hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ロボットの能動的接触による表面分布インピーダンスの可視化とその利用

モータであるが,さらなる高推力密度化を目的に,磁気送りねじを利用した電磁アクチュエータの検討も行い,成果を学会で発表した.一体構造空電ハイブリッドアクチュエータの空気圧アクチュエータ要素には,安定した特性が得られると考えられる既存の空気圧シリンダの要素部品を利用する想定で構造の設計を進めていた.しかし,ロボティックアームの先端にアクチュエータを搭載し,インピーダンススキャンシステムを構成する際,アクチュエータを接続する部分の設計の自由度が小さくなるために,システムの構造全体が大型化することが判明した.そのため,ピストン,シリンダの封止部,空気の入出力ポート,およびアクチュエータの構造部品の全てを一から設計することにした.そのため,これらの部品をアクチュエータに組み込んだ状態での試作検証を行う必要が生じ,結果的にアクチュエータの開発計画が影響を受け,全体としてスケジュールに遅れが生じた.その一方で,専用部品の設計により,本研究の目的であるインピーダンススキャンシステムの開発に対しては,アクチュエータの専用部品の設計・施策により,システムの小型化,組み付けを容易にする構造の実現,配線や空気圧チューブの効率的な取り回しが可能になり,来年度以降の研究を加速させることが期待される成果を残すことができたことから,順調に進展していると評価している.平成30年度には,前年度の設計・試作検証結果に基づき,一体構造空電ハイブリッド直動アクチュエータの製作を行う.また,提案するインピーダンススキャンシステムの構成検討と製作を行う.アクチュエータについては,部品の組み立てを行い,実際に給気して空気漏れの確認を行う.そして,空気圧力と電磁気力によるハイブリッド駆動を行い,出力特性を確認する.インピーダンススキャンシステムは,アクチュエータとロボティックアームから構成される.システムの構成要素として,アクチュエータを接続する部品,ロボティックアームを固定する架台,安全対策のためのケージを製作する.システムを駆動するため,圧力制御バルブ,制御用電子基板およびPCとのインタフェース基板を内蔵した制御ボックスを製作し,リアルタイムOSをインストールしたPCからの指令で動作させる.制御プログラムの開発を進め,物体との接触時に,アクチュエータ先端において一定の押しつけ力を維持できることを確認する.
関節リウマチの治療応答性遺伝子の網羅的解析に基づく疾患活動性指標確立と治療法開発

本研究では各生物学的製剤有効症例のCD4陽性T細胞において治療に伴い共通して発現変動する遺伝子をDNAマイクロアレイ法により網羅的に探索し、その機能を解析することで、関節リウマチ(RA)の新規疾患活動性指標、並びに新規治療標的を見出し、より多くの症例に応用可能な治療法開発の基盤構築を目指すことを目的としている。各生物学的製剤有効症例のCD4陽性T細胞において治療に伴い発現が変動した遺伝子ランキングで上位3%に入る遺伝子群をオーバーラップさせたところzincfinger protein 36ring finger protein like 2 (Zfp36L2)が抽出された。Zfp36L2は各生物学的製剤有効症例のRA患者において、治療後その発現が有意に上昇していた。次にマウスCD4陽性T細胞におけるZfp36L2の発現について解析したところ、ナイーブCD4陽性T細胞ではZfp36L2は恒常的に発現しているが、T細胞受容体刺激によりその発現は著明に減弱した。さらにCD4陽性T細胞サブタイプにおけるZfp36L2の発現について解析したところ、Zfp36L2はTh1細胞、Th2細胞、Th17細胞に等しく発現しており、T細胞受容体刺激によりその発現は著明に減弱した。以上より、Zfp36L2はT細胞受容体刺激により発現が減弱する遺伝子であり、定常状態においてはT細胞の活性化を抑制していることが推測された。Zfp36L2はzinc finger domainをもつRNA-binding proteinで有ることが示唆されており、T細胞の活性化や分化、増殖に必須な遺伝子のメッセンジャーRNAの3'非翻訳領域に結合することにより、メッセンジャーRNAの安定性を制御している分子であると推測している。今後はZfp36L2をターゲットにした新規RA治療の方法を確立していく予定である。関節リウマチ(RA)は滑膜炎と骨破壊を主徴とする自己免疫疾患だが、その病因は不明である。近年、RAの病態における炎症性サイトカインの重要性が示され、その機能を阻害する生物学的製剤の臨床応用により治療成績は劇的に改善した。本研究では、それぞれの生物学的製剤(抗TNF製剤、抗IL-6受容体抗体、T細胞共刺激抑制蛋白)の有効症例のCD4陽性T細胞において治療にともない共通して発現変動する遺伝子をアレイ解析により網羅的に探索し、その機能を解析することで、RAの新規疾患活動性指標、並びに新規治療標的を見出し、より多くの症例に応用可能な治療法開発の基盤構築を目指している。本研究室で行われた先行研究の中で測定された各生物学的製剤投与RA患者(TNFi、TCZ、ABT各25例)のアレイデータから、各生物学的製剤の治療前後で発現変化した遺伝子上位5%を抽出し、全ての生物学的製剤で共通して変動した遺伝子154個を抽出した。そのうちT細胞での機能が予測される細胞内分子に関して、いくつかの分子について新たな治療標的の候補としてその機能を解析中である。具体的には、候補分子のTh1細胞、Th2細胞、Th17細胞、Tfh細胞、Treg細胞分化における役割を明らかにするため、マウスCD4陽性T細胞を用いたRNAiノックダウン実験、及びレトロウイルス発現法を用いた過剰発現実験を行った。おおむね順調に進んでいるが、新規疾患活動性指標と成り得る候補分子の解析に関しては遅れている。本研究では、各生物学的製剤(抗TNF製剤、抗IL-6受容体抗体、T細胞共刺激抑制蛋白)有効症例のCD4陽性T細胞において治療にともない共通して発現変動する遺伝子をDNAマイクロアレイ法により網羅的に探索し、その機能を解析することで、関節リウマチ(RA)の新規疾患活動性指標、並びに新規治療標的を見出し、より多くの症例に応用可能な治療法開発の基盤構築を目指すことを目的としている。バリデーション用の患者コホートも構築中である。Zfp36L2の機能解析のための実験準備も進めている。

Zfp36L2はzinc finger domainをもつRNA-binding proteinで有ることが示唆されており、T細胞の活性化や分化、増殖に必須な遺伝子のメッセンジャーRNAの3'非翻訳領域に結合することにより、メッセンジャーRNAの安定性を制御している分子であると推測している。今後はZfp36L2をターゲットにした新規RA治療の方法を確立していく予定である。基本的には申請した研究計画に則り、研究を進める。また、新規疾患活動性指標に関する研究の遅れを取り戻すよう努力する。研究室内の他の研究者と一部のリソースを共有できたため。また、新規疾患活動性指標に関する研究でいくつかの予定していた研究が行えなかったため。研究室内の他の研究者と一部のリソースを共有できなかったため。また、H29年度に予定していた実験のうち、一部年度内に行えなかったものがあるため。H29年度に行えなかった実験分に対して使用したい。H28年度に予定していた実験のうち、行えなかった実験に使用したい。
樹木細胞壁の木化に及ぼす非セルロース性多糖類の影響

