hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
連帯型小規模フェアトレードのブランディングと文化交流による両地域活性化の研究

フェアトレードで社会の課題を解決しよう!」「ツキイチマルシェ」に参加。NPO団体や企業などのフェアトレード関係者が模索するフェアトレードの未来について、さまざまな観点を知ることができた。B......ブランディング作業として、シャンティ・シャンティ珈琲農園の特性から商品コンセプトを明確化し、外部コピーライターに商品スローガンおよびネーミング案を発注。2度のミーティングと複数回のメールでのやり取りにより意見交換し、制作を進めた。研究実績の概要で報告したなかで、Aの[1]フェアトレードタウン運動の実態調査と[2]フェアトレードショップの実態調査は、マーケティングの視点からみたフェアトレード産品の日本市場における実態を詳細に把握でき、ブランディング作業の基礎を固めることができた。[3]のフェアトレード関係のイベント参加では、新たな企業による伝統工芸とフェアトレードの結びつきや、エシカルという概念によるフェアトレードの社会的意味の拡張などが確認できた。進捗状況でやや遅れている点は、Bのブランディング作業である。当初のスケジュールでは29年度中にブランドコンセプトやネーミング案を完成させたかったが、30年5月時点での完成となり、2ヶ月弱の遅れとなった。今後は早急にパッケージなどのデザインサンプル制作に進みたい。〈ブランド構築とパッケージデザインへの落とし込み〉ブランディング作業を以下のプロセスで行った。ブランドストーリーの整理→ブランドコンセプトの抽出→3つの商品コンセプトを選定。1.産地(ネパール)の希少価値、2.フェアトレードの品質(食の安心・安全)、3.趣向品としてのおいしさ。→各コンセプトごとに商品スローガンの選定→ネーミング制作→ロゴデザイン制作→各要素をまとめ、コンセプトごとに3タイプのパッケージデザインを制作。〈商品力調査〉研究対象のコーヒー豆の商品力調査を実施。コーヒー豆は生産・加工の過程で様々な味と香りに変化するため、3名のロースターに当該製品の生豆のローストを依頼。コーヒー市場における現商品の位置づけと加工過程での変化と可能性について分析。結果を聞き取り調査した。本調査により、コーヒー業界のプロの視点からの商品力を客観的に把握することができた。〈ブランディング効果の調査〉
計算物理学分野のGRIDアプリケーションと並列プログラミングシステムの研究

本研究の目的は、計算物理学分野のアプリケーションに焦点を当て、Grid技術による広域並列分散コンピューティングにより新たな展開が可能になる応用の探索的技術開発と、それを支援する並列プログラミングシステムを構築することである。これまで、Grid上の並列プログラミングのための遠隔呼び出しを行う機構OmniRPCの実装・基本的な性能評価、網羅的分子配座探索アプリケーションCONFLEX-Gの開発を行ってきた。当該年度においてはアプリケーションとして、グリッド環境で並列化した分子配座探索プログラムについて、詳細な性能評価を行い、これについての論文1件、国際会議1件の発表を行った。また、計算宇宙物理学分野でのアプリケーションとして重力専用計算機GRAPE-6をグリッド上で共有利用するHMCS-Gを開発してきたが、複数のパラメータジョブをOmniRPCで遠隔の計算機で実行し、それぞれのジョブからGRAPE-6を利用する実験を行い、複合のグリッド利用の実証を行った。さらに、将来の展開としてP2P分散システムであるXtermWebを用いて、P2P環境にてOmniRPCのプログラムを実行する拡張について検討を行った。これにより、グリッドの計算資源だけでなく、P2P技術よりオフィスなどのPCも計算資源として利用できる可能性がある。なお、開発したソフトウェアOmniRPCについてはhttp://wwww.omni.hpcc.jp/OmniRPCで公開している。
熱輸送測定を用いた有機伝導体の物性研究

擬二次元有機伝導体で観測される特異な物性について、熱容量及び熱伝導率といった熱力学的測定を通じてその起源の解明を目指した。本年度は特に、低温で電荷秩序や電荷ガラスなどの電子基底状態を取るθ型の有機伝導体に注目し、その熱的性質について系統的な実験を行った。熱伝導率の温度依存性は電子状態の違いによって大きく変化することが明らかとなり、特に電荷ガラス物質θ-(BEDT-TTF)2MZn(SCN)4(M=Rb, Cs)では、無機ガラスやアモルファスに期待されるような極低温でのTの二乗に比例する温度依存性や、中温度域において熱伝導率のプラトー領域などが観測された。また、これらの熱伝導率や熱容量の温度依存性は、準結晶やクラスレート化合物の熱物性を議論する際に用いられる"ハイブリッドフォノンモデル"によって統一的に記述できることが明らかとなった。これは電荷ガラス状態に起因する物性を理解する上で重要な示唆を与えるとともに、本質的あるいは外因的に不均一性を有する有機伝導体の物性議論への拡張可能性を持つという点で、興味深い結果であると言える。またこの他にも、様々な構造、基底状態を持つ有機伝導体に対して熱測定を実施し、その温度依存性について考察した。対イオンとしてHgを含む有機伝導体では、結晶特有のウムクラップピークが観測されない等、その熱力学的性質の中に不均一性の兆候が強く表れていることから、これらの物質におけるスピン液体的な磁化率の振る舞いと何らかの相関を持つ可能性が明らかになった。当初予定していたθ型有機伝導体の熱測定は順調に進行し、それぞれ興味深い結果を得ることが出来た。極低温で超伝導体を示すθ-(BEDT-TTF)2I3に関しても、熱力学測定に必要な良質な単結晶を合成することに成功している。また、θ型以外にも特異な電子・スピンの基底状態を持つ有機伝導体に関しても結晶合成を行い、成功させることが出来た。今後速やかに測定を行う予定である。研究の過程において、低温で特異な熱伝導率の温度依存性を示す物質がいくつか見いだされたため、今後はこれらの物質の電子・スピン状態と熱伝導率の関係性について議論を続けていきたい。特に次年度に関しては、有機伝導体におけるスピンの熱伝導に焦点を当てて研究を行う予定である。
導電性高分子を用いたソフトアクチュエータの高機能化

