hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい研究ネットワークによる電子相関系の研究-物理学と化学の真の融合を目指して-

第5班では、TV会議の環境整備を行うとともに、研究会(班会議)の中継、研究打ち合わせ等を多地点同時に行うと共に、放射光ビームラインの遠隔制御の実証実験を行った。本プログラムは、電子相関をキーワードとした5研究所をネットワークでつなぎ、これまでの制約を超えた「共同研究の新たな形」を築きつつある。新規強相関物質の開発とその精密な構造解析は研究所間の連携の上に初めて可能となったものである。具体的には、V, Mn酸化物等においての圧力誘起超伝導や電荷・軌道・スピン結合系新規物性の発見、有機フィリング系で特異なフェリ強磁性の発見、Ru錯体およびナノ結晶作成法によるランタニドー遷移金属合金の合成、透明なキラルフェリ磁性体の新奇な物性の発見、軟X線レーザーを用いた超高分解能光電子分光の開発および分解能360μe Vを達成などの成果を得た。また、水素内包フラーレン、超臨界・水クラスター、サイズ選別金クラスターの合成など、物理と化学の学際領域に特有な物質系の開発と構造解析にも成功している。一方、コラボシステムを利用して連携している5研究所からインターネットの手段を使って物構研の大型装置を外部から運転を行い成功に導いた。本年度重点的に進めてきた東大物性研の超高分解能レーザー分光器が完成し、0.4meV 2.7Kの世界最高記録を達成し、1.35meVのNbの超伝導ギャップの測定に成功した。さらにTOMBOプログラムを用いた物性研と金研のスーパーコンピューター接続による超大規模分散処理シミュレーションを実施し、ゼオライト中の有機分子の移動特性の詳細を第一原理計算によって解析した。5研究所間でのテレビ会議によるネットワークにおいては、遠隔実験におけるネットワークセキュリティの問題について解決策を検討し、VPN接続を基本にしたネットワーク構造を取るという結論を得た。これによって、遠隔実験の利便性がさらに向上すると期待される。このように、5研究所間の連携が、物質開発やネットワークの面で実を結びつつある。電子相関をキーワードとした5研究所をネットワークでつなぎ、これまでの制約を超えた「共同研究の新たな形」を築こうというのが本研究の目的である。16年度は、1・2班を中心として、高温超伝導、メモリー、ナノ分子クラスター、分子デバイス、生体金属触媒機能等を有する新規複合ナノ物質や微細加工技術を駆使した表面・界面ナノ構造物質の創製を行うとともに、その機能・物性の発現機構の解明を目指し、コラボシステムによる遠隔操作実験を充実させ、物構研の大型測定装置(中性子、射光、中間子実験施設)等を用いた構造解析や表面解析により大きな成果を挙げた。酸化物系では、新規ペロフスカイトMn酸化物の開発と巨大磁気抵抗効果の発見、銅酸化物超伝導体への光キャリア注入、酸素欠損SrTiO3における発光の観測、ZnO発光ダイオードの開発、透明磁石スピン偏極の確認、高移動度透明トランジスタの開発などがあげられる。分子・錯体系では、A2Bタイプ電荷移動錯体の電子物性、新規有機超伝導体の発見、銅アセチリドからのナノワイヤー形成と量子銅線生成、スピン転移を起こす伝導性分子物質の開発、新規キラル磁性体の合成と2次元キラル磁性体の磁気構造の決定等の成果が注目される。
日本のカリガラスはどこから来たのか，非破壊オンサイト分析により明らかにする

本研究は可搬型分析装置を用いて非破壊によるガラスの調査を行い,ガラスの流通解明を目的とする.特に本研究ではカリガラスに焦点を当てて研究を実施する.カリガラスは日本列島に早くから取り入れられたガラスタイプであり,南アジアから東アジアにかけて分布するガラスである.同様なカリウムを含む特徴を持つガラスは中国を中心に中世にも流通している.このようなガラスに着目することで,日本列島と海外諸地域とのガラス交易について幅広い視野で明らかにできることが期待される.本研究は可搬型分析装置を用いて非破壊によるガラスの調査を行い,ガラスの流通解明を目的とする.特に本研究ではカリガラスに焦点を当てて研究を実施する.カリガラスは日本列島に早くから取り入れられたガラスタイプであり,南アジアから東アジアにかけて分布するガラスである.同様なカリウムを含む特徴を持つガラスは中国を中心に中世にも流通している.このようなガラスに着目することで,日本列島と海外諸地域とのガラス交易について幅広い視野で明らかにできることが期待される.
