hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
途上国における地域の持続的発展のための感染症リスク低減水利用システムの開発研究

本年度は,途上国において腸管系ウイルスを原因とする水系感染症のリスクを低減できる水利用システムを開発することを目的として,河口沿岸域における腸管系ウイルスの挙動解析を行った。まず,下水や河口沿岸域底泥から効率よくウイルスを回収し,定量的に検出するために,新規なウイルス回収手法を開発した。水試料中のウイルス濃縮手法の1つであるポリエチレングリコール(PEG)沈殿法に酵素処理を利用したウイルス誘出法(EVE法)を組み合わせることで(回収率16%),従来のPEG沈殿法(回収率2.5%)と比較して下水からのウイルス回収率が6.4倍向上した。また,底泥試料に含まれるウイルスのカプシドタンパク質を変性させ,抽出した核酸を磁気ビーズを使用して精製する新規なウイルス回収手法は(回収率11%),昨年度開発した底泥をグリシン緩衝液に懸濁させ,低速での遠心分離後に液層に含まれるウイルスを濃縮する手法(回収率3.3%)と比較して,回収率が3.3倍向上した。この手法により,高城川流域で採取した河口の底泥からエンテロウイルス遺伝子が湿潤重量1gあたり,240860コピーの濃度で検出された。また,定量下限値以下ではあるが,これまでに底泥からの検出例がないノロウイルス遺伝子を湾の底泥から検出することに成功した。ウイルスが水中では溶存態有機物質として均一に分散していると仮定し,河口沿岸域における水中のウイルス濃度を2次元潮流拡散モデルを用いてシミュレートしたところ,河川中では計算値と実測値がよく一致したが,河口では計算値の方が高く,湾では実測値の方が高くなった。このことより,河口沿岸域において腸管系ウイルスは,溶存態有機物質と同様に河川中を流下し,河口では荷電中和反応により凝集後,底泥へ沈降し,底泥の巻き上げによって水中に再浮遊することで湾に到達するという挙動をとることが明らかとなった。本年度は,研究対象地域のカンボジアにおいて現地調査を行い水利用と飲用水における微生物汚染状況を明らかにした。同時に,リスク評価モデルの開発に必要な統計データ(人口密度,衛生設備普及率,土地利用,河道の位置,下痢症患者数など)を収集した。これまでのラオスやベトナム,タイにおける現地調査結果と統計データを用いて,調査を実施しなかった地域に対しても水利用と飲用水の汚染状況をモデル化し,メコン流域における飲用水摂取による感染リスクを算出するリスク評価モデルを構築した。また,構築したモデルを用いて,流域規模でのリスク低減対策シナリオを検討した。水道水を飲用している都市域では,下痢症の感染リスクは10^<-4>のオーダーであった。これに対し,満足な衛生設備を十分に利用できない人々が高い密度で居住する都市近郊の農村域においては,感染リスクが極めて高い(0.11)ことが分かった。これらのリスクをもとに,メコン流域における年間の飲用水起因下痢症患者数を算出したところ,下痢症は流域全体で年間におよそ1,200万件発生していると予測された。リスク低減対策シナリオとして検討した,(1)既存の水道設備における水質管理の徹底,(2)給水区域の拡張,(3)農村域での雨水飲用の促進の3つのシナリオでは,(3)が最も効率的に下痢症の患者数を減らすことができた。メコン流域の農村域において,下痢症のリスクが高い井戸水や河川水の代わりに雨水の飲用を啓蒙することにより,下痢症発生件数を現在の28%にまで減少させることができると見積もられた。本年度は,東南アジア諸国における水系感染症,特にウイルス感染症のリスクを明らかにするために,下水中のウイルス濃度にもとづくリスク評価手法の開発を目的とし,フィリピンにおいて現地調査を実施した。都市排水が流入する河川において5地点の水を採取し,腸管ウイルス(エンテロウイルス,ノロウイルス,アデノウイルス,ロタウイルス,A型肝炎ウイルス)と指標微生物(大腸菌群,大腸菌,腸球菌)の濃度を測定した。その結果,3地点からは全ての腸管ウイルスが検出された。指標微生物濃度を尺度にすると,エンテロウイルスとアデノウイルスの罹患率は日本の数百数千倍であると予測された。また,河川底泥に存在するウイルスは重要であるにも関わらず,これまで研究事例が少ないことから,本年度は底泥中のウイルスを定量的に検出するための手法開発も実施した。底泥からのウイルス検出手法としては,(1)底泥から直接核酸を抽出する手法,(2)底泥を緩衝液などに懸濁させ,低速での遠心分離後に液層を回収・濃縮する手法,の2種類が存在する。河川で採取した底泥にポリオウイルスを添加し,(1)と(2)の回収率を比較することで検出手法を評価した。(2)については,緩衝液の種類,pH,濃縮方法(陰電荷膜法またはPEG沈殿法)を検討した。その結果,(1)は土壌からのRNA抽出キット(RNA PowerSoil,Mo Bio)を用いた場合(回収率27%,N=3),(2)はグリシン緩衝液(pH=9)と陰電荷膜法を組み合わせた場合(回収率3.3%,N=11)が最も回収率が高かった。土壌からウイルスを回収する際に同時に溶出してくるフミン物質はPCRを阻害することが報告されており,腸管ウイルスの直径や等電点はそれと同等であることから,フミン物質が含まれる底泥からウイルスを検出するには,核酸の状態で分離・精製を行う(1)が適していることが明らかとなった。

本年度は,途上国において腸管系ウイルスを原因とする水系感染症のリスクを低減できる水利用システムを開発することを目的として,河口沿岸域における腸管系ウイルスの挙動解析を行った。まず,下水や河口沿岸域底泥から効率よくウイルスを回収し,定量的に検出するために,新規なウイルス回収手法を開発した。水試料中のウイルス濃縮手法の1つであるポリエチレングリコール(PEG)沈殿法に酵素処理を利用したウイルス誘出法(EVE法)を組み合わせることで(回収率16%),従来のPEG沈殿法(回収率2.5%)と比較して下水からのウイルス回収率が6.4倍向上した。また,底泥試料に含まれるウイルスのカプシドタンパク質を変性させ,抽出した核酸を磁気ビーズを使用して精製する新規なウイルス回収手法は(回収率11%),昨年度開発した底泥をグリシン緩衝液に懸濁させ,低速での遠心分離後に液層に含まれるウイルスを濃縮する手法(回収率3.3%)と比較して,回収率が3.3倍向上した。この手法により,高城川流域で採取した河口の底泥からエンテロウイルス遺伝子が湿潤重量1gあたり,240860コピーの濃度で検出された。また,定量下限値以下ではあるが,これまでに底泥からの検出例がないノロウイルス遺伝子を湾の底泥から検出することに成功した。ウイルスが水中では溶存態有機物質として均一に分散していると仮定し,河口沿岸域における水中のウイルス濃度を2次元潮流拡散モデルを用いてシミュレートしたところ,河川中では計算値と実測値がよく一致したが,河口では計算値の方が高く,湾では実測値の方が高くなった。このことより,河口沿岸域において腸管系ウイルスは,溶存態有機物質と同様に河川中を流下し,河口では荷電中和反応により凝集後,底泥へ沈降し,底泥の巻き上げによって水中に再浮遊することで湾に到達するという挙動をとることが明らかとなった。
麻酔薬による記憶障害のメカニズム解明とその治療法の開発