導電性高分子は共役π電子の酸化・還元によって電子物性が顕著に変化する。その一例として、酸化によって電気伝導度が絶縁体から金属状態に転移する。酸化はπ電子が抜き取られ、その数に相当するマイナスイオン(アニオン)が導電性高分子に挿入される。その結果導電性高分子は、注入されたアニオンに相当する体積が増加する。また、還元によって可逆的に元の大きさに戻る。この現象を電気化学的変形(電解伸縮)と呼び、人工筋肉あるいはソフトアクチュエータとして、研究開発が行われている。注入されたイオンの数は、電気化学反応の電流値を時間積分することによって求められる電荷量から評価できるので、伸縮率からイオンの大きさを見積もることができる。このようにして求めたイオンの体積は、水和(イオンが水分子を抱き込み)しており、結晶イオン半径より大きいことが判った。特にカチオンでは、結晶イオン半径の小さいLi,Naなどの方か、水和イオン半径が大きいことが判った。ソフトアクチュエータの還元による収縮力の起源について、導電性高分子ポリピロールを用いて詳細に調べた。その結果、収縮力は基本的には導電性高分子の弾性力に対応することが判った。しかし、課題として弾性力はフックの法則(ヤング率)で決まるがヤング率は酸化によって変化するので、収縮力のメカニズムは複雑であることが判った。ポリピロールをTBABF4およびTBAClO4の安息香酸メチルの電解液を用いて電解重合し、電気化学的伸縮をNaCl, NaBr, NaNO3, NaBF4, NaClO4などの水溶液中で測定した。その結果、引張荷重を印加してNaCl, NaBr電解液を用いて電解伸縮させると、荷重が増加しても伸縮率はほぼ一定を示すことが、世界で初めてが判った。そのメカニズムについて現在解明している。本研究の目的は、導電性高分子の電解伸縮における伸縮率、収縮力および繰り返し寿命の向上などの高機能化である。これまで、伸縮率および収縮力を決める要因について電解重合によって得られるポリピロールを用いて、先行事例に拘ることなく、新規に研究を進めて来た。その結果、伸縮率はイオンの大きさで決まるが、その大きさは結晶イオン半径ではなく、水和イオン半径によることが、定量的な解析で明らかとなった。この結果は、これまで想像の域であったが、実測から確認できた点は、学術的に貴重な成果である。しかし、伸縮率の格段の増加は達成できなかった。更に、収縮力の起源について、ポリピロールの電解重合に用いる電解液とアクチュエータの伸縮に用いる電解液を複数種用いて、伸縮率の引張負荷依存性を調べた。その結果、合成に用いた負イオンより小さい負イオンを用いて伸縮を行うと、伸縮率は小さくなるが、張力負荷に依存しない伸縮率を示す興味深い結果を得た。この結果は、導電性高分子のソフトアクチュエータは、負荷が大きく変化しても収縮率が変わらない重要な特性で、実用上極めて重要な発見である。収縮力に関しては、その抗力は約30 MPa以上で、骨格筋肉の0.4 MPaに比べて約100倍に及ぶことが明らかとなった。この点において、今回の結果は予想以上の成果である。一方、大きい荷重を架けることによって導電性高分子が引き延ばされる、いわゆるクリーピングについて、定量的な評価ができた。このクリーピングの大きさは導電性高分子の電解重合に用いる電解液、およびアクチュエータに用いる電解液の種類にほぼ無関係で、負荷荷重にほぼ比例して増加することが明らかとなった。この結果は、これまで知られていない新しい知見である。以上の結果から総合的に、本年度の研究成果はおおむね順調に進展していると評価した。導電性高分子ソフトアクチュエータの高機能化の課題の一つは高速応答である。その課題を解決するために、例えば、ポリマーの多孔質化を行いイオンの拡散係数を大きくする工夫をする。これまで導電性高分子によるソフトアクチュエータの駆動は、電解液中の導電性高分子に電圧を印加して伸縮させてきた。一方、生体の筋肉はグルコースを酸化させることによって得られる化学エネルギーを直接運動エネルギーに変換することによって伸縮させている。その化学プロセスは極めて複雑であるが、導電性高分子を酸化・還元するにはバイオ燃料電池の反応を利用することができる。これまで、平行してアスコルビン酸やグルコース、アルコールおよび尿素を燃料とする燃料電池の基礎的な知見を得てきた。燃料電池の燃料極は還元作用、酸素極は酸化作用であることから、導電性高分子のアクチュエータを燃料極と酸素極の間に挟む3セル構造のアクチュエータを作製する。それぞれの層の間は、選択性イオン透過高分子膜を用い、燃料極の触媒と集電極、酸素極の触媒と集電極からなるアノードおよびカソード電極、および、導電性高分子に繋がる集電極の3電極構造とする。アノード電極と導電性高分子電極を接続することによって、燃料極との反応が起こり、導電性高分子は還元され収縮する。一方、カソード電極と導電性高分子電極を接続することにより、酸素極と反応により酸化され伸張する。即ち、導電性高分子電極をアノード電極あるいはカソード電極にスイッチすることにより、伸縮運動をさせる。バイオ燃料としては、血液中に存在するグルコース、膀胱に集められる尿素などが対象となり、酸素源には肺胞あるいは動脈中の血中酸素が対象となる。このようなバイオ燃料電池の酸化・還元機能を直接ソフトアクチュエータの駆動に用いる試みは世界初で、体内での人工筋肉、人工臓器の駆動などの先駆け研究で、その成果が期待される。

ソフトアクチュエータは、モータに代わる軽量、低ノイズのロボットや医療機器などを駆動する人間親和性が高い動力源(人工筋肉)として期待されている将来技術である。導電性高分子はソフトアクチュエータの有力な材料として、これまで長年に亘って研究開発が進められているが、未解決の課題が多くある。例えば、伸縮率、収縮力、応答速度、耐久性など総合的な観点からは実用レベルのパフォーマンスには至っていない。本研究では、伸縮率と応答速度の改善による高機能化を目標に研究を推進している。本年度は伸縮率と応答速度を律速している要因を、動作メカニズムの原理に立ち戻って明らかにすることによって、根本的で具体的な解決策を提案し、問題解決を狙う。導電性高分子は、電解液中で電気化学的な酸化・還元することによってアニオン若しくはカチオンのドーパントが出入りして、その体積分が形状変化となって伸縮する(電解伸縮と呼ぶ)。嵩高いイオンを用いれば、伸縮率は大きくなるが、イオンの拡散速度が遅くなり、伸縮の応答速度が低下する。また、伸縮率を大きくするには、高い印加電圧を架けて出入りするイオン数を多くすればよいが、劣化の原因となる。更に、伸縮力を増大すると伸縮率が低下することが判っている。このようなトレードオフ関係にあるパラメータを共に改善するには、電解伸縮のメカニズムの詳細に解明が必須である。平成28年度はポリピロール、ポリアニリンを用いて電解伸縮率を決定するイオンが、電解酸化によってどのような形態でインタカレート(挿入)されているかを詳細に調べた。また、伸縮力は導電性高分子材料の弾性力と直接関連しているので、試料の合成方法、ドーパントの種類による材料物性と伸縮力および伸縮率との関係を明らかにした。その結果の例として、ドーパントイオンは、僅かに溶媒和をしてインタカレートされたイオン結合であると推定できた。本課題は、複数年度で研究を推進しており、平成28年度の研究立ち上げからのスタートである。実験設備の導入と調整、研究体制の構築などに幾分期間を要したが、成果は当初目標を概ね達成していると評価できる。成果の具体的な内容について、次に述べる。平成28年度の研究計画調書の目標として、(1)分子変形に基づく電解伸縮の構築と、(2)高速応答への改善を挙げた。本課題を達成するには、電解伸縮の詳細なメカニズムの解明が必要で、伸縮率の電解質依存性の測定を行った。即ち、イオン種による伸縮率の違いを厳密に測定し、どのような形態でイオンが導電性高分子内に挿入(インタカレート)されているかについて詳細に調べた。一般に、物質の体積は構成する原子の種類とそれらの結合様式に依存し、共有結合、イオン結合、金属結合、分子結合などのモデルが知られている。これらのモデルと導電性高分子内にインタカレートされたイオンの結合様式を比較した。その結果、安息香酸メチルとTBABF4を用いて電解重合によって得られるポリピロールのアニオンドーピングによる電解伸縮では、水和したイオン半径(ストークス半径)よりかなり小さいイオン結合の大きさで挿入されていることが判った。
量的看護研究における統計的検定の検出力に関する研究

