hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エピタキシャルシリセンの結晶・電子構造エンジニアリング

本研究では、ケイ素版グラフェンといえる新しい二次元材料「シリセン」の結晶・電子構造を原子や分子の吸着・反応により制御するための指導原理を実験的に得ることを目的とした。二ホウ化ジルコニウム薄膜上に形成されたエピタキシャルシリセンにカリウムを蒸着したところ、構造の変化は認められなかったが、カリウム原子からシリセンへと電子が供与され、基板である二ホウ化物の表面電子状態とシリセンのパイ電子状態との間の混成が強まるのが観測された。また、水素化を試みたところ、シリセンの内部構造を大きく変えることなくキャッピング層が形成されることが示唆された。本年度は二ホウ化ジルコニウム薄膜上のシリセンの電子状態に関する理解が飛躍的に進んだ。特に低温走査トンネル顕微鏡(STM)・分光(STS)を行ったことでシリセンの構造とπバンドの微視的な起源が明らかとなった。5Kの低温は、室温では活発に動いているシリセンシートのドメイン境界の原子の動きを止めるのに十分なほど低く、STMによる原子分解能像からその原子配置を決定することが可能となった。隣り合うシリセンのドメイン同士は、Zr終端ZrB2(0001)とのエピタキシャル関係が180°回転しているが、境界における構造は、歪んではいるものの蜂の巣構造を保ち、縞状に見える全てのドメインが連続性を保って存在していることの証左となった。このモデルにより、Si原子とZr原子の位置関係が明らかとなったので、STSの結果を解釈することが容易となった。STSの結果、300meVのバンドギャップの存在が明らかとなった。第一原理計算により得られた局所状態密度は、STSマッピングの結果と非常に良く一致した。STSで観測された準位の起源を探るために、異なる化学状態にあるSi原子のpz軌道に関係する局所状態密度を計算した。その結果、バンドギャップの直上と直下にある電子状態がpz軌道に由来するものであることが示唆され、これらがπ*とπバンドに相当すると結論付けられた。特にZr原子の直上に位置するSi原子がこのバンドに大きく寄与することが明らかとなり、第一原理計算から予測された安定構造において、このSi原子が周りのSi原子とsp2結合的な配置関係にあることと良く一致している。このエピタキシャルシリセンの構造と電子状態に関する詳細な理解は、今後の原子・分子の吸着・反応によるバンドエンジニアリングに欠かせない。本研究の目的は、ケイ素版グラフェンといえる新しい二次元材料「シリセン」の物性を原子や分子の吸着・反応による結晶構造や結合状態の変化により制御するための指導原理を得ることにある。本年度は低温走査トンネル顕微鏡・スペクトロスコピーによる実験結果の解析を進展させ、二ホウ化ジルコニウム上のエピタキシャルシリセンの微細構造とバンド構造、及び、局所的な電子状態との関係に関する知見をまとめた投稿論文がApplied Physics Letters誌に掲載された。また、電子状態と化学的な活性を変えることを目的としてエピタキシャルシリセンに原子状水素を用いた水素終端を行った結果、低速電子線回折実験より、シリセンの結晶構造は大きく変わらないものの、バックリングにわずかな変化が起きることが明らかとなった。しかしながら、低速電子線回折パターンの加速エネルギー依存性を定量的に評価することが難しく、結晶構造の詳細な変化については今後の課題となった。走査トンネルスペクトロスコピーによる電子状態評価の結果、バンドギャップの拡大が観測され、水素終端エピタキシャルシリセンは、より絶縁体に近くなった。酸化防止を期待して水素終端エピタキシャルシリセンを大気に晒したが、その酸化を防ぐことは出来なかった。一方、エピタキシャルシリセンへカリウムを蒸着した際の結晶構造と電子状態の変化を低速電子線回折、及び、角度分解光電子分光で調べた結果、結晶構造に大きな変化はないものの、カリウムからシリセンへ電子が移動した結果としてドーピングが起きること、また、シリセンと二ホウ化物の間の相互作用が強まることが明らかとなり、これらの知見をまとめた投稿論文がApplied Physics Letters誌に掲載された。バンドエンジニアリングを行う上で重要な二ホウ化ジルコニウム薄膜上のエピタキシャルシリセンそのものの構造と電子状態に関する理解が低温走査トンネル顕微鏡観察・分光測定を行ったことにより飛躍的に進んだことは特筆に値する。25年度が最終年度であるため、記入しない。ブルックヘヴン国立研究所においてエピタキシャルシリセンの水素化に関する予備的な実験を行ったところ、低速電子線回折の加速電子のエネルギーと回折スポットの強度の関係に変化が見られたことから、バンド構造の変化を伴う構造変化が起きていることが期待できる。微細構造と電子状態の変化の局所的な直接観察を可能にするために走査トンネル顕微鏡装置に原子状水素源を設置し、異なる水素暴露量において表面構造の原子分解能観察、及び、スペクトロスコピーを行う。

さらに、応用上重要となる水素化によるパッシベーションの効果がどの程度であるかを明らかにするために、水素化エピタキシャルシリセンを酸素にさらし、その変化をX線光電子分光を用いて調べる。25年度が最終年度であるため、記入しない。
T cell抑制因子を阻害する新しいメラノーマ治療法の開発

