hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
深部損傷褥瘡の発生機序解明による治癒促進のための看護ケア技術の確立

本研究では、深部組織損傷を伴う圧迫創モデルマウスの作製を確立し、深部損傷褥瘡(Deep tissue Injury: DTI)の発生機序を明らかにすること、およびその初期ケアとしての冷罨法および温罨法を評価することを目的とする。本研究におけるモデルの創傷治癒過程は2次治癒に相当すると考えられた。また、創傷治癒を促進するケアとして圧迫創に用いた冷罨法と温罨法は、冷罨法は表層の損傷が顕著に認められ、温罨法は表層の損傷は軽度でも深部骨格筋層の回復が他群に比較して遅延が認められた。圧迫創に対する冷罨法と温罨法は深部骨格筋を含む皮膚組織各層にそれぞれ異なる影響を与えることが示唆された。深部損傷褥瘡(DTI)は初期には表皮の連続性を保つが、深部はすでに広範な組織損傷がみられ深い褥瘡となるため初期段階でのケアが重要である。そのため創傷治癒過程の初期に細胞リクルート上重要な因子であるHigh Mobility Group Box 1 (HMGB1)に着目した。褥瘡発生におけるHMGB1の役割は不明である。DTI褥瘡初期の看護ケア介入策定のために、本年度は褥瘡の重症化とHMGB1の関連解明に向けて圧迫創動物モデルを用いその経時変化を明らかにした。【方法】6週齢のJCL/ICR雄性マウスを用いネオジム磁石で圧迫創を作製した。1,3,5,7日目(各日n=3)に筋も含め皮膚全層を摘出した。一般染色、抗HMGB1抗体で免疫組織化学染色を施行しHMGB1陽性細胞を観察した。【結果】肉眼所見は、12日目は蒼白で35日目からは創中心領域が黄褐色となり67日目では痂皮化した。組織学的所見では、1日目好中球は主に皮下組織と骨格筋の疎性結合組織にみられたが真皮層には比較的少なかった。1日目表皮の連続性は保たれており、圧迫部位の表皮基底層数か所と毛母基でHMGB1陽性細胞が減少した。真皮層と筋層ではHMGB1陽性細胞が顕著に減少したが、疎性結合組織内で好中球やマクロファージにHMGB1陽性を認めた。3日目HMGB1陽性細胞は表皮基底層の毛包陥入部で増加し、筋層では創辺縁部で増加を認め、57日目では再生した筋細胞で陽性を示した。【考察と課題】炎症はHMGB1陽性を示す疎性結合組織内のマクロファージ周囲から波及しており、HMGB1は褥瘡でも炎症の誘導に関連すると示唆された。圧迫部の表皮基底層で痂皮形成部のHMGB1は減少したことから創傷の悪化との関連の検討のため、今後は圧迫創の作製後細胞外に放出されるHMGB1濃度をモニターし、組織像と併せて悪化との関係性を明らかにしたい。【目的】医療費増大や患者のQOLを下げる可能性の高い深部損傷褥瘡(Deep Tissue Injury: DTI)の重症化を防ぐ意義は大きい。本研究プロジェクトはDTI発生初期における重症化予防の看護ケア介入の検討を目的に計画した。本年度は冷罨法と温罨法の圧迫創に対する影響を、炎症初期の細胞リクルート上重要な因子であるHigh Mobility Group Box 1 (HMGB1)の局在から明らかにすることを目的とした。【方法】6週齢のJCL/ICR雄性マウスを用いネオジム磁石直径10mmで圧迫創を作製した。圧迫6時間後に圧迫解除した。実験群は未処置群(対照群)、冷罨法群、温罨法群を設けた。冷罨法(15°C程度)、温罨法(40°C程度)は45分間実施し、1,3,7日目(各日n=3)に筋も含め皮膚全層を摘出した。【結果】肉眼所見は、対照群と冷罨法群で67日目では痂皮化が顕著にみられた。組織学的所見では、創の辺縁から炎症が波及しており、褥瘡と同様二次創傷治癒の状態が確認された。対照群、冷罨法群では表皮と真皮内のHMGB1陽性細胞が減少したのに対し、温罨法では創傷部の表皮においてHMGB1陽性細胞の減少はみられず、表皮基底層細胞質内でのHMGB1陽性の染色像が認められた。【考察】温罨法で痂皮形成が抑制され細胞内のHMGB1陽性局在が変化したことからHMGB1の反応に組織の温度が関係すると考える。HMGB1は細胞膜のTLR4受容体などと結合しNF-κBを活性化することで炎症の悪化に関与すると言われているが非感染下では炎症を抑制する作用も報告される。初期段階において非感染創である本実験モデルでは、後者の反応が生じると推察される。そのため皮膚組織の温度上昇が組織損傷悪化を抑制する可能性が示唆された。医療費増大や患者のQOLを下げる可能性の高い深部損傷褥瘡(Deep Tissue Injury: DTI)の重症化を防ぐ意義は大きい。本研究はDTI発生初期における重症化予防の看護ケア介入方法を検討した。