H30年度は、人為的木化におけるキシロオリゴ糖添加の影響を明らかにするために、モノクローナル抗体による免疫蛍光標識法を用いてキシラン分布とリグニン中の結合様式の分布を調べた。カジノキの師部、形成中の木部から50ミクロン厚さの横断面切片を作製し、リン酸緩衝液で繰り返し洗浄して可溶性のペルオキシダーゼを除去した。キシロオリゴ糖(市販)の70%エタノール溶液で切片を処理し、洗浄後、切片にコニフェリルアルコールと過酸化水素を加え、師部繊維のG層と引張あて材のG層の人為的木化を試みた。過酸化水素や、キシロオリゴ糖を含まない場合をコントロールとした。反応後の切片をエタノールで繰り返し洗浄して、低分子の重合物を除去した後、一部の切片をエポキシ樹脂に包埋した。包埋試料から厚さ0.5ミクロンの薄切片を作製し、抗キシランモノクローナル抗体、申請者が作製したリグニン中の8-5'型、8-8'型、8-O-4'型構造に特異的に反応するモノクローナル抗体を用いて免疫蛍光標識して、蛍光顕微鏡で観察した。その結果、無処理の切片において、師部および木部のG層には抗キシラン抗体の標識は見られなかった。このことから、G層へのキシラン吸着の有無を抗キシラン抗体を用いた免疫蛍光標識法で確認できることが明らかになった。一方、師部及び木部のG層に抗8-8'型抗体のごく弱い標識が見られた。さらに、抗8-O-4'型抗体の標識がG層全体にほぼ均一に見られた。このことから、無処理の師部繊維および木部繊維のG層においても8-8'型及び8-O-4'型で結合したごく微量のリグニンまたはリグニン様物質が存在する可能性が示唆された。このことは、キシロオリゴ糖の添加が形成されるリグニンの化学構造にどのような影響を及ぼすかについて明らかにするためには、もともとG層に存在するリグニンの存在を考慮する必要があることを示唆している。本研究は、ペルオキシダーゼ活性を持つ引張あて材のG層と師部繊維のG層に非セルロース性多糖類を加えて吸着させた後、モノリグノールと過酸化水素を加えて人為的木化を試み、細胞壁の木化及びリグニンの化学構造に及ぼす非セルロース性多糖類の影響を明らかにすることを目的としている。H28年度には、まずG層の人為的木化に先立ち、ペルオキシダーゼ活性が師部繊維のG層にも存在すること、2年間人為的に傾斜したカジノキでは、傾斜した年に形成された引張あて材のG層が翌年にもその活性を保持していること、その活性は試料を凍結保存しても保持されることをペルオキシダーゼの活性染色によって明らかにした。また、キシロオリゴ糖溶液を添加すると、特に師部繊維のG層にキシロオリゴ糖が吸着することをモノクローナル抗体による免疫蛍光標識法を用いて明らかにした。また、その吸着には適切なキシロオリゴ糖溶液の濃度が存在することを明らかにした。H29年度には、カジノキ引張あて材の横断面切片を用いて、キシロオリゴ糖を吸着させた後にコニフェリルアルコールと過酸化水素を加えることにより、引張あて材のG層と師部繊維のG層の人為的木化を試みた。その結果、G層、特に師部繊維のG層に脱水素重合物が形成され、しかもその重合物はエタノール脱水によってもG層中に保持されることが示された。さらにキシロオリゴ糖の吸着によって、G層に形成される脱水素重合物が増加することを見出した。H30年度には、人為的に木化させる前のカジノキ引張あて材について、モノクローナル抗体による免疫蛍光標識法によりキシランとリグニン中の8-5'型、8-8'型、8-O-4'型構造の分布を調べた。その結果、G層にキシランが存在しないこと、G層に8-8'型、8-O-4'型構造を持つごく微量のリグニンが存在することを見出した。昨年度、モノクローナル抗体を用いた免疫蛍光標識法によって、これまでリグニンがほとんど存在しないと考えられてきたG層に8-O-4'型で結合したごく微量のリグニンが存在することが示唆された。このことはこれまでに報告されていない新しい情報であるので、G層を超音波処理により単離し、化学分析によりどのくらいの量のリグニンが存在するかを、NMR分析によってどのような結合様式を持ったリグニンが存在するのかを明らかにする必要がある。予想されるリグニンの量は微量のため、大量のG層を単離する必要がある。本研究の目的である、人為的木化に及ぼすキシロオリゴ糖添加の影響について明らかにするには、コントロール(無処理)との比較が重要となる。今回、免疫蛍光標識法によりコントロールにもG層に2種類の抗リグニン抗体の標識が見られたため、標識強度の比較をする必要があるが、蛍光強度の比較は退色の影響から難しい。そこで、蛍光標識二次抗体の代わりに酵素標識二次抗体を用いて、発色基質を加えて発色させ、吸収波長のバンドパスフィルターを用いて画像化し、画像の濃度から標識強度を比較する評価系を確立する。また、樹木細胞壁に存在するキシランはアセチル化されていることが知られている。そこで、条件を変えてアセチル化したキシロオリゴ糖を用いて、これまでと同様の実験を行い、G層の木化及び形成されるリグニンの化学構造に及ぼすキシランのアセチル化度の影響を明らかにする。