我が国の看護の量的研究においては、推測統計的な手段として、統計的検定が使用されている。検定では、帰無仮説が正しいときに、これを誤って棄却し、誤った対立仮説を採択する「第1種の誤りを犯す確率(α)」についての必要性は広く認識されている。これに対して、帰無仮説が誤っており、対立仮説が正しいときに誤って対立仮説を棄却する「第2種の誤りを犯す確率(β)」に関して、1ーβで表される検定力について言及される論文はほとんど見あたらない。本年度は、検出力に関する数理統計的基礎について広く知見を収集するとともに、使用するソフトウェアについて検討することを海外調査研究や先行文献の検討等により実施した。統計的検定の検出力に関連する知見としては、研究計画段階でのサンプルサイズの設計の多くに活用され、その際の効果量の見積もりとしては、殆どにおいて検定の種類ごとに提案されているcohenの基準が採用されていた。また、以前のヴァージョンに比較して、より多くの検定方法における対応した商用のソフトウェア(nQuery、PASS等)が販売されていることは大きな収穫であった。また、無償のものとしてG*POWERが広く認知されており、最近、ユーザーが拡充しているR(無償)によるプログラムも相当程度の機能が備わっていた。現在、申請者が活用するSASおよびJMPにおいても、一定程度の関連機能が充実していることがわかった。商用のプログラムにおいては、インターネットによるトレーニングが提供されていた。本年度の研究目的をほぼ満たしている。研究対象として選択する看護系論文を、原則として最近の5年間の研究論文から選択する。そして、母集団における効果量は、Cohenの先行研究に準拠し、検定の種類ごとに小・中・大の3段階に設定する。なお、検定の有意水準は5%とし、両側検定と片側検定の区別が必要なt検定と相関係数の検定は全て両側検定とする。さらに、自由度は論文中に記載されたものを用い、記載のないものや明らかに誤用と判断されるものについては、研究のデザインからもっとも合理的と判断される自由度を用いる。そして、標本の大きさは、検定で実際に用いられたと考えられる欠損値のあるものを除いた標本数を使用する。ここで、1編の論文中に通常は複数の検定が行われているため、1編の論文に含まれるすべての検定に対する検定力を小・中・大の3つの母集団効果量別に平均し、求めた平均値をその論文における検定力とする予定である。以上の手順により、対象となる全ての検定について,小・中・大の各効果量のもとでの検定力を算出する。なお、標本効果量としては、一般的な計算方法に従うこととする。さらに、研究実施後に判明する「標本における効果量」についても検討に含める。加えて、研究方法(RCT、コホート研究、横断研究等)の違いによる検定力の相違についても分析を試みることとする。これら以外については、分析論文における使用頻度を元に追加することとする。そして、検定力および標本効果量を求めるために必要な以下の情報を抽出する。1検定力:(a)用いられている検定の種類、(b)標本の大きさ、(c)自由度、2標本効果量:1の(a)(c)に加えて(d)検定統計量の値を求める。これらの値に基づき、検定力を求める。

ここで、1編の論文中に通常は複数の検定が行われているため、1編の論文に含まれるすべての検定に対する検定力を小・中・大の3つの母集団効果量別に平均し、求めた平均値をその論文における検定力とする予定である。以上の手順により、対象となる全ての検定について,小・中・大の各効果量のもとでの検定力を算出する。なお、標本効果量としては、一般的な計算方法に従うこととする。さらに、研究実施後に判明する「標本における効果量」についても検討に含める。加えて、研究方法(RCT、コホート研究、横断研究等)の違いによる検定力の相違についても分析を試みることとする。これら以外については、分析論文における使用頻度を元に追加することとする。そして、検定力および標本効果量を求めるために必要な以下の情報を抽出する。1検定力:(a)用いられている検定の種類、(b)標本の大きさ、(c)自由度、2標本効果量:1の(a)(c)に加えて(d)検定統計量の値を求める。これらの値に基づき、検定力を求める。海外調査研究のための航空費が予算を下回ったことと、検定縮分析のためのソフトウェアの金額が予定を下回ったため。
殷周青銅器銘文の形態学的研究