リーマン幾何学に基づく船体曲面表現に関する研究

1)過去の様々な船体形状に対して、試験用精度の曲面と、作業者によりフェアリングされた建造用精度の曲面の品質について調べた。この調査によりフェアリング作業の前後で、曲面全体の曲率線は大域的な流れは失われずに、ノイズが除去されて滑らかになっている様子を確認することができた。そのため曲率線は船体曲面の品質を評価する特徴量の一つになることを確認できた。2)試験用精度の船体曲面から得られた主方向場データに対して、ノイズ除去を行うための手法を開発した。具体的には、船体のB-spline曲面のパラメータ空間内で離散的に抽出した主方向場データに対して、画像処理分野で用いられるフィルタリング手法を応用することで実現できた。フィルタリングのパラメータを調整することで、主方向場の流れの特徴を失わずに、ノイズを除去することが出来た。3)平滑化した離散的な主方向場データに対して、疑似的な曲率線を計算する手法を開発し、主方向場データの平滑化の妥当性を確認することができた。フィルタリングした主方向場に対して、疑似的な曲率線を計算すると、得られる曲線は滑らかになっており、開発手法の有効性を確認することが出来た。4)船体のB-spline曲面を入力データとして、変形量をできる限り抑えつつ、事前に平滑化した主方向場データを満たすような最適化を行うことで、曲面上の曲率線の流れを任意に制御できるアルゴリズムを開発した。5)船体外板のB-spline曲面上の境界付近に存在する、曲率線の特異点である臍点を除去するように、曲面形状を微小変形させる手法を開発した。本手法により、曲率線展開法に適さなかった外板曲面についても、当該手法を適用することが可能となった。当初の計画通りに研究が進んでおり、予定していた船体形状の品質評価や、主方向場データのノイズ除去、ならびに平滑化された主方向場に基づく曲面編集手法を開発することができたため。当初の研究計画を今後も推進する。引き続き、船体の主方向場やその他の微分幾何的特徴量に着目した曲面の評価方法や、形状編集手法について研究に取り組む。計画段階で購入予定であった解析用ソフトウェアの購入が不要になったため。残額分については、来年度の国際学会の外国出張費にあてる予定である。
筋肥大抑制遺伝子(myostatin)は加齢にともなう筋萎縮を誘導するか?

加齢にともない筋細胞が萎縮、脱落するために、筋力が著しく衰える。この老化にともなう筋萎縮に筋肥大抑制遺伝子(myostatin)が関与しているかどうかについて我々は研究を進めている。今年度は、骨格筋内のmyostatin、その下流で働くSmad3、ならびにmyostatinの働きを抑制するfollistatinのmRNA発現量が加齢にともない変化するかどうかについてRT-PCR法により調べた。実験には生後3ヶ月齢と24ヶ月齢のC57 Black/6J系雄マウスを用い、各マウスから大腿四頭筋と上腕三頭筋を摘出した。RNAの抽出はセパゾール(ナカライ)により行い、各バンドを定量するためのコントロールとして18SのリボゾーマルRNAを用いた。3ヶ月齢マウスの大腿四頭筋においてfollistatin、myostatinおよびSmad3のmRNAが確認できたが、加齢による有意な変化はみられなかった。一方、上腕三頭筋では、加齢にともないfollistatin mRNAが有意に減少し、myostatinとSmad3のmRNA発現量には有意な変化がみられなかった。これに対してmyostatinにより発現が調節されるMyoD(筋分化促進因子)は、両方の筋において加齢にともない著しく増加した。以上のことから、上腕三頭筋ではmyostatinの働きを抑制するfollistatinが少なくなることで、結果的にmyostatinが筋萎縮を誘導する可能性が示唆された。加齢にともない筋細胞が委縮、脱落するために、筋力が著しく衰える。この老化にともなう筋委縮に筋肥大抑制遺伝子(myostatin)が関与しているかどうかについて我々は研究を進めている。今年度は、下肢骨格筋内のmyostatinおよびその下流で働くと考えられるSmad3の量が加齢にともない変化するかどうかについて、Western blot法ならびに免疫組織化学法により調べた。実験には生後3ヶ月齢(young)、12ヶ月齢(adult)、24ヶ月齢(old)のC57Black/6J系雄マウスを用い、各マウスから腓腹筋および大腿四頭筋を摘出した。3ヶ月齢マウスの両筋でmyostatinおよびSmad3蛋白が確認できたが、Western blotでは加齢にともなう有意な変化が認められなかった。しかしながら大腿四頭筋を用いた免疫組織染色では、3ヶ月齢マウスの筋細胞にmyostatinの免疫活性がほとんど認められなかったのに対し、24ヶ月齢マウスでは膜付近にmyostatin活性を有する筋細胞が多く存在した。以上のことから加齢にともなう筋萎縮に、myostatinが何らかの関わりを持つ可能性がある。
