hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨と靭帯結合部(エンテーシス)の再生技術確立と臨床応用

この研究では新しい生理的再建を目指して、サイトカインのBMPを用いた骨靭帯結合部の再生とそれを用いた新しい靭帯再建術の開発を目的とした。家兎アキレス腱にBMP入りポリマー埋植実験を行ったが、安定した骨化が得られなかった。直接BMP注入法に変更することによって安定した骨化が得られた。組織学的には4週では内軟骨性骨化に類似した骨形成が見られ腱・非石灰化軟骨・石灰化軟骨・骨の4層構造が確認された。この再構築されたenthesisを用いて臨床応用を可能とするための前十字靭帯再建モデルを作成した。半腱様筋腱に対してアキレス腱と同様にナイロン結紮後rhBMP-2を2箇所15、30ugずつ注入したところ、6週の15ugで良好な骨形成があり、移植材料として最適な大きさであった。これを用いた前十字靭帯再建モデルを試行している。技術的に手技が不安定であると考え、より簡素化したBMP注入法に変更することによって安定した骨化が得られた。2週後の軟X線では腱内に点状の骨化巣が出現し、4週にかけて徐々に範囲が拡大した。骨密度計測では2週から経時的に骨密度の増加が見られた。組織学的には1週目で細胞数増加が認められ、2週で腱線維内に卵形細胞が出現し、toluidine blue染色で異染性を示した。3週目で卵形細胞周囲の一部にvon Kossa染色陽性領域が広く分布し、4週では内軟骨性骨化に類似した骨形成が見られた。偏光顕微鏡にて腱と骨に線維の連続性が見られ、腱・非石灰化軟骨・石灰化軟骨・骨の4層構造が確認された。(2)再構築enthesisの機能的評価と臨床に直結した動物実験モデルでの有用性家兎脛骨近位部に骨孔を作成し、再構築されたenthesisを移植した。コントロール群では腱のみを骨孔に通した。4週後のCTで、コントロール群では骨孔内に骨新生がなかったのに対し、enthesis移植群では骨孔が移植骨で充填されていた。組織学的評価では、enthesis移植群で移植骨と母床骨の骨癒合が認められ、enthesisの4層構造は維持されていた。また力学試験ではコントロール群に対しenthesis移植群で引っ張り強度が有意に高値を示し、力学的特性回復が見られた。今後、この再構築されたenthesisを用いて臨床応用を可能とするための動物実験モデルの作成を予定している。骨靱帯結合部の自家移植材の作成技術の確立去年の研究にて腱内骨化とenthesisの構築が可能となったので、臨床に直結した動物実験モデルを研究した。前十字靭帯再建術で有用とされている膝蓋腱(bone-tendon-bone)を模写したモデルの構築を行った。白色家兎のアキレス腱に対してrhBMP-2を2箇所に注入した。注入するBMPの量を0,15,30,60μg、注入後経時的に3,4,6週でレントゲン撮影を行った。レントゲンで良好な骨形成が見られた時期に屍殺し組織切片を作成した。白色家兎の半腱様筋に同様な操作を行い、アキレス腱と同じく骨形成がなされるかを検討した。予定された部分に骨化させるためのナイロン糸4針結紮をしなければ2箇所の骨が1塊になることがたびたび観察された。よって骨化予定部分にナイロン糸で結紮し、その間にBMPを注入、20分静置した後ナイロンを解いて閉創した。BMP注入後3週から骨化が見られ6週で十分な骨化が確認できた。30ug群において最適な骨形成か確認された。一箇所につき30ug注入し待機期間を6週として、前十字靭帯再建術を計画した。しかしながら、実際の手術中においてアキレス腱に作成したBone-Tendon-Bone自家移植材料はウサギ膝前十字靭帯よりも相当太く、問題であった。臨床現場ではアキレス腱より半腱様筋を用いる靭帯再建術が一般的であるために、半腱様筋腱に対してアキレス腱と同様にナイロン結紮後rhBMP-2を2箇所15、30ugずつ注入したところ、6週の15ugで良好な骨形成があり、移植材料として最適な大きさであった。
ヒト肺線癌の特性の分子病理学的解析

肺小細胞癌でほぼ全例にみられた第3,13,17染色体の部分欠失を肺線癌で検討した結果,それぞれにつき原発巣では60ー100%に,脳転移では80ー100%に欠失を認めた。この所見は癌の発生あるいは悪性度増強には,組織型を問わず同じ遺伝子が関与していることを強く示唆している。特に3p(-)は原発巣で全例に,かつ比較的早期にみられるので3pに癌抑制遺伝子があることが予想される。非小細胞癌75例につき染色体の核型分析をしたが,染色体数81以上の8症例はすべて線癌で,かつ3p(-)は扁平上皮癌により頻度が高かったことを除き,線癌・扁平上皮癌の二組織型間に差異を見いだすことができなかった。DNA ploidy,mosaic ploidyの程度の予後との関連をT1NOMO25例とT1N2 29例についてみると,T1N2群でaneuploidyの頻度(p<0.01),mosaic ploidyの頻度(p<0.01),ならびに分裂指数(p<0.05)が有意に高く,肺線癌個々の管理方針の決定に核DNA定量が有効であると考えられた。また,原発巣,リンバ節転移,脳・肝転移についてみると,原発巣と胸郭内リンパ節転移との間に平均DNA量につき差を認めなかったが,脳転移巣,肝転移巣では,原発巣に比べて平均DNA量の大きな症例の頻度が有意に高かった。この所見は,原発巣玉で平均DNA量のより大きなsubcloneが出現し,これが血行転移成立に重要な役割を演じていることを示唆している。フィブロネクチン(FN)mRNAのED-B可変域におけるスプライシングパターンを検討し,正常肺に比べ,線癌のみならず他の組織型の肺癌においてもED-B+mRNAの増加が確認された。肺癌組織におけるED-B+mRNAの増加は,ED-Bペプチドについての免疫組織学的な検討でも確認された。さらに,FN以下の基質糖蛋白も癌性変化を受けるか否かにつき検討したが,FNほど顕著な癌胎児性調節を受けるものは発見されなかった。
連続流型人工心臓に対する生体の適応に関する研究