今年度は介入温度による影響、線維芽細胞分布の変化を分析した。【方法】6週齢のJCL/ICR雄性マウスにネオジム磁石直径10mmで圧迫創を作製した。圧迫6時間後圧迫を解除した。実験群は未処置(対照)群、冷罨法群、温罨法群とし、冷罨法(15°C程度)、温罨法(40°C程度)は45分実施し、1,3,7日目(各日n=3)に深部骨格筋も含めて皮膚全層を摘出した。一般染色、免疫組織化学染色を施し創傷の治癒過程を比較した。【結果】肉眼所見は、67日目で対照群と冷罨法群は顕著な痂皮化がみられた。組織学的所見では、1日目、真皮の線維芽細胞数は圧迫下で3群とも減少する所見を示した。しかし、冷罨法群では線維芽細胞数が多い傾向を示した。1日目の圧迫部の表皮では炎症初期の炎症性細胞リクルートに深く関わるHMGB1陽性細胞は温罨法群のみ減少しなかった。5日目は特に対照群と冷罨法群の真皮、皮下組織に線維芽細胞の膨隆した核の流線的な配列が顕著に認められ膠原線維の増加が観察できた。【考察】温罨法群では圧迫部表皮の損傷が軽度なこと、HMGB1陽性細胞が減少しないことから、温罨法が細胞の壊死を防ぎHMGB1の細胞外放出を阻止したことが示唆される。真皮、皮下組織および深部骨格筋層においては冷罨法群の線維芽細胞の活性化や膠原繊維の増加を認めたが、温罨法は逆の傾向を示した。本実験で温罨法のみ圧迫創表層の痂皮形成が抑制される結果の解析が継続して必要である。圧迫創、創周囲のHeat Shock ProteinとInterleukin-10の分布を解析する。【結論】圧迫創の治癒過程における罨法の影響は各組織層で異なる。本研究では、深部組織損傷を伴う圧迫創モデルマウスの作製を確立し、深部損傷褥瘡(Deep tissue Injury: DTI)の発生機序を明らかにすること、およびその初期ケアとしての冷罨法および温罨法を評価することを目的とする。本研究におけるモデルの創傷治癒過程は2次治癒に相当すると考えられた。また、創傷治癒を促進するケアとして圧迫創に用いた冷罨法と温罨法は、冷罨法は表層の損傷が顕著に認められ、温罨法は表層の損傷は軽度でも深部骨格筋層の回復が他群に比較して遅延が認められた。圧迫創に対する冷罨法と温罨法は深部骨格筋を含む皮膚組織各層にそれぞれ異なる影響を与えることが示唆された。臨床におけるDTIの診断と定義に関して組織学的な条件は未だ明らかにされていないため、ヒトにおけるDTIの臨床症状との比較でモデルを作製する手段を選択せざるを得ない。そのため動物実験モデルの作製に関して、DTIの臨床症状と同様の症状を呈するモデルを今後も継続して検討を重ねる必要があるため。基礎看護学今後は、実験の遅れの理由に挙げた動物実験モデルの改良を進める。適切なモデルが作製されなければ看護ケア介入の影響と効果の検証もその状況に追随して変更することが今後も起こり得るため、できるだけその状況を回避する。そのためにDTIの臨床症状発生の要件となり得る皮膚症状の悪化を示す実験条件を明確にしておく必要がある。実験の方法に「創部のズレ(せん断応力)」、「再潅流」、血管支配を考慮した圧迫部位の変更など条件を変更して臨床症状との比較を行う。本研究は生体のヒトでの実験は不可能であることから、マウスを使用しての実験となるため、ヒトとマウスの皮膚構成の違いを考慮し、臨床症状に近い皮膚病変を作製できるかが課題である。本研究結果から効果をもたらす可能性のある温罨法に関しては、創傷治癒への効果の評価をさらに重ねる。指標とするマーカーは、CD24とHeat Shock Protein(HSP)70、90を考えている。
フェルミオン-ボゾン相互作用を通じた量子コヒーレント過程による固体表面構造操作

走査トンネル顕微鏡(STM)を使った固体表面の構造操作について、機構を理論的に明らかにした。特に、STM探針から離れた表面原子操作について明らかにした。STMを使い半導体表面電子状態に注入された電子のコヒーレンス長について、フェルミオンである電子とボゾンである格子振動との相互作用を量子散乱機構としたコヒーレンス長の一般的表式を求め、ゲルマニューム表面でコヒーレンス長が長大になるバイアス電圧の存在を示した。STM観測下でのGe(001)表面安定構造の入れ替わりを明らかにするために、STM TIPによる表面印加電場の効果が取り入れられたダイマー配列系のモデルポテンシャルを開発した。そのモデルポテンシャルを用いることにより、Ge(001)表面構造操作にヒステリシスが現れる機構について、定量的に明らかにした。コヒーレント励起レートに自己エネルギー補正項が重要な役割を果たす。Ge(001)表面で、この項のエネルギー依存性を実験との比較により決定した。決定過程には、吉本によるpi*バンド幅の計算結果が重要である。導体表面微分コンダクタンススペクトルがTIP先端温度に支配されることを明らかにした。Ge(001)表面コンダクタンススペクトルの解析により実験におけるTIP先端温度を決定した。これは、観測下でのSTM TIP先端温度を決定した世界で初めての例である。成清は、ランダムに量子ドットが分布する固体表面における電流の温度依存性を新しく提案した現象論的モデルに基づいて議論した。このモデルでは、フェルミオン-ボゾン相互作用から導かれる引力とクーロン斥力による電子間の量子多体効果を考慮している。ランダムさが小さい場合は、量子コヒーレント過程が支配的となり、電流は超伝導的ないし金属的な温度依存性を示す。ランダムさを大きくしていくと徐々にコヒーレンスが破壊され、絶縁体的となるクロスオーバーが見られた。これは、関連する実験を統一的に説明する、はじめての理論的結果である。吉本はGe(001)表面の低温における表面構造変換の議論を行い、STMによって引き起こされるダイマーの動きについての実験結果の解釈を理論的に明らかにした。また、この表面のpi*バンド幅はこの現象を理解するために重要なパラメータであるが、吉本はそれを第一原理計算によって求めた。Ge(001)表面でのSTMによる定在波観測における減衰距離について、ミクロな量子散乱理論による研究を行なった。実験結果と半定量的な一致を得た。Ge(001)表面では、減衰長を支配しているのは、ダイマー局在振動の励起であることが明らかになった。さらにバンド構造が減衰長に及ぼす効果について明らかにした。その結果を基に、STM装置によるGe(001)表面での量子コヒーレント過程による固体表面構造操作の到達距離について概略的な知見を得た。その結果により、到達距離のバイアス電圧依存性が明らかになった。Si(001)表面で観測される低速電子線照射による構造変換について、ダイマー局在振動のインコヒーレントラダークライミング過程に基き研究した。構造変換レートの温度依存性は、実験結果をよく再現する。振動励起は間欠的であり、実験で報告されている電子線電流の線形依存性を説明する。この研究結果により、ドーパント種依存性についても予想することができた。ランダムに量子ドットが分布する固体表面における電流の温度依存性を新しく提案した現象論的モデルに基づいて議論した。ランダムさを大きくしていくと徐々にコヒーレンスが破壊され、絶縁的となるクロスオーバーが見られた。これは、関連する実験を統一的に説明するはじめての理論的結果である。Ge(001)表面のダイマー列中のキンクの電子状態密度を第一原理計算で求め、キンクの空状態のエネルギーは、π^*バンドの底よりも高いことを明らかにした。これは、キンクがある条件下でSTMチップの直下に引き寄せられることを説明する可能性がある。走査トンネル顕微鏡により半導体表面に注入された電子のヒーレンス長を量子散乱理論により求めた。コヒーレンス長が表面局在振動励起確率に支配されている場合の表式を世界で始めて求めた。この式は、ゲルマニューム表面での定在波観測結果を半定量的に再現する。エネルギー的に該当しない電子バンドのバーチャルプロセスによるエネルギー補正が重要であることを示した。量子コヒーレント過程による固体表面構造操作の到達距離を理論的に求める道が開けた。(河合、成清、吉本担当)シリコン表面で、観測される低速電子線回折による構造変化について量子散乱理論により求めた結果をもとに、時間分解モンテカルロシミュレーションを行った。低速電子線回折強度の時間依存性の減少レートを再現することができた。(河合担当)固体表面、細胞分化系は、ともに複合対称性を持った系であり、その動的過程の理解は、本研究にとって重要である。