車椅子カーリング用デリバリースティックの開発

2002年に日本で初めて車椅子カーリングが紹介され、北海道や長野県を中心に全国でチームが誕生している。しかし現在車椅子カーリングで使用されているデリバリースティック(キュー)の入手は、海外から購入する方法が一般的である。種類も少なく、国際大会では各国チームはほぼ同じキューを使用している。使用しづらいキューによりモチベーションが低下し、これが車椅子カーリング普及の妨げになっている可能性は十分に考えられる。我々は競技者との話し合いを通じて数多くの機能確認モデルを制作し、初心者用と競技者用に分けて開発を進めた。目標機能はほぼ達成されたので、今後はその強度を高める研究を続ける計画である。本試みは、これまで独自に試作・改良を進めて来た車いすカーリング用デリバリースティック(以下キュー)のビギナー用とエキスパート用について、将来の製品化を視野に入れた使用性・信頼性・耐久性の向上を目的としている。平成24年度は現行品に内在する問題点を精査し、それらを解決するアイデアのラピッドプロトタイプを多数制作した。その中から問題点が改善される可能性のある試作をさらに進め、ビギナー用とエキスパート用の目的と特徴を明確に提示した。ビギナー用キューについては求められる要件(機能・機構・耐久性・価格などの)目標がほぼ達成できるという確信を得たことから、試作検討内容をスタイリングデザインに移行し、発泡ウレタンなどを使用した形状検討試作を行った。この試作では視覚的に違和感のない造形、使用時のグリップ感などの検討を進めるとともに、カラーリングイメージの検討も進めた。エキスパート用キューについては、より健常競技者の投的フィーリングに近づける必要を確認したため、より広範囲に機構イメージの提案をラピッドプロトタイプで提案し、試作検討を行った。重量や耐久性などの点で問題が散見されたため、よりシンプルな構造の機構イメージ確認試作を行い、現時点では関係者より高い評価を得ている。この中でもエキスパート用キューについては、車いすカーリングの日本代表チームに採用されることを目指している。また、アスリートがより使いやすく、誰もが入手しやすいキューの開発を通じて車いすカーリングを身近な障がい者スポーツとして定着させることを研究のゴールに定め、障がいの部位または程度に応じた対応が可能な汎用性を持たせることで多くのアスリートの経済的な負担を軽減させることに貢献することを目的としている。これまでの先行研究によりビギナー用・エキスパート用キューの基本構造はほぼ確立しているが、本研究ではその内在する問題点の解決を機能試作により検証し、同時に耐久性の向上を目指す。具体的には1各試作完成後には、それぞれの対象者から官能評価を受ける。2健常学生を被験者として筋電図測定や動作解析などを行い、現行品に対する各試作の定量的優位性を検証する。特にエキスパート用キューについては、中島洋治氏(パラリンピック・バンクーバー大会車いすカーリング日本チームメンバー)の官能評価に加え、筋電図および3次元動作解析による車いすカーリングの競技動作特性を明らかにする。当該年度は試作制作に遅延が生じ、ビギナー用及びエキスパート用キュー共に完成したものの、評価までは行うことができなかった。本試みは、これまで独自に試作・改良を進めて来た車椅子カーリング用デリバリースティック(以下キュー)のビギナー用とエキスパート用について、将来の製品化を視野に入れた使用性・信頼性・耐久性の向上を目的としている。平成25年度までに得られたビギナー用、及びエキスパート用デリバリーキューの基本構造をもとに、それぞれの最終機能試作を行った。その後ビギナー用キューについては、開発品が前腕筋群の負担を低減しているかを定量的に把握するために、動作学的評価実験(現行品と開発品それぞれ課題遂行時の上肢の表面筋電図測定と3次元動作解析)を行った。開発品は、肩から前腕の筋群の負担を有意に増加させる傾向にあった。