連続流人工心臓デザイン最適化、連続流に対する生体適応および遠隔監視・制御の検討を行った。(1)流れの可視化法と動物装着実験(ヒツジ9頭)の反復により、連続流人工心臓ポンプ血栓形成部位の予測・および血栓非形成性デザインの検討を行った。ウオッシュアウトホール位置・形状がインペラ背面の血栓形成に関し最も重要な要素であることから、DD9型までの複数デザインのポンプにつき動物実験を反復し、流れの可視化実験と非常に良い対応を得た。これらにより、インペラの最適デザイン決定までの期間を短縮した。(2)基準的研究として連続流ポンプをはじめとする補助循環臨床例の大動脈圧波形解析との対応検討行い、臨床例における低周波パワースベクトルの急性期抑制現象を確認した。これは交感神経系信号の抑制を示し、その遷延状態と臨床的経過との間には非常に強い関連性が認められた。連続流人工心臓装着動物の生体情報解析から自律神経活動度情報を抽出した。連続流負荷に対する対象動物の応答を検討したところ臨床例と比較し極めて安定した応答が得られ、連続流に対し良く適応していると考えられた。(3)最長75日の連続流人工心臓装着実験により、動物管理画像を含む機械的・生理学的データのインターネット経由搬送による生体情報遠隔モニタリング・システムを確立した。このシステムは緊急時等の遠隔制御をも視野に入れて構築されており、安定した動作を確証した。以上より、連続流人工心臓の血栓非形成性デザインの探索、連続流循環負荷に対する生体の適応、および長期生体・機械情報監視・制御システムの構築に関する研究を遂行し、それぞれ所期の成果をあげることが出来た。今後連続流人工心臓植込・長期維持実験を、本研究における成果を最大限に生かしつつ行う計画である。2年間の研究目標として、1.連続流人工心臓デザイン・材質の最適化、2.連続流人工心臓装着時の生体生理の検討、3.遠隔モニタ・遠隔制御の検討、を策定した。この計画にしたがい、平成11年度は1)人工心臓デザインの最適化、2)連続流血液ポンプ装着時の自律神経活動度の検討、3)遠隔モニタの検討、を行った。〈人工心臓デザイン〉:流れの可視化法による血液滞留領域の検出精度を向上させた。本法はレーザー光SiO_2粒子追跡システムによるものである。本法の解析結果と現在までの7回の動物装着実験結果を照合し、ポンプ内の血流速0.3m/sec以下の領域では血栓形成確率が増加することを見いだした。DD3型ポンプからDD6型までの系統的実験において、セラミクス製モノピボットの形状、インペラ背面血流速度を増加させるためのウオシュアウト・ホールの位置・形状の検討を重ねてきた成果に基づきポンプデザインを確定し、現在DD7型ポンプを制作中である。〈生体生理〉:われわれは、重度のストレスにより動脈圧の低周波数パワースペクトルが抑制され、機械的循環補助により漸増することを臨床において見いだしている。動物実験では植え込み手術後1週間目に施行したon-off試験による動脈圧パワースペクトルの変化は軽微であった。このことから動物は連続流ポンプに対し十分適応していると推測されるが、さらに実験を重ねる予定である。〈遠隔モニタ〉:動物飼育室内のデータ収集システム、動物実験棟他のサーバー群をインターネットにより結合し、遠隔モニタシステムを構築した。これにより動物実験棟外からの画像・動脈圧・ポンプ回転数などの諸指標モニタが可能となった。インターフェイスの改善・信号の安定化をはかりつつあり、データ収集モードの変更・緊急制御モードの介入などにつき、遠隔操作の検討を計画している。以上の研究成果は別掲のように報告した。

当該年度の所期の成果をあげ得たと考えられ、平成12年度の研究を策定通り行う予定である。連続流人工心臓デザイン最適化と動物実験による遠隔モニタリングおよび生体適応過程の検討を行った。(1)流れの可視化高精度解析手法と動物実験の反復対応により、血栓形成部位の予測・および血栓形成回避デザインの検討を行った。その結果、ウオッシュアウトホール位置・形状がインペラ背面の血栓形成に関し最もクリティカルな要素であることが判明した。DD6からDD9までの4種類のデザインのポンプにつき2台ないし3台ずつ動物実験を反復し、in-vitro試験と非常に良い対応を得た。これらにより、インペラの最適デザインを決定した。(2)最長75日の連続流人工心臓装着実験により、動物管理画像を含むポンプおよび生理学的データのインターネット経由搬送による生体情報遠隔モニタリング・システムを確立した。このシステムは緊急時等の遠隔制御をも視野に入れて構築されており、安定した動作を確証した。(3)生体情報解析から自律神経活動度情報を抽出し、循環系負荷に対する人工心臓生体システムの応答を検討した。また基準的研究として連続流ポンプをはじめとする補助循環臨床例の大動脈圧波形解析との対応検討を行い、臨床例における低周波パワースペクトルの急性期抑制現象を確認した。これは交感神経系信号の抑制を示し、その遷延状態と臨床的経過との間には非常に強い関連性が認められた。以上より、連続流人工心臓中枢部のデザインの探索、長期生体機械情報モニタリングシステムの構築、機械的補助循環適用に対する自律神経系を中心とした生体反応の解析を遂行し、それぞれ所期の成果をあげるに至った。今後連続流人工心臓植込長期維持実験を、本研究における成果を最大限に生かしつつ行う計画である。
利用者主導で開示先制御可能なデータ共有プラットフォームに関する研究

サイバー空間に蓄積されるパーソナル情報を活用した新たなサービスの出現による市場の創出が期待されている。利用者が安心してパーソナル情報を提供するために、利用者主導で開示先の制御ができ、セキュアに情報を流通させる技術の開発は必要不可欠である。本研究では、このようなデータ共有プラットフォームをパーソナル情報を保管する主体の導入により実現することを目指し、利用者とサービス提供者の間のデータ流通を安心して行える要素技術の開発を行った。実世界における人や物の行動や環境などの情報を携帯端末やセンサーにより収集し、実世界の状況を分析し、自律的に利用者に対してサービスを提供するようなコンピューティング環境の構築には、サービス利用者からパーソナル情報を提供してもらわなければならない。サイバー空間に蓄積されるパーソナル情報を活用した新たなサービスの出現による市場の創出が期待される中で、利用者の個人情報の悪用等に対する不安や、プライバシーが侵害されることに対する懸念が高まってきている。本研究では、利用者が安心してパーソナル情報を提供するために、次の二つの研究項目、1)利用者主導で開示先制御ができるデータ共有方式の開発と、2)データ共有プラットフォームに対する安心感の要因の分析を設定している。まず、パーソナル情報を利用可能なサービス提供者は利用者が直接決めることができ、かつサービス提供者の追加・削除が容易で効率の良いデータ共有の基本方式を設計し、安全性について基本的な評価をした。そして、利用者とサービス提供者の安心感のギャップを解消すること、すなわち、利用者の心理面を考慮して安心して使えるシステムを構築・運用するのに必要な利用者の安心感の要因を心理学的な手法による分析で明らかするために質問紙調査と基本的な分析を行った。前者の研究項目に対して、パーソナル情報を利用可能なサービス提供者は利用者が直接決めることができ、かつサービス提供者の追加・削除が容易で効率の良いデータ共有方式を設計した。また、そのデータ共有方式について証明可能安全性の枠組みにおいて安全性について評価をした。後者の研究項目に対して、利用者とサービス提供者の安心感のギャップを解消すること、すなわち、利用者の心理面を考慮して安心して使えるシステムを構築・運用するのに必要な安心感の要因について、利用者の納得感という視点を導入しつつ、心理学的な手法による分析で明らかにするために質問紙による調査を行い、統計的検討を行った。サイバー空間に蓄積されるパーソナル情報を活用した新たなサービスの出現による市場の創出が期待される中で、利用者の個人情報の悪用などに対する不安や、プライバシーが侵害されることに対する懸念が高まってきている。前者の研究項目に対して、パーソナル情報を利用可能なサービス提供者は利用者が直接決めることができ、かつサービス提供者の追加・削除が容易で、利用者を分散型で管理できるデータ共有方式を設計した。そのデータ共有方式について証明可能安全性の枠組みにおいて安全性について評価をした。後者の研究項目に対して、利用者とサービス提供者の安心感のギャップを解消すること、すなわち、利用者の心理面を考慮して安心して使えるシステムを構築・運用するのに必要な安心感の要因について、クラウドに蓄積したデータを利用するという観点から心理学的な手法による分析で明らかにするための質問紙による調査を行った。当初の研究の目的に対する平成26年度の計画は予定通り進んでいる。情報通信システムセキュリティ平成26年度に得られた成果をもとに、データ共有方式の開発では機能追加をし、安心感の要因については引き続き詳細な分析を行う。当初の研究の目的に対する平成25年度の計画は予定通り進んでいる。平成25年度に得られた成果をもとに、データ共有方式の開発では機能追加をし、安心感の要因については引き続き詳細な分析を行う。
大学における研究機能の発展と変容に関する調査研究-歴史・現状・展望

