hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イネ矮性遺伝子の生理生化学的レベルにおける発現様式

3.ジベレリン処理個体及び無処理個体の第6葉について,タンパク質及び酵素の電気泳動像を比較した結果,特にパ-オキシダ-ゼでは特定のバンド活性がジベレリン処理によって変動し,その程度に系統間差異が認められた.4節間の細胞長が互いに異なる4種の同質遺伝子系統および品種「しおかり」の上位3節間について,節間乾物重当りのリグニン含量を出穂期から成熱期にわたって調べたところ,出穂期のリグニン含量と成熱期の節間細胞長との間には負の,また,成熱期のリグニン含量と節間長との間には正の相関が認められた.1.イネ品種「しおかり」と7種の矮性準同質遺伝子系統を用いて,出穂日および出穂後5日と10日目の上位2節間の抽出液中のパ-オキシダ-ゼ活性をグアイヤコ-ルを基質として調べた。その結果,いずれの時期でも矮性系統は「しおかり」より活性が高い傾向が認められ,さくにShーd_1,Shーd_<18>h_<>およびShーd_<13>の活性は著しく高かった。また,パ-オキシだ-ゼアイソザイムを分析したところ,これら3系統は全体または特定のバンドが顕著に濃かった。2.「しおかり」とShーd_1および「台中65号」とT65ーd_1から可容性タンパク質を抽出し,硫安分画した後にSDAーPAGEを行ったところ,遺伝的背景の異なる系統間では特異的なバンドが存在した。しかし,同質遺伝子系統内ではバンドパタ-ンに測瞭な差異が認められなかった。3.「しおかり」と5種の矮性準同質遺伝子系統用いて,第7葉期の植物体におけるIAA含量を高速液体クロマトグラフィ-で測定したところShーd_1,Shーd_<18>^hなどで含量が少なく,逆に,多けつ矮性のShーd_<3,4,5>で多い傾向が認められた。4.「しおかり」と7種の矮性準同質遺伝子系統の幼苗からDNAを抽出し,M13ファ-ジDNAをプロ-ブとするフィンガ-プリント法および10ーmerのプライマ-を用いたRandom Amplified Polymorphic DNA(RAPD)マ-カ-法により,矮性系統に特異的なDNAマ-カ-の検出を試みた。その結果,「しおかり」と異なるDNA断片を有する矮性系統がいくつか見いだされた。しかし,本実験によっては,矮性遺伝子と連鎖するDNAマ-カ-は検出できなかった。1.イネ品種「しおかり」と3種の矮性準同質遺伝子系統を用いて、上位2節間のパーオキシダーゼ活性とパーオキシダーゼアイソザイムを生育時期別に調べた。その結果、Sh-d_<13>およびSh-d_6はいずれの時期でも活性が「しおかり」より著しく高く、アイソザイムパターンにおいても、全体または特定のバンドが濃かった。これらの傾向は前年度までに得られた結果とよく一致した。Sh-D_<13>は幼苗期においてもパーオキシダーゼ活性が高かった。なお、パーオキシダーゼアイソザイムの特定のバンドはIAAオキシダーゼ活性をもつことが示唆された。ただし、これと体内のIAA含量との関係を明らかにすることはできなかった。2.「しおかり」と数種の矮性準同質遺伝子系統を用いて、ジベレリンとその合成阻害剤およびオーキシンとその前駆物質に対する反応性を調べ、これに系統間差異のあることを認め、ジベレリンおよびオーキシンと矮性発現の関係を考察した。また、節間のリグニン含量およびパーオキシダーゼ活性と節間長および細胞長との間の関連性を解析した。3.「台中65号」とその矮性
多発性骨髄腫における免疫ランドスケープの検証

多発性骨髄腫は、造血幹細胞より分化した形質細胞の腫瘍であり、免疫系細胞の腫瘍化である。その病態形成や進展に骨髄腫細胞周囲に形成される骨髄腫微小環境が大きく関わっている。本研究では骨髄腫において、骨髄腫微小環境における多スケールの免疫プロファイリングを網羅的に行い、免疫細胞と病態進行との相関を検証する。
子宮内膜の性周期および発癌過程におけるPITX1発現とテロメレース制御の解析

子宮内膜における月経周期および発がん過程に関する、PITX1遺伝子によるテロメレース制御機構について検討した。PITX1蛋白は、子宮体がん低分化症例の腫瘍部において発現を認めるものの、90%以上の体がん組織において発現を認めず、子宮体がんにおけるテロメレース高発現に関与している可能性が示唆された。一方、正常内膜腺にPITX1発現が明らかとなった。しかし、月経周期との関連、正常内膜から増殖症をへて体がんに至る段階については、明確な関連性を見出すことはできなかった。病理組織学的因子、予後、Ki-67,ERα,PR発現との関連を含め、解析対象となるデータが多岐にわたるため、今後も解析を継続する。テロメレース活性制御遺伝子の機能の理解は,テロメア・テロメレースが関与する細胞老化およびがんの発生・進展の病態解明に加えて,早期診断薬や創薬へと展開できる可能性がある.本研究ではPITX1の,子宮内膜の性周期および発癌過程における発現と,テロメレース制御について解明することを目的とする.1PITX1などテロメレース関連および細胞増殖因子発現に関する免疫組織化学的検討患者の同意が得られた手術検体ホルマリン固定組織を用いて,子宮内膜PITX1,TERT,Ki-67,ERα,PR,p53の免疫組織化学を行う.対象としては子宮体癌・内膜増殖症のみならず,子宮筋腫など良性疾患で子宮摘出を行い,月経周期や閉経状態の判明している組織検体も用いる.2PITX1などテロメレース関連因子のmRNA発現の定量的検討患者の同意の得られた月経周期の判明している内膜日付診の子宮内膜,基礎疾患を有しない健常婦人ボランティアの月経周期が確認できる子宮内膜,手術時に得られた異型内膜増殖症,体癌の生凍結組織を用いて以下の解析を行う.月経周期,ホルモン状態,閉経状態,年齢との関連を,また癌組織においては組織型,I型/II型,組織分化度,臨床進行期,予後との関連についても検討する.SYBRGreenで定量不能の場合は、特異性を高めるためプライマーに標識プローブを用いたシステムを使用する。前段階におけるTERT免疫組織化学が計画通りに進まない時の対応として,凍結組織検体をよるTRAP法を用いることを予定する.また免疫組織化学による解析で判明している組織内の発現の差を明らかにするため,レーザーキャプチャー法で腫瘍部分,非腫瘍部分を分離して上記を検討することも考慮する.テロメラーゼ活性は正常な細胞のもつ生理的な機能の一つであり、またテロメラーゼの活性を制御する機構が存在すること、そしてこの制御機構が欠損することによって細胞はがん化/不死化すると考えられている。久郷らは細胞工学的アプローチからポジショナルクローニングにより、5番染色体上に新規のがん抑制遺伝子PITX1を同定した。この遺伝子は、テロメレース活性の制御を通じて発がん機構に関与することが予想されるが、その機能はほとんど明らかにされていない。PITX1はホメオドメインを保持することから発生や分化に深く関わっていることは以前から知られていた。これまで、RASの活性を抑制、p53を活性化することが乳癌で報告されている.しかし.テロメレース活性の制御や標的分子の同定などを含め,完全な機能解析までには至っておらず、臨床の腫瘍での検討はほとんどない。神戸大学医学部附属病院産婦人科で手術治療を行った子宮体癌症例の組織標本に対して、免疫組織化学的手法を用いテロメラーゼ抑制遺伝子産物の発現を検討した。その結果、1)低分化である組織分化度G3症例の腫瘍部において、PITX1陽性所見を認めた。2)他の症例の腫瘍部分は全て陰性であった。3)初期病変と考えられる異型内膜増殖症合併例において,同部位はPITX1陰性であった。4)非癌部の萎縮内膜腺,扁平上皮細胞においては、PITX1陽性であった。そこで、コントロールとなり得る非癌部の子宮内膜について、年齢、月経周期(増殖期、分泌期、月経期)萎縮内膜との検討中である。更に、その発現の程度と、臨床進行期、組織型などの臨床病理学的因子、予後、血液検査(腫瘍マーカー)データとの関連について検討を加えている。研究を実施していく中において、臨床検体の確保、hTERTの免疫組織化学における至適条件の設定に予想外の時間を要し、全体の研究計画の進捗が遅れ、結局年度内の完了が困難となった。PITX1遺伝子はhTERTのプロモーター領域に結合し、直接的なテロメレース発現制御に関わるがん抑制遺伝子である可能性が示されている。そして、胃がん、大腸がん、膀胱がんの腫瘍組織においてPITX1の発現低下が報告されている。手術治療を行った子宮体がん症例、または子宮筋腫など良性疾患の手術症例における、子宮内膜組織標本に対して、PITX1,hTERTの免疫組織化学を用い、テロメレース抑制遺伝子産物の発現を検討した。コントロールとなり得る非がん部の子宮内膜については、年齢、月経周期(増殖期、分泌期、月経期)、閉経の有無との関連について解析した。一方、体がん症例においては、年齢、閉経の有無、臨床進行期、組織型、I型/II型、などの臨床病理学的因子、予後、治療前腫瘍マーカーとの関連について解析した。