しかし、指屈筋に関しては有意な負担減(約23%)を認めた。開発品で認められた筋負担の増大には、開発品(機能試作)が現行品より重くて長い事が影響している可能性がある。本開発品は、現行品と比べ体幹部の筋負担は増えるものの末梢部ではこれを低減させ、スムーズな押し出しを可能とするものであった。エキスパート用キューについては、最終機能試作を車椅子カーリング競技者が一ヶ月程度実際に使用した評価を得るために、その物理的強度を高めた。しかしながらキュー前端部の問題により最終試作の完成が遅れ、競技者の感性評価を受けることができなかった。本研究は、平成23年度まで独自に試作・改良を進めてきた車椅子カーリング用デリバリーキュー(以下キュー)のビギナー用とエキスパート用について、将来の製品化を視野に入れた使用性・信頼性・耐久性の向上を目的としている。ビギナー用では車椅子カーリングが気軽に参加できるスポーツであることを体験させるために、単純な動作で競技が楽しめることを重視した。エキスパート用ではオリンピックや世界選手権レベルの競技者を対象に、高いレベルでストーンをコントロールできることを目的とした。平成24年度は現行キューの問題点を精査し、得られた知見や競技者の要望などをもとに、ビギナー用キューの機構イメージモデルを多数制作した。それらの機能確認試作を制作し、氷上での検討を行った。平成25年度はエキスパート用キューの機構イメージモデルを多数制作し、競技者のアドバイスを受けながらその内容を高めた。平成26年度はビギナー用キューの動作学的評価実験を行いその有意性を確認後、スタイリングデザインを行った。

その内容については、日本デザイン学会で口頭発表や論文発表を行った。同時に改良を進めていたエキスパート用キューでは競技者が求める機能が十分に確保できず、その改良を完了するために研究期間の延長を申請し、受理された。平成27年度は細部に渡ってエキスパート用キューの構造確認を行い、問題点を抽出した。競技者と検討を重ね、内在する問題点の重要度と解決の優先順位を協議し、機能確認試作と氷上での評価を行った。固定された車椅子上で1ストーンをキュー先端部で把持し、2ストーンを適した押し出し開始位置に移動させ、3ゆっくりとストーンを押し出しながら適切な回転をストーンに加えるという一連の動作を可能にした。設定した研究目的をほぼ達成したので、製品化を視野に入れた使用性・信頼性・耐久性の向上を継続して行っている。2002年に日本で初めて車椅子カーリングが紹介され、北海道や長野県を中心に全国でチームが誕生している。しかし現在車椅子カーリングで使用されているデリバリースティック(キュー)の入手は、海外から購入する方法が一般的である。種類も少なく、国際大会では各国チームはほぼ同じキューを使用している。使用しづらいキューによりモチベーションが低下し、これが車椅子カーリング普及の妨げになっている可能性は十分に考えられる。我々は競技者との話し合いを通じて数多くの機能確認モデルを制作し、初心者用と競技者用に分けて開発を進めた。目標機能はほぼ達成されたので、今後はその強度を高める研究を続ける計画である。ビギナー用キューについては動作学的評価実験(現行品と開発品それぞれ課題遂行時の上肢の表面筋電図測定と3次元動作解析)を行い、試作品の重量というマイナス面を考慮し、基本的な目標は達成された。その後スタイリングデザインを行い、その内容を日本デザイン学会で口頭発表(発表者は研究協力者の中島啓之)、及び論文投稿を行った。エキスパート用キューについては、最終試作強度が目標に達せず、年度末に計画していた競技者の感性評価を受けることができなかった。プロダクトデザイン現時点でエキスパート用キューの改良案が準備できたので、日本車椅子協会より競技者の紹介を受け、エキスパート用キューの感性評価を受ける。その後改良を行い、スタイリングデザインを行う計画である。ビギナー用キューについてはそれまで右回転、あるいは左回転のみであったが、1本のキューで両回転に対応し、また回転数を調整できるアイデアをペーパーモデルなどで検討を進め、最終的には氷上でスートンを用いて検証した。これにより基本的要件が達成されたため、必要強度の確保とシンプルな構造になるように改良を行い、スタイリングデザインとカラーリングデザインを行った。エキスパート用キューについてはより繊細なコントロールができる構造を目指し、試作を行った。しかし研究者と設計・製作者との意思疎通に齟齬が生じ、目標レベルには今一歩達していなかった。