大学は、学術研究とくに基礎研究実施の中核的機関として位置づけられている。しかし、その実際の役割については、必ずしも十分に研究されているとは言いがたい。とりわけ昨今、高等教育の大衆化に対応して、大学の自己評価、大学設置基準の大綱化が導入される中で、教育とならぶ大学の役割である「研究」に関する総合的理解の不足は、今後のあるべき大学の姿を構想する際の大きな障害となるものである。本研究は、そのような事情を踏まえつつ、大学の研究機能に着目して、これまでの歴史、現状分析および将来展望を通じて、政策的にも意味のある調査研究を行うよう務めてきた。本年度に行った研究は、おおむね以下の通りである。第一に、前年度までに分析したわが国の大学の研究機能に関する問題を実証するために、いくつかの大学について、資料入手および訪問調査などにより事例研究を行い、具体的な分析作業を行った。第二に、政策との関連性をつけるために、大学の研究機能の発展と変容にかかわる政府の諸政策の内容を調査し、それぞれの効果・影響などについて分析した。第三に、大学の研究機能と教育および社会サービス機能との相互関係およびそのバランスについて、前年度までの調査研究の成果にもとづき分析した。第四に、経済社会システムおよび高等教育システムの変化を視野に入れつつ、わが国の大学の研究機能についての将来展望を行った。また、これに関連して、「学術研究と大学」というテーマで、研究会メンバー以外の識者(大崎仁、黒羽亮一、中山茂、原康夫の各氏)を招いて拡大研究会を行い、意見交換の機会を持った。しかしその実際の役割については、必ずしも十分に研究されて来たとは言いがたい。大学の教育機能については、大衆化社会の中で人々の関心も高く、政策的にも高等教育機会の整備を含めて比較的高い優先度を得てきた。しかし、大学の機能の一方にある研究機能については、社会の関心のレベルが抽象的なものにとどまり、政策的にもその全体的に振興の必要性に対して十分な対応が取られてきたとは言い難い。このため、本研究では大学の研究機能について、これまでの歴史・現状分析および将来展望を通じて、政策的にも意味のある調査研究を行うよう努めている。本年度は以下のような研究活動を行った。1、我が国の大学の研究機能について、その明治期から今日までの発展過程、果たしてきたあるいは果たすべきと認識されてきた役割等を体系的に整理すべく、文献・資料を収集した。2、研究会をこれまで数回開催し、それぞれの分担者の役割に従い、高等教育の発展、大衆化という高等教育システムの変化および経済・社会の急激な変化の中で、大学の研究機能の変容、関係者が認識した問題点、それらの関する大学や政府の対応などを、とくに戦後期に紋り、また学問領域別にも着目して分析した。その中でとくに、研究人材の質および研究組織の編成方法が研究機能向上のポイントであること、国家社会全体の中で学術研究が大学を含めてどのセクターで担われてきたかの考察が重要であること、など新たな論点に関して関係者間で認識を深めた。3、欧米諸国における大学の研究機能について、文献・資料を収集し、我が国の大学の研究機能の研究にとって参考にすべき諸点について比較調査を行った。しかし、その実際の役割については、必ずしも充分に研究されているとは言いがたい。本研究は、そのような事情を踏まえつつ、大学の研究機能に着目して、これまでの歴史、現状分析および将来展望を通じて、政策的にも意味のある調査研究を行うように務めてきた。第一に、我が国の大学の研究機能について、その明治期から今日までの発展過程、果たしてきたあるいは果たすべきと認識されてきた役割等を体系的に整理すべく、文献・資料を収集した。また、研究会を本年度4回開催し、種々の社会変化の中で、大学の研究機能の変容、それに係る問題点などを、学問領域別にも着目して分析した。さらに、数大学を訪問し、関係者からの意見聴取などを通じて、現実の問題構造の把握につとめた。第二に、欧米諸国における大学の研究機能について、文献・資料を収集し、我が国の大学の研究機能の研究にとって参考とすべき諸点について比較調査を行った。その結果、欧米各国において、基礎研究の振興、研究人材の養成、経済・産業との関連性などがいずれも大きな関心事となっていることが分かった。第三に、我が国では理工系離れの問題や大学の研究環境の劣化という問題があるが、我が国のみならず、各国においても、大学セクターに対する資源配分の不足を背景として、研究評価、研究の社会的有用性なども含めて大学の研究機能の在り方に直接関わる諸問題が山積していることが分かった。とりわけ昨今、高等教育の大衆化対応して、大学の自己評価、大学設置基準の大綱化が導入される中で、教育とならぶ大学の役割である「研究」に関する総合的理解の不足は、今後のあるべき大学の姿を構想する際の大きな障害となるものである。