このような観点から発生過程を経て幹細胞が分化する様子をイジング型の細胞間相互作用モデルを提案し、モンテカルロシミュレーションを行うことにより研究した。そこでは細胞分裂を繰り返すことにより系は積層し、固体表面と類似の現象が起こっている。エピジェネティック・ランドスケープを物理モデルに基づいて初めて構成した。タンパク質のフォールディング・ファネルに類似のポテンシャル構造を得た。(成清担当)金属表面吸着系における自己組織化の機構の理解は、固体表面構造操作の研究を目的としている本研究において重要なものである。吉本は実験グループとの共同研究により窒素吸着Cu(001)表面に見られる自己組織化構造が酸素との共吸着によって変化する様子を研究した。酸素原子が窒素原子の島に取り込まれていることが解り、理論的に予測される酸素原子の吸着による表面歪みの変化が実験的に得られた自己組織化構造の変化を説明することが解った。(吉本担当)走査トンネル電子顕微鏡により半導体表面に注入された表面電子バンド伝播電子のコヒーレンス長を決定する新たな表式をもとめた。金属表面では、電子-正孔生成励起によりコヒーレンス長が制限されているが、半導体表面では、そのような励起は支配的ではない。本研究により、半導体表面では、コヒーレンス長を支配する素励起は、表面局在振動状態であることが明らかになった。もとめられた結果は、Ge(001)表面での定在波観測実験の結果をよく説明する。さらに、Ge(001)表面では、特定のエネルギーでコヒーレンス長が巨大な長さになりうることを明らかにした。これによりGe(001)表面局在バンドには、大な長さまで電子が伝播できる「エネルギーの窓」が存在しうることが明らかになった。エネルギーの窓は、表面バンドの折り畳みがある一次元的表面局在バンドで広く期待でき、電子注入位置から極めて遠い表面構造の操作の理論的基礎が確立した。低温Si(001)表面では、低速電子線照射によりダイマー配列の秩序構造が数百秒のオーダーで失われていく。既に、本研究により、これは、表面局在電子状態へ励起された電子による局在振動励起が原因であることを明らかにした。励起電子による、表面局在振動励起に関しては、多くの系で多くの研究がなされてきた。しかし、それらは、全て、調和振動近似のもとで理論研究されてきた。本研究では、低温Si(001)表面ダイマー系で調和近似を行なわないで、振動の固有エネルギー、固有振動状態を量子力学的に求めた。高エネルギー振動状態では、固有状態の調和振動状態へのコンポーネントは広く分布していることを明らかにした。これをもとに、一つの振動オペレーターによる離れたエネルギー準位への遷移が可能であることを明らかにした。これは、従来全く知られていない振動励起過程であり、シリコン以外の多くの表面系で実現する可能性を示した。
放射光によるL1_2規則相生成過程のその場測定

Al-Li,Ni-Al合金系などの組織制御を考える上でのガイドラインとなる一次の規則化を伴う相分離過程を理解するためには、相分離による空間的な濃度変調と、規則化による空間的な規則度変調を独立に、なおかつ同時に測定することが必須となる。本研究では単純な相分離系の相変態過程をその場定量観察する優れた実験手法である小角散乱法を小角領域のみならず規則反射である100領域にまで拡張することにより放射光小中角散乱法を規則化を伴う相変態研究の新たな手段として確立することを目的とした。高エネルギー物理学研究所放射光実験施設の時分割小角散乱ラインでの実験のため、中角領域を同時に測定するための小中角散乱実験用ビームパスを設計・制作し、小角散乱と同じ空間および時間分解能での規則反射領域の散乱強度プロファイル計測が小角散乱強度測定と同時におこなえることを実証した。さらに本システムを使ってAl-Li合金の相分離初期構造の測定並びに準安定相であるδ`相の昇温過程における構造変化の実時間測定をおこない、以下の事を明らかにした。1)Al-Li合金の相分離初期においては規則領域の発達は組成の揺らぎの発達に先行する。ただし以前の復元過程の研究成果を利用することにより、従来と比べてより初期過程の構造評価が可能になったが、焼き入れ時にすでにわずかな相分離の進行が認められ、相変態初期に規則化が相分離と全く独立に進行しているかどうかの解明には至らなかった。2)δ`相の昇温過程においては熱分析において現れる溶解の2つのピークが溶解キネテイクスによって生じるものであり、熱的安定性の議論とは分離すべきものであること、溶解熱は体積変化に直接対応していることを明らかにした。当該年度においては実験的には(1)放射光小角/100散乱の静的構造因子のより早期での測定(2)小角/100同時測定システム(チャンバー及びビームストップ制御系)の立上げを行なった。(1)についてはスピノーダル分解後期に相当する時間領域でのデータまでを取得し,当初の「コングルエント・オーダリング〓スピノーダル分解の分解パスが実際には別々に起こる現象ではなく,初期のオーダリングの領域の大きさは組成のゆらぎと同程度以上にならない」という予想を裏付けることができた。チャンバーについては本年度に動作確認等の調整を終了し,6年度に同時測定のためのシステムとして放射光実験を開始する。計算機実験においてはカイネティック・イジングモデルによる相分解シミュレーションを行ない,コングルエント・オーダリングは短範囲→中範囲的な特性を持つこと,組成の変化は規則度の上昇と強くカップリングしていることが明らかとなった。計算機実験で得られた組織変化の特徴は相分解後期の実験結果をよく説明する。平成6年度は平成5年度からの継続研究として100-小角散乱同時測定装置をシステムとして完成させ、その測定手法も平成5年度に行っていた100・小角個別の時分割その場測定ならびに100・小角同時の静的測定から、さらに100・小角領域の時分割同時測定へと発展させることができた。平成5年度の時点ではこれらの時分割同時測定にはPSPCとイメージングプレートを併用する予定であったが、放射光実験施設において雨宮助教授らにより開発が進んでいる2次元検出器の試験的利用が許可されたため、PSPCと新しい2次元検出器により、100、小角散乱を同時に現段階では20秒程度、原理的にはサブ秒の時間分割で測定できるようになった。現段階ではまだ解析手法や装置の特性などを含めて開発途上ではあるが、規則化と組成の変化が同時に進行する相変態過程を研究する上で非常に有力な手法が開発できたと考える。また、その手法のA1基合金の相変態過程の解明への応用として、Al-Li合金の相分解初期、ならびに相分解初期構造の熱的な安定性に関する実験を行った。

相分解のごく初期における100および小角散乱強度の詳細な比較から、相分解の非常に早い段階においてもすでに組成変化が認められ、その差異の粒子間距離と比べて100プロファイルの解析から得られる規則化に関するドメインサイズは小さいことがわかった。すなわち相変態初期過程で進行する規則化は長範囲にわたってドメインが定義されるような一様なものではなく、むしろ短範囲の規則構造が組成変化を伴いながら発展していくという描像が正しいと考えられる。規則化に関する特徴的な相関長さと小角散乱での相関長さを定量的に評価するために2相モデルを100プロファイルに対して拡張した。
モダンの黎明──1920-30年代の移郷者たちと「危機の20年」の文化史