PITX1蛋白は、子宮体がん低分化症例の腫瘍部において発現を認めるものの、90%以上の体がん組織において発現を認めず、子宮体がんにおけるテロメレース高発現に関与している可能性が示唆された。一方、正常内膜腺の核にPITX1発現が明らかとなった。しかし、月経周期との関連、そして正常子宮内膜から、子宮内膜増殖症、そして体がんに至る段階については明確な関連性を見出していない。病理組織学的因子、予後、Ki-67,ERα,PR発現との関連を含め、解析対象となるデータが多岐にわたるため、解析を継続する。子宮内膜における月経周期および発がん過程に関する、PITX1遺伝子によるテロメレース制御機構について検討した。一方、正常内膜腺にPITX1発現が明らかとなった。しかし、月経周期との関連、正常内膜から増殖症をへて体がんに至る段階については、明確な関連性を見出すことはできなかった。病理組織学的因子、予後、Ki-67,ERα,PR発現との関連を含め、解析対象となるデータが多岐にわたるため、今後も解析を継続する。臨床検体を用いたPITX1、hTERT発現、細胞増殖活性の関連についてデータをまとめながら、培養細胞を用いた複数の実験を並行して実施するように研究計画と研究体制を変更した。それによりH28年度に当初の研究目標を達成できると考える。外科系臨床医学検体準備に時間がかかった.第一段階としての免疫染色化学を行うための準備は終了しているが,その後の実験段階に入るところである.実験に関する事前準備に時間を要した.研究を実施していく中において、臨床検体の確保、hTERTの免疫組織化学における至適条件の設定に予想外の時間を要し、全体の研究計画の進捗が遅れ、結局年度内の完了が困難となった。そのため、補助事業期間延長申請を行い、承認された。H25年実施予定の研究を施行しながら,結果をふまえてH26年度の研究も並行して行っていく.検体準備に時間がかかるなど.第一段階としての実験を行うための準備は終了しているが,実際に実験段階に入れず支出が少なく終わった.実験に関する事前準備に時間を要した.H26年度には,計画実施をみなおして,H25年実施予定の研究を施行しながら,H26年度の研究も並行して行っていく計画である.
わが国の移動制約者に対する移送サービスと制度改革に向けた国際比較研究