本研究は、そのような事情を踏まえつつ、大学の研究機能に着目して、これまでの歴史、現状分析および将来展望を通じて、政策的にも意味のある調査研究を行うように努めてきた。本年度に行った研究は、おおむね以下の通りである。第一に、前年度までに分析したわが国の大学の研究機能に関する問題を実証するために、いくつかの大学について、試料入手および訪問調査などにより事例研究を行い、具体的な分析作業を行った。第二に、政策との関連性をつけるために、大学の研究機能の発展と変容にかかわる政府の諸政策の内容を調査し、それぞれの効果・影響などについて分析した。第三に、大学の研究機能と教育および社会サービス機能との相互関係およびそのバランスについて、前年度までの調査研究の成果にもとづき分析した。第四に、経済社会システムおよび高等教育システムの変化を視野に入れつつ、わが国の大学の研究機能についての将来展望を行った。また、これに関連して、「学術研究と大学」というテーマで、研究会メンバー以外の識者(大崎仁、黒羽亮一、中山茂、原康夫の各氏)を招いて拡大研究会を行い、意見交換の機械を持った。大学は、学術研究とくに基礎研究実施の中核的機関として位置づけられている。しかし、その実際の役割については、必ずしも十分に研究されているとは言いがたい。とりわけ昨今、高等教育の大衆化に対応して、大学の自己評価、大学設置基準の大綱化が導入される中で、教育とならぶ大学の役割である「研究」に関する総合的理解の不足は、今後のあるべき大学の姿を構想する際の大きな障害となるものである。本研究は、そのような事情を踏まえつつ、大学の研究機能に着目して、これまでの歴史、現状分析および将来展望を通じて、政策的にも意味のある調査研究を行うよう務めてきた。第一に、前年度までに分析したわが国の大学の研究機能に関する問題を実証するために、いくつかの大学について、資料入手および訪問調査などにより事例研究を行い、具体的な分析作業を行った。また、これに関連して、「学術研究と大学」というテーマで、研究会メンバー以外の識者(大崎仁、黒羽亮一、中山茂、原康夫の各氏)を招いて拡大研究会を行い、意見交換の機会を持った。
分子内環状付加反応によるヘテロ多環系の開発

本研究では環状付加反応特に分子内環状付加反応によってヘテロ多環系化合物の合成的開発を計り新規ファインケミカルズ開発の基礎研究への寄与を目的としている。主な研究成果は以下の項目別に要約できる。2.分子内Aza-Wittig反応による含窒素複素環合成法の開発:Aza-Wittig反応はイミノホスホランP=N基とカルボニルC=O基との[2+2]環状付加反応とみなせるがオキサザホスフェタン環が不安定でC=N基とPO基に変換する。この反応を分子内的に活用して含窒素複素環合成法を開発した。即ちオキサゾールやイミノラクタム、キナゾロンなどがこの方法によって非常に穏和な条件下で合成できることを明らかにした。3.オキサジランとアセチレン系親双極子との環状付加反応によるピロール合成:オキサジランの誘導体である4,5-epoxy-4-azahomdadamartaneとdimethyl acetylened carboxylateやmethyl propiolateは熱的に反応し分子内双極子を生成して転位脱水反応をへてピロール誘導体を与えることを見いだした。これらの一般性については更に検討を必要とする。4.含フッ素親ジエン・親双極子体の開発:フッ素原子の導入は新規材料開発において極めて重要であるが一般に容易ではない。本研究ではその一法としてCF_3基を含む親ジエン・親双極子としてCFC113aを利用した合成ルートを開発しその1.3-双極性環状付加反応によるピロール誘導体の合成を検討した。
人為・自然攪乱に伴う広葉樹前生稚樹の環境応答能の解析と育林への応用

天然生二次林の持続可能な利用法を確立するための基礎情報として、更新稚樹の育成方法の開発が急がれる。伐採や台風などによって上層木が取り除かれ、林床まで光が届くようになっても更新した前生稚樹の成長が始まらない場合が多く、なかには成長することなく枯死する個体も多いことが解明された。本研究では北関東の広葉樹二次林を構成する落葉・常緑広葉樹を材料にして、突発的な光・温度環境の変化が更新稚樹の生育環境と環境応答能力に及ぼす影響を、気孔密度や解剖など葉の構造と蒸散・光合成などの機能面から明らかにすることに焦点をしぼり、解析を進めた。夏期間の伐採あるいは台風を想定して、根系の発達が不十分な前生稚樹が急激な光環境変化(林床から裸地へ)にどのように順化するか調査する。このために演習林内に生育するケヤキ、コナラ、カエデなどを堀りとり、地植えにして栽培し根系の発達、葉の形態の変化、光合成能(気孔開閉の影響を受けない光合成能力)の推移を調べる。特に強光への適応力を反映する柵状組織の層数を併せて観察する。さらに、光環境の後作用を評価するために、2、3の広葉樹苗木を異なる光環境のもとに植え、処理を開始した。クロロフィルの大量かつ簡便な測定方法を開発し、応用する。このために常法といわれるArnon法と極性の強い有機溶媒(DMSOなど)の比較実験を行う。これによって、攪乱の影響を葉緑素の組成から評価した。伐採面と対照の林床での光、温度、二酸化炭素濃度環境の季節的推移を調査し生育環境の定量的解析を行った。光環境前歴の異なる条件で栽培したホオノキなどの光合成と解剖・形態的特性を明らかにし、庇陰条件から裸地条件へと、変化させる時期の影響を生理解剖学的に評価する。このために、光合成活性を測定し、葉緑素の組成を測定する。とりわけ庇陰条件で効率よく光を捕捉するのに重要な集光性クロロフィルの量を測定し、光環境の後作用の影響を解明した。以上の研究結果を基礎に、前生稚樹の攪乱に伴う突発的な環境変化に対応した環境順化特性を樹種ごとに明らかにして、反応の時間的ズレの原因を明らかにする。さらに、前生稚樹の有効利用方法を中心に育林技術への体型化をおこなった。突発的な光・温度環境の変化が更新稚樹の生育環境と環境応答能力に及ぼす影響を、気孔密度や解剖など葉の構造と蒸散・光合成などの機能面から明らかにする。このためにホオノキ、マテバシイ,スダジイ稚樹の光合成特性、葉構造の解析、クロロフィル量、組成などを測定した。

また、林床の高CO_2条件を想定して、通常大気の2倍濃度で稚樹を栽培しその成長を調べた。この結果、貧栄養では葉の黄化が著しく促進された。富栄養条件では分枝が促進された。一方、林床では風が弱く、樹種によっては葉の形状によって周囲に層流が形成され、光合成速度の低下の原因となっている。この点を微気象学的に解析した。前年と当年の光環境の変化が、落葉広葉樹苗木の葉の構造と光フラックスに対する反応に及ぼす影響を調べることを目的とした。3つの光環境で生育した遷移上特徴のある、落葉広葉樹4樹種の苗木の葉の構造と光合成速度との関係を調べた。この結果に基づいて、前年の庇陰の影響を検討した。光合成速度は葉のクロロフィル含量ではなく、厚さと正の相関があった。前年、庇陰条件で生育したコナラとケヤキは全天条件で開葉しても、多くの葉が柵状組織を1層しか持たず、全天条件で生育してきた材料に比べて薄かった。全天条件では、大部分の葉が2層の柵状組織を持つ。また、1層の場合でも縦方向に長い細胞を持っていた。ヒナウチワカエデでは、光条件に関係なく柵状組織は1層であった。伐採や台風などで上層林冠がなくなった場合、前年の光環境の影響が翌年まで残る樹種があることが明らかになった。しかし、葉のクロロフィル含量と組成は展開中の光環境によって決まり、前年の光環境の影響を残す形態レベルでの制約を補償すると考えられる。前年に葉の柵状組織層数を決めることによって、開葉後、速やかに林床や弱光条件での光合成生産を開始できることが、林内孔状地で発達する樹種の特徴の1つであると推察された。
飲水にともなう一過性血液濃縮反応の発現機序について