マウスの脳より海馬を摘出し、スライスを作成した。これを人工脳脊髄液で潅流した状態で、顕微鏡下にCA3領域の錐体細胞に対してパッチクランプを行い、細胞電流を記録した。ベースラインの記録後、潅流液にミダゾラム(0.2μM)を加えて再度電流を記録した。ミダゾラム投与により、1020pAの基線上昇がみられ、ミダゾラムのTonic電流増強効果が示された。GABAA受容体α5サブユニット阻害薬であるL-655708(50nM)を投与したところ、Tonic電流の減少がみられた。すなわち、海馬神経細胞においてL-655708はミダゾラムのTonic電流増強効果に拮抗する作用を持つことが示された。本研究は、麻酔薬による記憶障害のメカニズムの解明及び、記憶障害に対するGABAA受容体α5サブユニット選択的阻害薬の有効性の検証を目的としている。当該年度は、脳内で記憶を司る海馬のGABAA受容体に対して麻酔薬が及ぼす影響を、電気生理学的手法(スライスパッチクランプ)を用いて調べた。8週齢のオスC57BC6マウスを断頭して海馬を摘出し、250μmの厚さで海馬スライスを作成した。これを人工脳脊髄液(ACSF)で潅流した状態で、顕微鏡下にCA3領域の錐体細胞に対してホールセルパッチクランプ(voltage clamp)を行い、細胞電流を記録した。固定電位は0mVとした。また、電位依存性Naチャネル及びグリシン受容体の影響を除外する目的で、潅流液中にテトロドトキシン(0.5μM)及びストリキニン(2μM)を加えた。ベースラインの記録を行った後、潅流液にプロポフォール(10μM)もしくはミダゾラム(0.2μM)を加え一定時間潅流を行った後、再度電流を記録した。GABAA受容体を介した抑制性電流には、一過性にチャネルが開いて電流が流れるPhasic電流と、持続的にチャネルが開いて電流が流れるTonic電流の2種類があり、今回の研究ではTonic電流について調べた。Tonic電流は、電気生理学的には、薬剤投与前後での電流の基線の変化として記録されるものである。また、プロポフォールでも同様の効果が確認できた。当初は行動実験と電気生理学的実験の両面から、麻酔薬が記憶に対しては及ぼす影響を検討する予定であった。しかし、記憶障害を調べる行動実験に関しては、予想していたよりも評価の方法が難しく、具体的な実績を上げることができていない。麻酔薬による記憶障害のメカニズムを解明し、その治療法を開発することは非常に重要である。現在までの研究では、麻酔薬の主要な作用部位は吸入麻酔薬・静脈麻酔薬ともにGABAA受容体であることが示されている。本研究では、脳内で記憶を司る海馬のGABAA受容体に対して麻酔薬が及ぼす影響を電気生理学的手法(スライスパッチクランプ)を用いて調べた。ベースラインの記録を行った後、潅流液にミダゾラム(0.2μM)を加え一定時間潅流を行った後、再度電流を記録した。

当初計画していたマウス行動学実験に関しては、麻酔薬暴露後の記憶力の評価が難しく、現時点では実績を上げることができていない。これに関しては、評価方法を変更することも検討している。海馬スライスに対する電気生理学的実験は、おおむね予定通りに行っており、次年度では麻酔薬を投与した後にGABAA受容体α5サブユニット阻害薬であるL-655708を投与してその効果を調べる予定である。また、麻酔薬とL-655708の投与順を逆にして観察することも検討している。麻酔科学残高では通常使っている試薬等が購入できないため、翌年度の予算と合算した上で購入しようとしているため。今年度購入予定の試薬や動物に充てる。
アルツハイマー型老年期痴呆動物モデルの作製

補助金を交付された期間(平成79年度)に我々が得た知見は以下の通りである。β-アミロイド蛋白(Abeta)を2週間脳室内へ持続的に注入されたラットでは、・学習・記憶が障害されていた。・学習・記憶に重要な役割を果たしている大脳皮質及び海馬において、Aβが沈着していた、また、アセチルコリン合成酵素活性が低下していた。・海馬においてグリオーシスの指標であるglialfibrillaryacidic proteinの免疫化学的反応が増強していた。・毛様体神経栄養因子の含量が大脳皮質、海馬及び小脳で増加していた。in vivo brain-microdialysis法を用いて大脳皮質/海馬におけるアセチルコリン及び線条体におけるドパミンの遊離量を測定したところ、高カリウムあるいはニコチンにより刺激したときの遊離量の増加が低下していた。・海馬錐体細胞においてニコチンに対する電気生理学的な反応性が低下していた。・学習・記憶のメカニズムとして考えられる長期増強形成能が低下していた。・海馬錐体細胞においてニコチンによるpaired-pulse facilitationの増強作用が低下していた。・学習・記憶改善作用を有するnefiracetam、propentofylline、アルギニンバソプレッシン誘導体、idebenoneおよびα-tocopherolの投与によりこのラットにおける学習・記憶障害が改善された。以上の結果は、我々が開発した手法により臨床像に非常に類似したアルツハイマー型痴呆の動物モデルが作製可能であることおよびこのモデル動物を使用することにより抗痴呆薬の評価が可能であることを示しており、新規のアルツハイマー型痴呆治療薬の開発に大きく貢献するものと思われる。平成7年度の研究目的は、β-アミロイド蛋白をラットの脳室内に持続的に注入することによる神経機能の変化を行動薬理学的および神経化学的に検討することであり、以下の研究成果を得た。1.β-アミロイド蛋白をラットの脳室内に持続的に注入すことにより、学習記憶障害とコリン作動性神経系の機能低下が誘発され、アルツハイマー型痴呆の動物モデルを作製することが可能となった。この動物の学習記憶能を行動薬理学的に検討した結果、受動的回避反応試験や水迷路学習試験などにおいて著明な学習記憶障害が認められた。(Nitta et.al.,Neurosci.Lett.,170,63-66(1994),Nabeshima and Nitta,Tohoku J.Exp.Med.,174,241-249(1994)。2.β-アミロイド蛋白を持続注入したラットの大脳皮質からのアセチルコリン(ACh)および線条体でのドパミン(DA)の遊離をin vivo brain dialysis法を用いて測定した結果、基礎遊離量には変化が認められなかった。一方、潅流液に高濃度のカリウムあるいはニコチンを添加して神経細胞を刺激した場合のAChおよびDAの遊離の増加が、β-アミロイド蛋白を持続注入したラットでは有意に低下することを見い出した(Itoh et al.,J.Neurochem.,in press(1996))。3.脳神経細胞の生存は種々の神経栄養因子により支えられている。この中の一つである毛様体神経栄養因子(CNTF)の含量を測定した結果、β-アミロイド蛋白を持続注入したラットでは大脳皮質、海馬および小脳におけるCNTF含有が増加していることを見い出した(Yamada et al.,Neurosci.Lett.,in press(1996))。1.β-アミロイド蛋白をラットの脳室内に持続的に注入することにより作製したアルツハイマー型老年期痴呆動物モデルでは、水迷路学習および受動的回避学習が障害されていること、大脳皮質あるいは海馬のコリン作動性神経の機能が低下していること、およびグリア細胞が活性化されていることを見い出した。