伊豆-本州弧接合部のアクディブテクトニクスの研究

足柄山地東部・松田山地域南縁の松田北断層において浅層反射法地震探査を行った.これにより,松田北断層の松田北断層の地下構造を明らかにした.この結果を国内の学術誌において論文として公表した.伊豆半島北部の丹那断層周辺に分布する多賀火山において古地磁気測定を行った.これにより,丹那断層周辺の広範囲における塑性変形を検出し,丹那断層の総横ずれ変位速度を求めた.この結果を国内での学会発表として公表した.伊豆半島東部の東伊豆単成火山群・伊豆大島・手石海丘に関する既存の研究成果をコンパイルし,これらの地殻の伸長領域における伸長速度を求めた.またこの値と,上述した丹那断層の総横ずれ平均変位速度とを比較して,伊豆半島北東部に存在することが仮定されている真鶴マイクロプレートの北進運動の速度を求めた.この結果を海外での学会発表で公表し,また,国際学術誌において論文として投稿準備中である.真鶴マイクロプレートの収れん領域である日向断層・松田北断層・国府津-松田断層,相模トラフ及びその周辺地域に関して,上述の松田北断層の成果に加えて,既存の研究成果をコンパイルして,地殻変動像について考察した.また,これに加えて,上述の真鶴マイクロプレートの発散領域における伸長速度,トランスフォーム領域における総横ずれ平均変位速度から,真鶴マイクロプレートの運動について考察した.この結果を国内の学術誌において論文として公表した.古地磁気解析による横ずれ活断層周辺の広範囲における塑性変形の検出手法の開発を飛騨高山地域江名子断層を例として行い,その結果を国際学術誌において論文として公表した.中部地方飛騨地域と関東地方房総地域において古地磁気測定を行い,これらの地域間の相対的回転運動について明らかにした.この結果を国際学術誌において論文として公表した.伊豆半島北部の丹那断層周辺に分布する多賀火山において古地磁気測定を行った.これにより,丹那断層周辺の広範囲における塑性変形を検出し,丹那断層の総横ずれ平均変位速度を求めた.この結果を東京大学理学系研究科地球惑星科学専攻博士論文としてまとめた.足柄山地東部・松田山地域南縁の松田北断層において浅層反射法地震探査を行った.これにより,松田北断層の地下構造を明らかにし,また,松田北断層の上下変位速度に関する既存の研究成果をコンパイルし,それらから,松田北断層の平均変位速度の探査測線に沿った水平短縮成分を求めた.この結果を国内での学会発表として公表し,また,東京大学理学系研究科地球惑星科学専攻博士論文としてまとめた.大磯丘陵と足柄平野の地形境界を成す国府津-松田断層において既存の反射法地震探査結果を検討し,また,国府津-松田断層の上下変位速度に関する既存の研究成果をコンパイルし,国府津-松田断層の平均変位速度の探査測線に沿った水平短縮成分を求めた.これと,上述の松田北断層の平均変位速度の探査測線に沿った水平短縮成分から,足柄平野地域における地殻の短縮速度を定量的に見積もった.この結果を,東京大学理学系研究科地球惑星科学専攻博士論文としてまとめた.足柄山地東部・松田山地域南縁の松田北断層において浅層反射法地震探査を行った.これにより,松田北断層の松田北断層の地下構造を明らかにした.この結果を国内の学術誌において論文として公表した.伊豆半島北部の丹那断層周辺に分布する多賀火山において古地磁気測定を行った.これにより,丹那断層周辺の広範囲における塑性変形を検出し,丹那断層の総横ずれ変位速度を求めた.この結果を国内での学会発表として公表した.伊豆半島東部の東伊豆単成火山群・伊豆大島・手石海丘に関する既存の研究成果をコンパイルし,これらの地殻の伸長領域における伸長速度を求めた.またこの値と,上述した丹那断層の総横ずれ平均変位速度とを比較して,伊豆半島北東部に存在することが仮定されている真鶴マイクロプレートの北進運動の速度を求めた.この結果を海外での学会発表で公表し,また,国際学術誌において論文として投稿準備中である.真鶴マイクロプレートの収れん領域である日向断層・松田北断層・国府津-松田断層,相模トラフ及びその周辺地域に関して,上述の松田北断層の成果に加えて,既存の研究成果をコンパイルして,地殻変動像について考察した.また,これに加えて,上述の真鶴マイクロプレートの発散領域における伸長速度,トランスフォーム領域における総横ずれ平均変位速度から,真鶴マイクロプレートの運動について考察した.この結果を国内の学術誌において論文として公表した.