飲水行動に伴う血圧上昇反応が観察されるが、その機序についての詳細は不明である。昇圧反応を引き起こしうる因子として、飲水にともなう口腔-咽頭領域からの感覚入力、呼吸、嚥下に関する因子あるいは食道や胃の拡張刺激などが考えられる。そこで今回の研究では健康成人男性被験者を用い500mlの水を2分間で飲むあるいは胃チューブを介し経胃的に同量の水を注入し血圧、心拍数、筋交感神経活動(MSNA)の変化を測定し、また飲水に伴う血液量の変化も血液密度を用いて測定した。さらに飲む水の温度を変えたときの血圧、心拍、皮膚血流への影響も検討した。結果として、1)500mlの飲水により血液密度は一過性に上昇したが(血液量は減少)、そのレベルは11の飲水に比べ明らかに小さいものであった、2)経口飲水負荷により血液量の減少に先行して平均血圧、心拍数はいずれも有意に上昇したが、直接胃内への水負荷では有意な変化は観察されなかった、3)飲水負荷によりMSNAは減少したが、直接胃内への水負荷では有意な変化は観察されなをった、4)いずれの水温でも飲水にともない有意な血圧上昇および心拍数増加反応が観察されたが、血圧の上昇の程度は水温に依存し、37°Cで最低、5°Cで最大の上昇反応が認められたのに対し、心拍数の反応については温度依存性の傾向は観察されなかった。前腕および下腿の皮膚血流の変化については温度依存性の傾向が認められ、特に5°Cで減少、50°Cで顕著な増加反応が認められた。以上より、500mlの飲水に伴い血圧上昇反応が先行し、これによりと一過性の血液量減少が惹起されること、飲水に伴う血圧上昇には少なくとも胃の拡張刺激を含めた胃の因子は関与しないこと、また飲水にともなう昇圧の程度は水温に依存すること、この際観察される皮膚血流の変化も水温依存性の傾向が認められることが明らかにされた。飲水は、摂食と同様ヒトを含めた動物で日常見られる行動であり、水分補給の意味で生命維持に必須の行動である。この飲水行動にともない、早期に血圧上昇および血液濃縮反応が引き起こされることが観察されている(Endo et al.,2001)。この場合、飲水量に依存する変化であるのか、また血圧上昇の機序について交感神経活動の亢進が先行するのか否かについては明らかにされていない。今年度は、ヒトで500mlの水を2分間で飲むことにより、血圧上昇反応および血液濃縮反応が実際に起こるのかどうか、またその変化量は11の飲水と比べてどの程度か、さらに実際交感神経活動が亢進しているのかどうかを明らかにするために実験を行った。1)500mlの飲水により血液密度は上昇開始し、11の飲水同様開始後4分あたりで最高値を示したが、そのレベルは11の飲水に比べ明らかに小さいものであった(500ml,+0.335±0.167g/l;1l,+0.733±0.101g/l)。ただしヘマトクリット値、血漿浸透圧には変化がなく、また血漿密度は若干の上昇傾向を認めたに過ぎなかった。

3)500mlの飲水により平均血圧は速やかに上昇し、飲水開始後2分あたりで最高値を示したが、そのレベルは11の飲水に比べ明らかに低いものであった(500ml,+12.6±2.1mmHg;11,+23.7±10.8mmg)。同時に心拍数の増加も観察された。飲水中の血圧上昇反応はヒトで観察されるが、その機序については不明である。昇圧反応を引き起こす因子として、飲水にともなう口腔-咽頭領域からの感覚入力、呼吸、嚥下に関する因子あるいは食道や胃の拡張刺激などが考えられる。そこで今年度は胃の因子を検討するために胃チューブを介し経胃的に500mlの水を飲水と同じ速度(500ml/2min)で注入し、血圧、心拍数、筋交感神経活動(MSNA)の変化を測定した。さらに飲む水の温度を変えたときの血圧、心拍、皮膚血流への影響も検討した。水温はこれまでの実験で用いた25°Cに加え、5°C、37°C、50°Cを用いた。1)経口飲水負荷により平均血圧(+12.6±2.1mmHg)、心拍数(+19.9±1.7beats/min)はいずれも有意に上昇したが、直接胃内への水負荷では有意な変化は観察されなかった。3)いずれの水温でも飲水にともない有意な血圧上昇および心拍数増加反応が観察されたが、血圧の上昇の程度は水温に依存し、37°Cで最低、5°Cで最大の上昇反応が認められたのに対し、心拍数の反応については温度依存性の傾向は観察されなかった。前腕および下腿の皮膚血流の変化については温度依存性の傾向が認められ、特に5°Cで減少、50°Cで顕著な増加反応が認められた。以上より、飲水に伴う血圧上昇には少なくとも胃の拡張刺激を含めた胃の因子は関与しないこと、また飲水にともなう昇圧の程度は水温に依存すること、この際観察される皮膚血流の変化も水温依存性の傾向が認められることが明らかにされた。
国語教育におけるパターンランゲージを用いた課題解決方略の記述に関する研究