本研究は、スペシャルトランスポートサービスについて、国内外を網羅した調査を実施し、高齢者や障がい者に対するアクセシビリティの確保や移動機会の保障のあり方に関する現状理解を深め、国際比較の観点からわが国における制度設計や制度改革に関する示唆を導出することが目的である。文献調査、プレ調査、現地調査の3つの調査を通し、スペシャルトランスポートサービスの供給主体と制度設計のあり方に関する示唆を導き出すという当初の目的は達成され、同時にその主な供給主体であるNPO・住民組織と行政・利用者とのミクロ的関係等、今後いくつか考察すべき課題を見出すことができた。本研究は、NPOや社会福祉協議会などが取り組むスペシャル・トランスポートサービスについて、国内外を網羅した多角的な調査を実施し、高齢者や障がい者に対するアクセシビリティの確保や移動機会の保障のあり方について現状理解を深め、国際比較の観点からどのような制度設計や制度改革が求められているのかに関して政策提言につなげることを目的としている。平成26年度は以下のことを実施した。第1に、既存調査研究の整理である。本テーマについては、交通政策や土木計画学のほか、社会保障論や福祉政策など様々な立場から考察した様々な研究が存在する。そのため、分野のカテゴリー別に調査研究を整理してそれらの論点をまとめ、分析の視点や基礎的土台を築くことに注力した。第2に、以上の既存調査研究の検証から、本研究の最終目標であるサービスの制度設計や制度改革に関わる政策提言に向けた具体的な分析をすすめるため、調査フィールドを選定し、翌年度の調査分析に向けて分析モデルの構築、テスト、プレアンケートの作成を行った。第3に、高齢者や障がい者に対するアクセシビリティの確保や移動機会の保障をめぐる取り組みを国際的に比較する目的から、欧州のスペシャル・トランスポートサービスに関わる事例調査を実施した。ここでは、学内協力者の支援を受け、当初予定していた英国のCommunity Transport Associationに加え、Syndicat des Transports de Haguenau et Schweighouse-sur-Moder等合計4か所の事例を調査することができた。本研究は、スペシャル・トランスポートサービスについて、国内外を網羅した調査を実施し、高齢者や障がい者に対するアクセシビリティの確保や移動機会の保障のあり方について現状理解を深め、国際比較の観点からわが国における制度設計や制度改革に対する示唆を導出することが目的である。本年度は、前年度に引き続き既往文献の検討やこれまで関連した研究のフィードバックをすすめ、それらの研究成果を論文として整理し、学術誌への投稿を行った。また、現地調査では本研究の対象としている英国のほか、フィンランド、ドイツを含む幅広い国・地域の住民組織、行政、事業者について調査を実施した。具体的な調査箇所は下記の通りである。英国:Community Transport Association of Scotland、フィンランド:ヘルシンキ地域交通局、フィンランド内務省、Karkkila市交通局、ドイツ:ハインバッハ市役所、コミュニティバス住民代表続いて、国内ではNPO、社会福祉協議会、行政に対し、同様の調査を実施した。調査箇所は下記の10か所に上る。北海道:函館市陣川あさひ町会、函館バス、知内町社会福祉協議会、江差町まちづくり推進課、青森県:弘南バス、弘前市都市政策課、鰺ヶ沢町政策推進課、京都府:京丹後市役所企画総務部、NPO法人のっけて、NPO法人おくりむ会野苺以上の調査を通し、本研究の目的である高齢者や障がい者に対するアクセシビリティの確保や移動機会の保障のあり方に関する現状理解はほぼ達成され、国際比較の観点からハード・ソフト両面にわたる政策的・制度的示唆を導出することができた。また、次年度以降の研究課題として、スペシャル・トランスポートサービスの供給において最も重要な役割を果たす住民組織・NPOと行政の関係、住民組織と利用者のミクロ面での関係等を明らかにすべきであるとの課題を導出することができた。平成26年度に予定した計画は、1国内および海外調査対象地域の選定・調査、2既往研究の整理と文献のサーベイ結果に関する報告&論文執筆3査読論文の投稿に向けた原稿執筆作業と原稿の提出の3点である。1では、学内協力者の協力のもと当初予定していた英国に加え、フランスでも調査が実施され、幅広い調査ストックが蓄積された。国内調査に関しては、既往研究の調査分析から調査フィールドが選定され、翌年度のフィールド分析に向けての足掛かりを築くことができた。2、3では具体的な成果を出すまでには至らなかったものの、交通政策論、土木計画学、社会保障論、福祉政策論等広範囲な研究のサーベイを網羅することができ、本研究の位置づけの確認と成果の導出に向けての基礎を確立することができた。社会福祉学最終年度である平成27年度は、次のことを重点的に行う予定である。第1に、研究の推進に関しては引き続き既往研究の検討と文献の継続的なサーベイをすすめ、基礎的土台の強化につとめるほか、第二回目の海外調査対象地域選定と調査を実施し、事例の蓄積につとめる。また、国内では、調査フィールド候補地を対象にヒアリングおよび利用者に対するアンケートを行い、以上の文献レビュー、海外調査の成果とともに具体的な政策提言に向けた活動を積極的に推進する。

第2に、成果の公表については内容がまとまり次第早急に行っていく予定である。あわせて、これまでの成果を国内学会あるいは国際学会で公表する。これらによって、本研究の成果を広く公表していく予定である。
超高感度化 NMR シグナルによるヘモグロビンの酸素飽和度の観測

核磁気共鳴(画像)法(NMR/MRI)は、生体透過性に優れるラジオ波パルスをもちいた核スピンの励起/緩和を検出原理として、化合物の分子構造の決定や生体深部の非侵襲的撮像に応用されているが、その「感度の低さ」は本法の根本的かつ最大の弱点とされる。このような欠点を克服するため、近年、動的核偏極法(DNP)や化学交換飽和移動法(CEST)などの新たな撮像法が登場している。本研究では、DNPやCESTにより生体内における赤血球ヘモグロビンからの酸素分子の動態を高感度に検出可能な、新しい分子プローブの創製と応用計測を目的とする。NMR活性な核種を磁場にさらすと、ゼーマン分裂により異なるエネルギー準位を生じる。この準位差に等しいエネルギーを持つ電磁波パルスを照射すると、2つの準位間に遷移(共鳴)が生じるが、コイル共振器にてその後の緩和過程を電流として検出することで、スペクトルや診断画像を取得しているのがNMR/MRIの基本原理である。しかし、従来の計測では、両準位間の核スピン占有差が1-10万分の1と非常に小さく、検出されるシグナルは微弱であった。また、汎用されてきたのは、磁気回転比が最も大きな1H (プロトン)であり、観測対象となりうる水や脂肪酸などに由来する生体内1Hが80 Mもの高濃度であることからも、NMR/MRIにおける最大の弱点、すなわち「感度の低さ」が伺える。本研究の目的は、生体透過性に優れるNMR/MRIの基本原理に立ち返り、従来法が抱えている技術上の課題の克服や、その応用範囲を拡張することにある。具体的には、1従来法のシグナル感度向上、21H以外のNMR核種を応用した機能性MR画像の取得、3飽和パルスの利用による1HのNMR不活性化と、これを逆手に取ったコントラストの取得である。これらの原理に基づき、1Hや13Cの化学シフトやその変化を指標として赤血球中のヘモグロビン(Hb)からの酸素放出を動的に捉えることが可能な分子プローブを創製する。具体的には、a.ヘモグロビンへの結合能、b.結合や代謝変化を追跡可能な化学シフト値(ppm)、c.反応直後のヘモグロビンからの酸素分子放出作用、といった機能を併せ持つ分子を創製する。すでに臨床応用されているNMR/MRIを基盤とした本研究成果をもとに、特定疾患や患部における酸素動態、血流変化などをダイレクトに可視化・定量可能な新しい計測技術の確立を最終目標とする。従来法の感度向上には、近年注目されている溶液超偏極法(dissolution-DNP, HyperSense)の応用を試みた。本法では、磁場環境下において生じる2つのエネルギー準位間での核スピン占有差を極端に偏らせることができる。実際に、モデルプローブとして1-13C-ピルビン酸(縦緩和時間T1: 40-65秒)を用いた実験では、自然(熱平衡)状態よりも約1万倍に増強された13Cシグナルを取得した。また、本法においては、サンプル溶解直後から始まるシグナル減衰が不可避とされており、比較的長い偏極寿命を持つ必要がある。当初開発予定であったHbの生体内アロステリックリガンド(2,3-DPG)は、分子内にNMRの対象となる3つの炭素と2つのリンをもつが、いずれの核種もT1が5秒以下と、生体応用に耐えうる20秒を遥かに下回ることが判明した。現在、別の候補化合物を探索している。さらに、近年臨床研究が開始されつつあるCEST (Chemical Exchange Saturation Transfer)の応用にも着手した。本法では、生体分子や造影剤の水溶液に飽和パルスを照射し、NMR不活性となった化学交換可能な1Hが、水の1Hと交換して水のシグナルも弱めることを利用する方法である。通常では見えない低濃度の生体分子や造影剤も、水のNMRシグナルの減弱として間接的に検出できる。また、1Hの交換速度はその濃度に依存することから、pHも同時に計測可能である。実際に、CT造影剤イオパミドールのモデル実験(7 T MRI, BioSpec)では、pH変化に基づくコントラストの取得にすでに成功している。また、酸素動態可視化用の造影剤についても候補化合物をすでに選出済であり、現在、その機能性を評価している。酸素は、肺において血中の赤血球ヘモグロビンと結合し、血液循環によって末端組織へと運ばれる。生体内の生理学的条件や代謝、組織内酸素濃度[pO2 (mmHg)]等に反応して放出・供給され、その指標であるヘモグロビン酸素飽和度[sO2 (%)]が変動する[sO2 (%) = Hb-O2 / (Hb-O2 + Hb)・100] (Hb-O2:オキシヘモグロビン, Hb:デオキシヘモグロビン)。一方、ある種の疾患発症時においては、その組織や部位特異的なsO2の制御不良が生じている。特に、腎や脳などの生体深部におけるsO2の異常は、それらの臓器疾患と密接に関連しており、末端手指よりsO2を観測可能なパルスオキシメーターのみでは、生体内部の状態を直接調べることは困難である。したがって、MRIのような技術を基盤として酸素飽和度の新たな計測法を確立されれば、生体深部における位置情報も踏まえたsO2の「その場測定」が可能となり、次世代MRI診断治療における新たな要素技術となりうる。