T cellの活性化を抑制する分子に対する阻害抗体は進行期メラノーマに対する革新的な治療法の一つとして注目されている。代表者は前回採択された課題において新規のT cell抑制分子の候補約80個を同定した。これら候補分子の中で、それらに対する阻害抗体がメラノーマ治療に応用できるようないくつかの分子の機能解析を行った。その結果メラノーマが発現するCD155からT細胞が発現する受容体TIGITに送られる抑制シグナルが、腫瘍環境において選択的に増強され、メラノーマに対するT細胞反応を抑制していることを明らかにした。さらに抗TIGIT阻害抗体のメラノーマ治療薬としての有用性を示した。本研究の平成25年度の計画は、代表者がこれまでの研究にて発見した、メラノーマに発現される複数の新規T cell抑制因子荷関して、1,T cell活性化抑制のメカニズムを明らかにする、2,メカニズムに基づいて効率的な阻害方法を検討、開発する、3,抑制分子の担癌生体内での影響とそれを阻害する方法の有効性をin vivoで検討するであった。そして平成25年度の研究成果は候補分子の一つ、CD271について以下に記す新しい知見を得ることができた点である。1に関して代表者らは、CD271が活性化してメラノーマ細胞を障害しようと活性化したT cellから発せられるIFNgによって著しく上昇することを発見した。また活性化T cellはIFNgのみならずCD271のリガンドであるNGFも放出する事を明らかにした。そしてCD271とNGFの結合によってメラノーマ細胞内のシグナルが活性化し、その結果T cellがメラノーマ細胞を認識する目印となるMART-1などの抗原量が著しく減少することを突き止めた。またCD271はPD-L1という代表的なT cell抑制分子と連動して発現されていること、相加的にT cellを抑制することを明らかにした。そしてここまでの成果を国際研究雑誌に発表し、受理された。2に関してはNGFやCD271の中和抗体、ブロッキング抗体をT cellとメラノーマ細胞の共培養液に入れる事でT cellの活性化が増強されることを明らかにしている。3に関しては現在、B16マウスメラノーマにCD271を強制発現したものをマウスに接種して生体内動向を観察する実験系を確立し、研究を進めている。平成26年度の計画は代表者が現在までの研究課題の中で発見したメラノーマに発現される複数の新規T cell抑制因子の中で、解析が進んでいないもの(CD271については平成25年度にすでに論文発表している)について解析を進めることであった。そして本年度はCD155という分子の機能解析を行い、数々の新しい知見を得る事ができた。まず、CD155はすべてのメラノーマ細胞に発現され、T細胞活性化に伴い放出されるIFNgによって発現上昇することを発見した。そしてメラノーマ上に発現上昇したCD155はT細胞上の抑制性受容体であるTIGITとの結合により、直接メラノーマ特異的T細胞を抑制することをin vitroで明らかにした。次にCD155を発現するメラノーマとTIGITを発現するメラノーマ特異的T細胞の共培養にTIGIT阻害抗体を添加すると、メラノーマ特異的T細胞の活性化が増強されることを明らかにした。さらに、TIGIT阻害抗体とともに、現在最も効果が高い免疫チェックポイント阻害薬であるPD-1阻害抗体を添加するとメラノーマに対するT細胞反応が相乗的に増強される事をin vitroで明らかにした。これらの結果は、CD155が、すでに免疫チェックポイントとしてメラノーマの治療標的となっているPD-L1と同様の性質を持つことを明らかにし、さらにCD155とTIGITの結合を阻害する事でPD-1抗体の効果を増強できることを証明した。現在、抗TIGIT抗体の臨床応用に向けて、ヒトのメラノーマ細胞とメラノーマ特異的T細胞が生着するヒト化マウスを用いたin vivo実験を実施中である。平成27年度の研究実施計画は前年度までに新規T細胞抑制因子として同定し、in vitroでのT細胞抑制機能をすでに確認した、TIGIT(T細胞側)とCD155(メラノーマ側)の結合のin vivoでの作用を解析することであった。まず、メラノーマの腫瘍拒絶に最も重要な役割を果たすヒトメラノーマ組織由来の腫瘍浸潤リンパ球を自己メラノーマ細胞に反応させる際に抗TIGIT阻害抗体を添加すると、腫瘍浸潤リンパ球の抗腫瘍活性が上昇するのを確認した。さらに現在、メラノーマ治療の代表的な標的分子であるPD-1に対する阻害抗体を同時に添加すると、腫瘍浸潤リンパ球の抗腫瘍活性が相乗的に上昇した。さらにTIGIT-CD155結合の腫瘍免疫への影響を完全なin vivoで評価するため、CD155を過剰発現させたメラノーマ細胞株B16を背部に接種したマウスを、癌に対するT細胞反応を惹起するワクチンで治療する実験を行った。その結果、CD155の過剰発現はin vivoにおいてもT細胞上のTIGITとの結合を介してメラノーマに対するT細胞反応を抑制していることが明らかとなった。最後に多数のヒトメラノーマ転移組織におけるCD155の発現を免疫組織化学染色にて確認したところ、すべての転移性メラノーマ組織においてCD155の恒常的な高発現を確認する事ができた。以上より、TIGIT-CD155結合はin vivoでも重要な免疫抑制因子として働いていることが示唆され、抗TIGIT阻害抗体が単独でも抗PD-1抗体との併用においても有望な治療ツールとなりうることを証明した。

T cellの活性化を抑制する分子に対する阻害抗体は進行期メラノーマに対する革新的な治療法の一つとして注目されている。代表者は前回採択された課題において新規のT cell抑制分子の候補約80個を同定した。これら候補分子の中で、それらに対する阻害抗体がメラノーマ治療に応用できるようないくつかの分子の機能解析を行った。その結果メラノーマが発現するCD155からT細胞が発現する受容体TIGITに送られる抑制シグナルが、腫瘍環境において選択的に増強され、メラノーマに対するT細胞反応を抑制していることを明らかにした。さらに抗TIGIT阻害抗体のメラノーマ治療薬としての有用性を示した。本研究で解析すべき新規T細胞抑制分子の候補は約80個であったが、それらがT細胞抑制因子であるか否かのスクリーニングを概ね終える事ができた。そして候補分子として残ったものの中で、CD271はすでに論文報告することが出来、CD155に関してもin vitro解析はほぼ終了、現在臨床応用に向けたin vivo解析を実施中である。現在までのin vivo解析の結果はCD155-TIGIT阻害が有効なメラノーマ治療となりうる事を強く示しており、新しいメラノーマ治療法の開発という点でも目的を達成しつつある。癌免疫臨床応用に向けた課題はCD155-TIGIT結合阻害の抗腫瘍効果をin vivoで明らかにすることである。現在、ヒトのメラノーマ細胞とメラノーマ特異的T細胞が生着するヒト化マウスを用いたin vivo実験を実施中であり、同様の実験系で成果を挙げている慶応大学医学部先端医科学研究所、河上裕先生の協力で遂行する予定である。本年度の目的は、すでに同定している複数の分子について、1,T cell活性化抑制のメカニズムを明らかにする、2,メカニズムに基づいて効率的な阻害方法を検討、開発する、3,抑制分子の担癌生体内での影響とそれを阻害する方法の有効性をin vivoで検討するであった。その一つCD271については1と2をすでに終了し、3,を検討中である。そしてここまでの結果を国際研究雑誌に発表することができた。その他の分子についても現在、CD271と同様の手順にて順調に解析が進んでいる。以上の理由より概ね順調に進展していると考える。CD271を解析したのと同様のin vitro実験系を用いて他の候補分子の解析も順調に進んでいる。課題は発見した知見を臨床応用する上で重要なin vivoでの解析である。これに関しては、慶応大学医学部先端医科学研究所、河上裕教授の助言のもと、ヒト化マウスモデルを用いた実験系を開発中である。解析すべき候補分子がCD271の他にも存在し同時に解析を進める事を予定していたが、実験が遅れて購入予定の物品が購入出来なかったためである。残った候補分子についてもCD271と同様に解析する。T cellの状態評価のため、フローサイトメトリー解析も必須であり、蛍光色素ラベルした様々な抗体(1種類で1本5万円前後、10種類程度、合計約75万円程度)が必要である。T cellの活性化を解析するためにはサイトカインELISA kit(1枚5万円、合計10枚程度、合計約75万円程度)を使用する。
クロスヘッドピン軸受の負荷能力向上のための鉛フリーオーバレイ付アルミメタルの研究