高精細デジタル画像とマイクロスコープ画像を利用し、泉屋博古館、黒川古文化研究所、白鶴美術館、根津美術館、寧楽美術館にそれぞれ所蔵されている殷周青銅器およそ140点以上の銘文文字について、そのごく細部の形態を検討した。その結果、文字施文の形状にいくつかの形式が存在することが明らかになった。さらに時期毎の文字施文の状況を把握することによって、その施文形式の系譜をたどった。そしてとくに殷墟期および戦国期では、文字の製作に複数の技法が併用されていたこと、そしてそのうちのひとつに消失原型を利用する方法が継続的に採用されていたことを確認することができた。泉屋博古館収蔵の有銘青銅器70点について、高精細画像を取得した。レンズと被写体との距離を80cmに統一して撮影を実施することにより、ほぼ同スケールの画像になるようにした。取得した画像は文字ごとに整理をおこなった。それらにテキスト情報を付し、文字のデータベース作成にとりかかった。さらに銘文に枠が存在するものは枠ごとのデータも併せて整理した。そして文字の輪郭線をイラストレーターでトレース抽出し、それを異なる器の同一文字に重ね合わせを試みた。とくに12点セットで製作された戦国時代前期(紀元前5世紀末)の編鐘について検証をすすめた。基本的に青銅器は錆や金属腐食の影響で、表面状況が悪いものが多く、この編鐘についても一部文字が非常に判別しにくい箇所が散見する。これまで銘文研究で使用されていた拓本では判別できなかった文字細部についても、重ね合わせた文字輪郭線と高精細画像とを比較することにより、文字線と金属腐食とを峻別することができた。そして、12点セットのうちで、きわめて特徴的な文字製作規格が存在することが判明した。編鐘は12点がほぼ大小相似形で製作されているが(第1器が最大、第12器が最小)、いずれも文字列の周囲に銘文枠が存在する。この文字列と銘文枠について、第1器第3器の3点、第5器第10器の6点、第11・12器の2点が、それぞれ銘文枠・文字ともに完全に同一で、同一の原型から製作されたことが判明した。銘文研究のなかでも文字の製作技法に関する研究では、高精細画像をもとにした文字輪郭線の抽出と重ね合わせが極めて有効な手段であると再認識した次第である。日本国内美術館・博物館所蔵殷周青銅器銘文の高精細デジタル画像取得は、25年度に完了した泉屋博古館所蔵品82件に加え、26年度は寧楽美術館所蔵品17件、黒川古文化研究所所蔵品41件、根津美術館所蔵品8件について実施した。とくに対象資料からの焦点距離を80cmに統一して、ピクセル等倍上で大きさが揃うように撮影をおこなった。その結果総数148件の銘文の画像取得を完了した。これら文章となっている銘文から1文字ずつ切り出しをおこない、総文字数約2000文字の整理をおこない、文字データベースを作成するための基本作業を完了した。撮影した画像は、銘文位置の関係でどうしても本来の形状を保つことのできない文字があったため、拓本画像も併せて1字ずつ切り抜きをおこなった。併せて、それら切り抜き文字をデータベース化するため、データベースソフトFileMakerのデータベースフォームを作成し、逐次入力を開始した。これにより当初の研究目的である文字細部の分析を本格的におこなうための基礎作業に目処を付けた。また26年度は泉屋博古館所蔵編鐘12器の銘文について詳細な解析を実施した。12器のうち64字の長銘が4器、4字の短銘が8器あり、各々同一の文章を入れている。これらの文字をピクセル等倍上で大きさの揃った高精細画像で比較分析した結果、全く同じ形状、同じ溝調整の文字が複数器で共有されていることが判明し、編鐘の銘文製作において、スタンプのような文字原型の使用を想定した。この成果についてアジア鋳造技術史学会誌に研究論文として発表した。青銅器銘文部位の高精細画像データ取得について、当該年度は白鶴美術館所蔵の有銘青銅器の撮影を実施した。これによりこれまで取得したものと合わせ、およそ2000字強の文字データを取得した。これをもとに銘文1字ずつ切り出し、文字データベースの作成に着手した。当該年度はこれらのうち1300文字について入力整理が完了した。この高精細データベースをもとに解析を行い、とくに殷墟期の文字について、1文字溝底がフラットで端部までフラットな状態を維持してほぼ垂直に立ち上がるタイプ、2溝底がフラットで端部が先細りして傾斜しながら立ち上がるタイプ、3断面形状がV字形で端部が傾斜しながら立ち上がるタイプの3類を抽出し、とくにタイプ1について文字線の交わる部分で段を形成する(交わる2本の線が同一レベルにない)ものを確認した。さらにタイプ1では文字輪郭部分が表面側に盛り上がっている(めくれ上がっている)例を多数検出した。これをもとに文字の鋳造方法を検討した。タイプ1タイプ2については、鋳型面粘土紐貼り付け、原型押し当て、消失原型使用の3種類、タイプ3については消失原型使用をそれぞれ想定した。この点を実証すべく、鋳造実験による再現を試みた。鋳型面粘土紐貼り付けについては、単純な文字の場合、当初の想定よりも良好に鋳だすことができることを確認した。

現在確認されている殷墟期の文字鋳型は、河南安陽孝民屯遺跡出土の1点のみであるが、今回作成した鋳型の注湯後の表面状況は、この孝民屯遺跡出土の鋳型の表面状況と極めて類似していた。また消失原型使用については、蝋によって検証した結果、タイプ1にいくつか見られた文字輪郭部分のめくれ上がりを再現することができた。これらのことから殷墟期では、文字鋳造について、複数種類の鋳造方法が採用されていた可能性が高いことが判明した。高精細画像データの取得が文字数に換算して2000字に到達し、おおむね当初の予定をクリアした。さらに文字データベースについてもフォームが確立し、スムーズな入力整理が可能となり、おおよそ1300文字についてデータ解析が可能となった。2015年度の殷墟期青銅器銘文の文字形状検討に引き続き、2016年度は西周期の文字形状の検討、および銘文文字と同じ凹線で表現された沈線文様の比較検討を実施した。まず西周期の文字形状については、これまで蓄積した高精細画像データをもとにして、時期毎の文字形状を比較したところ、前期から中期にかけては、殷墟期にみられた文字溝底がフラットで端部までフラットな状態を維持してほぼ垂直に立ち上がるタイプと、溝底がフラットで端部が先細りして傾斜しながら立ち上がるタイプとが併存していた。さらにそのうちの1例では、文字輪郭部分が表面側に盛り上がっている(めくれ上がっている)状況を確認した。これは消失原型に文字を彫刻した痕跡と考えられ、殷墟期より引き続き、消失原型を用いた文字鋳造が行われていたことを示す例といえよう。西周後期の文字形状は、それまでの溝底がフラットなタイプに加え、溝断面がV字状あるいはU字状を呈する例を多く確認することができた。さらに泉屋博古館所蔵の鐘1点について、一部の文字を削り消してその上に新たに文字を彫刻した例を確認した。祭祀を執り行う二名の人物のうちの一名を修正しており、長期間の使用により祭祀を執り行う人物が替わったことを示している。この器の刻銘特有の刻み痕跡は、昨年度調査を実施した山西曲村晋侯墓出土鐘の刻銘に認められる痕跡と極めて類似していた。さらに銘文文字と同じ凹線で表現された沈線文様の検証を進めるために、河南安陽殷墟出土鋳型の調査を実施した。鋳型上にあらわされた沈線文様部位(鋳型上では凸線になる)を精査した結果、凸線の輪郭に極めて細く薄い沈線があり、鋳造後の製品はその痕跡を磨き消していることが判った。また凸線の形状は頂面(鋳造品では溝底)が完全にフラットで、一部の青銅器文字の状況に類似するものの、大多数が異なる形状をしていることを確認した。高精細デジタル画像とマイクロスコープ画像を利用し、泉屋博古館、黒川古文化研究所、白鶴美術館、根津美術館、寧楽美術館にそれぞれ所蔵されている殷周青銅器およそ140点以上の銘文文字について、そのごく細部の形態を検討した。その結果、文字施文の形状にいくつかの形式が存在することが明らかになった。さらに時期毎の文字施文の状況を把握することによって、その施文形式の系譜をたどった。そしてとくに殷墟期および戦国期では、文字の製作に複数の技法が併用されていたこと、そしてそのうちのひとつに消失原型を利用する方法が継続的に採用されていたことを確認することができた。高精細デジタル画像取得銘文件数が当初目標の75%、文字数が当初目標の80%にそれぞれ達した。
英語科教育における授業分析用パソコン・ソフトの開発と応用に関する実践的研究