本研究は、ペルオキシダーゼ活性を持つ引張あて材のG層と師部繊維のG層に非セルロース性多糖類を加えて吸着させた後、モノリグノールと過酸化水素を加えて人為的木化を試み、細胞壁の木化に及ぼす非セルロース性多糖類の影響を明らかにすることを目的としている。H28年度は、2年間傾斜させ、凍結保存したカジノキを用いて、傾斜上側の師部及び木部におけるペルオキシダーゼ活性を調べた。その結果、師部では二次師部全体にわたって師部繊維のG層に強いペルオキシダーゼ活性が観察された。木部側では、採取した年に形成された当年輪だけでなく、前の年に形成された前年輪に存在する木部繊維のG層にも強いペルオキシダーゼ活性が存在することが明らかになった。また、師部、当年輪の木部及び前年輪の木部から横断面切片を作製し、様々な濃度のキシロオリゴ糖(市販)水溶液で処理し、洗浄後、切片を抗キシランモノクローナル抗体で免疫蛍光標識し、G層へのキシロオリゴ糖の吸着の有無を調べた。その結果、師部繊維のG層にキシロオリゴ糖の吸着が観察された。一方、木部側のG層では、キシロオリゴ糖の添加により、わずかながらG層においてキシロオリゴ糖の存在を示す蛍光が観察された。キシロオリゴ糖の濃度を変えて実験したところ、濃度の増加とともにG層の蛍光が強まったが、溶液の粘度の増加とともに蛍光が弱くなる傾向が見られた。このことから、G層へのキシロオリゴ糖の吸着には適切な濃度の溶液を使用する必要があることが示唆された。師部繊維のG層と、木部側の引張あて材の木部繊維のG層を比較すると、キシロオリゴ糖の吸着の度合いは師部繊維のG層の方が高かった。このことから、師部繊維のG層と木部繊維のG層では何らかの成分組成や微細構造に違いがあることが推測された。H28年度はまず、複数年傾斜させ、凍結保存したカジノキを用いて、師部繊維及び引張あて材木部繊維のG層におけるペルオキシダーゼ活性を調べた。その結果、ペルオキシダーゼ活性は師部繊維のG層に存在すること、当年に形成されたG層が翌年にも活性を保持していること、その活性は試料を凍結保存しても維持されることが明らかになった。このことから、理想的には試料採取直後に反応を行うのが望ましいが、短い成長期の間に多数の試料採取を行い、その一部を実験に用い、一部を凍結保存しておき、成長期の後に実験に用いることが可能なことが示された。非セルロース性多糖類の木化に及ぼす影響を調べる重要な前提条件として、G層に多糖類が吸着するかどうかを確認する必要がある。そのため、広葉樹の主要なヘミセルロースであるキシランをターゲットとし、市販のキシロオリゴ糖を用いてG層への吸着実験を行った。その結果、カジノキ師部繊維の未木化のG層へのキシロオリゴ糖の吸着が確認された。一方、引張あて材のG層についても、ごく弱い吸着の可能性が示唆された。また、使用するキシロオリゴ糖の溶液の濃度については、適切な濃度が存在することが明らかになった。H29年度は、傾斜させて引張あて材を形成させたカジノキを用いて、混合法により人為的木化を試みた。カジノキの師部、形成中の木部から厚さ50ミクロンの横断面切片を作製し、リン酸緩衝液で繰り返し洗浄して可溶性のペルオキシダーゼを除去した。キシロオリゴ糖(市販)の70%エタノール溶液で切片を処理し、洗浄後、切片にコニフェリルアルコールと過酸化水素を加え、師部繊維のG層と引張あて材のG層の人為的木化を試みた。過酸化水素や、キシロオリゴ糖を含まない場合をコントロールとした。反応後の切片をエタノールで繰り返し洗浄して、低分子の重合物を除去した後、一部の切片をエポキシ樹脂に包埋した。
フラーレンの化学反応と電子材料への応用

C_<60>の付加反応を調べた。C_<60>とメタクロロ過安息香酸との反応で、C_<60>に酸素原子が付加することを見いだした。酸素2付加体を単離し、その^<13>C-NMRスペクトルから、生成物はCs対称性をもつことを明らかにした。これには3つの候補がある。C_<60>とo-ジメトキシベンザインとの1:1付加体の単結晶を作成し、結晶構造解析を行なった。ベンザインはC_<60>の6員環・6員環縮合部分に付加して、シクロブタン環を形成することを証明した。付加したC_<60>部分のC-C結合距離は1.645Åと異常に長いことがわかった。この研究はC_<60>の2+2環化付加反応生成物の結晶構造解析の最初の成功例である。C_<60>誘導体のスピンラベル分子としての応用、あるいは磁性への展開を念頭に置いて、C_<60>に2、2、6、6-テトラメチルピペリジン-1-オキシルラジカル(TEMPO)が付加した分子を合成した。1:1付加体をマルチ付加体から単離し、各種スペクトルから推定した結果、この分子はC_<60>の5員環・6員環縮合部分に付加し、もとの結合は開いていることがわかった。この分子のCVを測定した結果、還元電位はC_<60>にほぼ近く、C_<60>部分の共役が維持されていることを示した。酸化電位はTEMPOそのものより若干大きく、C_<60>の電子吸引性によると思われる。C_<60>の各種ジハロカルベン1:1付加体を単離し、各種のマススペクトル(FAB、ESI、MALDI、LD)を測定した。フラグメンテーションはLD、FAB、MALDIの順番に大きかったが、ESI法では親イオンピークのみ観測された。LDMSではオリゴマー化がおこり、C_<2n>(2n=122132と184196)のシグナルが観測された。
日中米実態比較に基づく「障害児者相談・生活支援センター」モデルの作成に関する研究

1.初年度に資料と「聞き取り」調査したS県権利養護センターとO府の障害者後見支援センターの比較検討、2.昨年度行ったK市職員等と障害者の討論、同年の孟氏、スミス氏と障害者の話し合い、3.「障害者生活支援センター」の相談内容の分析、4.民間の支援施設を作った孟氏、自らひとりの知的障害者の法的後見人になったスミスの体験談を文章化し、5.擁護、後見に関する日中米間の意識の差の検討、6.深刻な不登校になった障害児学級に通う自閉症児の事例の分析に併せ、「生活支援センター」経由でグループホームに入り、生活が変容していった重度の自閉症の青年の事例分析とその後の余暇活動に下記で昨年開発した「障害児者相談用発達診断用具」が効果的であることを確認した。「障害児者相談用発達診断用具」を用いてかかわることで、障害者がリラックスし、ねがいを聞きだせる効果も確認した。7.重症児者施設の職員からの聞き取りで後見人の選択・決定が困難であったことから、「市町村長申し立て」制度を検討した。8.平成15年度開発した「障害児者相談用発達診断用具」(「N-QZW発達診断用具」と命名)に関心を持った海外共同研究者・孟長寿の提案で、遼寧師範大学の張、同大学の魏らによって行われた195名の診断データが送られた。その統計処理を行い、20項目の発達年齢を求め、その信頼性の第1次検討を行った。9.「障害児者相談におけるねらいと考え方」をこれまで重ねてきた障害者の声、海外研究協力者からの「聞き取り」、本研究代用者の体験から整理した。これらから、障害児者のねがいを軸に生活支援と擁護・後見を効果的に行っていくための「障害児者相談・支援センター」モデルを作成し、図で示した。そのあり方は、自己完結的なものでなく、まず何でも相談できる相談センターを各地に作ると共に、後方支援機関につなげていく方式が望ましいという結論を得た。1.文献およびインターネットからの資料の収集・整理(1)支援・後見センター、支援費制度に関する資料および情報を収集、整理した。(2)障害者基本法の骨子案および法についての情報収集し、その問題点、障害者団体や市民の運動状況を把握した。2.自閉症児者相談センターの実際とその動向に関する資料を収集した。3.埼玉県障害者後見支援センターの相談者の内訳、内容と比較しつつ大阪後見支援センター(通称「あいあいねっと」)を視察、生活支援員からの詳細な聞き取りを行った。(1)本研究で明らかにするモデルには後見支援も必要なことがわかった。(2)弁護士会の協力が必須であること。大阪では後見支援が弁護士会の自主的な活動から出発したこと。(3)知的障害者、精神障害者、身体障害者間でニーズが異なること。(4)埼玉と比較して電話相談がインテークとして機能を発揮していること。(5)大阪では、財産や金銭問題が多く、弁護士と福祉士の連携が要となっていること。(6)ただし、本研究代表者が構想している日常的な生活相談を取り入れ、かつ、児・者相談をつなげていくことの必要性を確認できた。4.知的障害や自閉性障害をもつ青年・成人を対象とした、法人が経営する生活相談センター員、市の生活支援員等による説明および質疑の会に参加、意見収集に当たった。