2.この痴呆動物モデルでは、ニコチン刺激や高カリウム刺激により誘発される線条体からのドパミンの遊離およびニコチン刺激により誘発される大脳皮質/海馬および線条体からのアセチルコリンの遊離が減少していた。3.抗神経成長因子(NGF)抗体をラットの中隔に持続的に注入して作製したアルツハイマー型老年期痴呆動物モデルにおいて、NGFの合成を促進する作用を有するプロペントフィリンが、この痴呆動物モデルの学習記憶障害およびコリン作動性神経の機能低下を改善することを見い出した。4.ラットの大脳基底核を破壊して作製したアルツハイマー型老年期痴呆動物モデルにおいて、アセチルコリンエステラーゼ阻害剤のメトリフォネイトが、この痴呆動物モデルの学習記憶障害を改善し、細胞外のアセチルコリン量を増加することを見い出した。5.マウスの自発的交替行動に対するNO合成酵素阻害剤およびcyclic GMP誘導体の作用を検討し、マウスの短期記憶にはNOとcyclic GMPが重要であることを見い出した。6.アルツハイマー型老年期痴呆動物モデルの脳内でのNO産生の変化を検討するための基礎研究として、in vivo brain dialysis法で得られた脳透析液中のNO代謝物を測定する実験系を確立した。補助金を交付された期間(平成79年度)に我々が得た知見は以下の通りである。β-アミロイド蛋白(Aβ)を2週間脳室内へ持続的に注入されたラットでは、・学習・記憶が障害されていた。・学習・記憶に重要な役割を果たしている大脳皮質及び海馬において、Aβが沈着していた、また、アセチルコリン合成酵素活性が低下していた。海馬においてグリオーシスの指標であるglialfibrillaryacidic proteinの免疫化学的反応が増強していた。毛様体神経栄養因子の含量が大脳皮質、海馬及び小脳で増加していた。in vivo brain-microdialysis法を用いて大脳皮質/海馬におけるアセチルコリン及び線条体におけるドパミンの遊離量を測定したところ、高カリウムあるいはニコチンにより刺激したときの遊離量の増加が低下していた。海馬錐体細胞においてニコチンに対する電気生理学的な反応性が低下していた。学習・記憶のメカニズムとして考えらる長期増強形成能が低下していた。海馬錐体細胞においてニコチンによるpaired-pulse facilitationの増強作用が低下していた。・学習・記憶改善作用を有するnefiracetam、propentofylline、アルギニンバソプレッシン誘導体、idebenoneおよびα-tocopherolの投与によりこのラットにおける学習・記憶障害が改善された。以上の結果は、我々が開発した手法により臨床像に非常に類似したアルツハイマー型痴呆の動物モデルが作製可能であることおよびこのモデル動物を使用することにより抗痴呆薬の評価が可能であることを示しており、新規のアルツハイマー型痴呆治療薬の開発に大きく貢献するものと思われる。
ショウジョウバエにおける生殖幹細胞ニッチの形成過程と調節機構の解明