本研究では、近年注目されつつある超偏極核磁気共鳴法(Hyperpolarized NMR)や化学交換飽和法(Chemical Exchange Saturation Transfer)により、ヘモグロビン酸素飽和度を観測するための造影剤の創出および応用計測を目的とする。本年度は、前年度に選出された酸素動態可視化用の低分子造影剤について、以下の検討を実施した。1.超偏極MRプローブとしての応用を指向した各種物性評価2.化学飽和交換法(CEST)における基礎データの取得およびマウス個体からのCESTシグナル観測3.造影剤のマウス投与前後におけるsO2の変動追跡(パルスオキシメーター)当初、開発の中心としていた超偏極MRプローブとしての応用は、使用装置の問題から研究が遅延していたが、本年度より並行して進めている化学飽和交換法(CEST)への応用研究は予想以上に進展している。1.超偏極MRプローブとしての応用を指向した各種物性評価: 400 MHz NMR (JEOL)を用い、緩衝液中に溶かした本化合物の分子構造内に存在するカルボニル炭素のT1を、inversion recovery法によって計測した。その結果、T1は20秒を超えることが判明し、超偏極プローブとして生体内計測へ応用可能な偏極寿命を持つことが判明した。2.化学飽和交換法(CEST)における基礎データの取得およびマウス個体からのCESTシグナル観測: 7 T MRI (Bruker)を用い、各種溶媒条件下における造影剤のCESTシグナルの検出を試みた。飽和パルスによって飽和させた造影剤内の交換可能なHと、溶媒水のHの交換を、Z-spectra上で観測し、緩衝液あるいはラット血液中に存在する造影剤のCEST現象を、その化学シフト値(ppm)や、濃度・pH依存的なシグナル強度の変化として捉えることに成功した。3.造影剤のマウス投与前後におけるsO2の変動追跡:パルスオキシメーターを用い、マウス尾静脈への造影剤投与後に生じるsO2の変動追跡を予試験した。マウスを麻酔下で固定し、右後足に検出器を装着後、カニュレーターを通して造影剤を投与した。その結果、投与数秒後にsO2の減少が見られ(約9 %減少)、15-30秒の後に元のレベルまで回復した。造影剤の投与によりヘモグロビンからの酸素放出が促進され、デオキシヘモグロビンが一時的に増加したことが示唆された。ヘモグロビン酸素飽和度(sO2)の計測は、正常な血液循環や疾患発症の指標、がん放射線治療の増感効果の予測に重要である。本研究では、超偏極や化学交換飽和移動法(CEST)により、がんや疾患部位におけるsO2のその場測定を実現可能な、新たなCESTプローブの開発と応用計測を目的としている。前年度に見出した、化学交換飽和移動法(CEST)により血中の酸素飽和度変化の観測を可能とする候補分子について、以下のような検証実験に成功した。1.麻酔下で担癌モデルマウスに候補分子を尾静注し、担癌よりBOLD-MRIシグナルが上昇することを確認した(赤血球ヘモグロビンからの酸素放出作用による、デオキシヘモグロビン濃度の上昇)。2.同様に、候補分子に由来する特異的なCESTシグナルを、担癌より取得することに成功した。3.がん放射線治療において重要な、組織内酸素飽和度の変化を観ながら治療を実施する「ラジオセラノスティクス」への応用性を証明する研究を検討中である。核磁気共鳴(画像)
ランダムな係数を持つ確率偏微分方程式に対する中心極限定理