大形2サイクルディーゼル機関に用いられるクロスヘッドピン軸受は,軸受面に形成される油膜が極めて薄く焼損や破損を起こしやすい軸受である.近年は大形機関の高過給・高出力化が進み潤滑状態は一段と苛酷化する傾向にあり,負荷能力の向上が重要な課題となっている.クロスヘッドピン軸受には従来からホワイトメタルが用いられているが,潤滑条件が過酷になると疲労強度に格段に優れるアルミメタルの採用が必要となる.従来のアルミメタルには鉛・すず・銅合金オーバレイとニッケルボンド層が一般に採用されているが,ニッケルの潤滑性が極めて低いためオーバレイが摩耗してニッケル層が露出すると耐焼付き性が著しく低下するという問題が指摘されている.さらにオーバレイの主成分に有害な鉛が含まれるため,環境保護の観点から鉛を用いないオーバレイの開発も強く望まれているところである.そこで本研究では実際機関のクロスヘッドピン軸受と相似な変動荷重,揺動すべりの条件で負荷限界試験を実施でき,さらに電気抵抗法により油膜形成状態を測定できるようにした軸受試験機を用い,クロスヘッドピン軸受のなじみ性と耐焼付き性に及ぼすオーバレイの影響について検討した.その結果,オーバレイなしのアルミメタルはホワイトメタルと比較すると耐焼付き性に劣るが,アルミメタルに適正なオーバレイを付けるとなじみ性が改善されて耐焼付き性の大幅な向上が期待できること,そして従来の鉛・すず・銅合金オーバレイ付アルミメタルと比較して,すず・銅合金オーバレイとすずボンド層を適用したアルミメタルの耐焼付き性は極めて高くなることなどが明らかになった.さらに,すず・銅合金オーバレイの銅含有量を増大させて硬度を適度に高くすると耐焼付き性の向上に有効であるが,硬度を過大にするとなじみ性が改善されずに耐焼付き性は低下することがわかった.大形2サイクルディーゼル機関に用いられるクロスヘッドピン軸受は,軸受面に形成される油膜が極めて薄く焼損や破損を起こしやすい軸受である.近年は大形機関の高過給・高出力化が進み潤滑状態は一段と苛酷化する傾向にあり,負荷能力の向上が重要な課題となっている.クロスヘッドピン軸受には従来からホワイトメタルが用いられているが,潤滑条件が過酷になると疲労強度に格段に優れるアルミメタルの採用が必要となる.アルミメタルには鉛・すず・銅合金オーバレイとニッケルボンド層が一般に採用されているが,ニッケルの潤滑性が極めて低いためオーバレイが摩耗してニッケル層が露出すると耐焼付き性が著しく低下するという問題が指摘されている.さらにオーバレイの主成分に有害な鉛が含まれるため,環境保護の観点から鉛を用いないオーバレイの開発も強く望まれているところである.そこで本研究では実際機関のクロスヘッドピン軸受と相似な変動荷重,揺動すべりの条件で負荷限界試験を実施でき,さらに電気抵抗法により軸受面の油膜形成状態を測定できるようにした軸受試験機を用い,クロスヘッドピン軸受のなじみ性と耐焼付き性に及ぼすオーバレイの影響について検討した.その結果,オーバレイなしのアルミメタルはホワイトメタルと比較すると耐焼付き性に劣るが,アルミメタルに適正なオーバレイを付けるとなじみ性が改善されて耐焼付き性の大幅な向上が期待できることが明らかになった.さらに従来用いられている鉛合金オーバレイ付きホワイトメタルやアルミメタルと比較して,鉛を用いないすず・銅合金オーバレイとすずボンド層を適用したアルミメタルの耐焼付き性は極めて高くなることが明らかになった.大形2サイクルディーゼル機関に用いられるクロスヘッドピン軸受は,軸受面に形成される油膜が極めて薄く焼損や破損を起こしやすい軸受である.近年は大形機関の高過給・高出力化が進み潤滑状態は一段と苛酷化する傾向にあり,負荷能力の向上が重要な課題となっている.クロスヘッドピン軸受には従来からホワイトメタルが用いられているが,潤滑条件が過酷になると疲労強度に格段に優れるアルミメタルの採用が必要となる.従来のアルミメタルには鉛・すず・銅合金オーバレイとニッケルボンド層が一般に採用されているが,ニッケルの潤滑性が極めて低いためオーバレイが摩耗してニッケル層が露出すると耐焼付き性が著しく低下するという問題が指摘されている.さらにオーバレイの主成分に有害な鉛が含まれるため,環境保護の観点から鉛を用いないオーバレイの開発も強く望まれているところである.そこで本研究では実際機関のクロスヘッドピン軸受と相似な変動荷重,揺動すべりの条件で負荷限界試験を実施でき,さらに電気抵抗法により油膜形成状態を測定できるようにした軸受試験機を用い,クロスヘッドピン軸受のなじみ性と耐焼付き性に及ぼすオーバレイの影響について検討した.その結果,オーバレイなしのアルミメタルはホワイトメタルと比較すると耐焼付き性に劣るが,アルミメタルに適正なオーバレイを付けるとなじみ性が改善されて耐焼付き性の大幅な向上が期待できること,そして従来の鉛・すず・銅合金オーバレイ付アルミメタルと比較して,すず・銅合金オーバレイとすずボンド層を適用したアルミメタルの耐焼付き性は極めて高くなることなどが明らかになった.さらに,すず・銅合金オーバレイの銅含有量を増大させて硬度を適度に高くすると耐焼付き性の向上に有効であるが,硬度を過大にするとなじみ性が改善されずに耐焼付き性は低下することがわかった.
新しい多様性次元を用いた組織創造性メカニズムの解明