「狂騒の1920年代」とも呼ばれる戦後アメリカの好況期と、ウォール街株価大暴落に始まる「大恐慌」の1930年代。別々に捉えられがちなこの二つのdecadesを、むしろ二つの大戦に挟まれたひとつのエポックとして読み解き、英米を中心とする新たな国際秩序が形成されたこの「危機の20年」(E. H. Carr)に育まれた密かな文化史的水脈を探ることが本研究の目的である。前年度は、これまでの研究成果を初の単著である『エピソディカルな構造ー〈小説〉的マニエリスムとヒューモアの概念』(彩流社、2018年8月)の主要部分を構成する一章として公表することができた(最終章「モダンの二重螺旋ーE・ウィルソン、M・カウリー、K・バークの一九三〇年代」)。今後はこの成果を踏まえながら、特に1930年代のケネス・バークの理論的な仕事へと焦点を移し、今後のモノグラフ的研究の基礎部分を準備して行く予定である。当初予定していたモノグラフの出版には至っていないが、これまでの研究成果を単著の一部として公表することができた。最終年度を迎えるが、今後も調査・研究をつづけ最終的なモノグラフの出版を目指す。学会発表や論文執筆、また関連図書の翻訳等を通じて、さらなる研究の進展を目論む。前年度は特に1920年代のリトルマガジンなど、希少な資料の収集・調査を行い、またこれらの調査と併行して、主要な研究成果となるはずのモノグラフの一部を雑誌論文として発表した。このモノグラフは、特に雑誌New Republic誌を中心に活躍していた批評家のMalcolm Cowleyを視点の中心に据え、Kenneth BurkeやEdmund Wilsonなど、その周辺にいたアメリカの若い知識層が辿った経験を記述しようとするものである。この度の論文は、特に株価大暴落の1929年、Cowleyが旧知のWilsonの計らいでNR誌に編集者として入社し、同僚としてその影響を受けながら、やがてWilsonと共に文筆家として名を成して行く前後を追跡している。とりわけ重視されているのは、Wilsonが同誌に編集者として勤めながらものした文学論Axel's Castle (1931)と、Cowley自身の実質的処女作であるExile's Return(1934)の「関係」である。それぞれに個別の批評的メルクマールとして言及されることの多い2冊だが、Cowleyはもっとも身近な読者としてWilsonのテクストをNR誌連載中から熱心に読み解いており、34年の著作は、ある意味でこの批評的先達に対する「返答」であったと言える。今後はこの2冊の思想史的な意義を、より広いコンテクストで問うて行く予定である。本研究の主要な成果となるであろうモノグラフのうち、序論に当たる部分を雑誌にて公表することができた。ただし、本務校にて2年任期の学内業務の初年度にあたっていたため、当初の予定ほどは調査を進めることができていない。第一次大戦後のアメリカの好況期(1920年代)と、ウォール街株価大暴落から始まる大恐慌時代(1930年代)。通常別々に捉えられがちなこれら二つのdecadesを、むしろ二つの大戦に挟まれたひとつのエポックとして捉え、英米を中心とする新たな国際秩序が形成されたこの「危機の20年」(E. H. Carr)に育まれた密かな文化史的水脈を探ることが本研究の目的である。平成28年度は前年から引き続き、上記の時代に関連する希少な資料の収集・調査を行いつつ、The New Republicなど学内保管の定期刊行物について随時電子化などの資料作成・調査を実施した。また、主要な研究成果となるはずのモノグラフの一部を雑誌論文「ニューヨーク黎明(1)ー序説『ニュー・リパブリック』と三人の批評家」として発表することができた。これはThe New Republic誌を共に文学的キャリアの出発点とした三人の批評家、すなわちエドマンド・ウィルソン、ケネス・バーク、マルカム・カウリーを、それぞれ〈歴史〉〈理論〉〈編集〉という批評の局面を代表する書き手として取り上げ、これら三項が描き出すトライアンギュラーで相補的な関係を通じて同時代を活写して行こうとするものである。また、本研究の主題そのものではないが、文化史的な内容から見て関連性の高い、故・土岐恒二氏(上記エドマンド・ウィルソンの翻訳でも知られる英文学者)の仕事を整理・編纂し、これを出版することができた。土岐氏の仕事は、特にウィルソンやカウリーが同時代を論じる中で常に参照した「世紀末」や「サンボリスム」に重点が置かれており、この仕事を通じて本研究テーマの視野をいっそう広げることができた。また研究成果を学内外の講義に反映することができた。ただし、27-28年度は2年任期の学内要職に在ったため、当初の予定ほどは調査を進めることができていない。

第一次大戦後のアメリカの好況期(1920年代)と、ウォール街株価大暴落から始まる大恐慌時代(1930年代)。通常別々に捉えられ、論じられることの多いこれら二つのdecadesを、むしろ二つの大戦に挟まれた「ひとつのエポック」として捉え、英米を中心とする新たな国際秩序が形成されたこの「危機の20年」(E. H. Carr)に育まれた密かな文化史的水脈を探ることが本研究の目的である。これまで本研究では、上記の時代に関連する希少な資料の収集やデータベース作成に務めてきたが、29年度以降はこれらを駆使したより踏み込んだ研究・調査に傾注し、新たな成果の達成に努めてきた。主要成果となるはずのモノグラフの一部は、これまで雑誌論文「ニューヨーク黎明ー序説『ニュー・リパブリック』と三人の批評家」等の形で発表してきたが、今後もこの線に沿い、The New Republic誌をみずからの文学的キャリアの出発点とした三人の批評家、すなわちエドマンド・ウィルソン、ケネス・バーク、マルカム・カウリーを大きく取り上げ、それぞれを同時代の〈歴史〉〈理論〉〈編集〉という批評の三局面を代表する書き手として論じて行く。彼ら三人が描き出す、トライアンギュラーで相補的な関係を通じて上記の時代を活写することが目下の目標である。なお本研究にとって文化史的に関連性の高い、故・土岐恒二氏(上記エドマンド・ウィルソンの翻訳でも知られる英文学者)の仕事について、28年度に雑紙総特集という形で責任編集・出版を行ったが、29年度以降は、これを更に発展させた複数著者による学術的シンポジウムを単行本として刊行する準備を進めており、こちらもまた本研究の副次的成果となることが期待される。27-28年度の2年任期の学内要職に続き、29年度も1年任期の学内要職にあったため、当初の予定ほど調査・研究を進めることかできていない。なお、現在は当初予定されていたモノグラフの形での単著刊行ではなく、まずは論文集の一部という形で、本研究の成果を発表することを検討中である。「狂騒の1920年代」とも呼ばれる戦後アメリカの好況期と、ウォール街株価大暴落に始まる「大恐慌」の1930年代。別々に捉えられがちなこの二つのdecadesを、むしろ二つの大戦に挟まれたひとつのエポックとして読み解き、英米を中心とする新たな国際秩序が形成されたこの「危機の20年」(E. H. Carr)に育まれた密かな文化史的水脈を探ることが本研究の目的である。前年度は、これまでの研究成果を初の単著である『エピソディカルな構造ー〈小説〉的マニエリスムとヒューモアの概念』(彩流社、2018年8月)の主要部分を構成する一章として公表することができた(最終章「モダンの二重螺旋ーE・ウィルソン、M・カウリー、K・バークの一九三〇年代」)。今後はこの成果を踏まえながら、特に1930年代のケネス・バークの理論的な仕事へと焦点を移し、今後のモノグラフ的研究の基礎部分を準備して行く予定である。当初予定していたモノグラフの出版には至っていないが、これまでの研究成果を単著の一部として公表することができた。上記の実情に合わせ、最初の2年の計画の一部を3年目以降に繰り越すこととする。そのうち主ものは、2年目に実施予定であった海外での学術調査である。ただし、状況により本年度註に実施する可能性もある。そのうち主なものは、2年目に実施予定であった海外での学術調査である。
粘液細菌を用いた新規な浸透圧に関与する情報伝達及び応答機構の解明