シラス土法面侵食防止の新しい植生工法に関する研究

1.学内シラス試験圃場における不織布施工斜面の侵食および植生状況平成7年度は、年間の降雨量が2170mmと例年に比べ少なく、また夏期の異常高温は熱帯夜の記録となるほどに継続し、植生の繁茂は大きかった。従って試験地の裸地からの1年間の侵食量は93.43t/ha、不織布施工区からは0で測定値が得られなかった。今年度の特徴として、植生の中でハギの成長繁茂が著しく、種子無しの不織布施工区にも隣接した種子区からペンクロス系の植物の侵入が盛んであった。2.現地の畑地における不織布施工法面の植生状況田野町のシラス畑地法面試験区八重1号地、2号地においては、約4年経過した10月の段階で、不織布施工区の植生状況は良好であり、むしろ過繁茂の状態であり、2年目位から特に、ハギの繁茂が著しい。八重2号地の幅1mのワラ芝工区、植生ネット区では、植生が劣るが、法面の安定に大きな影響は見られなかった。八重4号地では、簡易植生ネット工に不織布施工を重ねたヵ所で植生の効果が見られた。清武町のシラス畑地法面試験区時屋2号地、3号地においては、約3年経過した段階で、全体的に植生は安定しているが、前者の下方法面で一部植生の不十分な所が見られ、侵食の危険はないものの、継続観測を要する。3.バイオマスC,Nおよび細菌、糸状菌の計数測定学内シラス試験圃場におけるバイオマスC,N,全炭素、全窒素の量は、裸地に比べ不織布施工区の根圏域では大きく、特に種子有り区ではバイオマスCおよび全炭素が大きいことがわかった。八重、時屋の試験法面については、平成6年の当初から測定を始め、不織布施工区のバイオマスは年々増加し、特にバイマスCの増加が著しい。バイオマスCと全炭素、バイオマスNと全窒素の其々の相関性について、何れも高い正の相関性が見られたが、微生物への気象条件の影響を考慮する必要がある。学内侵食試験地のシラス斜面(幅5m,長さ22m,傾斜度10°)のうち、幅2.5mを裸地、幅1.5mを種子なしの多機能フィルター、幅1mを種子ありの多機能フィルター(ペンクロス系MF-30R-0)とし、1993年6月23日に施工した。シラスは高城町四家のものである。施工後の降雨は、6月25日以降9月8日までに2.011mmであり、この期間の降雨としては宮崎市での観測の中で例をみない大きさのものであった。この間の試験地からの侵食流亡土量は、裸地で434.8ton/ha、種子なし多機能フィルター施工斜面で9.1ton/ha、種子あり多機能フィルター施工斜面で0.05ton.haとなった。このように、本年度の観測史上例を見ない連続異常降雨による侵食状況調査から、シラスに対する多機能フィルターの侵食防止効果は大きく、種子なしの場合でも、通常の豪雨に対しては、シラス面の侵食を防止し、異常降雨の場合でも一時的な表面侵食は見られたが、安定的であることがわかった。種子ありの場合は、シラス土壌であるにもかかわらず植生繁茂は旺盛であり、僅少な流亡はあものの、侵食形跡は認められなかった。

植生根圏土壌のバイオマス調査においては、学内の実験地のシラス斜面10m-6°(シラスは清武町もの)の試験区のシラスについて、【.encircled1.】多機能フィルター施工区、【.encircled2.】無施工区、【.encircled3.】シラス法面畑の現地試験区の多機能フィルター施工区の土壌について、バイオマスCおよびNをクロロホルム薫蒸法で、裸地、種子なしフィルター表層土および下層土、種子ありフィルター表層土および下層土について測定した。イ)学内実験圃場における多機能フィルターのシラス斜面への適用裸地斜面と多機能フィルター斜面との、流亡土量の差が非常に大きく、豪雨のあった1993年では、裸地斜面は414.2ton/ha(7/39/14)種子無しの多機能フィルター斜面は11.21ton/haであり、裸地斜面は種子無し多機能フィルター斜面の約37倍の流亡土量となった。