幹細胞は、多くの動物において組織の維持や再生に中心的な役割を担っている。幹細胞の数は、その維持に必須なニッチ細胞の数により規定される。しかしながら、ニッチ細胞の形成過程やその数の制御機構については解析が遅れており、幹細胞数の決定機構は未だ不明な点が多い。本研究では、ショウジョウバエにおいて、生殖幹細胞数を規定するニッチ細胞の形成過程を生きた卵巣中で継続的に観察できる実験系を開発し、その形成過程を詳細に記載した。さらに、ニッチ細胞形成過程において、受容体型チロシンキナーゼの一つがニッチ細胞を生み出す前駆細胞で発現し、ニッチ細胞数を一定数に限定するために必須なことを明らかにした。幹細胞は、多くの生物の組織の維持や再生過程で中心的な役割を担っている。幹細胞の数の減少は組織の崩壊、貧血、不妊などを引き起こし、増大はガン化の引き金となる。そのため、正常な組織中では幹細胞の数は厳密に制御されており、その数は組織や動物種によりほぼ定数に決まっている。しかしながら、幹細胞数を限定する分子機構については未だ不明な点が多い。幹細胞の数は、周りにある支持細胞(「ニッチ細胞」と呼ぶ)が作る場の大きさに比例して決まる。すなわち、幹細胞数の限定機構はニッチ細胞数の限定機構に置き換えて考えることができる。しかしながら、多くの動物の組織ではニッチ細胞を同定・観察すること自体が難しいため、ニッチ細胞の形成過程や数の限定機構の解明は古くからの重要課題の一つであるにもかかわらず、これまであまり進んでいないのが現状であった。本研究では、ニッチ細胞を細胞レベルで容易に同定・解析が可能なショウジョウバエ卵巣を材料にすることでこの困難を克服し、生殖幹細胞の数を決めるニッチ細胞の形成過程とニッチ細胞の数を限定する分子機構を解明することを目的として開始した。H25年度には、まず、生きた卵巣の中でニッチ細胞と生殖幹細胞ができてくる過程をlive imagingによって観察できるような、卵巣のin vitroの培養系を確立した。その培養系を用いて卵巣の発生過程のlive imaging像を撮影し、正常卵巣におけるニッチ細胞の形成過程を観察した。ニッチ細胞の前駆細胞であると予想されるTerminal Filament Cells (TF細胞)とIntermingling Cells (ICs)をそれぞれ蛍光蛋白質(Green Fluorescent Protein: GFP)で標識し発生運命を追跡した結果、ニッチ細胞は、少なくともTF細胞とICsの2つに由来する可能性が示された。幹細胞は、多くの生物の組織の維持や再生過程で中心的な役割を担っており、その数は組織や動物種によりほぼ定数に決まっている。幹細胞数を定数に決定し、維持する分子機構は幹細胞の機能やガン化の抑制に重要であるにもかかわらず、未だ不明な点が多い。ショウジョウバエ卵巣をはじめとする多くの動物組織では、幹細胞数はその支持細胞(「ニッチ細胞」)の数に比例することが報告されている。そこで、本研究では、ショウジョウバエ卵巣をモデル系にして、生殖幹細胞数を決めるニッチ細胞の数が定数に定まる過程とその制御分子を明らかにすることを目的として研究を開始した。研究開始当初、ショウジョウバエの生殖幹細胞ニッチの形成に関する記載が不足しており、ニッチ細胞形成機構の詳細な解析には、卵巣のニッチ細胞形成過程をライブイメージングできるin vitro卵巣培養系の立ち上げが必須であった。本申請者は、H25年度に、そのような培養系を確立し、卵巣中でニッチ細胞と生殖幹細胞ができてくる過程のlive imaging像の撮影・観察に成功した。また、細胞種特異的に蛍光タンパク質(Green Fluorescent Protein: GFP)を発現させた卵巣でlive imagingを行った結果、ニッチ細胞は少なくともTerminal filament細胞(TF細胞)とIntermingling Cells (ICs)の2つに由来することを明らかにしてきた。H26年度は、TF細胞またはICsで発現し、ニッチ細胞の形成に関わる因子を探索した結果、Receptor Tyrosine Kinaseシグナルの一つを候補として得た。このシグナル系の構成因子のdominant negative formを強制発現することにより、このシグナル系阻害すると、形成されるニッチ細胞の数が正常数よりも少ないものや多いものが現れ、偏差が大きくなることが明らかとなった。このことから、このReceptor Tyrosine Kinaseシグナルがニッチ細胞の数の限定機構に関わることが明らかとなった。幹細胞は、多くの生物において、組織の維持と再生過程で中心的な役割を担っており、その数は組織や動物種によりほぼ定数に決まっている。しかしながら、幹細胞数を定数に決定し、維持する分子機構は未だ不明な点が多い。本研究では、ショウジョウバエの卵巣をモデル系にして、生殖幹細胞数を決めるニッチ細胞の数が定数に定まる過程とその制御分子を明らかにすることを目的として研究を開始した。研究開始当初、ショウジョウバエ卵巣では、生殖幹細胞数は周辺にあるニッチ細胞(cap cells: CCs)の数に比例することが知られていた。しかしながら、CCsの形成過程に関する記載は不足していたため、本研究では、まず、生きた卵巣中でCCsと生殖幹細胞の形成過程をlive imagingで観察できる実験系を確立し、その系を用いて、CCsがその出現予定領域にある2種類の体細胞、terminal filament (TF)細胞とIntermingling Cells (ICs)の両方から生じることを明らかにしてきた。さらに、CCsの形成に関わる遺伝子群を探索し、これまでにReceptor Tyrosine kinase (RTK)シグナルの一つを候補として得てきた。今年度は、このRTKシグナルのCCs形成過程における作用機作を詳細に解析した。

その結果、このシグナルのレセプター蛋白質は、ICsで特異的に発現し、その機能をICs中で阻害すると、形成されるCCs数の偏差が大きくなり、定数に定まらなくなることが明らかとなった。また、リガンド蛋白質は生殖幹細胞の前駆細胞である始原生殖細胞で高く発現することも明らかとなった。これらのことは、ニッチ細胞数は、生殖幹細胞の前駆細胞から発信されるリガンドの量により、それを受けたICsから作られるCCsが調節されることで定数に限定されることが示唆された。幹細胞は、多くの動物において組織の維持や再生に中心的な役割を担っている。幹細胞の数は、その維持に必須なニッチ細胞の数により規定される。しかしながら、ニッチ細胞の形成過程やその数の制御機構については解析が遅れており、幹細胞数の決定機構は未だ不明な点が多い。本研究では、ショウジョウバエにおいて、生殖幹細胞数を規定するニッチ細胞の形成過程を生きた卵巣中で継続的に観察できる実験系を開発し、その形成過程を詳細に記載した。さらに、ニッチ細胞形成過程において、受容体型チロシンキナーゼの一つがニッチ細胞を生み出す前駆細胞で発現し、ニッチ細胞数を一定数に限定するために必須なことを明らかにした。研究代表者の所属の異動と所属研究室の引越が2年連続で相次いだことにより、予定していた研究補助員の採用を見送ることとなった。それにより、研究に携わる人数が減り、進行がやや遅れている。発生生物学H27年度には予定通り研究補助員の採用を行う予定であり、それにより研究の進行をスピードアップできると考えている。これまでに卵巣の培養系の確立とニッチ細胞数の限定機構に関わる分子の同定ができたので、今後はこの遺伝子がニッチ細胞形成のどの過程に関わるのかを、突然変異体や機能阻害型タンパク質を強制発現させた卵巣のlive imaging像の解析により明らかにしていく。研究開始当初の計画では、H25年度中に以下の研究を終える予定であった。【研究1ニッチ形成過程を再現できる組織培養系の確立】卵巣のin vitro培養系の確立する。【研究2ニッチ細胞の由来と形成過程の観察】正常卵巣のlive imagingによる観察を行い、正常発生過程におけるニッチ細胞の起源の解明とその形成過程の詳細を明らかにする。【研究1】については、予定通り進み、live imagingに最適な培養系を確立でき、当初の計画を達成できた。
ＧａＮ／Ｓｉハイブリッドフォトニクスの光回路プラットフォームの研究