本研究では、国語教育の教科内容である言語行為を行うための方略についての記述方法を開発・検討した。本研究が採用したのはパターンランゲージという方法である。この方法の特徴は次の2点である。1)方略を実施する目的や環境・情報を含めて記述することができる。2)記述された方略は抽象度が高く、また批判的に読む余地があるため、絶対的な正解とはならない。本研究では、これらの特徴を実現する記述方法を検討するために、実際に記述を行い、完成したパターンランゲージを用いて教育実践を行うことで効果を検証した。その結果、パターンランゲージを用いることで言語行為についての省察を促すことができることが明らかになった。平成25年度に実施した研究の成果は、以下の通りである。【パターンランゲージの作成と改訂】漢字学習の方法について言語化し、共有・省察を行うためのメディアである「漢字学習のためのパターンランゲージ」の作成と、話し合いの方法について言語化し、共有・省察を行うためのメディアである「話し合いパターン」の改訂を行った。特に、前者は大学3年生とともに資料の収集・作成を行い、学会発表を行った。【パターンランゲージの活用】「話し合いパターン」を用いたワークを大学生を対象として行い、その成果を検証し学会発表するとともに、様々な言語活動を対象としたパターンランゲージの作成を講義の学習活動として取り入れることによって、国語科における教科内容の理解に資する可能性を検討した。【パターンランゲージの理論的検討】国語教育におけるパターンランゲージの意義について理論的な検討を行い、学会発表および研究論文による提案を行った。国語教育におけるパターンランゲージの作成・発表には前例がなく、上記の成果は、国語科における課題解決方略を記述し、活用することの有効性を検証する資料を提示するものとして重要である。これらの成果は、パターンランゲージの「作成」と「活用」の両面について検討するものであり、今後、新たにパターンランゲージを作ろうとする際の参考になるとともに、パターンランゲージを用いた省察活動(リフレクション)やグループワークにも参考になるものである。本年度における研究の成果について、三つの視点から述べる。【パターンランゲージの作成と改訂】本年度は、新たに「アカデミックライティングパターン」を作成するとともに、「国語科授業デザインパターン」の改訂を実施した。【パターンランゲージの理論的検討】パターンランゲージを支える理論について再検討を行い、課題解決方略を記述するメディアとしての位置づけから、その役割を包含しつつ、現象(できごと)を記述するメディアとしての位置づけへと理論を再構築した。国語教育研究において、授業や学習の場面で起こる現象(できごと)を共通言語化し、記述することに関する研究は体系だっておらず、その体系の構築に資する検討である。このことに伴い、論文「国語教育のためのパターンランゲージについての考察:理念を実現するための形式の検討(1)」において、パターンランゲージの記述形式について再考し、既存の形式の課題とその改善案についての検討を行った。【パターンランゲージの活用】「話し合いパターン」「国語科授業デザインパターン」を用いたワークを大学生を対象として行い、その効果について検討した。特に後者は教育実習に伴って教育観を省察するためのメディアとしての活用を試みたものである。ただ漫然とふりかえるのではなく、自らの教育観を共通言語として語り、また、自らの教育観とはマッチしにくい考え方に刺激されながら語る状況を作ることにより、深い省察を起こすことを支援する試みである。また、教員免許状更新講習においては、「話し合い」の学習について、パターンランゲージの発想を用いてその学習を支援する方法を考えるワークショップを実施し、それぞれの実践において起こる現象(できごと)を言語化することについての支援を行った。【パターンランゲージの作成と改訂】本年度は、昨年度における形式の検討結果に基づき、「話し合いパターン」「国語科授業デザインパターン」「アカデミックライティングパターン」「漢字学習のためのパターンランゲージ」について、デザインの変更を行った。その際、大学生を対象とした話し合いのワークを経て、その課題をフィードバックした。また、「話し合いパターン」について、「話し合いのための言葉コレクション」として小学生用のパターンランゲージとして別途作成し、冊子にした。【パターンランゲージの理論的検討】昨年度の検討に基づき、論文「国語科教科内容の記述に関する理論的考察ー〈出来事〉という観点を導入してー」としてまとめた。パターンランゲージの記述について、それがただ方略の記述ということにとどまらず、学習場面や言語行為場面における「出来事」を記述するものであることを理論的に示した。【パターンランゲージの活用】大学生を対象として、「漢字学習のためのパターンランゲージ」を用いたワークを実施し、その結果についての分析を行った。ワークにおいては、大学生の漢字学習についての学習観の違いが明らかになり、パターンランゲージをメディアとするワークが、漢字学習についての省察に資することが明らかとなった。また、教員免許状講習においては、「国語科授業デザインパターン」を用いて、小中高の校種間における対話のワークを実施した。このワークでは、小学校・中学校・高等学校の教員が、国語科の授業について、どのような視点でデザインしているかを、パターンランゲージを通して共有することができた。また、最終的には「話し合いのパターンランゲージ」を小中高の教員が協同して作成し、国語科の教科内容について考えることができた。

1)方略を実施する目的や環境・情報を含めて記述することができる。2)記述された方略は抽象度が高く、また批判的に読む余地があるため、絶対的な正解とはならない。本研究では、これらの特徴を実現する記述方法を検討するために、実際に記述を行い、完成したパターンランゲージを用いて教育実践を行うことで効果を検証した。その結果、パターンランゲージを用いることで言語行為についての省察を促すことができることが明らかになった。本年度の課題であった小学生用のパターンランゲージの開発については、理論の再検討を行い、記述形式を変更したことに伴い、作業の遅れが生じている。再検討した書式に基づき、既存の中学生以上を対象としたパターンランゲージの改訂作業を実施したのち、小学生用のパターンランゲージの作成に着手する。このURLには、小学生用に作成した教材のデータを掲載している。国語教育平成27年度は、「漢字学習のためのパターンランゲージ」を用いた漢字学習についての学習観を省察するワーク(アクティビティ)の開発を行う。これは、漢字学習について暗黙のうちに形成してきた学習観(漢字とはこういうものだという漢字観、漢字学習はこのように行うべきだという学習方略観)を意識するワークを行うことで、自分と他者との漢字学習観についての違いを考えたり、自分の漢字学習観を見直したりすることを目的とするものである。また、昨年度試行した「国語科授業デザインパターン」を用いた教育実習における学習支援について、データを用いた分析を行い、その効果についての検証を行う。さらに、「国語科授業デザインパターン」については、教員免許状更新講習においての活用を行い、教員の国語教育観についての省察と対話を促進するメディアとしての使い方を検討する。このことにより、教員養成課程における授業デザインの言語と、実際の教員研修における授業デザインの元との間の共通性と異質性についての検証を行うことができるようになる。「漢字学習のためのパターンランゲージ」については、小学生用のものを作成して、その配布を行い、効果についての聞きとりを実施する。これらの活用を実施するとともに、理論的再検討の結果について、論文としてまとめ、その報告を行う。平成25年度の計画については、大部分は順調に進行した。残された課題は、「小学校」用の記述方法について検討である。この検討が十分に進まなかったのは、「中学校以降」用と「小学校」用の記述を同時に作成することが困難であり、まずは「中学校以降」用の記述を優先したためである。平成25年度に作成した「漢字学習のためのパターンランゲージ」をもとに、平成26年度に「小学校」用の記述を作成し、小学校での活用に資するものとする。
アプタマー、Musashi及びhnRNP Dによる遺伝情報発現制御の分子基盤

HIVのTatタンパク質に対して高い親和性を示すRNAアプタマーに関し、Tatタンパク質のアナログ分子(アルギニンリッチモチーフ領域の部分ペプチド)との複合体の立体構造を、NMRにより決定した。得られた構造より、高い親和性がもたらされるメカニズムが解明された。さらに遺伝子治療等に応用できる可能性のある、より有用なRNA分子への改変の指針も獲得された。Musashiタンパク質の2つのRNA結合ドメインに関し、立体構造、ダイナミクス及び表面電荷分布を、NMR及びモデルフリー解析により決定した。この結果、RNAへの結合能が2つのドメインで異なるのは、ダイナミクス及び表面電荷の違いに由来する事が明らかになった。また2つのドメインを連結したものに関しても、標的RNAとの相互作用様式を解析した。その結果、各ドメイン単独の時と同様に連結体においてもβシート上で相互作用を行うが、さらにこれに加えて、ドメインをつなぐリンカー部分でも相互作用がなされている事がわかった。hnRNP Dタンパク質及び類縁のhnRNPA1タンパク質には、DNAの4重鎖構造をほどいて1本鎖にする活性がある事を、CD及びNMRによる解析より見い出した。そして両タンパク質のこの作用によって、DNAの複製やテロメアの伸長が保障されている事が生化学的実験よりわかった。即ち、両タンパク質には、DNAの構造を正しい姿に整形する、あたかも「DNAシャペロン」の様な活性がある事が見い出された。両タンパク質のDNAシャペロンとしての働きは、創薬に利用できる可能性がある。
氷核活性細菌の菌体外氷核活性微粒子の解明と活用