植生を行った多機能フィルター斜面では0.088ton/haとなり、ほとんど流亡土はなかった。1994年では、裸地斜面は105.3ton/ha(2/198/18)種子無しの多機能フィルター斜面は2.26ton/haであり、裸地斜面は種子無し多機能フィルター斜面の約47倍の流亡土量となった。また植生を行った多機能フィルター斜面では流亡土量はなかった。ロ)現場における多機能フィルターのシラス法面への適用八重1試験地では、混入した種子の発芽は盛んで、多機能フィルターはほぼ完全に法面を保護していた。八重2試験地においても、多機能フィルターはほぼ完全に法面を保護していた。比較のために施工したワラ芝工では植生が見られず表土が侵食されていた。また肥料帯付き植生ネットでも植生は不十分であった。時屋試験地においても、多機能フィルターはほぼ完全に法面を保護していた。降雨による侵食はみられなかった。1993年の豪雨、1994年の干天にも関わらず、ほぼ完全に法面全体を保護しており、十分耐えうることが出来た。ハ)バイオマス実験多機能フィルターを施工したシラス法面の微生物量は時間の経過にともない変動的な値をとっている。裸地法面に比べて多機能フィルターを施工した法面では微生物バイオマス量は大きな値を示している。また、土壌特に法面における土壌では貧栄養の状態であり、堆肥などの有機物の投与がなければ、微生物バイオマスは代謝を繰り返しながら低下していくものと思われる。1.学内シラス試験圃場における不織布施工斜面の侵食および植生状況平成7年度は、年間の降雨量が2170mmと例年に比べ少なく、また夏期の異常高温は熱帯夜の記録となるほどに継続し、植生の繁茂は大きかった。従って試験地の裸地からの1年間の侵食量は93.43t/ha、不織布施工区からは0で測定値が得られなかった。今年度の特徴として、植生の中でハギの成長繁茂が著しく、種子無しの不織布施工区にも隣接した種子区からペンクロス系の植物の侵入が盛んであった。2.現地の畑地における不織布施工法面の植生状況田野町のシラス畑地法面試験区八重1号地、2号地においては、約4年経過した10月の段階で、不織布施工区の植生状況は良好であり、むしろ過繁茂の状態であり、2年目位から特に、ハギの繁茂が著しい。八重2号地の幅1mのワラ芝工区、植生ネット区では、植生が劣るが、法面の安定に大きな影響は見られなかった。八重4号地では、簡易植生ネット工に不織布施工を重ねたヵ所で植生の効果が見られた。清武町のシラス畑地法面試験区時屋2号地、3号地においては、約3年経過した段階で、全体的に植生は安定しているが、前者の下方法面で一部植生の不十分な所が見られ、侵食の危険はないものの、継続観測を要する3.バイオマスC,Nおよび細菌、糸状菌の計数測定
上気道好酸球増多性疾患へのNKT細胞免疫系の関与と治療へのアプローチ

上気道好酸球増多性疾患の代表の一つである好酸球性副鼻腔炎、粘膜、ならびに従来から日本に多い好中球浸潤型副鼻腔炎粘膜、さらに重症通年性アレルギー性鼻炎粘膜中に浸潤するNKT細胞、Th1細胞、Th2細胞、および各種サイトカインの発現を検討したところ、Th1サイトカイン、Th1細胞数についてはいずれの疾患も差がなかったが、Th2サイトカイン、Th2細胞はアレルギー性鼻炎と好酸球性副鼻腔炎局所で好中球浸潤型副鼻腔炎粘膜に比較して増加がみられた。一方、好酸球性副鼻腔炎粘膜にNatural Killer (NK) T細胞の浸潤が高率に認められ、病態への関与が示された。他方、I型アレルギー疾患へのNKT細胞の関与は明らかではなかった。鼻ポリープを有する慢性副鼻腔炎で手術適応となった患者のポリープを含む副鼻腔粘膜,および鼻閉で下鼻甲介粘膜切除を行った重症通年性アレルギー性鼻炎患者の鼻粘膜を用いて以下の解析を行った。