SiフォトニクスとGaNフォトニクスを融合した光回路のプラットフォームをマイクロマシニング技術により開発することを目的とした.GaNの能動導波路とSiの受動導波路を結合した機能性の高い光回路を実現するため,基盤技術を開発した.具体的には,GaN結晶を成長したSiウエハとSi-on-insulatorウエハを張り合わせ,GaNのマイクロリング導波路とSi直線導波路を結合した光回路を製作し,GaNの電気光学効果などによる光変調を実証した.GaN/Siハイブリッド光電子集積技術の一つの基礎を確立できた.本年度は,SiフォトニクスとGaNフォトニクスを融合した光回路システムおよび電子回路システムのプラットホーム技術をマイクロマシニング技術により開発することを目的に,ハイブリッド基板の製作を中心に研究を進めた.ウエハの張り合わせのための装置開発を行った.特にポリマーによる張り合わせのための脱泡装置を製作し,脱泡条件を明らかにした.ウエハ張り合わせの方法として,ポリマーによる張り合わせとガラス(SiO2)による張り合わせを試みた.また,張り合わせ後の基板シリコンの除去後の残留応力の影響およびGaN結晶成長のために用いられる緩衝層の残留応力の影響を明らかにし,張り合わせ後の表面研磨についても検討した.Si基板上にMOCVDで成長したGaN層をSi基板に張り合わせ,GaN側のSi基板をSF6ガスにより全部エッチングする方法を中心に実験を進めた.紫外線硬化ポリマーを用いて第1段階のパターニングを行った.高さを調整した支持部のパターンを形成できた.GaN/Siウエハ接合後,間隙にポリマーを充填する方法で,一様なウエハ張り合わせができることを見出した.また,ガラス接合においては,電子線露光用レジスト材料に用いられるガラス系分子含有ポリマーを用いて接合し,熱処理により十分な接合強度が得られることを明らかにした.それらの張り合わせウエハのSi基板をエッチンングすると,GaN結晶膜の応力が解放され,はがれる場合も見られたが,接合条件の改善で,はがれを抑えることができた.残留応力層であるGaN緩衝層を除去するために,エッチング条件を探索し,ドライエッチングにより除去できた.エッチング後に表面に加工荒れが発生しているので,研磨を行った.これらの研究結果から,本年度の目的はほぼ達成されたと考えられた.ポリマーによる張り合わせでは,気泡が残留しないように,2段階のポリマー接合を開発した.またガラス(SiO2)成分を含んだガラス系分子含有ポリマーによる張り合わせ条件を明らかにし,気泡が含まれない張り合わせ条件を見出した.また,張り合わせ後,基板シリコンの除去した.さらにGaN結晶成長のために用いられる緩衝層を除去し,残留応力の少ないGaN層の張り合わせを実現した.SiのSOIウエハ上にSi導波路を製作し,導波特性を測定した.また可変リング等のデバイスも製作し,Si基板上へのSiフォトニック光回路の基本構造を製作する技術を確立できた.またSi基板上にMOCVDで成長したGaN層をエッチングし,GaN導波路パターンを形成し,さらにフッ化キセノンガスによりSi基板の一部をエッチングすることで,Si基板上の自立型GaN導波路を製作できた.またリッジ型のGaN導波路も製作した.次に,Si導波路とGaN導波路をハイブリッドに形成するため,SOIウエハにSi導波路を形成し,その上にGaN層を張り合わせた.張り合わせたウエハのGaN層にGaN光導波路を形成することを試みた.下層のSi導波路と上層のGaN導波路の光結合を実現するため,それらの導波路を用いた異種導波路結合器(カプラー)を試作し,Si導波路をGaN導波路の結合を実現した.Si導波路とGaN導波路の結合を最適にするため,導波路の伝播定数を調整できる方法として,フォトニック結晶導波路を用いてグループ速度を増大する方法を提案し,その特性を理論計算および,実験により調べた.グループ速度の増大により,材料定数が異なるSi導波路とGaN導波路の結合において,提案方法により導波路設計の条件を緩和できると考えられた.実験によりフォトニック結晶導波路においてグループ速度の増大が可能であることを示した.本年度は,SiフォトニクスとGaNフォトニクスを融合した光回路システムおよび電子回路システムのプラットホーム技術をマイクロマシニング技術により開発することを目的に,ハイブリッド基板の製作とそれぞれの基板上のSiおよびGaNデバイスの設計と製作を中心に研究を進め,さらに,Si導波路とGaN導波路の結合のための導波路設計と試作を行った.SiのSOIウエハを用いて,Si細線導波路を製作した.さらに製作したSi導波路の伝搬特性を測定し,十分な低損失で1.55μmのレーザ光を伝搬させることができることを示した.この導波路の上にGaN導波路を形成するために,スピンオングラスを用いて,Si基板上に結晶成長したGaN薄膜のウエハを接合する技術を開発した.さらに,張り合わせたウエハにおいてGaN/Si基板のSi基板をシリコンの深堀エッチングにより除去し,GaN層がSOI基板に張り合わされたウエハを実現した.その後,GaN層を目的の厚さまでエッチングし,GaN層にリング形状のパターンを下層のSi導波路に位置合わせした状態で転写した.さらにGaN層をエッチングし,GaNマイクロリングを形成できた.下層のSi導波路に光を伝搬させ,上層のGaNマイクロリングへの結合を実現した.GaNマイクロリングの共振特性を詳細に調べた.共振

Q値として,約70000が得られた.自由スペクトル領域は5-15nm程度であった.また,開発した2段階のポリマー接合よる張り合わせによりSi基板上に形成したGaN導波路およびGaNの光学および機械共振構造を製作した.光ファイバーから,GaN導波路に光結合を行い,GaN導波路への光結合を確認した.GaN導波路からGaN共振構造への光結合も確認できた.光熱効果であるが,導波した光による機械共振器の230kHz近傍の共振振動を確認できた.本年度は3年度であるので,開発したウエハ接合法を用いてSiとGaNの結合デバイスおよびSi基板上のGaNデバイスの開発を目指した.開発したウエハの接合技術を用いて,計画したデバイスの主要部分を実現できる基礎技術を実施できた.特に,Si導波路とGaNリング導波路のハイブリッド形成において,導波路結合が行えるような精密な位置合わせが実現できたことは有用な成果と考えられる.また,SiウエハとGaN層をポリマーで接合する方法においても,接合したGaN層から,光学およびマイクロ機械デバイスを製作できことを示すことができた本年度は,SiフォトニクスとGaNフォトニクスを融合した光回路システムおよび電子回路システムのプラットホーム技術をマイクロマシニング技術により開発することを目的に,GaNリング導波路とシリコン導波路の結合特性およびフィルタ特性について光導波路およびフィルタ特性を詳細に評価し,光電効果による変調方式を設計した.Si基板上に結晶成長したGaN薄膜のウエハを接合する技術において,高度に位置合わせできるように改良した.さらに,GaN導波路に電界を印加するための電極の設計を行った.電極として基板SOIウエハのSi導波路と同じSi層を一部残して,電極とする構造で,設計と試作を行った.また,電界効果のシミュレーションを行い,電界誘起屈折率変化(ポッケル効果)の程度を見積もった.SOIの張り合わせ用基板ウエハにおいて,Si細線導波路と電界印加用Si電極を形成した.そのウエハとGaN/Si基板のウエハをスピンオングラスにより張り合わせた.断面形状を確認し,張り合わせたウエハの隙間に空隙がないことを確認した.下層のSi導波路に光を伝搬させ,上層のGaNマイクロリングへの結合を実現した.加えて,SOI基板のSi電界に電圧を印加し,漏れ電流等がないことを確認した.加えて,印加電圧の周波数依存性を明らかにした.GaNマイクロリングの共振特性を詳細に調べた.内部共振Q値として,約64000が得られた.また,製作したGaN/Siマイクロリングに,GaNリングが吸収できる波長(325nm)のレーザ光を照射し,GaN導波路中の電子の励起と緩和(熱過程)により,外部光による導波路光の変調を試みた.リングの透過帯域が光照射により変調される効果により,リング透過光の変調が周波数10kHzまで行えることを示した.
ニュ-ロン計算機集積回路の試作研究