本研究の目的の第一はパソコンを使用して、英語科授業の記録と分析を行うソフトの開発を行うことにあった。パソコンソフトは開発し、稼働できる状態になった。記録の対象は、教師発言5種、生徒発言4種、沈黙1種のカテゴリーとし、それぞれについて発言者(機器による言語刺激の発信を含む)とそれを受容する者、1:1か1:多か、グループ間か、を特定することとした。さらに、それぞれのカテゴリーについて、実際の発語行為の下位区分を非言語行為を含めて設定した。全ての発話行為について、その正誤を併せて記録することとした。記録の方法は、リアル・タイムではなく、事後に行う方式を採用した。先ず、授業中に生起する教師、生徒の発話(・非音語)行為を全て「区切りをつける」こと(Index入力)を行い、インデックスをビデオ資料に電子的に書き込んだ後、それを再生しカテゴリー入力を行う方式を採用した。カテゴリー数、深度の複雑さからリアルタイムでの入力には不適である。入力の際の授業資料はコンピュータ・ビデオ・デッキを使用し、コンピュータのディスプレイに呼び出し(1/4分割画面)、これを見ながらインデックス入力、カテゴリ入力を行う。このパソコンソフトの開発により、従来に比べ英語の授業・学習行為に含まれる多要菜を一度に取り出し、分析の対象とすることができるようになった。授業研究のツールとして、また、教員養成教育における授業実践演習の基礎的資料を提供することができる。英語授業のIA用ツールを開発した。以下にその特徴をあげる。(1)コンピュータと8ミリビデオ映像を連動させる方式を採用したことにより、授業中の教授・学習行為の全てにわたってコード化することに成功した。すなわち、授業中の行為全てをビデオ画面を再生しながら固定する信号をビデオ・テープ上に載せることにより、授業行為をそれぞれ独立して取り出すことができ、さらに同一行為をすべて検索することが可能になった。(2)複数の教授者、及び発話者の同定に対応できるコード化の方法を取り入れた。このことによりAETとの協同授業の分析や発話行為への参加のあり方についての分析が可能となる。(3)教授・学習行為のモード毎のコード化できる方法を取り入れた。語学の学習には「聞く」「話す」「読む」「書く」の4つのモードがあるがこれを明確にして教授・学習行為を捕捉できるようにした。(4)外国語の教室における教授・学習行為には、クラス全体で進行するものから、グループ、ペア-、個人に至る多様な学習集団の大きさがあるが、これを明確に捕捉できる方法を取り入れた。(5)学習・発話行為を引き起こすイニシエータとしての刺激、並びに学習・発話行為を続けさせる促進剤としての刺激は、教授者の発話に留まらず、テープの音声、ビデオ映像、その他の視覚教材があるが、これらを明確に捕捉する方法を取り入れた。以上を総合して一つのパソコン用ソフトとして開発できたことで、英語の授業を多角的に記録し分析する資料を得ることができるようになった。引続き、平成7年度はこのツールを使用してまとまった数の授業資料を記録・分析し、ツールとしての信頼性、妥当性の検討を行いつつ、複数入力の方法及びコード化した資料のデータベース化の方法を開発して行く。平成6年度に開発した英語科授業の記述・分析のための相互作用分析のツールの確定を第一の研究課題とした。具体的には、(1)一時間の授業を教授・学習行為が生起する度に固定してゆくこと、(2)(1)に基づいて、それぞれの行為毎にカテゴリーによってコード化して行くこと、(3)コード化したデータをもとに各種の計算を行うことであった。続いて、第二の課題としては、時系列で並んでいるデータから、授業解釈のための有意のデータ群の取り出しの方式を考察すること、第三に、実際の授業資料についてこのツールを適用して授業の記述、分析、解釈を行いツールとして期待される機能の検証であった。上記一の(1)(2)については、期待通りの成果を上げることができた。(3)についてはソフト開発の当初見込んでいたデータの総量に誤りがあることが分かり、これを手直しすることになった。

さらに、演算方式の非能率性が発見されデータの処理に多量の時間を要することとなり、これの手直しをすることになった。このソフトの改良は現在も進行中で、今年度中には完了する見込みである。従って、実際の授業資料についての分析作業は当初の予定を大幅に変更せざるを得なくなり、少数の授業例について試行するにとどまる結果となった。第二の課題については、データの処理容量の問題と関係するところから、ソフトの改良を待って行うこととし、今年度中には成果を提出するには至っていない。第三の課題については部分的ながら、従来とは異なる授業の記述・分析が行えることを確認できた。
金属-半導体界面におけるショットキー理想極限の実現とその電子デバイスへの応用

本研究は主要半導体材料について、電気化学的その場プロセスを用い、フェルミ準位のピンニング現象を除去した「ショットキー理想極限」を実現することを試みるとともに、それを電子デバイスに応用することを目的とする。得られた成果を以下にまとめる。1)電気化学プロセスによりInP,GaAs,GaN系半導体上に形成したショットキー接合の障壁高は、金属の仕事関数に強く依存する事を見いだした。特に、Pt/n-InP,Pt/n-GaAsショットキーダイオードにおいて、それぞれショットキー理想極限をほぼ実現する0.86eV,0.92eV以上の障壁高が再現性良く得られた。2) XPS/AES,C-V,I-V,ラマン散乱測定により、電気化学プロセスによる金属-半導体界面には、酸化物や歪みは存在せず、また界面近傍にプロセス損傷による深い準位は存在しないことを明らかにした。3)詳細なAFM測定により、界面形成は、粒径数nmの超微粒子を核とし、その粒径の増大と飽和(50nm)、粒子数の増大を伴って生じることを明らかにした。また、Pt/n-InPショットキー接合に関して、微粒子の粒径分布が均一でしかも粒径のより小さな微粒子構造を有するショットキー接合が、より大きな障壁高を持つという相関があることを明らかにした。さらに、導電性プローブを有するAFMを用いたI-V測定により、単一のPtドットにおいても、大きな障壁高が実現されていることを確認した。4)以上の結果は、電気化学プロセスにおいては、金属電極形成初期に金属が微粒子状に析出することで、ストレスの無い金属-半導体界面が形成され、しかも界面近傍にはプロセス損傷が存在しないため、界面におけるフェルミ準位のピンニングが緩和し、金属の仕事関数に強く依存した障壁高が実現されたものと解釈される。5)電気化学プロセスを電子線リソグラフィーと組み合わせ、高周波トランジスタに必須のサブミクロン寸法のマッシュルーム型ゲート電極の形成、および、インプレーン型およびラップゲート型のショットキーゲートを有する量子デバイス・単電子デバイスの形成に成功した。金属-半導体界面研究の原点となった「ショットキーの理想理論」によれば、界面形成後の半導体バンドに対する金属のフェルミ準位位置は、金属の仕事関数と半導体の電子親和力との違いによって決定される。この理論に従う状況が実現できれば、仕事関数の異なる金属を用いることにより、半導体に対し、任意の障壁高を持つショットキー接合や理想的な電子や正孔の供給層の形成が可能となり、それが応用上半導体エレクトロニクスに与えるインパクトは極めて大きい。本研究は主要半導体材料について、電気化学的その場プロセスを用い、フェルミ準位のピンニング現象を除去した「ショットキー理想極限」を実現することを試みるとともに、それをいくつかの電子デバイスに応用することを目的とする。1)Pt/InPショットキーダイオードにおいて、0.86eV以上の障壁高さが再現姓良く得られ、理想因子も1.1程度と極めて良好な値を示した。2)Pt/InP接合界面を、容量-電圧法、ラマン分光法および光電子分光法により詳細に評価した結果、酸化層が存在せずストレスの極めて小さい界面が形成されていることが明らかとなった。3)酸性溶液中において、n-InP表面のSTM観察条件を見いだし、金属メッキ直前の液中陽極エッチングがInP表面の酸化膜除去に有効であることを明らかにした。4)InP系混晶半導体のInAlAsおよびInGaAsに対しても、良好なPtショットキー接合が電気化学プロセスによって実現できた。ショットキー障壁