障害をもつ青年・成人から、「結婚したい」、「デイケアー・センターに入りたい」、「一人で買い物をしたい」など、加齢による悩みを抱えた保護者と異なった願いが語られている。保護者の本センターモデルへの期待は高かった。5.発達・教育相談の理論をさらに深め、その理念が「障害児者相談・生活支援センター」に生かされる点を知った。6.海外共同研究者の孟長寿、スミス氏とメールと手紙で意見交換し、次年度の共同研究への準備を進めている。1.「障害児者相談・支援センター」のあり方は、「電話での相談申し込み、直接会い、障害児者の発達診断を障害児者が楽しめる方法で行い、来談した障害児者の実態を把握しながら、関係者と支援方略を立て、必要な場合には後方支援と連携していくことにある」というモデルを、中国・NGO「成都聖愛特殊教育センター」理事長・孟長寿およびアメリカ・バージニア大学ワイズ校副学長(元ロングウッド大学)・J.David.Smithを招聘し、検討した。2.招聘した孟長寿、J.David.Smithを囲んでの両氏の擁護・後見人としての体験談と、当事者、親、施設職員による「話し合い」を行った。(1)孟長寿からは労働保障の問題、(2)J.David.Smithからは共に生きることの課題が提起された。(2)当事者からは、結婚の問題や夫婦生活の問題、コミュニケーションの問題等、生活上の問題が出され、(3)親、職員からは、とくにJ.David.Smithが「なぜ血縁関係のない知的障害者の後見人になったのか」に関しての質疑がなされた。なお、孟、Smith両氏の体験談のテ-プ起こしを行った。3.J.David.Smithの体験談から、障害児者の地域支援には、日本の文化土壌からの発想の転換が求められていることが伺われた。4.障害児者との面談に必要な「障害児者相談用発達診断用具」を開発した。これは、一緒に遊びながら障害児者の実態を把握しつつ、障害児者のニーズを聞き取っていく方略の道具である。そのマニュアルの内、用具の使用法と評価表の日本語版と中国語版を作成した。5.生活相談・支援センターの相談内容の分析を行った。また、2名の成人自閉症者のケース研究を行うと共に、7名、延べ約20回の障害児の相談活動を行い、背景支援の困難性と重要性を把握した。6.「『障害児者相談・支援センター』最終モデル」作成のための資料を整理しつつある。1.初年度に資料と「聞き取り」調査したS県権利養護センターとO府の障害者後見支援センターをの比較検討、2.昨年度行ったK市職員等と障害者の討論、同年の孟氏、スミス氏と障害者の話し合い、3.「障害者生活支援センター」の相談内容の分析、4.民間の支援施設を作った孟氏、自らひとりの知的障害者の法的後見人になったスミスの体験談を文章化し、5.擁護、後見に関する日中米間の意識の差の検討、6.深刻な不登校になった障害児学級に通う自閉症児の事例の分析に併せ、「生活支援センター」経由でグループホームに入り、生活が変容していった重度の自閉症の青年の事例分析とその後の余暇活動に下記で昨年開発した「障害児者相談用発達診断用具」が効果的であることを確認した。「障害児者相談用発達診断用具」を用いてかかわることで、障害者がリラックスし、ねがいを聞きだせる効果も確認した。7.重症児者施設の職員からの聞き取りで後見人の選択・決定が困難であったことから、「市町村長申し立て」制度を検討した。8.昨年開発した「障害児者相談用発達診断用具」(「N-QZW発達診断用具」と命名)に関心を持った海外共同研究者・孟長寿の提案で、遼寧師範大学の張、同大学の魏らによって行われた195名の診断データが送られた。その統計処理を行い、20項目の発達年齢を求め、その信頼性の第1次検討を行った。
食品の日付け表示と食品ロスに関する研究