本研究の目的は、組織構成員の多様性が創造的成果に結びつくメカニズムを明らかにすることである。多様性が組織の成果に及ぼす影響に関する先行研究の結果はばらついており、特に、創造的成果に結びつく具体的なプロセスと、プロセスをとりまく状況要因は十分に解明されていない。本研究は、組織構成員の行動パターンと人的ネットワークという多様性次元を新たに導入し、年齢、性別、国籍、職歴といった多様性次元にとどまらない観点から、組織が創造的成果を生み出すプロセスを詳細に分析する。初年度である平成29年度は、創造性プロセスのアクティビティが、プロジェクトにおいてどのような順序でどの程度の量(時間)発現するかを記録し、各アクティビティの発現や持続がどのような要因によって引き起こされるかを、発話プロトコルや映像を分析することで明らかにした。具体的内容としては、平成29年夏に12名の参加者を集めたワークショップを開催し、新しいサービス・製品を提案する課題を4グループに与えた。その際に、ユーザーニーズを言語化しておく「問題定義有」2グループと、言語化していない「問題定義無」2グループに分け、アイディア創出に質的、量的などのような違いがあるかに注目して比較した。2つのグループ群の比較から、問題定義有の方が、短い発言が多頻度で交わされ、その内容はユーザーの体験を想像し、ユーザーの体験に対する自分自身の感情的な反応や、他メンバーの発言への共感を連鎖して発言することが多く、自分自身にとって共感できるアイディアを構造的に数多く創出した、ことを発見した。この成果は、ユーザー感情を言語化するか否かがアイディア創出のパフォーマンスやアイディア創出後のグループメンバーの共通認識の収束に影響を与える可能性を示唆している点で意義があり、今後の研究につながるものである。当初から計画していた、プロトタイプ(アイディアを他者に解釈可能な形に表現したもの)の種類と使い方がグループのプロセスとその創造的成果にどのような影響を与えるかについて、1回のワークショップという限定的なデータ収集ではあるものの、これを分析して成果を得ることができた。メンバー間の対面接触、身体の微細運動の同調現象データを組み合わせて初年度に構築した仮説の検証をおこなう予定である。また、発想の拡散や収束の必要性、事業化の圧力、事業実施のタイムスパンといったタスク特性や凝集性などの集団特性、プロジェクトの評価基準、リーダーシップなどの組織コンテクストが異なる条件下での比較も順次おこなう。さらには、分析単位を組織においた研究として、近年、社員構成や協力企業、外部専門家の多様性が高まる中で創造的成果が求められている、企業の研究開発部門、企画部門、デザイン部門等、およびクリエイティブ業界、企業コンサルティング等の専門家ネットワークにインタビューし、または現場観察等による事例研究とアンケート調査等による量的調査を実施し、事例研究を遂行する方策である。
特定遺伝子を標的とするRNA誘導型ヌクレアーゼ輸送システムによる口腔細菌叢の制御

本研究においてはS. gordoniiをモデル菌種として採用し、同菌と仲介菌F. nucleatumの代謝を介した相互作用に重要な役割を果たすアルギニン/オルニチントランスポーターであるArcD、さらに同菌と歯周病菌P. gingivalisとの相互作用に重要な役割を果たすパラアミノ安息香酸(pABA)の産生酵素であるCbeを標的分子とし、多菌種よりなる口腔バイオフイルムモデル中で標的遺伝子を確実にノックアウトする技術を確立することを目指した。バクテリオファージを用いた口腔細菌叢制御には課題が残ったが、口腔細菌叢がディスバイオーシスに至るメカニズムの一端を明らかにした。本研究においてはS. gordoniiをモデル菌種として採用し、同菌と仲介菌F. nucleatumの代謝を介した相互作用に重要な役割を果たすアルギニン/オルニチントランスポーターであるArcD、および異菌種間シグナル伝達分子産生酵素luxS、cbe等を標的分子とし、多菌種よりなる口腔バイオフイルムモデル中で標的遺伝子を確実にノックアウトする技術を確立すること、また、これらの遺伝子ノックアウトが、多菌種よりなる細菌叢の構成菌種プロファイルおよび菌叢全体の代謝プロファイルに及ぼす影響を検討することを目的としている。平成27年度は、まずS. gordonii ArcDの機能不全が口腔細菌叢代謝プロファイルに及ぼす影響の検討を実施した。共焦点レーザー顕微鏡を用いた観察により、arcD遺伝子のノックアウト株で、仲介菌F. nucleatumとの混合バイオフイルム形成能が低下していること、またその現象が、S. gordoniiがarcDを介して環境中に放出するオルニチン放出量の低下に起因することを確認した。次に、これまでの我々の研究により、S. goroniiにおけるコリスミ酸結合性酵素Cbeの機能不全が歯周病菌P. gingivalisとの混合バイオフイルム形成能を顕著に低下させることが確認されていることから、Cbe酵素反応の生成物であるpABA(パラアミノ安息香酸)のシグナル伝達分子としての役割を詳細に検討した。その結果、S. gordoniiがpABAを環境中に放出することにより、pABAを受け取った歯周病菌P. gingivalisのトランスクリプトーム、プロテオーム、およびメタボロームプロファイルが大きく変動し、バイオフイルム形成能が高まる一方、病原性は低下するという現象が観察された。各種オミクスの手法を駆使し、S. gordoniiの各種遺伝子が歯周病原性細菌叢に及ぼす影響についての解析は順調に進められている。臨床サンプル由来の細菌叢の菌種プロファイルを可及的に保存しつつ、長期培養を可能とする培地を文献に従って作製したが、ムチンの可溶化が不十分な状態にしかならず、独自の工夫を施す必要があり、この点については現在試行錯誤中である。これまでに、まずS. gordonii ArcDの機能不全が口腔細菌叢代謝プロファイルに及ぼす影響の検討を実施した。次に、S. goroniiコリスミ酸結合性酵素(Cbe)の生成物であるpABA(パラアミノ安息香酸)のシグナル伝達分子としての役割を詳細に検討した。その結果、pABAを受け取った歯周病菌P. gingivalisにおいて、トランスクリプトーム、プロテオーム、およびメタボロームプロファイルが大きく変動し、バイオフイルム形成能が高まる一方、病原性は低下するという現象が観察された。平成28年度には、この現象をマウスモデルを用いて確認する一方で、University of Texasとの共同研究により、n数を増やしたプロテオーム解析を再度実施し、再現性を確認した。トランスオミクスの手法を駆使し、S. gordonii由来の各種代謝物質が歯周病原性細菌叢に及ぼす影響についての解析は順調に進められている。臨床サンプル由来の細菌叢の菌種プロファイルを可及的に保存しつつ、長期培養を可能とする培地については引き続き至適化を進めている。本研究においてはS. gordoniiをモデル菌種として採用し、同菌と歯周病関連菌F. nucleatumや歯周病菌P. gingivalisとの菌種間相互作用に重要な役割を果たすアルギニン/オルニチントランスポーターArcD、シグナル伝達分子を産生する酵素luxS、cbe等を標的分子とし、多菌種よりなる口腔バイオフイルムモデル中で標的遺伝子を確実にノックアウトする技術を確立すること、また、これらの遺伝子ノックアウトが、多菌種よりなる細菌叢の構成菌種プロファイルおよび菌叢全体の代謝プロファイルに及ぼす影響を検討することを目的としている。これまでに、S. goroniiコリスミ酸結合性酵素(Cbe)の生成物であるpABA(パラアミノ安息香酸)のシグナル伝達分子としての役割を詳細に検討した。