高さは、それぞれ,0.9eV,0.5eVとなり、従来の蒸着法によるショットキーダイオードの場合より、300meV以上も高い障壁高が得られた。5)界面におけるフェルミ準位のピンニング現象が外因性の機構に起因していることを明らかにした。6)電気化学プロセスによるPt微粒子の粒径制御を可能とし、粒径分布が均一でしかも粒径のより小さなPt微粒子構造を有するショットキー接合が、より大きな障壁高を持つという相関があることを見いだした。7)電子ビーム露光法とパルスモード電気化学プロセスを組み合わせることにより、Pt微粒子のドットアレイの形成に成功し、最小ドット径20nmを得た。本研究は主要半導体材料について、電気化学的その場プロセスを用い、フェルミ準位のピンニング現象を除去した「ショットキー理想極限」を実現することを試みるとともに、それを電子デバイスに応用することを目的とする。得られた成果を以下にまとめる。1)電気化学プロセスによりInP,GaAs,GaN系半導体上に形成したショットキー接合の障壁高は、金属の仕事関数に強く依存する事を見いだした。特に、Pt/n-1nP,Pt/n-GaAsショットキーダイオードにおいて、それぞれショットキー理想極限をほぼ実現する0.86eV,0.92eV以上の障壁高が再現性良く得られた。2) XPS/AES,C-V,I-V,ラマン散乱測定により、電気化学プロセスによる金属-半導体界面には、酸化物や歪みは存在せず、また界面近傍にプロセス損傷による深い準位は存在しないことを明らかにした。3)詳細なAFM測定により、界面形成は、粒径数nmの超微粒子を核とし、その粒径の増大と飽和(50nm)、粒子数の増大を伴って生じることを明らかにした。また、Pt/n-InPショットキー接合に関して、微粒子の粒径分布が均一でしかも粒径のより小さな微粒子構造を有するショットキー接合が、より大きな障壁高を持つという相関があることを明らかにした。さらに、導電性プローブを有するAFMを用いたI-V測定により、単一のptドットにおいても、大きな障壁高が実現されていることを確認した。4)以上の結果は、電気化学プロセスにおいては、金属電極形成初期に金属が微粒子状に析出することで、ストレスの無い金属一半導体界面が形成され、しかも界面近傍にはプロセス損傷が存在しないため、界面におけるフェルミ準位のピンニングが緩和し、金属の仕事関数に強く依存した障壁高が実現されたものと解釈される。5)電気化学プロセスをトランジスタのゲート電極形成に適用した。従来の様な複雑なプロセスを経ずに、電子線露光による電極パターン形成と電気化学プロセスのみの単純なプロセスにより、高周波トランジスタに必須のサブミクロン寸法のマッシュルーム型ゲート電極が形成可能であることを示した。
ストレス応答におけるCa^<2+>とCa^<2+>依存性タンパク質の役割

本研究の目的はストレス応答初期過程におけるシグナル伝達の分子機構をCa^<2+>シグナルを中心に,酵母を用いて解き明かすことである.前年度までに,Ca^<2+>の流入に欠損をもつ突然変異株mid1およびCa^<2+>の受容に欠損をもつと考えられる突然変異株mid2の解析を行い,MID1遺伝子産物(Midlp)は種々のイオンチャンネルの膜貫通ドメインと相同な領域をもつこと,およびMID2遺伝子産物(Mid2p)は動物のalpha-ラクトアルブミンのCa^<2+>結合領域と相同な領域をもつことを明らかにしている.本年度は,まず,Mid1pの細胞内局在部位と機能ドメインの同定,およびMid2pのCa^<2+>結合能の研究を行った.その結果,Mid1pは形質膜に貫通して存在すること,およびMid1pのC-末端ドメインは栄養増殖には必要ないが,性フェロモンの作用を受けたときのCa^<2+>流入に重要であることを明らかにした.Mid2pは大腸菌で大量生産し,部分精製し,^<45>Ca^<2+>を結合することを示した.また,Mid1変異株は53°Cの熱ストレスに野生株より10倍感受性であることを明らかにした.さらに,カルモデュリンおよびカルモデュリン依存性タンパク質キナーゼIIの変異株は熱抵抗性の獲得能が野生株より低かった.以上のことから,Ca^<2+>およびCa^<2+>依存性タンパク質はストレス応答を正にコントロールしていると考えられる.本研究の目的はストレス応答初期過程におけるシグナル伝達の分子機構をCa^<2+>シグナルを中心に,酵母を用いて解き明かすことである.前年度までに,Ca^<2+>の流入に欠損をもつ突然変異株mid1およびCa^<2+>の受容に欠損をもつと考えられる突然変異株mid2の解析を行い,MID1遺伝子産物(Midlp)は種々のイオンチャンネルの膜貫通ドメインと相同な領域をもつこと,およびMID2遺伝子産物(Mid2p)は動物のalpha-ラクトアルブミンのCa^<2+>結合領域と相同な領域をもつことを明らかにしている.本年度は,まず,Mid1pの細胞内局在部位と機能ドメインの同定,およびMid2pのCa^<2+>結合能の研究を行った.その結果,Mid1pは形質膜に貫通して存在すること,およびMid1pのC-末端ドメインは栄養増殖には必要ないが,性フェロモンの作用を受けたときのCa^<2+>流入に重要であることを明らかにした.Mid2pは大腸菌で大量生産し,部分精製し,^<45>Ca^<2+>を結合することを示した.また,Mid1変異株は53°Cの熱ストレスに野生株より10倍感受性であることを明らかにした.さらに,カルモデュリンおよびカルモデュリン依存性タンパク質キナーゼIIの変異株は熱抵抗性の獲得能が野生株より低かった.以上のことから,Ca^<2+>およびCa^<2+>依存性タンパク質はストレス応答を正にコントロールしていると考えられる.
動物細胞における細胞周期チェックポイント機構の解明