集積化ニュ-ロン計算機回路の第一段階として、ADコンバ-タ-を試作した。任意のアナログ値の入力に対してデジタル量に変換して出力させるニュ-ロン回路は、シナプスを固定しても入力に対する汎用性かある利点を生かし集積回路製作上の種々の問題を研究することが出来る。回路は4ニュ-ロン12シナプスからなる4ビットアナログADコンバ-タ-であり、ニュ-ロンは2対のcMOSトランジスタ-、シナプスは1対のcMOSモストランジスタ-と1ケのnMOSトランジスタ-より構成した。シナプスの荷重値はこのnMOSのゲ-トサイズL/Wによって決定される。デバイスの特性はcMOSのプロセス過程中、不純物注入やエッチング等の条件の変動により設計値からも変動することも考慮して補正可能な回路とした。パタ-ンサイズは、加工の難易度から当面4μル-ルで設計した。高抵抗部の製作にはAsとBの打込みを試み、アニ-ルに対する安定性から後者を選択することとした。製作したニュ-ロンは、ほぼ設計通りのシグモイド特性を持つしきい値素子の特性を示した。シナプスは入力電圧に比例した出力電圧が得られるように設計されているが、わずかなオフセットを持つ結果となり、チャンネルド-プを改良する必要があることがわかったが、おおむね満足できる結果である。ADコンバ-タ-の動作は、シナプスが対称な値を持つモデルがホップフィ-ルドによって提案されているが、誤動性の可能性があること、また、シナプスを非対称化することによって正確な動作のみを行わせることが出来ることが判明し、上述のニュ-ロンとシナプスを用いた集積化回路を製作中である。以上、本研究によってニュ-ロン計算機集積回路、特にADコンバ-タを試作し、ニュ-ロン計算機試作上の問題点を解明した。特に可塑的アナログシナプスの開発は今後の重要な方向であると考えられる。本年度に行った研究の概要は以下のとうりである。1)ニューロン回路網をシリコンウェハー上に集積化する準備の第一段階として市販のICオペアンプを用いて4ビットA/Dコンバータを試作し動作を確認した。更にこの回路を発展させシナプスを外部入力で制御できる抵抗素子としてFETに置き換えて巡回セールスマン問題を解かせた。準備段階の第二として東北大学電気通信研究所、超微細電子回路実験施設に於てMOSFETを2μルールで集積化しトランジスタ動作の確認を行った。以上の結果を基に集積回路の設計、検討を行いCMOSをベースにした回路構成によりアナログ動作を行う集積化4ビットA/Dコンバータを構成した。本回路の動特性を回路シミュレータSPICEにより検討した。現在マスクパターンに落とす作業中であり本年度中には集積回路の試作が行われる予定である。2)ヒドラの解離再集合体の再生に伴う神経回路網の形成と、活動電位を測定した。再生の開始後20hr後に、既に局在的な電位活動が見られるがネットワークが形成され始めるのは40hr後であることが蛍光抗体によって確認できた。又外部からの電気刺激に対する応答は、再生初期では弱く、集合体上の相関も悪いが52hr後には強い応答と、強い空間的相関が得られた。これらの結果を統合するモデルを模索している。3)神経回路網の特性はニューロンとしてのしきい値素子の特性に影響される。特にヒステリシスを持つしきい値素子を用いた神経回路網は連想能力が強いことを統計解析的手法によって示すことが出来た。

任意のアナログ値の入力に対してデジタル量に変換して出力させるニュ-ロン回路は、シナプスを固定しても入力に対する汎用性がある利点を生かし集積回路製作上の種々の問題を研究することが出来る。回路は4ニュ-ロン12シナプスからなる4ビットアナログADコンバ-タ-であり、ニュ-ロンは2対のcMOSトランジスタ-、シナプスは1対のcMOSモストランジスタ-と1ケのcMOSトランジスタ-より構成した。シナプスの荷重値はこのcMOSのゲ-トサイズL/Wによって決定される。デバイスの特性はcMOSのプロセス過程中、不純物注入やエッチング等の条件の変動により設計値からも変動することも考慮して補正可能な回路とした。パタ-ンサイズは、加工の難易度から当面4μル-ルで設計した。高抵抗の製作にはAsとBの打込みを試み、アニ-ルに対する安定性から後者を選択することとした。製作したニュ-ロンは、ほぼ設計通りのシグモイド特性の持つしきい値素子の特性を示した。シナプスは入力電圧に比例した出力電圧が得られるように設計されているが、わずかなオフセットを持つ結果となり、チャンネルド-プを改良する必要があることがわかったが、おおむね満足できる結果である。ADコンバ-タ-の動作は、シナプスが対称な値を持つモデルがホップフィ-ルドによって提案されているが、誤動作の可能性があること、また、シナプスを非対称化することによって正確な動作のみを行わせることが出来ることが判明し、上述のニュ-ロンとシナプスを用いた集積化回路を製作中である。以上、本研究によってニュ-ロン計算機集積回路、特にADコンバ-タ-を試作し、ニュ-ロン計算機試作上の問題点を解明した。特に可塑的アナログシナプスの開発は今後の重要な方向であると考えられる。
ヒト肝細胞癌における遺伝子異常、特に癌細胞増殖ならびに抗癌剤抵抗性についての研究