その結果、pABAを受け取った歯周病菌P. gingivalisにおいて、バイオフイルム形成能が高まる一方、病原性は低下するというユニークな現象が観察された。平成29年度は、pABAによって病原性の低いバイオフイルム状態となったP. gingivalisの菌体内代謝変動を詳細に分析した。その結果、pABAの取り込み開始後30分の時点では、メチオニン代謝経路、ヒスチジン分解経路、核酸合成経路が活性化し、シグナル伝達物質であるAI-2の産生やピリミジン産生が亢進するが、その後THFーグルタミン酸サルベージ経路が稼働すると、これらの代謝経路が抑制されるという代謝変動が推察された。さらに興味深いことに、pABAを作用させたP. gingivalisでは、トランスケトラーゼの発現量が抑制されることでビタミンB6(Pyridoxal phosphate;PLP)の産生量が低下し、ポリアミン産生酵素群をはじめとするいくつかのPLP依存性酵素の生成物が顕著に減少していることが明らかとなった。本研究においてはS. gordoniiをモデル菌種として採用し、同菌と仲介菌F. nucleatumの代謝を介した相互作用に重要な役割を果たすアルギニン/オルニチントランスポーターであるArcD、さらに同菌と歯周病菌P. gingivalisとの相互作用に重要な役割を果たすパラアミノ安息香酸(pABA)の産生酵素であるCbeを標的分子とし、多菌種よりなる口腔バイオフイルムモデル中で標的遺伝子を確実にノックアウトする技術を確立することを目指した。バクテリオファージを用いた口腔細菌叢制御には課題が残ったが、口腔細菌叢がディスバイオーシスに至るメカニズムの一端を明らかにした。平成28年度は、臨床サンプル由来の細菌叢の菌種プロファイルを可及的に保存しつつ継続培養することが可能な培地の至適化を進める。また、RNA誘導型ヌクレアーゼシステム(RGN)をコードするプラスミドpRGNの構築と、pRGNプラスミドを利用した、初期付着菌S. gordonii標的遺伝子ノックアウト手法の確立も順次進める。さらに、S. gordonii特異的に感染するテンペレートファージの単離を試みる。平成29年度は、S. gordonii由来のpABAによって病原性の低いバイオフイルム状態となったP. gingivalisが、S. gordoniiと歯周病関連菌との相互作用によって産生される代謝物質によって再度プランクトニック化し、病原性を亢進させるメカニズムについて検討する。また、RNA誘導型ヌクレアーゼシステム(RGN)をコードするpRGNプラスミドを利用した、初期付着菌S. gordonii標的遺伝子ノックアウト手法の確立も順次進める。29年度が最終年度であるため、記入しない。予防歯科学29年度が最終年度であるため、記入しない。
耳下腺癌SCIDマウス移植に対するElectro chemo therapyの検討

高電圧パルス波による電気穿孔法を用い各種薬剤存在下に耳下腺腫瘍細胞に電気パルスをかけ細胞内の抗癌剤の濃度を高めることで、抗癌剤(Bleomycin,CDDP,CBDCA,Taxol,Taxotere)の抗腫瘍効果の増強の有無を検討した。株化頭頚部腫瘍細胞(KB,UM-SCC5,UM-SCC10,HLaC79)を対象に電気穿孔法をおこなうとBleomycinの投与の時のみ電気穿孔法による抗腫瘍効果の増強がみられた。KB,UM-SCC5,UM-SCC10,HLaC79の各種腫瘍細胞間での差異は軽度であり、KB細胞が最も高感受性を示しこのモデル実験に適している株化腫瘍細胞と考えられた。CDDP耐性腫瘍細胞(KBrc)に対してはBleomycinの薬剤投与の際のみに軽度の増強があった。しかしながら、CDDPの耐性克服の対する検討をおこなうと、CDDPが高電圧パルス波によろ電気穿孔法にても薬剤の増強がみられず明らかな効果の増強を認められなかった。新鮮耳下腺良性腫瘍をSCIDマウスに移植し生着した症例が5例例あった。この移植耳下腺良性腫瘍に対してBleomycin,CDDPの高電圧パルス波による電気穿孔法による薬剤効果増強の有無を検討した。しかしながら、Bleomycin,CDDPにおける明らかな電気穿孔法の腫瘍増殖抑制効果は見られなかった。
胃・十二指腸アルカリ分泌の神経性調節の関する研究:コリン作動性機構の解明

潅流液のoH変化を利用した新しいアルカリ分泌測定法を考案し、十二指腸アルカリ分泌に対するコリン作動薬の効果、及びその特性につきラットで検討した。十二指腸をpH45の生理食塩水で潅流した場合、pH及びPDはそれぞれ約5.2及びー4mVでありHCO3ー分泌量は1.0ー1.3uEq/15minであった。この系に既知量のNaHCO3を添加することにより、排出液のpHは、PD変化を伴うことなく、添加したNaHCO3の量に依存して上昇しこの場合、チャ-ト上のpH変化部分の面積とNaHCO3の添加量の間には直線関係(r=0.999)が得られた。十二指腸のpH及びPDはPGE2のi.v.投与により用量依存的に増大し、300ug/Kgの場合、pHは5.5から7.0,PDはー4mVからー8mVまで増加し、正味のHCO3ー分泌量は約8uEq/ratであった。末梢性コリン作動薬であるカルバコ-ル(i.v.)及び中枢性のコリン作動薬であるYMー14673(TRH誘導体:i.v.)も用量依存的にpH,PD,及びHCO3ー分泌量を有意に上昇させた。カルバコ-ルによるアルカリ分泌促進作用はアトロピンにより完全に抑制されたが、選択的M1拮抗薬であるピレンゼピン、或いはPG合成阻害薬であるインドメタシンでは影響を受けなかった。一方、YMー14673による反応はアトロピン、迷走神経切断により完全に遮断されるばかりでなく、インドメタシンによっても有意に抑制された。また、これらコリン作動薬の効果はベラパミル(Ca拮抗薬)によっても有意に抑制された。PGE2によるアルカリ分泌反応は上記の薬物により影響を受けなかった。以上、十二指腸アルカリ分泌は内因性PGばかりでなく迷走神経を介したコリン作動機構によっても調節されており、後者の場合、その作用発現はM2受容体を介したCa依存性の過程によることが判明した。また、末梢性と中枢性コリン作動薬ではインドメタシン感受性に差異が認められ、迷走神経を介するアルカリ分泌の促進機序には内因性PGによる修飾が加わっているものと推察された。
細菌分泌蛋白質が誘導する骨髄記憶免疫細胞抑制に基づく持続感染戦略機構