本研究は新規な浸透圧に関与する情報伝達系を粘液細菌の1種であるMyxococcus xanthusをもちいて解明することを目的としている。浸透圧センサーとして機能するタンパク質の検索を試みたところ、細胞膜結合性タンパク質でN末端にセンサー領域、C末端にアデニル酸シクラーゼの触媒領域を有する2種類のレセプター型アデニル酸シクラーゼ(CyaA及びCyaB)が浸透圧センサーとして機能していることが明らかになった。この遺伝子破壊株を用いて表現型を野生株と比較すると、CyaAは主に分化や胞子発芽時に、CyaBはセンサーとしての機能はCyaAより低かったが増殖期を含む生活環全体に関与していると推定された。これらの遺伝子破壊株ではNaCl及びショ糖などの浸透圧ストレス負荷により、生育や発芽の遅れ、分化における子実体及び胞子形成の減少がみられた。この菌の浸透圧適応にてcAMPを介した情報伝達系が存在する可能性が示唆されたのでこのセンサー下流に存在するであろう細胞内情報伝達系の検索を試みた。この菌において原核生物で初めてセリン/スレオニンプロテインキナーゼが報告されたことから、cAMP依存性セリン/スレオニンプロテインキナーゼ(PKA)が存在すると考え、この酵素のうち、調節サブユニットをコードしている遺伝子のクローニングを行なった。その結果、クローニングされた遺伝子がコードしているタンパク質はPKA調節サブユニットの構造的特徴である2つのcAMP結合部位を有していたため、遺伝子破壊株を用いて野生株と表現型を比較した。変異株は高温及び低温培養条件下や浸透圧負荷条件下での増殖において野生株より生育の減少が見られた。以上の結果から、主に浸透圧ストレス条件下において原核生物では報告されていない新規なcAMPを介した情報伝達系が存在する可能性が示唆された。粘液細菌の1種であるM.xanthusを用いて新規な浸透圧に関与する情報伝達系を明らかにするため、浸透圧センサーとして機能するタンパク質の検索を試みたところ、細胞膜結合性タンパク質でN末端にセンサー領域、C末端にアデニル酸シクラーゼの触媒領域を有するレセプター型アデニル酸シクラーゼが浸透圧センサーとして機能していることが明らかになった。このレセプター型アデニル酸シクラーゼ遺伝子破壊変異株を作製して、種々のストレス条件下で培養を行い、野生株との表現型の違いを観察した結果、胞子形成期と発芽時に高浸透圧条件下で培養すると変異株では胞子形成率及び発芽率が大きく減少することをみいだした。そこで細胞内cAMPの定量を行うと、胞子発芽時において野生株と変異株において浸透圧負荷によるレスポンスの違いがみられた。このことから、このアデニル駿シクラーゼは胞子発芽時の浸透圧センサーとして機能していることが推定された。このようなcAMPを介した浸透圧情報伝達は細菌では報告されておらず、細菌での新規な情報伝達系の存在を示唆している。また、他のアデニル酸シクラーゼが、同様に浸透圧センサーをして機能しているかどうか調べるために、同遺伝子をクローニングしたところ、1つのアデニル酸シクラーゼ遺伝子が取得された。この遺伝子を破壊した変異株を作製し、浸透圧ストレス実験を試みた結果、栄養細胞増殖期に野生株より感受性を示した。このことから、現在、cAMPの定量を行い、このタンパク質も浸透圧センサーとして機能しているかどうか検討を行っている。本研究は新規な浸透圧に関与する情報伝達系を粘液細菌の1種であるM. xanthusを用いて解明することを目的としている。前年度はレセプター型アデニル酸シクラーゼが主に胞子の発芽時の浸透圧センサーとして機能していることを明らかにした。今年度は別のレセプター型アデニル酸シクラーゼをコードする遺伝子のクローニングを行い、その遺伝子破壊株を作製することでその機能を明らかにした。

この遺伝子破壊株を用いて表現型を野生株と比較すると、種々の培養温度やpH条件下での増殖、子実体及び胞子形成などの分化において差は見られなかった。そこでイオン及びショ糖を用いた浸透圧ストレス実験を行なうと、浸透圧ストレス下での分化の遂行及び胞子の発芽には野生株と差は見られなかったが、細胞増殖期において野生株より感受性を示し、生育の減少がみられた。このことから、M. xanthusは細胞増殖期及び胞子発芽期に機能する少なくとも2つのセンサー型アデニル酸シクラーゼによって浸透圧を感知していることがわかった。また、cAMPを分解することで細胞内cAMP濃度を調節しているとされるホスフォジエステラーゼをコードする遺伝子をクローニングし、その遺伝子破壊株を作製した。現在、その遺伝子破壊株を用いて種々の表現型の比較を行なっている。他方で忌避物質や栄養物質を感知するとされるトランスデューサータンパク質をコードする遺伝子をクローニングし、その遺伝子破壊株を作製した。この変異株は部分的に社会的運動(S-motility)を欠失しており、分化や生育に異常がみられた。本研究は新規な浸透圧に関与する情報伝達系を粘液細菌の1種であるM.xanthusを用いて解明することを目的としている。前年度までに細胞増殖期、分化時期及び胞子発芽期に機能する2種のレセプター型アデニル酸シクラーゼを明らかにし、cAMPが浸透圧適応において重要な役割を果たしていることを明らかにした。この菌では原核生物で初めてセリン/スレオニンプロテインキナーゼが報告されたことから、cAMP依存性セリン/スレオニンプロテインキナーゼ(PKA)が存在すると考え、この酵素のうち、調節サブユニットをコードしている遺伝子のクローニングを行なった。その結果、クローニングされた遺伝子がコードしているタンパク質はPKA調節サブユニットの構造的特徴である2つのcAMP結合部位を有していたため、遺伝子破壊株を用いて野生株と表現型を比較した。変異株は高温及び低温培養条件下や浸透圧負荷条件下での増殖において野生株より生育の減少が見られ、ストレス条件下において原核生物では報告されていない新規なcAMPを介した情報伝達系が存在する可能性が示唆された。また、cAMPを分解することで細胞内cAMP濃度を調節しているとされるホスホジエステラーゼをコードする遺伝子破壊株を作製後、種々の表現型の比較を行なった結果、胞子の発芽時における浸透圧条件下では変異株において発芽が早くなるという結果がみられ、これはレセプター型アデニル酸シクラーゼ変異株の逆の表現型であった。また、高温度培養条件下では生育菌数が野生株に比べ、減少するという結果が得られ、これらの結果からも本菌において浸透圧や温度などのストレス下ではcAMP情報伝達系が重要な役割を果たしていることが推定される。
腎尿細管プロトロンビン遺伝子導入実験動物における結石形成に関する研究