今年度はランダム環境における確率熱方程式に対する中心極限定理に関する研究成果を論文としてまとめ、専門誌Journal of Theoretical Probabilityに投稿しアクセプトしてもらった。これはランダム環境内の粒子の挙動に対するスケール極限等を扱う有限次元のKipnis-Varadhan理論を無限次元へ拡張する研究である。また、一次元振動子鎖モデルにおける平衡揺動とスペクトルの跳びに関する研究も進めた。これはパリ大学ドフィーヌ校のStefano Olla氏との共同研究である。具体的には、一次元格子空間上、非調和的な相互作用を持つの振動子鎖モデルに、運動量、長さ及びエネルギーを同時に保つ確率的な摂動を加え、三つの保存則を持つ確率モデルを考えた。その平衡状態に対する揺らぎに対し、双曲型の時空スケール変換を行い、スケール変数の極限操作によって線形オイラー方程式を導出した。これは、このモデルにおけるメカニズムなエネルギーの伝達を示すマクロな時間発展方程式である。さらに、このモデルにおけるスペクトルの跳びに関する精密な評価も得た。一次元振動子鎖モデルは、格子空間上のハミルトン系の微視的及び巨視的な運動法則を数学的に関連付けるために使用されている重要なモデルである。非調和的な相互作用を持つ振動子鎖のスケール極限に対する研究は、その計算上の困難によって十分に展開されず、統計力学における未解決問題の一つである。この研究成果を踏まえ、今後は、超拡散型及び拡散型のスケール極限について、研究の進展が期待される。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度はランダムな環境における確率熱方程式の解について、長期間での均質化現象に対する研究を進め、その解に対する中心極限定理を証明し、論文としてまとめた。ランダムな環境における確率熱方程式とは、時空ワイトノイズが付いた一次元確率熱方程式に、更にランダムな非線形項を加えて定義した新しいモデルである。この際ランダムな非線形項は「環境」と呼ばれている。本研究は、周期的な係数を持つ確率熱方程式に対する中心極限定理の一般化であり、ランダムな環境における有限次元拡散過程に対する既存の結果と手法を無限次元に拡張するのが目的である。前年度では、有界かつ周期的なを採用したモデルの解に対する中心極限定理を証明した。今年度では以上の結果を踏まえ、定常性、エルゴード性と非発散性を持つ環境における一次元確率熱方程式の解に対し、拡散的な時間スケーリング変換の下で、解の分布が一次元正規分布に弱収束する結果を得た。更に、勾配型環境を採用した場合に、極限分布の共分散係数を与える変分公式も導出した。中心極限定理の証明における重要なポイントは、解から見た環境過程の動きという概念の導入とそのマルコフ生成作用素を解析することにある。本研究では確率偏微分方程式の無限小生成作用素を扱う手法を参考し、環境過程の生成作用素を構成した。更に、ランダム環境内の粒子の挙動に対するスケール極限等を扱う有限次元のKipnis-Varadhan理論を無限次元へ拡張し、生成作用素に対するスクター条件を示した上、中心極限定理の証明を遂げた。今年度では、本研究の初年度の研究実施計画に沿い、ランダムな環境における確率熱方程式の解を構成し、それに対する中心極限定理を示し、論文を作成した。特に対称な場合に極限分布の共分散係数を与える変分公式を導出した。中心極限定理の証明に利用した環境過程の無限小生成作用素の解析法は、今後の研究にも中心的な役割を果たすと思う。また最近は、パリ大学ドフィーヌ校を訪問し、受入研究者から指導を受け、振動子の鎖モデルの平衡揺動に関する研究を展開している。研究の幅を広げるのと共に、確率過程の均質化問題に対する理解を一層深め、本研究に大きな啓発を与えると思う。以上の理由により、本研究は今年度においで実施計画の通り、概ね順調に進んだと判断する。本年度の研究活動により、当初の研究計画を調整し、今後は以下の二つの方向で本研究を推進する。[1]多種類のスケーリング変換の下で均質化問題を研究する。既存の研究では、拡散的な時間スケーリング変換の下で解の極限挙動を調べた。

来年度では、多種類の時空スケーリング変換の下で(非退化な)極限分布を持つ鎖モデルにおいて、極限のダイナミックスを研究する。このモデルは物理的に自然な三つの保存則を持ち、拡散的時空スケーリング以外にも、双曲的と「superdiffusive」と呼ばれる時空スケーリング変換の下で極限が存在する。パリ大学ドフィーヌ校での滞在中、共同研究者と議論を行い、この研究に進展を与える。[2]既存の結果を更に改善する。証明された中心極限定理は、解の「環境のランダムさ」に対する平均分布が正規分布に弱収束すると主張するものである。特に、一つの環境の下で解の振る舞いについては未だ議論していない。ほとんどの環境の下で解の分布の収束性の証明には、ポアソン問題の解の構成とその劣一次性の評価など、種々な困難が伴う。今後はこれらの問題の解決策について研究を深める。28年度が最終年度であるため、記入しない。
長い核燃焼時間を持つ核融合(研究)装置におけるプラズマ・壁相互作用の研究

長い燃焼時間の実現、すなわち工学的実証実験にむかっての努力は各方面よりなされているが、本研究において検討された主要な諸問題は以下である。(1)ポンプリミター(赤石)Edge plasma中の荷電粒子がscrape-off層を介して中性化し、排気系に導入される過程の解析が問題であるが、荷電粒子と中性粒子の存在様式を定義した上でエネルギー粒子のバランスからmodellingをおこなった。その結果ポンプリミター機能と必要とされるデータとの関連が明示され、今後の実験的研究の指針が得られた。なお、この解析に必要な原子・分子データについて関心が払われた。(2)排気系のうち特にクライオ面について検討された。(佐竹、荒川、岡本)昨年度にひきつづき長い核燃焼時間をもつプラズマ装置に必要なクライオポンプを中心とする真空排気系の概念設計が岡本により詳細に行われた。それと同様にクライオ面そのものの上での水素の振舞が調べられた。今後の課題として少量の軽・重不純物を含む三成分系での検討が必要とされている。(3) Invessel材料の総合評価(宮原、山科、伊藤、金原、久保田)従来この種材料の評価が材料毎に個々にとり上ゲられていたのをBurning CoreExperiment(BCX)の立場から第一候補材を黒鉛および炭素関連材料、第二候補をベリリウム、第三候補をSiCと設定し、これらに就いて徹底的な総合評価をおこなってreferenceを確立し、今後の新しい材料の評価についての判断基準を確立することができた。その項目は脱ガス率(従来強調されることがなかったがその重要性が更に確認された)、非破壊性(とくに高熱流束下において)、低腐食性、低乙性、低放射特性、リサイクリング特性、耐放射線性、低価格等である。この際とくにリチウムの導入時における問題にも特別な注意が払われた。この方向の研究は、来年度以降の研究計画の中で推進することが合意された。
発達障害児の包括的・永続的支援「育ちのサポート」に関する開発的研究

当該年度においては、研究初年度でもあり、各研究者が役割分担に応じて、フィールドワークを中心に、研究課題にそって分担研究に必要なデータ収集・整理を行った。特に本研究において基幹をなす、本学発達臨床センターの療育実践に関するデータについては、松薗、黒川、池畑を中心に同センターの協力を得て、記録の掘り起こし、研究計画に沿った基礎データの作成を開始した。研究に先立ち、療育データの利用については、淑徳大学研究倫理委員会の承認を得た。記録の形式が年次によって変わってきており、研究を進めていくにあたっては、関係者への研究協力の意思確認など、過去に遡っての研究であることも含め研究倫理についてのさまざまな配慮が必要となっている。療育記録からは、障害を持つ子ども本人の発達支援に関するニーズとともに、きょうだい、家族、学校、地域等との関係が、育ちにかかわっていることが示唆されている。また、山下は成人した療育支援経験者について、松浦は現在療育の対象である子どもとその家族について、さらには、稲垣は障がい児を育てる家族支援について、それぞれが研究・研修を開催した。臨床発達臨床センターの療育実践記録の倫理的手続き、データ内容の検討に予想以上の作業時間が必要となり、未だ共同研究者の合議の素材となり得ていない。研究計画の変更は考えていない。やや遅れ気味であるデータ整理の作業を進め、今年度中には検討、関連する関係者インタビューを実施したい。療育データの整理に時間を要し、研究計画がやや遅れているため、調査計画に使用する予定の費用を次年度に使用することとなった。研究計画は変更せずに実施するので、2019年度にインタビューおよび質問紙調査の実施費用として使用する。
躯体蓄熱を活用した放射冷暖房システムのシミュレーション研究