長命形質細胞(LLPC)は長期間抗体を産生することができ、液性免疫の維持に重要な役割を担う。本年度は、細胞内寄生細菌であるサルモネラが分泌するSiiEがIgGを分泌するLLPC(IgG-PC)を特異的に障害する分子機構について明らかにした。SiiEのN末領域の129-168アミノ酸配列はマウスlaminin β1と高い相同性があり、この領域のみのペプチドとこの領域を含むGST-SiiE97-170をマウスに投与した際にもIgG-PC量が減少した。GST-SiiE97-170は骨髄IgG-PCには結合するものの、脾臓IgG-PCには結合しなかった。そこでGST-SiiE97-170と結合する骨髄IgG-PCを探索した。Lamininのレセプターとしてintegrin β1について調べたところ、GST-SiiE97-170はintegrin β1と相互作用した。骨髄IgG-PCでのintegrin β1の発現は脾臓IgG-PCよりも高かった。IgG-PCはlaminin β1を発現するストローマ細胞に維持されることも見出している。このことから、サルモネラから分泌されたSiiEは129-168アミノ酸配列のlaminin β1相同領域を介して骨髄IgG-PCのintegrin β1と相互作用し、ストローマ細胞との相互作用を低下させることで、骨髄IgG-PCの維持を傷害することが強く示唆された。また、SiiEを欠損させた弱毒サルモネラを感染させたマウスは、SiiE+株を感染させたマウスよりもサルモネラ特異的なIgGの血中量が増加し、強毒株の排除が著しく亢進した。このことから、サルモネラSiiE欠損株は、ワクチン株として有用であると考えられる。骨髄IgG-PCとストローマ細胞の維持に関わる因子をそれぞれ同定し、SiiEによる障害の分子機構を明らかにすることができた。長期記憶免疫維持に関わる重要な知見と考えられ、この点では順調に研究が十分に進展したと考えられる。また、サルモネラ分泌タンパク質に着目した研究を進め、細胞内生存・増殖に必要なSPI2制御について新たな知見をまとめることができた。サルモネラの分泌タンパク質は骨髄で作用するものの、サルモネラは脾臓、肝臓などの臓器に局在している。免疫染色の実験から脾臓に局在するサルモネラがSiiEを分泌することを示唆するデータを得ることができた。また、腹腔から感染させたサルモネラが局在する細胞がマクロファージだけでなく、B細胞であることを示唆する結果を得ており、今後の実験を進めるうえで必要な結果等を収集することができている。SiiEの研究を進める過程で、サルモネラSiiE以外の因子でも骨髄免疫細胞を制御することが見出された。この現象についても研究を進める予定である。1.サルモネラの局在細胞として、マクロファージだけではなくB細胞も重要であることが見出された。一方、サルモネラは骨髄のB細胞成熟過程を抑制することで、新たな抗体産生細胞産生を阻害している可能性を示唆する結果を得ている。そこで、サルモネラとB細胞の相互作用に着目した検討を進める。これにより、SiiEと共に記憶免疫を制御するサルモネラの分子機構を明らかにすることを目的に行う。2.腹腔に感染したサルモネラの一部は腹腔マクロファージに局在するが、この腹腔マクロファージはサルモネラが持続感染している間には腹腔に戻らない。このことから、持続感染しているサルモネラは何かしらのシグナルを維持することで、骨髄のみならず腹腔などの細胞にも影響を与えることが考えられる。そこで、経口投与でも同じ現象が起こるか等について検討を進める予定である。

また、SiiEを欠損させた弱毒サルモネラを感染させたマウスは、SiiE+株を感染させたマウスよりもサルモネラ特異的なIgGの血中量が増加し、強毒株の排除が著しく亢進した。このことから、サルモネラSiiE欠損株は、ワクチン株として有用であると考えられる。骨髄IgG-PCとストローマ細胞の維持に関わる因子をそれぞれ同定し、SiiEによる障害の分子機構を明らかにすることができた。長期記憶免疫維持に関わる重要な知見と考えられ、この点では順調に研究が十分に進展したと考えられる。また、サルモネラ分泌タンパク質に着目した研究を進め、細胞内生存・増殖に必要なSPI2制御について新たな知見をまとめることができた。サルモネラの分泌タンパク質は骨髄で作用するものの、サルモネラは脾臓、肝臓などの臓器に局在している。免疫染色の実験から脾臓に局在するサルモネラがSiiEを分泌することを示唆するデータを得ることができた。また、腹腔から感染させたサルモネラが局在する細胞がマクロファージだけでなく、B細胞であることを示唆する結果を得ており、今後の実験を進めるうえで必要な結果等を収集することができている。SiiEの研究を進める過程で、サルモネラSiiE以外の因子でも骨髄免疫細胞を制御することが見出された。この現象についても研究を進める予定である。1.サルモネラの局在細胞として、マクロファージだけではなくB細胞も重要であることが見出された。一方、サルモネラは骨髄のB細胞成熟過程を抑制することで、新たな抗体産生細胞産生を阻害している可能性を示唆する結果を得ている。そこで、サルモネラとB細胞の相互作用に着目した検討を進める。これにより、SiiEと共に記憶免疫を制御するサルモネラの分子機構を明らかにすることを目的に行う。2.腹腔に感染したサルモネラの一部は腹腔マクロファージに局在するが、この腹腔マクロファージはサルモネラが持続感染している間には腹腔に戻らない。このことから、持続感染しているサルモネラは何かしらのシグナルを維持することで、骨髄のみならず腹腔などの細胞にも影響を与えることが考えられる。そこで、経口投与でも同じ現象が起こるか等について検討を進める予定である。実験計画が順調に進み、論文が投稿できたため、実験計画の一部を入れ替えた。そのため、当初予定していた動物実験を翌年に繰り越したため、その予算として次年度に持ち越した。又、研究成果を発表する予定の学会が次年度の4月であるため、使用予定を次年度に持ち越した。
発達障害への早期介入を妨げる要因の分析と改善に向けた検討-幼児健診の現場から-