再発性蓚酸カルシウム(CaOx)結石患者では多くの凝集した結晶を排出することが知られており、これは凝集阻止物質の欠乏のためと考えられている。この阻止物質は分子量1万以上の分画にある。当施設における現在までの研究成果として、この高分子分画中には2つの凝集阻止物質があり1つはcrystal matrix protein(CMP)であり、もう1つはヘパラン硫酸であることを発見した。CMP本体のN末端およびC末端のアミノ酸配列解析からこの蛋白の同定に成功し、CMPはヒトプロトロンビンのactivation peptide fragment 1であることが判明した。本研究の目的はラット腎におけるプロトロンビン遺伝子が結石形成と関連していかに発現するかを解明することにある。結石形成による生物学的および物理学的刺激により起こりうるmRNAの発現量の変化を経時的に解析することにより、そのmRMの発現を遺伝子導入によって結石形成をコントロールし、結石の予防あるいは治療に応用することを目的とする。腎におけるプロトロンビンのtotal RNA、の抽出、mRNAの確認、RT-PCRを用いて目的のcDNAの作成、シークエンスの確認を実施した。さらにプロトロンビン遺伝子の多型についても検討した。プロトロンビン遺伝子がラット腎において結石形成と関連していかに発現するかを解明するとともにヒト腎尿細管培養細胞において尿路結石関連蛋白質を同時に測定し比較した。以上の検討の結果、これまで腎において発現がないとされていたプロトロンビンの発現をラットおよびヒト腎組織において確認した。さらに、結石形成ラット腎においては発現増加が確認され、プロトロンビンが結石形成に強く関与していることが証明された。ヒト腎尿細管培養細胞系では蓚酸刺激によりプロトロンビン遺伝子が有意に発現増加していることが証明された。再発性蓚酸カルシウム結晶擬集の主たる阻止物質はcrystalmatrixprotein(CMP)とヘパラン硫酸である。これまでの研究ででCMPはプロトロンビンのactivationpeptideであることが判明した。ヒトおよびラット腎においてこのプロトロンビン関連蛋白が検討されたことはなく、その具体的性質、性状などは不明である。本研究の目的はプロトロンビン遺伝子導入実験動物を作成するに当たって、まず1)プロトロビン遺伝子が腎において結石形成と関連していかに発現するかを解明すること、2)腎プロトロンビンの構造解析を実施すること、にある。本年度の研究実績プロトロンビンmRNAはヒト腎poly(A)RNA、ヒト腎とcDNAlibraryおよび手術時得られたヒト腎組織からその発現をすべての対象において確認した。ラット腎においてプロトロンビンmRMの発現を確認でき、結石形成ラット腎では発現量は増加していた。これまで、ヒトおよびラット腎においてプロトロンビンの発現はないとされてきたが、今回の研究によってはじめて発現が確認できた。ヒト腎cDNAlibraryの核酸配列を肝由来プロトロンビンcDNA、ゲノムcDNAと比較した結果、3カ所で変異を発見した。cDNA(position475)は異なったアミノ酸を産生すると考えられた(NtoT)。プロトロンビンの多型についても検討した結果、これまでに報告されている多型を確認したが、結石症との関連性は明らかではなかった。今後、結石形成ラットにプロトロンビン遺伝子を導入することによってプロトロンビンの結石形成に対する作用がより詳細に検討できると考える。現在世界で注目を集めている結石関連の高分子蛋白質であるプロトロンビンF1,バイクニンそしてオステオポンチンに関してエチレングリコール負荷にて作成した結石形成ラットモデル腎におけるmRNAの発現の比較を同一条件下に同時に検討し尿中蛋白質量としてはいずれの蛋白も増加してきているとの報告があるものの我々の検討ではプロトロンビンF1のみが有意差を持って発現が増強していることが確認された.

また現在尿細管上皮培養細胞において蓚酸カルシウム結晶の負荷にてその発現が時間的変化或いは蓚酸負荷量の変化等に対してどのような反応を示すかを検討しつつある.現在のところ結石関連蛋白として主として検討していく物質は今回の結果に基づきプロトロンビンF1と考えている.我々が検討した蛋白質はそれぞれ一般的には炎症関連の蛋白質と考えられており,それらmRNAの発現が蓚酸カルシウム結晶に起因するのかあるいは蓚酸やカルシウム自体の溶液中高濃度による科学的刺激によるものまたは結晶の細胞への物理的刺激に起因するものかをもう少し具体化しまたそのtriggerとなる部を検討するために炎症カスケードの疎外物質等を使用してその解明に近づき来年度はこの結果に基づいて培養細胞における発現調節を遺伝子導入操作にて今回検討している炎症カスケードの遺伝子レベルでの制御に基づき検討を重ね,最終年度の動物腎での実際のこれら蛋白の発現操作によりこれら蛋白の産生制御と結石形成との関連を解明していく予定である.
細胞内物質輸送の分子機構;分子細胞生物学、構造生物学および分子遺伝学的研究