氷核活性細菌が菌体外に氷核活性微粒子を分泌することは知られている。そこで、当研究室では、培養液中に含まれる氷核活性微粒子を、1)遠心分離、2)膜分離、3)ショ糖遠心法、4)ゲルろ過クロマト分析などによって精製することが初めてわかった。その精製された菌体外氷核活性微粒子を電子顕微鏡で見た結果、ほぼ球状で、直径は約200nmでした。その微粒子の構成成分を調べた結果、タンパク質、ポリアミン、脂質、糖などが含まれていることがわかった。それらの成分中が氷核活性にどのような影響を及ぼしているかを調べた。まず、タンパク質の影響を調べるために、プロテアーゼを微粒子に添加した結果、氷核形成温度と氷核形成頻度が著しく低下した。つぎにジアミンオキシダーゼを添加して微粒子の氷核活性を調べた結果、微粒子の氷核活性が低下することがわかり、ポリアミンが氷核活性に関与していることが初めて明らかになった。どのようなポリアミンが氷核活性に関与しているのかを調べた結果、スベルミジンが氷核活性に関与していることがわかった。リバーゼとα-マンノシダーゼ、β-ガラクトシダーゼの影響について調べた結果、リバーゼは氷核活性をわずかに低下させていた。しかし、他の2つの酵素の影響は認められず、糖の関与はないものと思われる。農家の人々の長い間の経験で野沢菜は凍霜害を受けた野沢菜を漬け物にすると旨味が出ると言われている。そこで、菌体外氷核活性物質の応用研究として、野沢菜の葉に菌体外氷核活性微粒子を散布して、野沢菜に人工的に凍霜害を受けさせて漬け物にした野沢菜と無散布で凍霜害を受けていない野沢菜と旨味や糖濃度について調べた結果、人工的に凍霜害を受けた漬け物が旨味があり、糖濃度も高いことがわかった。今後は、食品の凍結剤としての利用も期待できる。本年度は、菌体外に永核活性微粒子を分泌している永核活性細菌(Erwinia uredovora KUIN-3、Pseudomonas fluorescens KUIN-1)の最適培養条件「炭素源、窒素源、無機塩類、アミノ酸類などの栄養源と温度(1040°C)、pH(310)」を検討し、培養液中に含まれる永核活性微粒子を、1)遠心分離、2)膜分離、3)ショ糖遠心法、4)ゲル濾過クロマト分析などによって精製した。その精製された菌体外永核活性微粒子(ほぼ球状で、直径は約200nm)の構成成分を調べた結果、タンパク質、脂質、糖、ポリアミンなどが含まれていることがわかった。その構成成分と永核活性との関係を調べるために、種々の酵素を作用させて、その永核活性を調べた結果、プロテアーゼ、リパーゼ、ジアミンオキシターゼの作用によって永核形成温度や永核形成頻度が著しく低下した。現在は、どのような脂質やタンパク質が含まれているのか、さらに、どのような糖やポリアミンが含まれているのかを調べ、菌体外永核活性微粒子の再構築を検討している。前年度は氷核活性細菌による菌体外氷核活性微粒子の培養法と分離法について報告した。本年度は精製された菌体外氷核活性微粒子の構成成分であるタンパク質、脂肪、糖、ポリアミン類等が氷核活性にどのような影響を与えているかを検討した。

まず、菌体外氷核活性微粒子を種々の酵素(プロテアーゼ、リバーゼ、ジアミンオキシダーゼ、α-マンノシダーゼ、β-ガラクトシダーゼ)で処理した結果、氷核活性に著しい影響が見られたのはフロテアーゼ、リパーゼ、ジアミンオキシダーゼであった。そこで、まず菌体外氷核活性微粒子のタンパク質をSDS電気泳動で分析した結果、数種のタンパク質が確認されたが、その中の一つは氷核タンパク質で110kDaであることがわかった。他のタンパク質は構成タンパク質であると思われる。今回、ポリアミンが氷核活性に関与していることがはじめて確認されたことから、どのようなポリアミンが氷核活性に関与しているのかを調べた結果、スヘルミジンが氷核活性に関与していることがわかった。しかし、脂質は氷核活性にわずかに関与していることがわかった。糖類の関与は全く認められなかった。農家の人々の長い間の経験で野沢菜は凍霜害を受けた野沢菜を漬け物にすると旨味が出ると言われている。そこで、菌体外氷核活性微粒子の応用研究として、野沢菜の葉に菌体外氷核活性微粒子を散布して、野沢菜に人工的に凍霜害を受けさせて漬け物にした野沢菜と無散布で凍霜害を受けていない野沢菜と旨味や糖濃度について調べた結果、人工的に凍霜害を受けた漬け物が旨味があり、糖濃度も高いことがわかつた。今後は、食品の凍結剤としての利用も期待できる。
X線結晶構造解析によるキトサン複合体中における分子間相互作用の解明