躯体蓄熱はエネルギー利用の高効率化と平準化という21世紀の人類にとって真剣に取り組みべき課題に対する有用な手段である。期待される効果としては、空調設備容量や電気設備容量の削減によるイニシャルコストの低減、深夜電力利用や搬送エネルギーの削減によるランニングコストの低減、放射冷房効果の期待、非空調時も蓄熱による冷房効果の期待などがある。しかし夜間の熱損失や中間期の蓄熱量決定法の問題など、課題もある。本研究は沖縄のO大学図書館の躯体蓄熱の実測を行い、室内環境の実態調査、アンケートによる温熱感調査、蓄熱部位である冷水配管が埋設された床表面温度の分布特性、蓄冷・冷熱放熱特性、エアハンドリングユニットと床放射冷房の負荷分担特性、深夜電力利用による経済性などについて言及した。ここでは、床表面温度のむらは最大1Kと小さいこと、内側からスラブを冷やすことにより1日を通して蓄冷の効果があること、水温を18度とすれば結露の心配がないこと、冷熱放熱量の内20%が放熱され翌日の空調時には66%放熱されること、空調機の処理熱量をかなり減少させることなどが判明した。これらのことを検証したり、新たな展開に進めるためにシミュレーション解析を行った。有限要素法による配管埋設部を含むコンクリートスラブの詳細温度分布の検討、埋設配管をフィンと見なした床の非定常伝熱解析を行った。床を2次元解析行うことは建築計算では無駄となるので、1次元化の工夫がいるが、従来の簡易化は熱的遅れを過小評価するので、ここでは床二種類の放熱応答を重み平均する手法により簡易化を図った。重み係数の特性についても検討を与えた。このことより、空間としての躯体蓄熱効果を評価可能なものとした。地球環境問題の観点から、電力平準化対策は重要であり、建築的には深夜電力を利用した躯体蓄熱技術が採用されようとしている。本年度は、まず躯体蓄熱や、放射冷暖房の文献調査研究を行い、システムの特徴、制御の特徴、ピークカット率、ピーク時間帯カット率、夜間移行率、躯体蓄熱効率、蓄熱投入熱量比率、放熱投入熱量比率、放射蓄熱量比率、夜間負荷率、日空調機負荷増加率、日電力量増加率、躯体蓄熱控除率、控除率などについて検討した。またふく射冷暖房の計算は、コンピュータによるシミュレーション研究しかなく実際に設計に使えるものは皆無であったが、人体に対する作用温度の概念を壁体貫流や放熱面に対しても適用することにより実用的な簡易計算法を提案した。日本に数例ある躯体蓄熱の建物の大半を調査することができ、その中でも昨年夏期(8月5日から12日まで、6人で参加)においては、沖縄国際大学の新図書館を集中的に実測し、躯体蓄熱放射冷房の効果、問題点を検討した。突然の台風到来などもあり、天候にはあまり恵まれなかったが、ここにおいてはまず、空調運転の誤動作を修正するコミッショニング研究を成功させた。室内環境については、ふく射冷房と室温設定の最適化について検討し、躯体蓄熱用の夜間スラブ送水温度の適正化を設計者管理者と討議し運転計画を提案し、また一般在室者の室内環境に関するアンケート調査解析も行った。その他、吹き抜け空間の上下温度分布、照度分布、水平温度分布などをきめ細かく調査した。

沖縄のO大学図書館の躯体蓄熱の実測を行い、室内環境の実態調査、アンケートによる温熱感調査、蓄熱部位である冷水配管が埋設された床表面温度の分布特性、蓄冷・冷熱放熱特性、エアハンドリングユニットと床放射冷房の負荷分担特性、深夜電力利用による経済性などについて言及した。ここでは、床表面温度のむらは最大1Kと小さいこと、内側からスラブを冷やすことにより1日を通して蓄冷の効果があること、水温を18度とすれば結露の心配がないこと、冷熱放熱量の内20%が放熱され翌日の空調時には66%放熱されること、空調機の処理熱量をかなり減少させることなどが判明した。これらのことを検証したり、新たな展開に進めるためにシミュレーション解析を行った。有限要素法による配管埋設部を含むコンクリートスラブの詳細温度分布の検討、埋設配管をフィンと見なした床の非定常伝熱解析を行った。床を2次元解析行うことは建築計算では無駄となるので、1次元化の工夫がいるが、従来の簡易化は熱的遅れを過小評価するので、ここでは床二種類の放熱応答を重み平均する手法により簡易化を図った。重み係数の特性についても検討を与えた。このことより、空間としての躯体蓄熱効果を評価可能なものとした。
東北北部におけるいわゆる蝦夷館の研究

(1)この研究を推進するために岩手県岩手郡岩手町の横田館遺跡と西根町の子飼沢山遺跡、暮坪遺跡の発掘調査を実施した。その結果横田館遺跡は周囲に多重の土塁をめぐらすこと、発掘した2基の竪穴住居の構造や集落全体の構造から、常時居住した集落ではなく、13世紀以後の防御性の高い集落であろうとの結論を得た。子飼沢山遺跡は海抜500メートルを越える高地の尾根上に存在する。大型と小型の竪穴住居各1基を発掘調査し、土師器、多量の鉄器、炭化した穀物粒などが出土した。遺跡の年代は土師器の形態から10世紀後半ころと考えられる。暮坪遺跡は海抜430メートルの暮坪山の頂上一帯に広がる遺跡で、集落の主要部は堀と土手に囲まれている。住居跡二基を発掘した結果、集落は大形と小形の二つのタイプがあることが確認された。遺跡の年代は出土した土師器から考えて10世紀後半ころのものである。(2)実地踏査の結果によれば、東北北部には学界に知られていない多くの平安時代高地性集落が存在する。それらは立地や構造などによりa,平地との比高差数十メートル以上の高地に立地し、特に濠や土塁などを持たないもの、b,丘陵の突端部に存在し、基部が濠で切断されているもの、c,周囲に濠や土塁をめぐらすもの、などに大別される。また年代ではそしてこのような特徴を有する集落は、低地に立地し、濠や土塁を有しない一般の集落とはことなる、きわめて防御的色彩の濃い集落であると考えられる。平安時代高地性集落の研究をさらに推進できることで、北海道のチャシとの関係も明らかとなるであろうし、防御的色彩の濃い集落を生み出した古代蝦夷社会の性格にもせまることができるであろう。今年度はいわゆる「蝦夷館」の研究史をとりまとめ、「蝦夷館」の全体的な特徴の把握につとめた。そのために従来の研究成果をとりまとめ、今後研究を進める場合の問題点を検討する研究集会を実施し、測量・発掘調査の際に留意すべき点をも確認した。また古代の蝦夷社会の構造、生業などに関係する文献史料の調査を行なった。今年度の研究の結果では、「蝦夷館」の全体的な特徴は次のようにまとめられる。すなわち、「蝦夷館」の多くは地表面に竪穴住居跡の痕跡を有する。そして立地と構造を加味して考えると、(1)平地との比高差数十メートル以上の高地に立地し、特に濠や土塁などを持たないもの、(2)丘陵の突端部に存在し、基部が濠で切断されているもの、(3)周囲に濠をめぐらすもの、(4)周囲に土塁をめぐらすもの、などに大別される。このような特徴を有する「蝦夷館」は、低地に立地し、濠や土塁を有しない一般の集落とは明らかに様相がことなる集落であり、きわめて防御的色彩の濃い集落であると考えられる。したがって「蝦夷館」の構造、年代などを明らかにし、古代の蝦夷社会がなぜ「蝦夷館」のような遺跡を残したのかを考えることは、古代蝦夷研究の上できわめて重要であることをあらためて確認した。また北海道のチャシに関する資料を収集し、代表的なものを実地踏査した結果、チャシには「蝦夷館」に類似する形態のものがあることを確認し、「蝦夷館」がチャシの源流となった可能性を追求する必要があることを知った。さらに平成6年度の測量・発掘調査を行うため岩手県北部を中心に「蝦夷館」遺跡の踏査を実施し、岩手県岩手郡岩手町内所在の遺跡を対象として調査を実施するのがふさわしいとの結論を得た。