細胞の諸機能にとって必須で、多様かつ重要な生命現象の要となる細胞内物質輸送の分子機構につき以下の成果をあげた。1)哺乳類Kinesin superfamily蛋白質(KIFs)全遺伝子45個を同定。2)KIFIBbetaが、シナップス小胞前駆体を輸送し神経機能、生存に必須でヒト遺伝性神経疾患の原因遺伝子である。3)KIF2Aが微小管を脱重合し神経軸索側枝の伸長を制御することにより神経回路網の形成に必須の役割を持つ。4)KIF3が、ゴルジ装置より形質膜にNcadherinとbeta-cateninを輸送しbeta-cateninの核内での転写因子としての働きを制御し、腫瘍形成を抑制。5)KIF3が発生初期腹側ノードの線毛内で蛋白複合体を輸送、線毛を形成、この線毛の軸が40度後方に傾いた回転運動により胎児外液の左向きのノード流を生じこれがFGFシグナル依存性にノード細胞が放出するSHHとレチノイン酸を含む小胞を左に流し左右を決める遺伝子群の左での発現を誘導する。6)KIF5は、尾部-GRIP1の結合を介してAMPA型グルタミン酸受容体に結合し樹状突起内を輸送。7)KIF5は、重鎖C末に主にmRNA関連の42種の蛋白及びCamKII、ArcのmRNAを含む大型顯粒を結合しこれを樹状突起内で輸送。8)KIF17がmLin10を含む足場蛋白複合体を介してNMDA型グルタミン酸受容体に結合しこれを樹状突起内で輸送し、KIF17を過剰に発現するマウスは、作業記憶、空間記憶などに優れる。9)KIFC3は、上皮細胞内で頂上部へAnnexinXIIIbを含む小胞を輸送し、またゴルジ装置の局在と形態維持に働く。10)軸索および樹状突起への振り分け輸送の機構としてa)モーター領域による軸索起始部の微小管の違いの認識、b)モーター尾部へのカーゴ結合による方向性の制御がある。11)KIFIAモノマー型モーターのoptical trapping,クライオ電子顕微鏡とX線結晶解析によるATP加水分解の5つの過程の解析により、モーターの基本的作動機構が、biased Brownianmovementによるものであり其の詳細なメカニズムを解明。12)KIF2が微小管を脱重合する機構を、ATP結合及びADP結合状態のX線結晶解析により解明。1)ヒトおよびマウスのキネシンスーパーファミリー蛋白質(KIFs)の全遺伝子を同定しそれらを、ショウジョウバエ、線虫等のKIFs遺伝子と比較し、遺伝子系統樹を完成した。これにより哺乳類では、45個のKIFs遺伝子があることが分かり、蛋白質レベルではmRNAのaltemativesplicingの機構によりこの23倍の異なったKIFsが存在することを示唆した(Miki et al.PNAS98:7004-7011,2001)。2)新しいC末

モーター領域型KIFC3の遺伝子をクローニングし、一次構造を決定、KIFC3がN末及び中央モーター領域型とことなり、微小管上をマイナス端へ向け走るモーター分子であり、上皮細胞で核から頂上部へAnnexinXIIIbを含むコレステロールに富んだ膜小胞を輸送していることを明らかにした(Noda et al.J.Cell Biol.155:77-88,2001)。3)シナプス小胞前駆体を運ぶ新しいKIF1Bβモーター分子を同定、このknockout mouseホモ及びヘテロ接合体及びヒト先天性遺伝子疾患の家系の解析によりKIF1Bβがシナプス小胞前駆体を神経軸索内で末梢方向へ運び、神経機能と神経細胞の生存に必須な働きをもち又ヒトCharcot-Malie-Tooth 2A型先天性神経疾患の原因遺伝子であり、KIF1Bβ+/-マウスはこの疾患のモデルマウスとなることを示した(Zhao et al.Cell 105:587-597,2001)。4)私達が発見したユニークなモノマー型モーター分子KIF1Aの作動機構を解析するため、KIFlAモーター領域のX線結晶解析を行ない、ATP like stateとADP stateの構造を明らかにした。又KIF1Aモーター領域と微小管の結合複合体の立体構造をクライオ電顕で解析し、その両者のFittingを行なった。この結果、ATPulike stateではswitchI及びswitchII(特にα4 helix)の構造変化がおこり又モーター領域のC末側にあるNeck,linker領域の構造変化があることを明らかにした。この結果をもとにモーター分子の作動機構のモデルを提唱した(Kikkawa et al.Nature411:439-445,2001)。神経細胞をはじめとする細胞内物質輸送の分子機構の研究の成果として以下を明らかとした。1)我々は、これまでKIF17が神経樹状突起に局在しKIF17-mLin10-mLin2-mLin7-NR2Bの結合を介し、NMDA型グルタミン受容体を輸送する可能性を示して来たが、今回これをin vivoで示した。KIF17にGFPを標識し培養海馬神経細胞に導入、KIF17結合膜小器官が主に樹上突起内を輸送されること、この小胞の30%にNMDA受容体が局在していること、KIF17の合成をAntisense法で抑制するあるいはKIF17の機能をモーター領域のないKIF17の過剰発現によるDominant negative実験で抑制すると樹状突起内NR2Bクラスターの局在が減少すること、またNR2Bの拮抗剤AP-Vを投与するとNR2Bの合成のみでなく、KIF17の合成も上昇することを示しKIF17が樹上突起内でNMDA受容体を輸送し、NR2BとKIF17が転写レベルでも相関があることを明らかとした。(J.Neurosci.23:131-140,2003)2)KIF17の、生きた動物での機能、特に高次脳機能との関連を調べるため、GFPKIF17過剰発現マウスを作製しその行動解析を行ったところコントロールにくらべ空間記憶、作業記憶の向上が認められた。またこのマウスではKIF17の合成が上昇するのみならず、NR2Bの合成も増加、しかもKIF17、NR2BのmRNAの量も上昇し、リン酸化CREBも増加していた。このことからKIF17の増加→NR2B
垂直磁化マルチフェロイック構造の設計と電圧磁化制御