消費期限が意味する「期限が過ぎると急速に劣化し,身体的危害が及ぶ可能性があるため,消費期限内に食べきる」という認識は広く消費者に定着している.しかし、賞味期限の設定はメーカーに託されている事、メーカーの定める基準は品質が保持期間の60%を目安として「期限」を設定している事はほとんど知られておらず、期限を目安として廃棄する消費者は多い.こうした情報の表示・開示は、食品ロスの減少に貢献するであろう.消費期限が意味する「期限が過ぎると急速に劣化し,身体的危害が及ぶ可能性があるため,消費期限内に食べきる」という認識は広く消費者に定着している.しかし、賞味期限の設定はメーカーに託されている事、メーカーの定める基準は品質が保持期間の60%を目安として「期限」を設定している事はほとんど知られておらず、期限を目安として廃棄する消費者は多い.こうした情報の表示・開示は、食品ロスの減少に貢献するであろう.今年度は、消費者が調理前の食品を廃棄する際の目安を何によって決めているかを明らかにするためのアンケートの設計とその送付(依頼)を中心に行った。アンケートの設計に際しては、日常的に消費している食品を大きく穀物、生鮮品(野菜、果実、卵、肉)、魚介類、肉加工品、大豆加工品、牛乳・乳製品、調味料、スナック菓子、飲料に分け、比較的購入量の多い代表的品目を配し、購入先、購入時の重要ポイント、期限後の処理方法をそれぞれ記入してもらう方法を採用した。また、特定品目について、期限決定方法を知らせた後の廃棄行動についても追跡調査を依頼した。品目を配する際、廃棄量の軽減が食料自給率に影響するかどうかを計測することの可能性を勘案して品目を設定した(小麦、牛乳、卵、大豆、肉加工品など)。回収は次年度となる。併せて、以下の資料収集、ヒアリングを行ったが、これについてはデータの収集がかなり困難であり、次年度にも継続して行う必要がある。1)1995年の日付表示の変更前の食品廃棄量、または食品メーカーや流通業者で、1995年前と後での食品廃棄、返品量(率)などの記録の収集。2)海外の日付表示方法の実態把握と、同一品目における日付表示および期限決定方法の国際比較を可能とするための情報収集。3)国内メーカーの期限決定方法の情報収集と、その情報開示に関するヒアリング。今年度は消費者アンケートのとりまとめ及びその解析、検討を行いつつ、そこから得られた消費者の廃棄行動のトレンドを示しつつ食品企業における日付表示情報の開示、表示方法の検討なども含めた企業ヒアリングも行い、これからの日付表示についての具体的な提言を検討する。とりまとめに際しての重要ポイントは以下にあると考えている。1)日付表示の変更による廃棄量の変化の有無2)2)日付表示の国際比較3)消費者の食品廃棄の際の目安4)消費者の食品廃棄行動と表示情報との関係5)食品企業の日付表示方法の実態6)日付表示と食品ロスとの関係についての現状と今後の展望食品を廃棄する要因、目安等に関する消費者アンケートの結果では、全体の8割近くが期限を過ぎた食品の廃棄に際してもったいないという感情を持ちつつも「仕方がない」と廃棄している実態がある。具体的には肉・肉加工品(約65%)、魚介類(約50%)、乳製品(約45%)、調味料(約35%)の順で、期限を過ぎた食品を「経験則」によらず機械的に廃棄している割合が高い。臭いをかぐ、口に含むなど経験則は菓子、パン類では比較的高く約75%にのぼる。全体の傾向として、加工度の高い食品は経験則を活かして廃棄する場合が多く、加工度が低く生鮮に近いものほど期限で機械的に廃棄する傾向が表れている。また、期限表示のうち、賞味期限についての正しい意味を理解している消費者は全体の45%であり、「期限を過ぎても食べられる」という理解は80%近くありながら、その期限が未開封の状態である場合の期限という理解はほとんど得られず、一度開封した状態で、未開封の期限を目安に保存しているという実態が明らかとなった。食品表示の理解は目に見える期限だけが先行し、その他の情報はほとんど消費者に届いていない。同様に食品メーカーがどんな基準で期限を設定しているかは問い合わせない限り理解されない。期限後も食べられること、メーカーの基準設定は腐敗が始まる時期を100とするとその半分の期限で設定されることが多く、こうした情報の共有と、さらにはより小口化した調味料などの商品化も、食品ロス削減のためには有効な手段となると考えられる。
von Willebrand(vW)病のvW因子機能ドメインの研究

1.von Willebrand(vW)因子の各種機能ドメインの性状分析および、抗vWモノクローナル抗体(MAb)の作成とその性状分析を行った。A.第VIII因子結合ドメインについて:第VIII因子結合ドメインの存在するp-34(t-34)フラグメント(アミノ酸残基1-298(273))を純化vW因子をトリプシン消化子,DEAE,ヘパリンカラムで純化精製した。p-34を共同研究しているフランスINSERM 143D.Meyer教授へ送り、MAbの作成を行った。そして,新たに4種のMAbを得た。現在その性状を分析中である。B.血小板膜蛋白Ib(GPIb)結合ドメインについて:既に作成された2種のMAb(NMC/vW4(奈良医大),322(フランス))の性状を検索し,今まで同一視しされていた2つのGPIbのモジュレーターで抗生物質リストセチンおよび蛇毒の成分ボトロセチンでその抑制作用の違いを明らかにした。またvW因子のGPIb結合を抑制する色素Aurin tricarboxylic acid(ATA)の作用機序を明らかにした。同時にin vivoに近い血液還流実験でのATAの血栓抑制作用を明らかにした。C.ヒトコラゲン線維結合ドメインについて:新たにvW因子のコラゲン結合を抑制するMAb(NMC/vW3)を見いだし,そのvW因子サブユニット上のエピトープがアミノ酸残基の911-1365に存在することを示した。現在,更にその部位の狭小化している。II.von Willebrand病のvW因子の解析のため血漿vW因子の各種機能ドメインの性状を検索できる測定系の確立と血漿vW因子の蛋白解析法の開発を検討した。その結果,ヒトtypeIII fibrilarコラゲンを用いて少量の血漿を用いた分析法を開発しvW病各種病型でのその異常を明らかにした。又,同様に少量血漿を用いて血漿vW因子のサブユニット解析法を確立した。現在,さらに少量の血漿でのサブユニット内の異常解析法を検討中である。ヒト膵組織より、リン酸緩衝液抽出、硫安分画、DEAE-celluloseによる陰イオン交換クロマトグラフィ-、p-aminobenzamidine、SepharoseCL-6Bとaprotinin aminocellulofineによるアフィンティ-クロアトグラフィ-、Sephacry/S'ー200によるゲルロカ等の一連の操作により、ヒト膵臓性カリクレインを精製した。この最終標品は、HPLCにより単一ピ-ク、SDSホリアクリルアシドゲル電気泳動により単一バンドを示し、ほぼ純品であることが判明した。N-末端アミノ酸配列分析法による結果は遺伝子工学的に得られているヒト膵臓性カリクレインのものと一致した。分子量はHPLC法で数48,000、SDSポリアクリルアミドゲル法で約52,000であった。各種プロテア-ゼ阻害剤に対する挙動はヒト尿性カリクレイン、ブタ膵臓性カリクレインの結果と一致した。ヒト尿性カリクレインとは免疫学的交叉性があり、合成基質、H-Pro-Phe-Arg-MCAに対するKm値は5.6×10^<-2>mMであった。更にこのヒト膵臓性カリクレインの糖鎖構造を少量の試料でも分析可能なレクチンの糖鎖に対する結合得意性を用い検討した。