Transforming Growth Factor-beta 1(TGF-β1)は、肝線維化に重要な役割をはたすサイトカインである。最近、欧米人を対象としてTGF-β1遺伝子のcodon25の変異が肝線維化を抑制する可能性の報告がなされたため、本研究では、日本人の慢性肝疾患においてもTGF-β1遺伝子多型が肝線維化の進展に関与しうるかどうかを明らかにするために、codon25と、日本人に比較的多いとされているcodon10の遺伝子多型の検索を行った。対象のC型肝炎81例、アルコール性肝障害34例と日本人健常者78例では、すべて正常パターンであり、日本人には極めてまれな変異であることが分った。またcodon10においてもgenotypeと線維化マーカーとの関連はなく、これらの遺伝子多型が日本人の肝線維化の進展を左右する遺伝的要因にはならないと考えられ、人種による差異が示唆された。一酸化窒素(NO)は生体内の様々な血流調整に関与することが知られている。NO合成酵素であるeNOSは遺伝子多型が報告され、高血圧などとの関係が明らかになってきた。本研究ではこのeNOS遺伝子変異(E298D)が肝硬変に伴う門脈-大循環の側副血行路形成に関与するかを検討した。肝硬変患者54例のうち、E298D mutationを認めたものは10例であった。これらの症例では門脈血中のNO代謝産物は低い傾向にあったが、側副血行路形成には大きな影響はおよぼさなかった。現在は血管新生に関与するvascular endothelial growthfactorについての追加検討を開始している。CYP2E1はC2 alleleがHCCのRisk factorになるとの報告が多いが本研究では健常者との間にC2 allele出現頻度の差はなかった。CYP1A1はMspI siteのpolymorphismとHincII siteのpolymorphismについて検討した。MspI polymorphismでm2geneを持っている症例の多くはHincII polymorphismでIleからValへの変異を合わせ持っており両polymorphismは関連があると考えられた。また従来の報告とは反対にm2geneは健常者に有意に多く、m1geneがhepatocarcinogenesisに関与する可能性が示唆されるという興味ある結果を得た。肝細胞と肝癌細胞に共通するgrowth factorであるTGF alphaについて、切除後早期再発し急激に進行したHCC症例の病態に関与するかを検討した。切除後の残肝組織とHCC再発部のTGF alpha発現は著しく肝切除によって誘導されたTGF alphaがautocrine/paracrine機構によって再発および急激な進行に関与した可能性が示唆された。
ボトムアップ的ライブラリー構築による抗体様RNA分解酵素の創製

本研究では、ヒト由来のRNA分解酵素に対して機能性人工ペプチドを導入することによって、本来の基質であるRNAとは異なる標的分子認識能を新たに付与した人工酵素の調製系を確立することを目指している。本年度の研究成果は以下の通りである。1.人工ペプチド挿入RNA分解酵素の調製系の最適化前年度に巻き戻し操作によって、不溶性画分から調製した人工ペプチド挿入RNA分解酵素は酵素活性を示したが、巻き戻し操作後の試料には多種の分子種が混在していた。そこで巻き戻し操作の更なる検討を行った結果、非還元状態での電気泳動において、ほぼ単一バンドを与える条件を見出すことができた。2.人工ペプチド挿入RNA分解酵素の機能評価tRNAを用いてRNA分解活性を評価した結果、人工ペプチド挿入RNA分解酵素は活性を示す一方で、コントロール酵素と比較して若干、低い活性であったことから、外来ペプチド挿入に伴う足場タンパク質への影響が見られた。フローサイトメトリーにより標的抗原発現細胞に対する結合活性を評価した結果、有意な結合を確認できなかったことから、人工ペプチド挿入箇所の最適化、機能性向上が重要であることがわかった。3.変異導入RNA分解酵素の作製RNA分解酵素の安定な分泌発現を目的として、宿主に対する細胞毒性を軽減するために、酵素活性部位に存在するアミノ酸残基に対して変異導入を行った。その結果、変異体は可溶性タンパク質として分泌可能であったことから、RNA分解酵素の安定なファージ提示系構築に向けて前進した。本年度は以下の研究成果を得た。1.構造情報に基づく機能性人工ペプチド挿入RNA分解酵素の設計RNA分解酵素の結晶構造に基づき、酵素活性中心から離れた位置のループ領域に対して、がん関連抗原である上皮増殖因子受容体特異的人工ペプチドを挿入した複数種の配列を作製し、各々のモデリング構造を基に詳細なペプチド挿入箇所を決定した。2.ペプチド挿入RNA分解酵素の大腸菌分泌発現・調製系の構築設計した配列を基にペプチド挿入RNA分解酵素の大腸菌分泌発現ベクターを作製し、可溶性タンパク質として発現・調製系の構築を試みたところ、宿主に対する細胞毒性に起因すると考えられる発現の不安定さが顕著に見られたことから、安定な分泌発現・調製系の確立には変異導入などによる細胞毒性の軽減が必要と考えられる。一方、培養条件などの検討により不溶性タンパク質として得られたため、添加剤導入段階透析法を用いて巻き戻し操作を行い、可溶性タンパク質として再生することができた。3.ペプチド挿入RNA分解酵素の機能評価RNA分解活性について酵素活性染色法により評価した結果、作製したペプチド挿入RNA分解酵素はRNA分解能を示したことから、酵素活性を喪失することなく、外来の機能性人工ペプチドを導入することに成功した。
多バンド系におけるディラック電子の熱輸送に関する研究