本研究では、垂直磁化した磁性体あるいはマルチフェロイック薄膜に電場を印加して、磁化反転を行うための、材料とデバイス構造を最適化するための基礎的知見を得ることを目的として、一連の実験を行った。κアルミナ型、YMnO3型マルチフェロイック材料に関してはドメイン構造、磁化特性、および室温での強誘電性に着目して材料探索を目的として薄膜合成をおこない、マルチフェロイック特性を調べた。強磁性体金属ー強誘電体ヘテロ構造も作製して電場による磁化制御を行った。本年度は均一系マルチフェロイックとしてk-Al2O3を有するAFeO3型結晶群を選択し、本構造を薄膜化してマルチフェロイック特性を評価した。本研究で目指す室温で動作するマルチフェロイックを得るために、まず、絶縁性が高く、室温で強誘電性を確認できるk-Al2O3型酸化物の強誘電性を確認すべく、物質探索も兼ねてA=Al, Ga, Fe, Sc, Inの系をSrTiO3基板上に堆積した。その結果、これらの物質は全てk-Al2O3型構造で堆積できることを確認した。また、これらの薄膜は全て基板に対してエピタキシャル成長していることを確認した。c軸配向した膜の微細構造を調べるため、薄膜X線、STEM-TEMで組織を調べたところ、10 nm程度の幅を持つドメインがc面内で配向したマルチドメイン構造を有することを確認した。また、いくつかの系では基板と薄膜の間に下部レイヤーが生成していることを確認した。また、D-Eループを測定したところ、上記全ての系で強誘電性を示すD-Eループが確認された。この結果をJFCCの小西、森分らの結果と比較すると、実測の分極値は計算値の20%程度であることを確認した。この計算値と実測値の差が出る原因について精査したところ、10nm程度のドメインの境界相で発生する空間電荷に起因することが推定された。また、これらの全ての系の磁気転移点(ネール点およびC-IC転移)を確認し、バルクの結果と比較して、それらの変化について考察した。以上の予備的な実験の結果、k-Al2O3を有するAFeO3型構造は、室温で強誘電性を示し、室温以上でネール点を持つマルチフェロイックであることが確認された。今後は、これらの酸化物の磁化方向を電気分極と同じ方向に向ける工夫をする。また、構造を単分域化することで空間電荷が生ずる原因をなくし、かつ電気分極反転に対するピニング中心を無くすことで実測値が計算値に近づくことを期待する。本研究で意図した電気分極と磁化の方向が平行/反平行なマルチフェロイックの設計のうち、まず室温で強誘電性を示す物質をピックアップしてその後、磁化をしらべ、さらに磁化方向の制御を試みる方向性の正当性を確かめることが出来た。また、強誘電性の起源を検証する段階で、計算の過程で、本系の強誘電性の発現機構が従来考えられてきたのとは全く異なるものであることも判明した。この結果は、強誘電体研究の分野で極めて重要であり、新しい強誘電性を検証する上で、マイルストーン的な意味を持つことがわかった。均一系の研究では,k-Al2O3型酸化物およびYMnO3型酸化物を中心にして薄膜合成を行い強誘電性と磁性を評価した.k-Al2O3型酸化物ではAxFe2-xO3のうちA=Al, Ga, Fe, Rh, Sc, Inの薄膜合成を行った.A=Al系では0<x<1.75までの範囲で固溶体薄膜を得ることに成功した.組成変化に伴って,TNは連続的に減少するが,飽和磁化はx1不均で極大を示す事が確認され,これが4つのカチオンサイトのうちAlが占有するサイトに依存することが判明した.A=Ga系ではリークが大きいものの,広い組成域で固溶体が形成し,TN付近での磁気抵抗の異常,基板の種類と方位を変化させることにより結晶の方位を変化させる事が可能なことを確認した.A=Fe系では室温で強誘電性を確認する事ができた.A=Rh系では抗磁界が一連の系では一番大きいことを確認した.A=Sc系ではk-Al2O3型のみならず,基板の種類を変化させることにより5つの構造が出現し,このうち,強誘電相はk-Al2O3型とYMnO3型であることが判明した.ScFeO3に関しては室温でリークが少なく強誘電性が測定しやすいことを確認した.A=In系ではSc系と同様に室温でリークが少なく強誘電性が測定しやすいことを確認した.また,AサイトにGaとScあるいはInを共置換することで,リークが少なく,磁化が大きい薄膜を得ることとができることを確認し,置換元素が選択的に特定のサイトを置換することが検証された.また,TEMによる組織観察も行っており,第1原理計算の結果と組み合わせて組織,電子構造,フォノン構造,磁気的相互作用の観点から物質設計をおこなうことで室温におけるマルチフェロイック特性を実現するための戦略を調えた.ヘテロ系で磁性体膜の分極反転を最大限大きくするためにBaTiO3薄膜を堆積し面内配向する膜の作製に成功した.本年度は,室温マルチフェロイック特性確認のため,物質系開拓を重点的に行った.

その結果,従来のマルチフェロイックスが電気的リークが大きいため室温で動作させにくいという欠点を克服するため,元素置換を系統的に行い,これを従来のバルクあるいはナノ粒子の研究と組み合わせることにより結晶化学的観点から直感ではなく科学的現象を説明しながら,リーク特性を改善しながら,磁化も最大限大きくすることに成功した.従来は,BiFeO3に限られてきた室温動作型マルチフェロイックの研究が大きく前進することになるという意味で`順調に進展している'という判断を下した.本研究では従来、物性物理の基礎研究(極低温)の1分野であったマルチフェロイックの研究を実用的レベルに到達させるため、エネルギー消費の少ない電圧印加で磁化反転制御が可能な室温動作型メモリデバイスのプロトタイプ構造を設計作製し、そのメモリ基本動作を検証することを目的とする。この目的達成のため、単一構造で強(フェリ)磁性/強誘電性が共存する均一系と強(フェリ)磁性体/強誘電体ヘテロ接合系の2つのマルチフェロイック結晶・デバイス構造を平行して設計・作製し、両構造で結晶構造および基板を介した磁気異方性の制御を行うことで、強(フェリ)磁性体の垂直磁化を実現し、電圧印加による磁化反転制御を試みる。本年度は前年度最適化された基板の種類と方位の組み合わせを微細にチューニングして薄膜ー基板間ミスマッチ歪みによる磁気異方性の制御について定量的に把握した。本年度得られた結果を要約する。(1)κ-Al2O3型酸化物をSrTiO3(111)面上を堆積すると、平均結晶サイズ10nmのピラー状に結晶ドメインが成長し、60°毎に6つのドメインを形成することが明らかになった。この膜は面内磁気異方性を示し、強誘電性を全ての組成で確認した。またSrTiO3(100)上を堆積した膜は磁気異方性が消失し、この原因は面内で12個のドメインが成長したことによるナノサイズ効果であることが判明した。ナノサイズドメイン効果は磁気異方性を制御するために不可欠な情報であり、デバイス応用に関して重要な知見を得た。また薄膜のTEM観察を行い、ドメイン構造を直接観測した。(2)ドメイン構造のうち、120°ドメイン近傍の電子状態をEELS観測し、結晶ドメインにおける欠陥構造と鉄の価数について詳細に観測し、Feの価数と酸素欠損と導電性の相関について知見を得た。(3)トンネル接合デバイスを作製しデバイスとしての適応性に関する検討を行った。本研究では、垂直磁化した磁性体あるいはマルチフェロイック薄膜に電場を印加して、磁化反転を行うための、材料とデバイス構造を最適化するための基礎的知見を得ることを目的として、一連の実験を行った。κアルミナ型、YMnO3型マルチフェロイック材料に関してはドメイン構造、磁化特性、および室温での強誘電性に着目して材料探索を目的として薄膜合成をおこない、マルチフェロイック特性を調べた。強磁性体金属ー強誘電体ヘテロ構造も作製して電場による磁化制御を行った。従来の計画通り、2年目には、電気分極も磁化も膜に対して垂直方向を向けることに注力する。前年度までの結果を踏まえ,均一系マルチフェロイックスのk-Al2O3系,YMnO3系のマルチフェロイック特性を調べ,さらにヘテロ系に関しても同様な測定を実施する予定である.概ね申請時の研究計画に準じて実験を遂行する予定である.29年度が最終年度であるため、記入しない。無機固体化学29年度が最終年度であるため、記入しない。