この他尿性・唾液性カリクレインの糖鎖構造を検索し、ヒト膵臓性カリクレインとの差異を調べた。これら3種の組織カリクレインにはいずれもConAに対し強い結合性を示す分画が少なく、high mannose型およびhybrid型糖鎖は殆ど存在しないことが推測された。E-PHAに対する結合性は唾液性カリクレインに比べ膵臓性カリクレインが明らかに高いことにより膵臓性カリクレインはbisecting GlcNacを有する2本鎖あるいはそれ以上の側鎖を有するcomplex型糖鎖が多いことが判明し、ヒトの3臓器の組織性カリクレインは異なる糖鎖構造を有することが確認された。ヒト膵臓中にはカソクレイン,トリプシンなどのセリンプロテア-ゼがプロ型で存在しており,今回カリクレイン及び類縁酵素の系統的解析を行った。ヒト膵臓抽出液を硫安分画(4075%飽和沈澱画分),DEAEーSepharose CLー6Bクロマトグラフィ-(バッチ法),DEAEーSepharoseCFF)カラムクロマトグラフィ-を行った後,ProーPheーArgーMCA,BocーGlnーArgーArgーMCA,BocーPheーSerーArgーMCA,BocーGlnーAlaーArgーMCAを基質として,Aprotinin,SBTI,LBTI,Leupeptin,Antipain等のプロテア-ゼインヒビタ-を用い,カリクレインを中心としたトリプシン様酵素の性状を解析するとともに,プロカリクレイン活性化能について検索した。ヒト膵臓中には陰イオン交換カラム(pH8.0)に吸着されるアルギニン・アシダ-ゼが少なくとも5種類存在しており,基質特異性,プロテア-ゼインヒビタ-による阻害プロフィル,免疫反応性の異なるカリクレインを含む少なくとも5種類のトリプシン様酵素が存在していた。更にこれらの酵素のうちの2種類は,in vitroでプロカリクレインを活性化したことから,生体内においてもカリクレインの活性発現調節を担っている可能性が考えられた。このヒト膵臓性カリクレインの糖鎖構造の検討から,これらの糖鎖はヒト尿性,唾液性カリクレインと異なっていることが明らかとなった。現在このヒト膵臓性カリクレインのアミノ酸分析を施行しており,その結果から,合成が可能となると思われる。前年度に引き続き下記の如くヒト膵よりカリクレインおよび類縁酵素を精製し,その性状と機能を解析した。すなわち,ヒト膵臓抽出液を硫安分画(4075%飽和沈殿画分),DEAEーSepharose(CLー6Bクロマトグラフィ-(バッチ法)DEAEーSepharose(FF)カラムクロマトグラフィ-を行った後,ProーPheーArgーMCA,BocーPheーSerーArgーMCA,BocーGlnーAlaーArgーMCA,BocーGlnーArgーArgーMCAを基質としてAprotinin,SBTI,LBTI,Lenpeptin,Antipain等のプロテア-ゼインヒビタ-を用い,カリクレインを中心としたトリプシン様酵素の性状を解析するとともに,これ等の酵素の機能解析の一端として,プロカリクレイン活性化能についても検討を行った。その結果,ヒト膵臓中には陰イオン交換カラム(pH8.0)に吸着されるアルギニン・アシダ-ゼが少くとも5種類存在していることが明らかとなった。すなわち,基質特異性の面からの検討およびプロテア-ゼインヒビタ-による阻害プロフィルの面からの検討
癌の外科治療を困難にしている癌細胞の多様性をひきおこす遺伝子群の解明

癌の外科治療を困難にしている癌細胞の多様性をひきおこす遺伝子群を解明することを目的とした。マイクロダイセクションの手法を用いて多様性(heterogeneity)の見られる異なる部位(一つの腫瘍の異なる部位間、あるいは原発巣と転移巣間)から遺伝子を抽出し、DNAマイクロアレイ法により遺伝子発現プロファイルの差異を調べることで、多様性(heterogeneity)に関与する、あるいはそれを調節する遺伝子群を包括的に解明することを行った。まず胃癌転移に関する解析を報告した(Mori et al.,Surgery 2002)。リンパ節転移を伴った胃癌5例の癌部、非癌部および転移巣より目的の細胞のみを採取した。mRNAを用いて増幅した後DNA microarrayを施行した。その結果(1)原発巣癌細胞と健常胃細胞との比較では、蛋白分解酵素関連遺伝子であるMMP7等が前者で強発現していた。一方、caspase8などのアポトーシス関連遺伝子は前者で発現が減弱していた。(2)原発巣癌細胞と転移巣癌細胞との比較では、cdk4,FGF2、EGFR, Rho・VEGFやMMP7が前者で高値を示していた。更に乳癌、食道癌、肝癌にて同様の検討を平成15年に行ったが、癌に共通して発現が上下する遺伝子群と、臓器特異性を持って上下する遺伝子群を抽出することが可能であった。以上のことから細胞レベルからみた転移関連遺伝子の正確な発現プロファイルを明らかにできることが示された。遺伝子群の包括的解析を現在進めているところである。すなわちマイクロダイセクションの手法を用いて多様性(heterogeneity)の見られる異なる部位(一つの腫瘍の異なる部位間、あるいは原発巣と転移巣間)から遺伝子を抽出し、DNAマイクロアレイ法により遺伝子発現プロファイルの差異を調べることで、多様性、(heterogeneity)に関与する、あるいはそれを調節する遺伝子群を包括的に解明することを行った。まず、その一例として以下の胃癌転移に関する解析を報告した(Mori et al., Surgery 2002)。リンパ節転移を伴った胃癌5例の癌部、非癌部および転移巣より凍結切片を作成し、LMD (laser microdissection)を用いて目的の細胞のみを採取した。MRNAをT7 RNA polymeraseを用いて増幅した後DNA microarrayを施行した。その結果(1)原発巣癌細胞と健常胃細胞との比較では、蛋白分解酵素関連遺伝子であるplasminogenactivator inhibitorやMMP7が前者で強発現していた。(2)原発巣癌細胞と転移巣癌細胞との比較では、cdk4, FGF2, EGFR, Rho・VEGFやMMP7が前者で高値を示していた。遺伝子群の包括的解析は現在進めているところである。リンパ節転移を伴った胃癌5例の癌部、非癌部および転移巣より目的あ細胞のみを採取した。

一方、caspase8などのアポトーシス関連遺伝子は前者で発現が減弱していた。(2)原発巣癌細胞と転移巣癌細胞との比較では、cdk4,FGF2、EGFR,Rho・VEGFやMMP7が前者で高値を示していた。更に乳癌、食道癌、肝癌にて同様の検討を平成15年に行ったが、癌に共通して発現が上下する遺伝子群と、臓器特異性を持って上下する遺伝子群を抽出することが可能であった。以上のことから細胞レベルからみた転移関連遺伝子の正確な発現プロファイルを明らかにできることが示された。併せて遺伝子群の包括的解析を終了した。
シャジクモ藻綱全目ゲノム解読にもとづく陸上植物への進化解明