本研究では,圧力下においてディラック電子系と通常の電子系の両方をあわせ持つ分子性導体体θ-(BEDT-TTF)_2I_3を対象として熱起電力の測定を行い,多バンド系でのディラック電子に焦点をあてた研究を行う.本研究には,まだ十分に確立していない圧力下熱輸送測定技術の開発を行うという意義もある.多バンド効果を理解するためには,まずディラック電子系のみを有するα-(BEDT-TTF)_2I_3の振る舞いを理解しておく必要がある.初年度の研究により,まず低周波ac法による常圧・圧力下での熱起電力測定系を立ち上げ,圧力下でのα型試料の熱起電力測定に成功した.とくに磁場下の測定では,ゼーベック効果を上回る強度のネルンスト効果が現れ,通常の金属とはまったく異なる振る舞いが観測された.このネルンスト信号は低温・磁場下で1mV/Kを超える非常に巨大な強度を示す.過去のデータと照らし合わせると巨大なシグナルは量子極限領域で観測されていることが分かり,これらはディラック電子系特有のランダウ準位の形成,とくにディラック点に形成されるN=0のランダウレベル(ゼロモード)に関連していると考えられる.このようにα型試料において予想をはるかに上回る興味深いデータが得られたため,当初の目標であったθ型に関する測定を保留し,最終年度もα型試料に対する測定を継続して,この現象の解明を進めた.その結果,本物質で観測されたネルンスト効果は電子とホールが共存するゼロモードの本質的な特異性を反映していることが明らかとなった.巨大なシグナル強度の原因としては,本物質におけるクリーンな電子系によるシャープなランダウ準位幅とスピン分離によるギャップの存在が深く関わっていることが示唆される.本研究では,圧力下において「ディラック電子系」と「通常の電子系」の両方をあわせ持つ分子性導体theta-(BEDT-TTF)2I3を対象として熱起電力の測定を行い,多バンド系でのディラック電子に焦点をあてた研究を行う.本研究には,まだ十分に確立していない圧力下熱輸送測定技術の開発を行うという意義もある.多バンド効果を理解するためには,まずディラック電子系のみを有するalpha-(BEDT-TTF)2I3の振る舞いを理解しておく必要がある.初年度の研究により,まず低周波ac法による常圧・圧力下での熱起電力測定系を立ち上げ,圧力下でのalpha型試料の熱起電力測定に成功した.とくに磁場下の測定では,ゼーベック効果を上回る強度のネルンスト効果が現れ,通常の金属とはまったく異なる振る舞いが観測された.このネルンスト信号は低温・磁場下で1mV/Kを超える非常に巨大な強度を示す.過去のデータと照らし合わせると巨大なシグナルは量子極限領域で観測されていることが分かり,これらはディラック電子系特有のランダウ準位の形成,とくにディラック点に形成されるN=0のランダウレベル(ゼロモード)に関連していると考えられる.このようにalpha型試料において予想をはるかに上回る興味深いデータが得られたため,当初の目標であったtheta型に関する測定は保留し,最終年度もalpha型試料に対する測定を継続し,この現象の解明を進めた.その結果,本物質で観測されたネルンスト効果は電子とホールが共存するゼロモードの本質的な特異性を反映していることが明らかとなった.巨大なシグナル強度の原因としては,本物質におけるクリーンな電子系によるシャープなランダウ準位とスピン分離によるギャップの存在が深く関わっていることが示唆される.本研究では,圧力下においてディラック電子系と通常の電子系の両方をあわせ持つ分子性導体体θ-(BEDT-TTF)_2I_3を対象として熱起電力の測定を行い,多バンド系でのディラック電子に焦点をあてた研究を行う.本研究には,まだ十分に確立していない圧力下熱輸送測定技術の開発を行うという意義もある.多バンド効果を理解するためには,まずディラック電子系のみを有するα-(BEDT-TTF)_2I_3の振る舞いを理解しておく必要がある.初年度の研究により,まず低周波ac法による常圧・圧力下での熱起電力測定系を立ち上げ,圧力下でのα型試料の熱起電力測定に成功した.とくに磁場下の測定では,ゼーベック効果を上回る強度のネルンスト効果が現れ,通常の金属とはまったく異なる振る舞いが観測された.このネルンスト信号は低温・磁場下で1mV/Kを超える非常に巨大な強度を示す.過去のデータと照らし合わせると巨大なシグナルは量子極限領域で観測されていることが分かり,これらはディラック電子系特有のランダウ準位の形成,とくにディラック点に形成されるN=0のランダウレベル(ゼロモード)に関連していると考えられる.このようにα型試料において予想をはるかに上回る興味深いデータが得られたため,当初の目標であったθ型に関する測定を保留し,最終年度もα型試料に対する測定を継続して,この現象の解明を進めた.その結果,本物質で観測されたネルンスト効果は電子とホールが共存するゼロモードの本質的な特異性を反映していることが明らかとなった.巨大なシグナル強度の原因としては,本物質におけるクリーンな電子系によるシャープなランダウ準位幅とスピン分離によるギャップの存在が深く関わっていることが示唆される.本研究ではグラフェン同様の特異な線形分散によるディラック電子系と通常の電子系の両方をあわせ持つことが最近分かった分子性導体theta-(BEDT-TTF)2I3を対象として圧力下熱輸送現象の測定を行い,多バンド系でのディラック電子に焦点をあてた研究を行う.

本研究は多くのバラエティーに富んだ物性の原因になる多バンドの効果が,グラフェン研究からすでに明らかになった極めて特異なディラック電子系にどのような影響を及ぼすのかを実験的に解明しようとするもので,まだ確立していない分子性導体の圧力下熱輸送測定技術開発への挑戦でもある.多バンドの効果を理解するためには,まずはディラック電子系のみを有することが知られているalpha-(BEDT-TTF)2I3の熱起電力の振る舞いをおさえておく必要がある.初年度であるH23年度の研究により,まず低周波ac法による常圧・圧力下での熱起電力測定系を立ち上げ,圧力下でのalpha-(BEDT-TTF)2I3の熱起電力測定に成功した.これにより,ディラック電子系が形成される高圧下で,高温ではバンド構造から予想されているファンホーブ特異点を反映すると考えられるブロードなピーク構造や,ホール効果の測定と対応するような熱起電力の符号反転が観測された.また,磁場下での測定からはディラック電子系特有のランダウ準位の形成,とくにディラック点に形成されるN=0のランダウレベル(ゼロモード)の存在とそのスピン分離を示唆する異常な振る舞いが観測された.初年度であるH23年度の研究では,まず低周波ac法による常圧・圧力下での熱起電力測定系を立ち上げることができた.また,本研究の最終目的である多バンドの効果を理解するために必要不可欠な,ディラック電子系のみからなるalpha-(BEDT-TTF)2I3の圧力下熱起電力の測定を行い,ディラック電子系特有の振る舞いを観測することができた.以上のことから初年度の研究としてはおおむね順調に進展していると言える.前年度に立ち上げた圧力下熱起電力測定系をさらに発展させてより高感度な測定を目指すとともに,alpha-(BEDT-TTF)2I3の圧力下熱起電力の測定結果の解析を進める.これによりディラック電子系の熱輸送現象,磁場下での振舞いについて理解を深める.またディラック電子系と通常のバンドを併せ持つことが知られているtheta-(BEDT-TTF)2I3の単結晶作製に挑戦し,この系での圧力下熱起電力測定を行う.得られたデータをalpha-(BEDT-TTF)2I3の測定結果と比較し,多バンドの効果についての議論を行う.前年度に熱起電力測定系の立ち上げた際,当初予定していた装置(方形波,sine波の出力が可能な電流源)を購入することなく,ロックインアンプを使用することで測定可能なことが分かった.本年度はこの分の物品費を他の装置の購入にあて,より効率的で高感度な測定を行えるよう改良する.また,結晶育成が困難なことが知られているtheta-(BEDT-TTF)2I3の単結晶成長に挑戦する.theta型単結晶の育成方法はまだ十分に確立されていないため,本年度はさまざまな試薬を購入し,最適な育成条件を探る.また,より効率的に測定準備を進めるため,現在使用しているものと同型の圧力セルを作製する.有機導体で実現されるディラック電子系に関しては,現在も理論・実験の両方面からさまざまな検証が続いており,これらの情報収集や各研究グループとのディスカッションを行うため,物理学会や関連する国際会議に出席し,発表・議論を行う.
実践英語教育教材開発　－通訳・翻訳トレーニング技法を用いてー

本研究では、CLIL(Contents Language Integrated Learning)、論理国語の援用、RST(リーディングスキルテスト)の結果分析等で言語運用思考力を養った学生に対して「同時通訳・翻訳トレーニング法」を利用し、瞬時にして両言語に変換し、アウトプットできる能力を身に付ける教授法を開発する。簡易な同時通訳機器などのICTを利用したアクティブ・ラーニングを高等教育以前で実践し、高等教育への効果的な教授法研究ならびにテキスト、教材開発を試みる。