平成六年度は蝦夷館関連遺跡の発掘調査を実施し、あわせて奈良・平安時代の北日本関係の文献史料を六国史その他から抜粋し、分析を行なった。発掘調査の対象としたのは岩手県岩手郡岩手町横町館遺跡と岩手県岩手郡西根町子飼沢山遺跡である。横田館遺跡は地元においてかつて蝦夷が住んでいたという伝承のある遺跡で、実地踏査と測量調査の結果、旧斜面に囲まれた高地の周囲に多重の土塁をめぐらし、内部には十数基の竪穴住居跡がくぼみとなって残存していることを知りえた。発掘調査はそのうちの二基について実施した。調査によって明かとなった住居の形態や構造から、横田館遺跡は長期にわたる住居として営まれたものではなく、しかもきわめて防禦性の高い集落であることを知りえた。遺跡の年代は古代末から中世初期と考えられる。子飼沢山遺跡は海抜500メートルを越える山頂付近に位置する。実地踏査と測量調査の結果、、遺跡は稜線上に四基の大きな竪穴住居跡とそれらに付随するように散在する小竪穴が、あわせて約二〇基程度存在することが判明し、そのうちの大小各一基を発掘調査した。その結果、住居はかまどを有する構造のもので、出土土器から一〇世紀代のものと考えられ、防禦性の高い古代高地性集落の代表的なものと考えられた。一方、奈良・平安時代の北日本関係の文献史料を分析すると、古代蝦夷の社会は部族制社会であると推測され、このような社会において高地性集落などの防禦性の高い集落の出現することは、きわめて妥当性が高いことが考えられた。平成七年度は岩手県岩手郡西根町寺田の暮坪山の山頂部に所在する暮坪山遺跡の発掘調査と岩手県北部を中心に高地に所在する集落遺跡の踏査を実施し、あわせて三年間にわたって行なってきた蝦夷館研究のまとめを行なった。発掘調査を行なった暮坪遺跡は海抜430メートルの暮坪山の頂上一帯に広がる遺跡で、20個内外の竪穴住居跡がくぼみとなって観察できる。集落のまわりはけわしい斜面になっている。今回の調査ではそのうちの二基をえらんで発掘した。その結果、一辺が約六メートルほどの大形の住居と、一辺約三メートルほどの小形の住居の二つのタイプがあることが確認された。住居構造は壁際に石を組んだカマドのあるものである。また今回発掘した大形の住居は火災で焼失していた。また集落の主要部は堀と土手に囲まれていることも確認した。今回発掘した住居の年代は出土した土師器から考えて10世紀後半から11世紀前半ころのものである。以上のことから暮坪遺跡は防御に意を用いた平安時代後期の高地性集落であることが判明した。なお実地踏査により、東北北部には暮坪遺跡以外にもまだ学界に知られていない多くの高地性集落が存在することも判明した。そして三ヶ年にわたる「蝦夷館」ともいわれる遺跡の研究により、東北北部には平安時代後期に中心のある高地性集落があることが判明し、その研究を進めることは、古代蝦夷社会の性格など、学界未解決の問題にせまる有力な手がかりとなることがほぼ明らかとなったのである。
通知表に見る学力観の変遷に関する研究

1970年代後半から2000年までの指導要録改訂に関わった関係者へのインタビュー調査を通して、背景にある戦後から現在までの評価観や学力観の歴史的変遷のターニングポイントに関する歴史的証言を収集することができた。また、通知表に使用されている用語のカテゴリー分析を通して、利用パターンと教科特性について定量的な分析から学校独自の学力観を抽出することができた。平成19年度は、研究の初年度であり、研究計画に従って、下記の4点に渡り成果をあげた〔1〕通知表のデータベース化作業。全国で通知表調査集めた小中学校の通知表(昭和55年版・平成5年版・平成14年版)約1200校分を将来の公開に向けてデータベース化することが出来た。〔2〕自己学習能力を育成する際、強調される(自己)(自分)というキーワードが、学力観を表す通知表にどれぐらい出現するかを調査し、中学校より小学校のほうが、出現率が高く、芸術教科の方が出現率が高いことが明らかになった。また(自己)(自分)出現には多様なパターンがあることも明らかになった。〔3〕ベンジャミン・ブルームが、提案した教育目標の分類学(タキソノミー)の観点から見て、通知表に表現された知識・理解、技能、関心意欲態度の評価項目がどのような広がりと、特徴を持っているか、考察分析し、評価観に各学校の独自性が表れていることを明らかにした。〔4〕戦後教育評価の改善に努力した先人の聞き取り活動を実施し貴重な証言を得ることが出来た。特に、関心態度など情意面や到達度評価、絶対評価の考え方を導入し、ドラスティックな指導要録の改定となった昭和55年の指導要録改訂協力者会議のメンバーや主催者の文部官僚から当時の状況や海底の背景等について詳細に聞くことが出来た。平成20年度は、研究の二年目であり研究計画に従って下記の通り成果をあげた。〔1〕B.ブルームが提案した認知領域のタキソノミーの観点から通知表の評価観点を分析すると、指導要領に示された関心・意欲・態度・思考力・判断力・知識理解・技能だけでなく、教師たち独自の学力観評価間に基づいて学力の見取り活動をしていることが明らかになった。〔2〕戦後、教育評価の改善に尽力した先人のヒヤリングを実施し貴重な証言を得ることができた。特に昭和55年とその延長としての平成11年の指導要録と改訂にかかわった学者、教育行政関係者、全日小学校連合会長、全日本中学校校長会長から当時の状況や改訂の問題点について聞き取りができ、教育評価改革の歴史的意義を明らかにすることができた。〔3〕研究成果は、日本教育工学会大会で発表することができた。これまで我々研究グループ(教育評価実態調査委員会後に教育評価全国調査委員会)が10年に一度の経年的調査で蓄積してきた全国各地の小・中学校の通知表の記述内容に着目し、カテゴリー分析やテキストマイニング手法を用いたクラスター(単語)分析通して、指導要録から独立した学校同時の学力観を反映した通知表の評価項目に現れた学校独自の通知表に表された学力観・評価観を抽出する研究手法を確立することができた。また、戦後学力観・評価観のターニングポイントになった1980年(昭和55年版)指導要録改善にかかわった教育学者、現場教員、文部省行政経験者から、その当時の改訂をめぐる論争や改訂の背景や、過程について聞き取り調査をすることができた。その過程で従来の相対評価の教育心理学者とブルーム理論に立ち新しい目標に準拠した評価(客観的絶対評価を導入して教育評価を国際的水準に揚げようとする若手学者との争点や、1970年代半ばからブルーム理論を取り入れ授業改革に取り組んだ、岩手大学や福岡教育大学や静岡大学の各附属中学の先生方から取り組みの苦労・開発した手法などを貴重な歴史的証言としてとりまとめる。ことができた。これらの調査研究は、戦後の学力観や評価観の歴史的転換のターニングポイントを明らかにするとともに、これからの教育評価の在り方を考える上で、今後改めて戦後教育に大きな影響を与えた相対評価の功罪と目標に準拠した評価の在り方について研究を進めていかなければならないと考える。
超小型・高機能バイオセンシングを実現するハイドロキシアパタイト薄膜の配向制御技術