シャジクモのゲノムとクレブソルミディウム、陸上植物等のゲノムを比較し、エチレン関連のシグナル伝達因子などがシャジクモ類と陸上植物の共通祖先がクレブソルミディウム類と分岐して行こうに揃ったと推定されること、シャジクモ類で独自に遺伝子重複による遺伝子の増加があったことなどを取りまとめ論文として出版した。メソスティグマNIES-475について、単一分子シーケンサーSequelによる配列を解析し、細胞内に共存するリケッチャー様バクテリアのゲノムについては染色体レベルで高精度のアセンブリーを得たが、核ゲノムについては十分な厚みに達していないと判断し、核ゲノムについても厚みが得られると期待される10X Genomicsによるlinked readのデータを取得した。クロロキブスNIES-160について、単一分子シーケンサーSequelによる配列を解析し222 Contigs (N50: 857 kb),全長85Mbと相当接続性の高いのアセンブリーを得た。SRAに登録されている別系統(SAG34.98)のクロロキブスのRNA-seqデータをマッピングしたところ、マップ率が低く、クロロキブス類内でも大幅に配列が異なっていることがわかった。このため、アノテーションにあたっては、NIES-160自身のRNA-seqデータを得て進める必要があるとコレオケーテについてゲッティンゲン大学藻類カルチャーコレクション(SAG)から各株を取り寄せ、培養条件の検討を行い、遊走子が得られる条件が見つかった。シャジクモのゲノムとクレブソルミディウム、陸上植物等のゲノムを比較した論文をとりまとめ出版したし、ストレプトファイツ類の基部で最初に分岐した、メソスティグマ、クロロキブスに着いてもゲノム解読ができる目処がたっている。メソスティグマの10X genomicsのデータから共存バクテリアの配列を選択的に除いてからアセンブリーを試みる。メソスティグマ、クロロキブスについてRNA-seq解析を行い、全ゲノムのアノテーションを行う。さらに系統間のゲノム比較を進める。陸上植物への進化の過程であったゲノムレベルの変化を明らかにするため、陸上植物につらなる系統ストレプトファイツ類で陸上植物の系統から分かれた各系統を順にどの遺伝子を持っているかを解析出来るように、シャジクモ藻綱の各目のゲノム情報を解読することを目的とする。27年度はストレプトファイツ類進化の最初期に陸上植物の系統と分岐したと考えられるメソスティグマ目のMesostigma virideを中心に解析を進めた。Illumina HiSEQで塩基配列決定を行ったペアエンドおよびメイトペアのデータをAllpaths-LGでアセンブルし、全scaffold長195Mb, N50 scaffold size 81kbを得たが、Contig N50 sizeが4.4 kbにとどまり、また、CEGMAによる超保存的な遺伝子の検出でも、Complete 44%, Partial 72%にとどまった。このため、より長い500bp程度のインサート長を持つペアエンドライブラリーをPCR freeプロトコールで作成し、MiSEQで両端から300塩基解読して加える事とし現在解読中である。クロロキブス類について培養法を検討し、寒天表層で培養出来る事を確認した。液体培養は今のところ成功していない。メソスティグマについてほぼ一通りのデータを取得出来ているので、28年度に有効な概要ゲノム配列が得られると期待される。Mesostigma viride NIES-475株についてIlluminaシーケンスの解析で十分にアセンブリーが伸びなかった。また、この解析の過程で、得られている配列にリケッチャー様の配列が多い事がわかった。このため、細胞分画によってMesostigma本体の核を集めることおよび、個々のシークエンス長が長い単一分子シーケンサーの利用を試みることとした。細胞分画でリケッチャーを除くことは十分にはできなかったが、オックスフォード・ナノポア社のMinIONによるシーケンシングを行った。2通りのシーケンシングキットを用いて1フローセルずつ解読し、ligation kitで312 Mb (N50 12.3 kb,最長92 kb), rapid kitで155 Mb (N50 13.2 kb,最長82.5 kb)の配列が得られた。この量は大体1Xゲノムのオーダーであり、数十Xは欲しいという前提のもと、得られるリード長は長いものの、DNA量に対して得られるリードの量が不足すると評価した。アオミドロについて兵庫県立大学池谷仁里博士より培養株を分与いただき培養を開始した。コレオケーテについては、既存培養株が生殖器をつけるかどうかわからないので、シャジクモ藻綱藻類新規株を千葉県印旛沼を中心とした淡水から探索し、水田の土から円盤状の藻体を形成するものを発見した。また、60株の単細胞藻のクローン化を行い、18S rRNA遺伝子のシーケンス解析と形態観察から接合藻類のミカヅキモ属と同定した20系統の確立・維持に成功している。Mesostigma virideのゲノムサイズはそれほど大きくないので順調なアセンブリーが期待されたが、リケッチャーのDNAの割合が大きいことは想定外であった。Chlorokybus sp.NIES-160株は寒天表面培養がなされていて液体培養では育たないため、藻体と培地の分離が困難であったが、寒天培地上にセロハンを敷いた上で培養することにより、藻体を培地と分離して回収出来ることが確認出来た。Chlorokybus sp.NIES-160株,

Coleochaete scutata UTEX-2567株,アオミドロ3株についてゲノムDNAを抽出し、Illuminaシステム向けPCRフリーペアエンドライブラリーを調整し、Illumina社HiSEQ Xによりサーベイシーケンシングを行い、Clorokybus sp. NIES-160について15.9 Gbp、Coleochaete scutata UTEX-2567について17.5 Gbp,アオミドロ3株についてそれぞれ35.6, 18.2, 30.2 Gbpの配列を得た。シャジクモ藻綱藻類新規株を求めて印旛沼を中心とする淡水から採集した。59株のクローン化を行い、18S rRNA遺伝子のシーケンス解析と形態観察から接合藻類のミカヅキモ属と同定したミカヅキモ属と同定した10株の確立・維持に至った。また、印旛沼から採取した円盤状藻類の培養に成功し、18S rRNA遺伝子のシーケンスからコレオケーテであると確認した。しかし、別の小型単細胞藻が混在しており、単藻培養に至っていない。リケッチャーの混在が予想以上に問題を難しくした。シャジクモのゲノムとクレブソルミディウム、陸上植物等のゲノムを比較し、エチレン関連のシグナル伝達因子などがシャジクモ類と陸上植物の共通祖先がクレブソルミディウム類と分岐して行こうに揃ったと推定されること、シャジクモ類で独自に遺伝子重複による遺伝子の増加があったことなどを取りまとめ論文として出版した。メソスティグマNIES-475について、単一分子シーケンサーSequelによる配列を解析し、細胞内に共存するリケッチャー様バクテリアのゲノムについては染色体レベルで高精度のアセンブリーを得たが、核ゲノムについては十分な厚みに達していないと判断し、核ゲノムについても厚みが得られると期待される10X Genomicsによるlinked readのデータを取得した。クロロキブスNIES-160について、単一分子シーケンサーSequelによる配列を解析し222 Contigs (N50: 857 kb),全長85Mbと相当接続性の高いのアセンブリーを得た。SRAに登録されている別系統(SAG34.98)のクロロキブスのRNA-seqデータをマッピングしたところ、マップ率が低く、クロロキブス類内でも大幅に配列が異なっていることがわかった。このため、アノテーションにあたっては、NIES-160自身のRNA-seqデータを得て進める必要があるとコレオケーテについてゲッティンゲン大学藻類カルチャーコレクション(SAG)から各株を取り寄せ、培養条件の検討を行い、遊走子が得られる条件が見つかった。シャジクモのゲノムとクレブソルミディウム、陸上植物等のゲノムを比較した論文をとりまとめ出版したし、ストレプトファイツ類の基部で最初に分岐した、メソスティグマ、クロロキブスに着いてもゲノム解読ができる目処がたっている。メソスティグマについて新たなMiSEQ配列を加えてのアセンブリー解析を行う。行った結果十分な連続性が得られていればアノテーションを進め公表する。MiSEQだけでは不十分だった場合は、より多くのDNAを集めてからPacBioにてシーケンシングを行う。
ステップにおける原子配列ダイナミックスの理論的研究