平成16年度は、昨年度後期に放射光(SPring-8、BL40B2)を用いて収集したキトサン/HI錯体の繊維回折データを基に構造精密化を進め最終的な結晶構造モデルを決定することに成功した。実験室のデータのみによる解析ではモデルを一つに絞り込むまでには至らなかったが、放射光を利用することにより回折強度の弱い反射に関しても精度の高いデータを得ることができたため、キトサン/HI錯体の結晶構造を一義的に決定することが可能になったと考えられる。この解析結果より、キトサン錯体中における分子間相互作用に関して以下のようなことが明らかとなった。キトサン/HI錯体結晶中には結晶学的に2種類のヨウ素イオンが存在し、それらヨウ素イオンは互いに約5Åの間隔でキトサン分子の分子鎖軸方向と平行に配列し、ヨウ素イオンによるカラムを形成していた。一方のヨウ素イオンはその周囲にある3本のキトサン分子鎖のアミノ基と水素結合をしており、他方のヨウ素イオンは1つのアミノ基と2つのキトサン分子の6位水酸基との間に水素結合を形成し結晶構造を安定化していた。また、本年度もSPring-8のBL40B2ビームラインで(前期、後期各24時間のビームタイム配分)キトサン/HBr錯体、HCl錯体の繊維回折データの収集を行った。現在これら錯体の結晶解析を進めているが、HBr錯体についてはHI錯体と非常に類似したモデルで実測の強度分布をほぼ説明できることが明らかとなった。さらに、放射光により収集した高分解能データを基にキトサン水和型の結晶構造モデルについて再検討を行ったところ、従来のモデルとは異なったモデルの方が実測のX線データをより満足する可能性があることが示唆された。水和型の構造モデルについても現在さらに解析を進めている。以上のように、本研究によりこれまでほとんど明らかとなっていなかったキトサン錯体の構造の詳細、特にキトサンと酸との間の分子間相互作用について初めて明らかにすることができた。平成15年度前期は、主にキトサン/HI錯体について実験室のX線源を利用した予備測定により試料調整条件を検討し、放射光での測定に適した試料の作成方法を確立した。また、予備測定により得た繊維回折データを基に結晶構造解析を進め、実測強度分布をほぼ説明可能な複数の初期構造モデルを得た。本年度後期にSPring-8のBL40B2ビームラインのビームタイム3シフト(24時間)の配分を受けた。このビームタイムを利用して、キトサン/HI錯体の繊維回折データの収集を行った。その結果、実験室の測定ではS/N比が低く、精度の高い強度データを得ることのできなかった奇数層線の回折点に関しても、詳細な構造解析に十分な回折データを得ることに成功した。実験室のデータのみによる解析では最終的な構造モデルを一つに絞り込むまでには至らなかったが、本年度放射光を利用して収集した回折データに基づき構造解析を進めたところ、キトサン/HI錯体の結晶構造を一義的に決定することができた。構造解析の結果、キトサン/HI錯体結晶中には結晶学的に2種類のヨウ素イオンが存在し、それらヨウ素イオンは互いに約5Åの間隔で、キトサンの分子鎖軸方向と平行に配列し、ヨウ素イオンによるカラムを形成していた。一方のヨウ素イオンは、その周囲にある3本のキトサン分子鎖のアミノ基と水素結合をしており、他方のヨウ素イオンは1つのアミノ基と2つのキトサン分子の6位水酸基との間に水素結合を形成し結晶構造を安定化していた。さらに、キトサン分子鎖のアミノ基と6位水酸基との間にも分子間水素結合が形成されていた。キトサンは多くの有機酸、無機酸、遷移金属塩と結晶性錯体を形成することが知られていたが、その構造の詳細、特に分子間相互作用に関する情報は全く得られていなかった。本研究により、キトサンと酸との間の分子間相互作用について初めて明らかにすることができた。

現在これら錯体の結晶解析を進めているが、HBr錯体についてはHI錯体と非常に類似したモデルで実測の強度分布をほぼ説明できることが明らかとなった。さらに、放射光により収集した高分解能データを基にキトサン水和型の結晶構造モデルについて再検討を行ったところ、従来のモデルとは異なったモデルの方が実測のX線データをより満足する可能性があることが示唆された。水和型の構造モデルについても現在さらに解析を進めている。以上のように、本研究によりこれまでほとんど明らかとなっていなかったキトサン錯体の構造の詳細、特にキトサンと酸との間の分子間相互作用について初めて明らかにすることができた。
若年ニコチン暴露がもたらす時を超えた食行動変化：報酬系を介した脳内分子メカニズム

21世紀出生児縦断調査(厚労省H29年)の結果、受動喫煙に曝された小児が肥満を来しやすいことが明らかとなり、そのメカニズム解明が期待されている。従来の齧歯類を用いた実験から若年期のニコチン暴露が脳内報酬系を介して飲酒量を増加させること(Cell Rep2018)、エピゲノムを介して脳機能に変調を来すこと(Nat Neuroscie2016)が報告されている。また動物性脂肪の過剰摂取はエピゲノムを介して報酬系機能を撹乱し動物性脂肪依存を来す(Diabetologia2018)。これらを踏まえ、本研究では若年期ニコチン暴露が成獣期の食行動、脳内報酬系、脳内エピゲノムに及ぼす影響を検討する。
Si上無転位GaAs成長層を基板とした面発光レーザーの試作

将来の大容量情報社会を支えるキーデバイス、光・電子集積回路(OEIC)では、電気的な信号処理のみならず、大容量、多重、高速と言う光情報処理技術の特徴をフルに活用する。OEIC実現のためには、ヘテロエピタキシャル成長技術が鍵を握る。例えば、光源として用いる長寿命レーザーを実現するためには、無転位結晶が必須である。しかしながら、Si上に結晶成長したGaAs中の転位密度は、現状では10^6cm^<-2>台であり、高密度である。我々は、上記の問題を克服し無転位結晶を成長するために、マイクロチャンネルエピタキシー(MCE)という手法を提案した。MCEでは、狭い窓(マイクロチャンネル)を通し結晶情報は伝達するが、欠陥情報は遮り、転位の低減化が可能である。本研究課題では、MCEを用いてSi基板上にGaAs無転位領域を成長し、面発光レーザーを試作することを目的とした。その研究過程において、以下に述べるような成果が得られた。(1)ゲインガイド型レーザーをSi基板上に実現した。パルス動作ではあるが、GaAs基板を用いた場合と同等な良好な発振特性が得られた。(2)レーザー特性の向上のため、混入酸素の低減が重要である。そこで、MBE成長AlGaAs層中への酸素の混入メカニズムを調べた。その結果、酸素原子の表面偏析がその鍵をにぎり、ピーク、ディップ、遅れなどの特異な振る舞いを引き起こすことがわかった。(3)レーザー特性と酸素濃度との関係を調べたところ、強い相関を示し、しきい値電流密度低下のために酸素濃度の低減が必須であることが確認された。(4)GaAs基板上ではあるが、酸化狭窄構造をもつ面発光レーザーの試作をおこない、良好な発振特性を得た。(5)面発光レーザープロセスの自由度のさらなる向上のため、新しいプロセス技術である"酸化ブロック効果"の利用を試みた。本研究は、光・電子集積回路を実現するため、シリコン基板上に無転位GaAsを成長させ、これを基板としてGaAs系面発光ダイオードを試作することを目的としている。このためシリコン基板上にわれわれが開発したマイクロチャネルエピタキシ技術を用いて、無転位GaAsを成長させる研究を行ってきた。現在、液相エピタキシ技術を用いてシリコン基板上に幅100μm、長さ数mm、厚さ10μm程度の無転位GaAs層を成長させることに成功している。本研究では、まずこのようなシリコン基板上無転位GaAs基板をLPE法を用いて作製した。また、同時にマイクロチャネルエピタキシの条件最適化およびマイクロチャネルエピタキシにより成長させた層が合体するときの欠陥導入メカニズムを調べた。次に、このようなマイクロチャネルエピタキシャル成長層上に光デバイスを形成するための分子線エピタキシ成長を行った。光デバイスとしては、最終目標の面発光レーザ作製の準備として、まずシリコン基板上にGaAs-GaAs系発光ダイオードを作製した。測定の結果、良好な発光特性を示すことがわかった。次にシリコン基板上に形成されたマイクロチャネルエピタキシGaAs層上にGaAs-GaAlAs系端面発光型レーザダイオードを試作する研究を行った。分子線エピタキシーによりダブルへテロ構造を作製し、共振器を構成する端面を反応性イオンエッチングにより形成している。今年度はまだ測定には至っていないが、来年度始めには測定を行い、その結果をもとに次年度計画を立てる予定である。シリコン基板上飲む転位GaAsを用いた光デバイスの試作を始めることが出来たので、次年度はそれをさらに発展させる形で研究を行う。