターフェロンγではほとんど抑制が認められず、インターフェロンα、βでは強力な抑制効果が得られた。この結果から、腫瘍増殖のコントロールにインターフェロンα&βを抑制することに大きな意義があることが判明した。2.ウイルスの遺伝子には大きさの制限があり、その中に新たな遺伝子を組み込む場合、一部ウイルス固有の遺伝子を取り除きサイズを減らさなければならない。よって、単体のウイルスでは導入できる遺伝子のサイズに大きな制限ができてしまう。そこで、自己増殖可能な変異もしくは野生型ウイルスと自己複製をせず、導入遺伝子サイズが160KbのAmpliconを組み合わせて使うこととした。これにより、自由に遺伝子を導入できることとなる。これが実際可能かどうかをin vitroとマウスを用いたin vivoの実験で試したところ、自己複製可能なウイルスの増殖能力に比例してAmpliconに導入した遺伝子が発現されることが突き止められた。3.ウイルス増殖をコントロールするためには、その機構を理解することが大切である。そのひとつとして、これまでにlate promoterのphosphonoacetic acidとroscovitineによる抑制実験を行ってきた。それをさらに発展させ、具体的にどのたんぱく質がかかわっているかをウェスタンブロットなどで確認したところ、DAS binding proteinのうちKu-70とKu-80はほとんど変化が無く、DNA-PKcsが変化し、promoterの制御を行っていることを突き止めた。
分子性導体に対するスピン注入と輸送特性の評価

有機材料はスピンを散乱しにくいことが期待され、次世代のスピントロニクス材料として注目されている。これまで有機スピンバルブに関する研究が有機半導体を用いて行われてきたが、本研究では高い電気伝導度を持つ分子性導体を用いた。その結果、有機材料で初めて非局所スピンバルブ測定が可能になり、実際にスピン緩和時間はアルミや銅といった軽い金属やグラフェンよりも長いことが明らかになった。前年度までに確立した分子性導体スピンバルブの作製手法を用いて、ディラック電子系α-(BEDT-TTF)_2I_3および導電性高分子PEDOT:PSSに対して非局所測定を行った。α-(BEDT-TTF)_2I_3においては、ディラック電子系は1.5 GPa以上の高圧下で実現するため、プラスチック基板上に分子性導体スピンバルブを作製する手法を開発し、ピストンシリンダセルに入れて加圧した。非局所磁気抵抗効果から、この試料のスピン拡散長および緩和時間がそれぞれ1.1 μm, 3 nsと見積もられ、典型的なディラック電子系であるグラフェンと比較して、短い拡散長、長い緩和時間をもつことがわかった。α-(BEDT-TTF)_2I_3の拡散係数が小さいために拡散長は長くないものの、バルク物質であるために基板による散乱が少なく、長い緩和時間を示したと考えられる。一方、導電性高分子PEDOT:PSSにおいては、α-(BEDT-TTF)_2I_3と同程度の拡散係数、緩和時間が期待されるにもかかわらず、非局所磁気抵抗効果は観測されなかった。これにはスピンをもたないバイポーラロンによる伝導が支配的である、もしくは、有機/電極界面におけるスピン偏極率の損失が分子性導体の場合と比べて大きいなどの理由が考えられる。以上より、本研究では分子性導体を用いて初めて非局所磁気抵抗効果の測定を実現し、ナノ秒オーダーの長いスピン緩和時間を持つことが明らかになった。有機材料は次世代のエレクトロニクス材料として注目されているが、軽元素から成るためスピンが散乱されにくく、スピントロニクス材料としても有望である。実際に10年ほど前から有機スピンバルブの研究が行われるようになっている。しかし先行研究は有機半導体に限定されており、低い電気伝導度のためか、無機材料を超えるスピン輸送能力の発現には至っていない。本研究では有機物におけるスピン輸送現象を評価することを目的として、分子性導体を用いたスピンバルブの作製を試みた。分子性導体は有機物でありながら金属の電子状態をもっているため、すでに確立されている、金属スピンバルブの手法を用いた評価がしやすい。とりわけ、本研究で用いた、電流経路と測定端子が分離した「非局所測定」は、スピン輸送能力を精密に測定できるため、既存の金属材料と有機材料におけるスピン輸送の違いを評価する上で非常に有用である。これは電気伝導度の高い分子性導体を利用したことによってはじめて実現した。平成23年度はスピン注入に用いるハーフメタル電極(LSMO)の微細加工と、スピンを輸送させる分子性導体(BEDT-TTF塩)の薄膜状単結晶の合成を中心に研究を進めた。前者は化学反応により磁性が劣化することがわかり、より一般的な強磁性体で代替したが、スピンバルブ構造を作り安定した電気抵抗測定を行うことに成功した。作製した試料を用いて室温で非局所測定を行った結果、有機材料で初めて非局所磁気抵抗が観測され、分子性導体中の電子が1ns以上のスピン緩和時間を持つと見積もられた。この値はアルミや銅といった軽い金属やグラフェンよりも大きく、有機分子から成る物質で実際にスピンが散乱されにくいことを示唆している。ハーフメタル電極が使用できないなど試料作製上の問題点はあったものの、代替材料を用いることによって、当初の目的の第一段階である分子性導体スピンバルブの作製に成功し、磁気抵抗効果を観測することができたため。試料作製の手順はおおむね確立したため、異なる電子状態をもつ2種類の物質に対してスピン注入を試みる。1つは超伝導体のkappa-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Br、もうひとつはゼロギャップ導体alpha-(BEDT-TTF)2I3である。しかしながら、どちらの試料についても、現在使用しているシリコン基板は使えない。分子性導体の結晶と基板の熱収縮率の違いによってひずみがかかり、基底状態が絶縁体になってしまうからである。これを回避するために熱収縮率が結晶と近いプラスチック基板を用いる必要があり、まずは基板材料の選択とプラスチック基板上での電極微細加工の手法を確立する。試料作製に成功したら、今年度と同様の非局所測定を行う。研究計画で述べたように電子状態の違いによるスピン輸送の変化が観測されるはずである。本研究では試料作製に必要な消耗品が多いため、次年度予算は60%程度を消耗品に使用する予定である。電極の微細加工に用いるレジストや、分子性導体の材料となる試薬、また圧力セル用の消耗部品の購入に使用する。30%を簡易ドラフト装置などの備品の購入にあて、残りの10%程度を学会発表のための旅費に使用する予定である。