1.Chk1ノックアウトマウスの作製と解析Chk1ヘテロ(Chk1^<+/->)マウスは見かけ上明らかな異常を認めなかったが、Chk1^<-/->マウスは胎生7.5日(E7.5)以前に致死であることがわかった。E3.5の桑実胚の解析から、胚内部の増殖の盛んな細胞に凝集して断片化した多数の微小核を認めた。また、Chk1^<-/->胚における細胞死の少なくとも一部はアポトーシスによるものであると思われた。Chk1^<+/+>あるいはChk1^<+/->胚においてはX線や紫外線、あるいはアフィディコリン処理によりMI値が大きく減少した。しかしながら、Chk1^<-/->胚ではMI値は未処理のものと同程度であった。これらの知見は、Chk1^<-/->胚においては、DNA傷害や複製阻害に反応したG2期での細胞周期停止機構が完全に損なわれており、Chk1がG2チェックポイント制御に必須な遺伝子であることを示していると考えられた。2.Cds1(Chk2)ノックアウトマウスの作製と解析Cds1(Chk2)ノックアウトマウスの胎生期での死亡は認められず、見かけ上明らかな異常を認めなかった。さらに、MEF細胞の解析からCds1(Chk2)-/-細胞はDNA傷害あるいは複製阻害に反応したG2期停止にほとんど異常を認めなかった。しかしながら、DNA傷害に反応したp53タンパク質の安定化と、それにともなうアポトーシス誘導が損なわれていた。これらの知見から、細胞内においてp53を介してアポトーシスを制御するキナーゼであると考えられた。ヒトChk1はいかなるDNA障害にも反応せず、その活性に変化を認めなかった。興味あることにヒトChk1はアフィディコリン処理によるDNA複製阻害に反応してリン酸化を受けることが分かった。Cds1はChk1と異なり、正常線維芽細胞およびHeLa細胞においてはすべてのDNA傷害に反応してリン酸化を受けて活性化した。しかしながら、ATM欠失細胞においてはUVおよびMMSによるDNA傷害には反応するが、X線によるものには全く反応しなかった。このことはATM欠損患者の臨床症状とよく一致する。ヒトCds1の発現を各種ガン細胞を用いて調べたところ、p53欠失ガン細胞ではCds1の発現が高く、正常p53を有するものではCds1の発現が非常に低いことが分かった。Cds1の発現はOncoproteinで形質転換すると強く誘導されることが分かった。さらに野生型p53発現アデノウイルスをこれらの細胞に感染させたところ、SV40 largeT抗原およびE6により誘導されたCds1の発現は強く抑制されたが、E7により誘導されたものは影響を受けなかった。Chk1ノックアウトマウスの作製とその解析を行ったところ、Chk1ノックアウトマウスは胎生初期に致死的であった。E3.5日卵の解析からChk1ノックアウト卵では異常核を認めた。この異常核はDNA複製阻害において増強されたが、DNA傷害では増強されなかった。哺乳動物細胞においてChk1はDNA複製チェックポイントを、Cds1はDNA傷害チェックポイントをそれぞれ抑制すると考えられた。この結果は分裂酵母におけるDNA傷害・複製チェックポイント機構と多少異なる新しい抑制機構が存在することを示唆している。しかしながら、これらChk1およびCds1がいかなる分子機構により活性抑制されているのか、またChk1およびCds1の下流で働き細胞周期抑制に直接関与する因子についても未だ未知の部分が多い。今後これらの点について明らかにすることは、哺乳動物細胞における染色体安定性維持機構の理解につながるのみならず、ガンおよび老化の分子機構の全容解明に近づくものと考えられる。1.Chk1ノックアウトマウスの作製と解析Chk1ヘテロ(Chk1^<+/->)

マウスは見かけ上明らかな異常を認めなかったが、Chk1^<-/->マウスは胎生7.5日(E7.5)以前に致死であることがわかった。E3.5の桑実胚の解析から、胚内部の増殖の盛んな細胞に凝集して断片化した多数の微小核を認めた。また、Chk1^<-/->胚における細胞死の少なくとも一部はアポトーシスによるものであると思われた。Chk1^<+/+>あるいはChk1^<+/->胚においてはX線や紫外線、あるいはアフィディコリン処理によりMI値が大きく減少した。しかしながら、Chk1^<-/->胚ではMI値は未処理のものと同程度であった。これらの知見は、Chk1^<-/->胚においては、DNA傷害や複製阻害に反応したG2期での細胞周期停止機構が完全に損なわれており、Chk1がG2チェックポイント制御に必須な遺伝子であることを示していると考えられた。2.Cds1(Chk2)ノックアウトマウスの作製と解析Cds1(Chk2)ノックアウトマウスの胎生期での死亡は認められず、見かけ上明らかな異常を認めなかった。さらに、MEF細胞の解析からCds1(Chk2)-/-細胞はDNA傷害あるいは複製阻害に反応したG2期停止にほとんど異常を認めなかった。しかしながら、DNA傷害に反応したp53タンパク質の安定化と、それにともなうアポトーシス誘導が損なわれていた。これらの知見から、細胞内においてp53を介してアポトーシスを制御するキナーゼであると考えられた。
中高エネルギー重イオン核物理の研究

中エネルギー重イオン核反応は、(ア)安定領域から遠く離れた未知核種の良い生成手段であると同時に、(イ)低エネルギー領域で特徴的な原子核・原子核衝突と高エネルギー領域に特徴的な核子・核子衝突の移行領域にあたり、核反応のメカニズムを解明するカギを握っていると考えられる。本研究では、以下の研究課題について、研究会・ワークショップ等により世界の研究現状を分析し、問題点の解明と今後の研究指針を定め、実験的研究に適切な新しい測定装置の開発と理研リングサイクロトロン等における具体的実験を実施した。これらの成果は、多数の国際学会等に公表され、国際学術誌に発表された論文も数十篇にのぼっている。最終年度にはこの成果を研究成果報告書にまとめ印刷・公表した。I.新しい不安定核種の研究(i)タンデム型高収率反跳核分析器の基礎研究と設計・建設・稀少生成核の研究。(ii)入射核破砕反応による中重核領域の新同位元素の生成と宇宙物理への応用。(iii)2次ビームの生成と軽核の精密研究。II.中エネルギー核反応の研究(i)しきい値以下の荷電兀中間子生成。(ii)高温核の形成と崩壊。多重相関過程測定器の建設と実験の実施。(iii)中エネルギー重イオン反応機構の理論的研究。III.核構造と弱い相互作用(i)レーザー核分光法による不安定核の精密研究。(ii)大立体・広角度運動量分析器の設計と建設。(iii)超許容フェルミベータ崩壊と弱い相互作用。(iv)2兀型フッ化バリウム検出器の設計・建設と高エネルギーガンマ線測定による多体効果の研究。中高エネルギー重イオン核物理の発展を目指す全国の研究者を組織し、当面理研リングサイクロトロンによる実験的研究を中心として、以下に示す主要課題別に作業部会を構成し、実験・理論の両面から研究課題の検討とそれに適合する実験計画の作成や測定装置の設計を行った。(1)不安定原子核の核分光的研究α-β-γ分光,弱い相互作用,レーザー核分光,インビームγ線分光,2次不安定核ビーム実験等を目標として、大型反跳核分析器と複合型オンライン質量分析器の検討と概念設計を完成した。また、東大核研にある類似の小型装置を用い、予想性能の試験実験を行い、満足な結果を得た。これらの結果は、米国・欧州の国際会議で発表され、注目を集めた。(2)中高エネルギー重イオン核反応融合反応の限界と前平衝崩壊、液相から気相への相転移、多粒子移行と核破砕過程等の研究を目指し、汎用大散乱槽と多重粒子測定系の詳細な設計を行った。(3)高励起状態の核構造巨大共鳴、核偏極をプローブとする核反応の素過程、π中間子発生における多体効果、粒子移行反応の精密測定等を目標として、広角度運動量分析器と高分解能中性子測定系の設計と粒子光学系の計算を行った。(4)重イオン核物理の将来計画東大核研を中心とする大型ハドロン計画に参画し、将来計画の検討・立案を行い、不安定核工場の建設の推進の提案を行った。以上の検討結果を踏まえて研究会を開催し、総合的視野から全計画の調整を行い、その結果を印刷公表した。この結果は、理研PACで承認され、来年度以降順次実施される予定である。前年度にひきつづき,以下に示す主要課題別に作業部会を構成し,理研リングサイクロトロンにおける大型測定装置の設計ないし建設・整備に従事するとともに,既設の装置を用いて準備的実験を実施し,既に多くの研究成果を得た.また,ワークショップの開催や重イオン核物理に関する国際シンポジウムへの参加により,総合的・国際的見地から研究計画を再検討した.