クロマトグラフィーチップやバイオセンサの高感度化、高分解能化などを目指し、ハイドロキシアパタイト(HA)結晶膜の配向制御技術を確立し、そのデバイス応用の可能性について調べた。完全なa面配向とc面配向のHA膜を作り分ける手法を新たに開発し、その結晶成長メカニズムも明らかにした。ここで得られた配向制御膜を用いて、酸性タンパク・塩基性タンパクの選択的吸着が可能であることを示唆する結果が得られた。これを電気的に検出するため水晶振動子マイクロバランスセンサへの適用を試みたが、HAの結晶化に必要な熱処理に起因する歪により正常動作するには至らず、さらなる改良が必要であることが分かった。クロマトグラフィーチップやバイオセンサ等に対し、超小型化、高感度化、高分解能化、極微量の検体検出、分析時間の短縮などを実現し、高機能な新デバイスを創出することを全体構想とし、アパタイト薄膜の配向制御技術を確立することを目的に研究を行っている。具体的には、「アパタイト膜の結晶が完全にa面配向する成膜法」を新たに開発し、既に開発済みのc面配向アパタイト成膜技術と組み合わせることにより、タンパク質の選択的吸着/分離を電気的な手法で検出可能であることを示すことが最終目的である。このようなタンパク質の選択的吸着/分離は、六方晶の結晶構造を有するアパタイトの電気的異方性によってもたらされるものであり、正に帯電した結晶面(a面)、負に帯電した結晶面(c面)それぞれに、カルボキシル基を持つ酸性タンパクと、アミノ基を持つ塩基性タンパクが選択的に吸着する原理に基づいている。今年度は、パルスレーザーデポジション法を用いてa面配向アパタイト薄膜の作製方法を検討した。アパタイトの単位格子のa面方向に対し、エピタキシャル成長を促す可能性がある結晶構造を持つ材料を様々な種類準備し、これらに対しアパタイトの結晶成長を試みた。成膜中の雰囲気ガス圧、基板温度、レーザーエネルギーをパラメータとして異なる結晶構造を持つ材料上でそれぞれ成膜条件を絞り込み、特徴ある材料上で一定の条件下でのみa面一軸配向することが確認された。この結果に対し、c面配向の場合も含め、アパタイト結晶の配向メカニズムに関し理論的考察を現在行っている。当初の計画では、以下のような3年計画を立てた。初年度:バイオセンサ用途として、完全c面配向のアパタイト薄膜はすでに開発済みであるため、本研究の成功を左右する最も重要な技術である、完全にa面配向したアパタイト薄膜の作製法を確立する。次年度:初年度は、結晶学的にX線回折等の手法で配向制御の確認を行うレベルであるが、応用上、aまたはc面アパタイトとしての機能を発揮できることを、化学的・生物学的観点からも証明しなければならないため、酸性/塩基性タンパク質の例として、アルブミン、リゾチーム等に蛍光標識を付け、a, c面アパタイトそれぞれに選択的吸着することを蛍光顕微鏡観察により確認する。最終年度:電子デバイスとしての応用が可能であることを示す例として、水晶振動子マイクロバランスセンサ表面にaおよびc面アパタイトを作製し、選択的に吸着するタンパク質が共振周波数のシフトとして電気的に検出されることを示す。この計画に沿って、初年度に当たる平成27年度は、レーザパルスレーザーデポジション法でa面一軸配向膜を作製することを試み、再現よくそれが可能であることをX線回折で示すことができたため、計画通りに遂行できていると判断される。一方、実験的にはa面配向を実現できたものの、一般的なエピタキシーの考え方のみではその結果を説明できないため、現在、実験結果を説明できる配向メカニズムに関して、妥当なモデルを検討している。これが明らかになった段階で論文として発表することを計画している。超小型、高感度、高分解能などの特徴を持つ新規バイオセンサを実現するために、結晶方位によって化学的・電気的な異方性を持つアパタイト薄膜の配向制御技術に関する研究を行っている。初年度はパルスレーザーデポジション法を用いて、結晶方位がa面、またはc面に揃った薄膜を作り分けることに成功し、ほぼ当初計画通りに遂行できた。2年目となる昨年度は、以下の2つの目標を掲げ研究を行った。1つ目は、実験的にアパタイト薄膜の配向制御が可能であることが示されたものの、一般的なエピタキシーの考え方のみではその結果を理論的に説明できないため、その実験結果に対して妥当な配向メカニズムのモデルを検討すること。2つ目は、aまたはc面配向アパタイト膜が、実際にタンパク質の選択的吸着/分離機能を発揮できるかを、化学的・生物学的観点から証明することが目的であった。具体的には、酸性/塩基性タンパク質の例として、アルブミン、リゾチーム等に蛍光標識を付け、a, c面アパタイトそれぞれに選択的吸着することを蛍光顕微鏡観察により確認を行った。いずれの目的に対しても、当初計画に対しポジティブな結論を得た。一方、計画段階で想定していなかった問題として、アパタイト配向制御膜にクラックが生じる現象が確認された。これは、配向制御に用いるバッファ材料に起因するものであり、センサとしてデバイス応用しようとする際には、その性能を低下させる可能性があるため、年度後半には、これを解決するための対策についての検討に着手した。研究開始後、1年目はアパタイト薄膜の結晶方位を完全なa面とc面の配向面に制御し作り分ける技術を確立することができ、そこで得られた配向制御膜を用いて、2年目に、酸性/塩基性タンパクの選択的吸着を確認する実験を行った。