ステップのダイナミックスを解析するため動的モンテカルロシミュレーションによる研究を行った。対象はSi(100)-2×1微斜面である。この面では性質の異なる2つの1原子層差のステップが存在する。一つはSaステップで直線的で安定なステップ,もう一つはSbステップで,ステップに沿って凹凸が生じ原子の出入りが多い。Saを上側に,Sbを下側にもつテラス上で原子の流れを調べ,上側Saから下側Sbの方向へ生じていることを明らかにした。この流れはSaには原子が付きにくく,Sa付近の吸着原子の密度がSb付近に比べ高くなっていることに起因する。またこの原子の流れによって上側Saは後退し下側Sbは前進し,Sa上側のテラスは狭くなる。いわゆるステップのバンチング現象が起こる。この変化によって全系のステップ長は短くなり,全系のエネルギーも下がり,安定化することが示された。微斜面上に上側にSa,下側にSbをもつ広いテラスを設定し、この上の一部の温度を下げ,低温領域にナノ構造島ができることを示した。いくつかの温度と広さの低温領域を設定し島形成の条件を明らかにした。島が形成され始めるとテラス上の原子の流れは上側Sa,下側Sbステップから島の領域に向かが変化することも分かった。このことを利用すると,外からの原子供給なしにナノ構造を作製し,また崩壊し始めたナノ構造を修復することが可能である。上のことはテラス下側のSbステップの役割の変化を示している。すなわち,島が形成され始めるまでSbは原子の吸い込み口になっているが,島が形成され始めると原子の沸き出し口になる。Sbステップにおける原子のダイナミックスが変化したことが分かる。このようにステップの原子はそのダイナミックスの中で全体の系における役割を変え,その役割の変更が原子のダイナミックスに影響を与えるという新たなダイナミックスが明らかになった。ステップのダイナミックスが重要な役割を果たす現象としてSi(100)面上のナノ構造島に注目し、その崩壊過程をシミュレーションにより解析した。その結果,崩壊はナノ構造島のステップから,その島がのっているテラスの端にあるステップへの原子移動によることを明らかにした。もし原子移動の行先になるステップがないときは、2次元ナノ構造島はテラス上を移動するだけで崩壊しないばかりか,逆にテラス上に散らばったアドアトムが集合して2次元島を形成する。すなわちステップは原子の湧き出し口にも取り込み口にもなり,そのダイナミックスを変えることが判明した。ステップでの原子配列構造変化を調べるため,RHEED計算によるステップでの原子配列の解析を目的とした。まずRHEED電子の結晶内及びステップ付近での分布を明らかにする必要があるので,RHEED波動関数の計算ができる定式化を行い,プログラム開発を行った。このプログラムはこれまで困難とされていた吸収効果、減衰波があるときにRHEED波動関数を計算することを可能にした。そのプログラムを使って計算した結果,RHEEDでも定在波法が可能であることが判明した。この定在波法はX線定在波法と異り,表面に少量の吸着子が付着したときに有効で,また感度も高い。これは今後ステップでの活性の原因を解明する上で重要なものである。ステップでの原子配列のダイナミックスを明らかにするため、2つの面から研究を行った。1)ステップでの原子配列が個々の原子の動きによって変化することをシミュレーションを利用して理論的に調べ、原子の動きは単純なのもではなく、平坦なテラスにいる原子がその変化に加わる複雑なものであることを明らかにした。

シリコンの(100)面を研究の対象とし、表面上にできた数百個の原子でできている1層高さのナノ構造が熱緩和していくとき、ステップのダイナミックスに注目しながら原子の動きを解析した。その結果、原子の表面での動きである原子拡散は、従来考えられてきた1原子の拡散ではなく、ステップの原子あるいはテラスにあった原子と交換し、元の原子は別の原子が抜けてできた空孔に落ちて拡散しなくなり、その別の原子が拡散するという過程を繰り返すことを明らかにした。これはアインシュタインの提唱した拡散が上の場合には成り立っていないことを示す。2)反射電子回折(RHEED)波動関数を求め、ステップでの原子配列によって反射強度が著しく変化するといわれている表面波共鳴条件における波動関数の振舞いを明らかにした。表面波共鳴条件では、'ブラッグ条件に比べ、電子の密度は表面で数倍から10倍程度強く局在する。これによってステップの構造変化によって反射強度および強度分布が変化することが明らかになった。これらの研究から、ステップでの原子配列は複雑なダイナミックスによって起っていることが示され、これをRHEEDを使って解析できることが予想される。今後この成果を元にさらに研究を続けることが有効である。ステップのダイナミックスを解析するため動的モンテカルロシミュレーションによる研究を行った。対象はsi(100) -2×1微斜面である。この面では性質の異なる2つの1原子層差のステップが存在する。一つはSaステップで直線的で安定なステップ,もう一つはSbステップで,ステップに沿って凹凸が生じ原子の出入りが多い。Saを上側に,Sbを下側にもつテラス上で原子の流れを調べ,上側Saから下側Sbの方向へ生じていることを明らかにした。この流れはSaには原子が付きにくく,Sa付近の吸着原子の密度がSb付近に比べ高くなっていることに起因する。またこの原子の流れによって上側Saは後退し下側Sbは前進し,Sa上側のテラスは狭くなる。いわゆるステップのバンチング現象が起こる。この変化によって全系のステップ長は短くなり,全系のエネルギーも下がり,安定化することが示された。微斜面上に上側にSa,下側にSbをもつ広いテラスを設定し、この上の一部の温度を下げ,低温領域にナノ構造島ができることを示した。いくつかの温度と広さの低温領域を設定し島形成の条件を明らかにした。島が形成され始めるとテラス上の原子の流れは上側Sa,下側Sbステップから島の領域に向きが変化することも分かった。このことを利用すると,外からの原子供給なしにナノ構造を作製し,また崩壊し始めたナノ構造を修復することが可能である。上のことはテラス下側のSbステップの役割の変化を示している。すなわち,島が形成され始めるまでSbは原子の吸い込み口になっているが,島が形成され始めると原子の沸き出し口になる。Sbステップにおける原子のダイナミックスが変化したことが分かる。このようにステップの原子はそのダイナミックスの中で全体の系における役割を変え,その役割の変更が原子のダイナミックスに影響を与えるという新たなダイナミックスが明らかになった。