無作為に抽出した日本全国の幼児健診に関わる保健師を対象に調査を行い、643名から回答を得た。保健師が最も重要と考える幼児健診の目的は、1歳6か月も3歳もいずれも、「発達の遅れの早期発見」が最も多かった。しかし、その一方で、幼児健診における発達障害児のスクリーニングの可能性は、1歳6か月が36. 5%で、3歳児が54. 9%で、半数の保健師は発達障害のスクリーニングは難しいと考えていた。本研究は、子どもの発達の遅れや歪み、障害等による問題行動を早期に発見し、早い時期から有効な介入を行い、子どもの健やかな発達を保障することを目的に実施した。そのために、まず発達障害等の早期発見・介入を阻害する要因の検討を目的に1.6歳と3歳児の幼児健康診査を実施している保健師長と保健師を対象にスクリーニングの実態を質問紙により調査した。質問紙の作成にあたっては、予備調査として保健師からの聞き取りや資料収集などを行った後に、数回班会議を開催し質問紙の作成を行った。調査依頼では直接県庁の担当部局や保健センターに出向き説明と依頼を行い、了解が得られた施設に対して調査を実施した。調査用紙の回収期間は一月末までとし、母子保健担当の保健師長と母子保健の健診実施担当保健師から回答を得た。回答は144施設の保健師長と499名の保健師から得られた。回収された調査用紙は回答の有効性の検討や自由記載の分類を行い、パーソナルコンピュターを用いEXCELに入力中である。分析はJMP6.0により実施予定である。次年度は、本結果を基に母子担当保健師からのインタビューを予定しているが、質問紙の自由記載の整理を行った結果、「健診項目には発達障害の発見は義務づけられていない」「1歳6ヶ月での発見は困難」「健診の体制に問題がある」、また「発見後の支援体制に問題がある」などさまざまな問題が浮かび上がり、今後の幼児健診のあり方の見直しに必要な課題が確認された。また、保健師は短時間の健診の中で、保護者に関わる事項よりも子どもの状態の観察を重視する傾向が強いことも明らかとなり、このような実態を鑑みれば保健師のスクリーニング技術能力の向上が今後一層求められるものと考える。そこで、まず発達障害等の早期発見・介入を阻害する要因の検討を目的に1.6歳と3歳児の幼児健康診査を実施している保健師長と母子保健担当保健師を対象に質問紙によりスクリーニングの実態を調査した。保健師長からは147(回収率36.8%)名が、母子担当保健師からは499(回収率26.3%)名の回答を得た。回収された調査用紙は回答の有効性の検討や自由記載の分類を行い、SPSS統計ソフトを用いて入力し、保健師長の調査結果を第57回小児保健学会に発表した。また、保健師長の調査結果より、健診後の経過観察の必要な子どものフォロー率を算出し、フォロー率が高い、また低い地域を抽出し保健師長や母子保健担当保健師からその理由や健診の状況について聞き取り調査を実施した。フォロー率は3歳児健診よりも1歳半健診の方に高かったが、地域による顕著な相違はみられなかった。現在までの聞き取り調査によれば、経過観察としてフォロー扱いとなった子どもへの対応はさまざまな職種による支援が行われている都市部の方が良好であった。しかし、受診までの期間が長く、1年間の待機となることも希ではなく、介入の時期を逃す可能性が示唆された。また、地方では発達支援の専門家が少なく、適切な介入が行われないなどの問題から十分な発達支援の機会が少なく、これらはいずれも早期介入を妨げる要因となっていた。回収された調査用紙は回答の有効性の検討や自由記載の分類を行い、SPSS統計ソフトを用いて分析を行い22年度は保健師長の調査結果を発表し、23年度は、保健師の調査結果を分析し、第58回小児保健協会学術集会と南アフリカで開催された第13回World Association for Infant Mental Healthにおいて2題発表した。

保健師は健診の目的を1歳半健診では発達の遅れの早期発見を40.9%、3歳児健診では50.3%と回答していたが、スクリーニングの活用度は低く、いずれの健診でも20%以下であった。その理由として、発達障害を発見可能な適切なツールがないことを挙げていた。そのため、健診における発達診断のスクリーニングの可能性については1歳半では37.7%、3歳では56.9%であった。したがって、1歳半での発達障害の早期発見は困難とする者が多く、3歳になれば約半数が可能と考えていることが示唆された。また、スクリーニングの可能性については地域差がみられ、いずれの健診でも都市部に可能と回答した割合が多かった。スクリーニングで発達障害か否かの判断に迷う理由では、保健師自身の知識や手技の問題が最も多く26.9%、次いで健診の時間帯や場面の問題であった。健診の未受診の問題では未受診者が把握できていないが13.8%、継続管理の問題では適切な時期のフォローが出来ていない等、幼児健診に関する体制の問題、早期発見の問題、介入の遅れなどの問題が示唆された。
異分野融合によるキンク形成・強化の理論構築