1)不安定原子核の核分光学的研究(a)タンデム型IGISOLの性能試験と建設(本年度完成)(b)反跳核分析器の設計と建設(63年度完成予定)(c)中性子欠損アクチナイド核種の実験的研究2)中高エネルギー重イオン核反応(a)広角度スペクトロメーターの最終設計(63年度建設開始)(b)中高エネルギー領域の弾性散乱の測定(c)運動量移行と不完全融合反応の研究(d)しきい値以下でのパイ中間子発生(e)相互作用断面積の測定3)高励起状態の核構造(a)クリスタル・ボールの製作(本年度完成)(b)重イオン反応における高エネルギーガンマ線の発生機構の解明(c)多重粒子発生機構と高温核物質の研究4)重イオン核物理の理論的研究来るべき本核的実験の理論的解明のため,本年度新たに理論作業部会を組織し,中高エネルギー重イオン核反応機構の問題点の整理を行った.
NFーｋB欠損マウスでの骨代謝のカップリング機構の破綻と破骨細胞前駆細胞の役割

マウスに骨髄移植を行うと、何もしていない同週齢のマウスに比べ、骨芽細胞数の減少に伴い2次海綿骨が著しく減少する。転写因子NF-kBのRelAを欠損した胎児肝臓細胞を造血幹細胞として移植したマウス(RelA欠損型移植マウス)では、更に骨が減少し骨訴訟症になる。このマウスの骨髄では、異常な活性化状態の炎症性のマクロファージが存在し、組織修復性マクロファージが減少していた。RelA欠損型移植マウスに野生型マクロファージを移植すると骨粗鬆症は回復する。RelA欠損型移植マウスでは、マクロファージの異常により放射線照射からの骨芽細胞のダメージを回復できないために骨粗鬆症になると考えられる。転写因子NF-kBのRelAを欠損したマウスの胎児肝臓細胞を、致死量のX線照射した別のマウスに移植すると、このマウス(以下RelA欠損型キメラマウスと呼ぶ)は骨形成の低下により骨粗鬆症の病態を呈する。このマウスの骨形成の低下がマクロファージの機能不全によることを以下の実験により明らかにした。1.野生型骨髄マクロファージは、RelA欠損型キメラマウスの骨形成の低下をレスキューする。野生型マウスの骨髄からF4/80陽性細胞をセルソーターによって単離し、RelA欠損胎児肝臓細胞とともにX線照射した別のマウスに移植した。RelA欠損型肝臓細胞を単独で移植したマウス比べ、骨形成が野生型キメラマウスと同程度までに回復した。2.RelAをマクロファージで特異的に欠損させたマウスでの骨の状態の解析。マクロファージで特異的にRelAを欠損させるLysM-Cre +/-; RelAflox/-マウスを作製した。このマウスはそのままでは骨粗鬆症にはならない。しかし、このマウスの骨髄細胞を採取し、X線照射した別のマウスに移植するとRelA欠損型キメラマウスと同様に骨粗鬆症になることを発見した。このことは、X線照射によって引き起こされた炎症反応が骨粗鬆症の発症に重要であることを示唆している。3.野生型とRelA欠損型マクロファージの特性の違い。RelA欠損型キメラマウスから回収した骨髄マクロファージの遺伝子の発現パターンを、野生型キメラマウスのものと比較した。RelA欠損型マクロファージは、炎症性のマクロファージの特徴を示すサイトカインや一酸化窒素生成酵素の発現が高いが、組織修復に関わるマクロファージの遺伝子発現が低かった。RelA欠損型キメラマウスでは骨髄内に炎症性のマクロファージが多く存在し、そのことが骨芽細胞の骨形成を支持できない理由であることが示唆された。転写因子RelA欠損型の造血幹細胞を移植したマウスは、著しく骨が減少し骨粗鬆症となると共に、造血幹細胞ニッチが悪化するためにリンパ球が減少しミエロイド系の細胞が増えるという造血異常を起こす。骨髄移植後の骨組織や造血幹細胞ニッチへの悪影響は、RelA欠損型移植マウスに限ったものであるか、それとも通常の野生型の造血幹細胞を移植した時も考えなければいけないリスクであるのかを明らかにするために、野生型の造血幹細胞移植を行ったマウスと、同週齢の何もしていないマウスとの骨組織および造血を比較した。骨髄移植は9GyのX線照射後に行い、3ヵ月後に解析した。大腿骨・頸骨のマイクロCT解析や頸骨の組織切片によって、骨髄移植を行ったマウスでは、骨梁の減少、特に2次海綿骨の減少が著しかった。これは、pQCT解析でも明らかで、2次海綿骨の骨塩量・骨密度の減少が見られた。一方、皮質骨や1次海綿骨の骨塩量や骨密度には有意な差はなかった。骨髄移植をしたマウスの骨量の減少の原因を調べるために、2次海綿骨における骨形態計測を行った。骨髄移植を行ったマウスでは、何もしていないマウスと比べ、骨芽細胞数・骨芽細胞面が著しく減少し、それに伴い石灰化面、骨形成速度が減少していた。一方、破骨細胞数・破骨細胞面には有意な差がなかった。このことから、骨髄移植後の骨梁の減少の原因は、骨芽細胞の減少によることを明らかにした。造血能力を調べるために、骨髄、脾臓、末梢血でのBリンパ球、ミエロイド系細胞の頻度を調べたところ、骨髄では、Bリンパ球が減少しミエロイド系の細胞が増加している傾向があったが、末梢ではむしろ逆転し、造血の目立った異常は見られなかった。このように、たとえ野生型の造血幹細胞を移植しても、致死量のX線照射は、骨組織に悪影響を与えているが、それが造血にまでには悪影響を与えないことを明らかにした。