本年度の具体的な研究実績を以下に記す.(1)中島を主担当として,単相LPSO相を用いて,室温における定負荷速度圧縮試験を行ったところ,圧縮変形の過程で降伏直後に生じるストレインバーストがキンクの発生に対応していることを見いだした.また,研究協力者の光原との共同研究により,後方散乱電子回折法でキンク周辺のひずみ分布を評価したところ,表面起伏を伴ったキンクが発生する前駆現象が捉えられた.(2)シュワドレンカを主担当として,キンク形成の数理モデル構築にあたり,これまでに提案されている転位の運動に関する数理解析の論文検索を行った.その結果,キンク形成のダイナミクスを扱うには,微分幾何学を応用した弾性体欠陥モデルの数値解法を導くことが有効であることがわかった.(3)稲邑を主担当として,形成されたキンク界面で剥離が生じないことを必要条件とするRank-1接続による理論解析を行った結果,キンク形成時の幾何学と形態が見通しよく予測でき,界面での適合度を満たすための解析解が導出できた.(4)垂水を主担当として,古典弾性理論,非局所弾性理論,非線形弾性理論とアイソジオメトリック解析を組み合わせて,キンク変形・強化機構の解析に適した力学モデルの構築とその検証を行った.本解析を通して,キンク形成の臨界応力の推定には,非線形構成式による有限変形解析が必要であることがわかり,微分幾何学を取り入れた非線形弾性理論による解析に着手した.(5)藤居を主担当として,単相LPSO相の降伏応力の温度依存性に着目し,キンクをくさび型回位ループ対で置き換えたモデルに基づく理論解析を試みた.既存の理論が与える降伏応力は,実験で得られるLPSO相の降伏応力に比べ1桁程度大きな値となり,今後は,キンク形成がより容易に生じることを考慮したモデリングが必要であることがわかった.研究開始時に計画していたキンク形成に関わる理論解析のうち,マルテンサイト変態の現象論を応用したRank-1接続による解析が当初計画通り進展し,圧縮変形により形成されるキンクの結晶学的条件が明確になってきた.今後,本研究を発展させれば,ミルフィーユ構造の圧縮変形により,どのようなキンク形態が生じ得るかを体系化でき,回位のエネルギー評価と関連づけられれば,キンク形成の理解を深めることに貢献できる.よって,研究方針の大幅な変更はなく,次年度以降の研究を加速させたい.また,本年度実施した,マグネシウム合金を用いた室温における圧縮試験の解析から,キンク発生には前駆現象が伴うことが領域内で初めて捉えられ,これまでのキンク形成の理解に対し修正を与える重要な知見を得た.この成果は,今後,キンク形成理論を構築するにあたっては,キンク発生以前の変形による欠陥導入過程も考慮した数理モデルが必要であることを意味し,理論構築に向けた指針を与えるものである.以上のことから,研究当初に掲げた研究目的を達成するために,着実な成果を上げつつあると自己評価した.(1)中島を主担当として,ミルフィーユ構造を持つ材料に導入されるキンクおよびその前駆過程において形成される界面の構造解析を行う.また,各組織発展に伴う界面構造の変化や結晶格子回転量の増加に対するひずみ緩和機構を微細組織観察により明らかする.これら実験データをA03班内の数理モデルグループへ展開し融合することで,キンク形成理論の構築を図る.(2)シュワドレンカを主担当として,変分的手法とレベルセット法を中心とする幾何学的手法を用いて,層状構造における幾何学的制約の下でキンクが発生する条件と形成するメカニズムを明らかにする.この数学的な理解を班内および他班の実験と解析の結果と照らし合わせ,ミルフィーユ構造におけるキンク形成機構の根本を表す数理モデルを構築する.(3)稲邑を主担当として,キンク形成時の回位の対消滅パターンを理論的に網羅する.A02およびA03班によるキンクの観察結果を参照し,rank-1接続および回位に基づくキンク組織の描像が妥当かを検証する.これら実験データの理論的抽象化により,一般化ミルフィーユ条件を導く.(4)垂水を主担当として,微分幾何学に基づくキンク変形モデルの高精度化を行う.具体的には,転位ループの計量化による塑性多様体の導入と,アイソジオメトリック解析によるユークリッド空間への埋め込みを行うことで,キンクの形成過程,およびキンク素子近傍に生じる非線形力学場の定量評価を行う.(5)藤居を主担当として,ミルフィーユ構造物質のキンク形成に伴った降伏現象を回位対の運動モデルによって解析し,A02およびA03班の実験結果と比較することで,理論の検証を行う.また,本年度採択された公募研究者との連携も図り,キンク形成およびキンク強化理論構築に向けて研究を推進する.本年度の具体的な研究実績を以下に記す.(1)中島を主担当として,単相LPSO相を用いて,室温における定負荷速度圧縮試験を行ったところ,圧縮変形の過程で降伏直後に生じるストレインバーストがキンクの発生に対応していることを見いだした.また,研究協力者の光原との共同研究により,後方散乱電子回折法でキンク周辺のひずみ分布を評価したところ,表面起伏を伴ったキンクが発生する前駆現象が捉えられた.(2)シュワドレンカを主担当として,キンク形成の数理モデル構築にあたり,これまでに提案されている転位の運動に関する数理解析の論文検索を行った.

その結果,キンク形成のダイナミクスを扱うには,微分幾何学を応用した弾性体欠陥モデルの数値解法を導くことが有効であることがわかった.(3)稲邑を主担当として,形成されたキンク界面で剥離が生じないことを必要条件とするRank-1接続による理論解析を行った結果,キンク形成時の幾何学と形態が見通しよく予測でき,界面での適合度を満たすための解析解が導出できた.(4)垂水を主担当として,古典弾性理論,非局所弾性理論,非線形弾性理論とアイソジオメトリック解析を組み合わせて,キンク変形・強化機構の解析に適した力学モデルの構築とその検証を行った.本解析を通して,キンク形成の臨界応力の推定には,非線形構成式による有限変形解析が必要であることがわかり,微分幾何学を取り入れた非線形弾性理論による解析に着手した.(5)藤居を主担当として,単相LPSO相の降伏応力の温度依存性に着目し,キンクをくさび型回位ループ対で置き換えたモデルに基づく理論解析を試みた.既存の理論が与える降伏応力は,実験で得られるLPSO相の降伏応力に比べ1桁程度大きな値となり,今後は,キンク形成がより容易に生じることを考慮したモデリングが必要であることがわかった.研究開始時に計画していたキンク形成に関わる理論解析のうち,マルテンサイト変態の現象論を応用したRank-1接続による解析が当初計画通り進展し,圧縮変形により形成されるキンクの結晶学的条件が明確になってきた.今後,本研究を発展させれば,ミルフィーユ構造の圧縮変形により,どのようなキンク形態が生じ得るかを体系化でき,回位のエネルギー評価と関連づけられれば,キンク形成の理解を深めることに貢献できる.よって,研究方針の大幅な変更はなく,次年度以降の研究を加速させたい.また,本年度実施した,マグネシウム合金を用いた室温における圧縮試験の解析から,キンク発生には前駆現象が伴うことが領域内で初めて捉えられ,これまでのキンク形成の理解に対し修正を与える重要な知見を得た.この成果は,今後,キンク形成理論を構築するにあたっては,キンク発生以前の変形による欠陥導入過程も考慮した数理モデルが必要であることを意味し,理論構築に向けた指針を与えるものである.以上のことから,研究当初に掲げた研究目的を達成するために,着実な成果を上げつつあると自己評価した.(1)中島を主担当として,ミルフィーユ構造を持つ材料に導入されるキンクおよびその前駆過程において形成される界面の構造解析を行う.また,各組織発展に伴う界面構造の変化や結晶格子回転量の増加に対するひずみ緩和機構を微細組織観察により明らかする.これら実験データをA03班内の数理モデルグループへ展開し融合することで,キンク形成理論の構築を図る.(2)シュワドレンカを主担当として,変分的手法とレベルセット法を中心とする幾何学的手法を用いて,層状構造における幾何学的制約の下でキンクが発生する条件と形成するメカニズムを明らかにする.この数学的な理解を班内および他班の実験と解析の結果と照らし合わせ,ミルフィーユ構造におけるキンク形成機構の根本を表す数理モデルを構築する.(3)稲邑を主担当として,キンク形成時の回位の対消滅パターンを理論的に網羅する.A02およびA03班によるキンクの観察結果を参照し,rank-1接続および回位に基づくキンク組織の描像が妥当かを検証する.これら実験データの理論的抽象化により,一般化ミルフィーユ条件を導く.(4)垂水を主担当として,微分幾何学に基づくキンク変形モデルの高精度化を行う.