採取した副鼻腔炎粘膜組織ならびに鼻粘膜組織中のIL-4,IL-5,IL-13,IL-6,IFN-γの遺伝子発現をリアルタイム核酸増殖法にて検討したところ,好酸球副鼻腔炎組織,アレルギー性鼻炎鼻粘膜で,好中球優位浸潤の副鼻腔炎組織に比較して有意に高いIL-4,IL-5,IL-13,の発現がみられたが,IL-6,IFN-γ発現についてはいずれも差がみられなかった。また,各組織から好酸球など多核白血球を除いて単核球を分離しての検討でも同様の結果であった。さらに,これら単核球からCD4,ケモカイン受容体(CXCR3,CCR4)を利用したフローサイトメトリーで,好酸球副鼻腔炎,アレルギー性鼻炎組織では,好中球浸潤型副鼻腔炎に比較して有意に多数のTh2細胞浸潤が認められた。一方,Th1細胞につてはいずれの組織にも差は認められなかった。NKT細胞について検討したところ,末梢血中には差が見られなかったが,組織中には喘息を合併した好酸球浸潤型副鼻腔炎組織中に浸潤を認めたが,アレルギー性鼻炎患者鼻粘膜,喘息合併のない好中球浸潤型副鼻腔炎組織中には確認出来なかった。好酸球浸潤も含めて,NKT細胞の気道での活性化の誘導が好酸球性副鼻腔炎の病態の形成に関与することが示唆される。上気道での好酸球浸潤性疾患の病態を検討するために、昨年度は粘膜局所のNKT細胞について検討を行ったところ、好酸球性副鼻腔炎の組織中にNKT細胞の浸潤が確認されたが、アレルギー性鼻炎炎患者鼻粘膜では明らかではなかった。本年度はin vitroならびに動物モデルでの検討を進めた。ヒト末梢血から分離したリンパ球にin vitroでα-Galactosylceramide(α-GalCer)で刺激を行ったところ、培養上清中には少量のIFN-γが検出されたもののIL-4、IL-5の産生は認められなかった。一方、好酸球性副鼻腔炎患者より手術により採取した副鼻腔粘膜より浸潤リンパ球を分離し、同様にα-GalCerで刺激したところ、IL-4、IL-5の産生が確認された。真菌での刺激では産生は明らかではなかった。他方、Balb/cマウスに卵白アルブミンを抗原として腹腔内感作とその後点鼻感作により実験的アレルギー性鼻炎モデルマウスを作成した。点鼻感作前にα-GalCerあるいはマウス骨髄由来の樹状細胞(DC)にα-GalCerでパルスして作成したα-GalCerパルスDCを口腔底粘膜に投与したが、いずれもその後の点鼻感作後の誘発鼻症状に対する影響はなく、好酸球数の変化も不明であった。昨年のヒト鼻粘膜、あるいは副鼻腔粘膜での検討結果同様、アレルギー性鼻炎へのNKT細胞の関与は明らかではなかったが、他方、好酸球性副鼻腔炎の病態への関与を示す結果が得られた。但し、NKT細胞の真菌による活性化は明らかではなかった。
周術期におけるカテコールアミンとその代謝産物であるDHPGの測定の臨床意義

血液中の内因性カテコールアミン(アドレナリン、ノルアドレナリン)とノルアドレナリンの代謝産物であるdihydroxyphenylglycol(DHPG)を測定することにより交感神経系の情報を把握し、周術期の重症患者の管理にいかに反映できるかについて検討することを目的とした。また従来のアルミナ吸着法によるカテコールアミンの測定は、検体の前処理が煩雑で測定時間がかかることが問題であったので、測定の簡便化を検討した。我々はDPE法による全自動カテコールアミン分析計のカラムと溶離液を改造することで検体処理および測定の簡便化、迅速化をはかることができたことから、臨床の場での内因性カテコールアミン測定を生かせる望みがでてきた。そのため今回はこの分析計を用いて、術後の硬膜外鎮痛による内因性カテコールアミンの測定値の変動を調べ、これらの内因性カテコールアミンを測定することで、生体が受けているストレスの定量化ができないかどうかを検討した。侵襲度の高い消化管および肺の手術を受けた患者で、術前に硬膜外カテーテルを留置され、硬膜外鎮痛の効果が確認できており、さらに外因性のカテコールアミンを投与されていない10例を対象とした。術後ICU入室後に鎮痛を欲した時点と、塩酸モルヒネ(3mg)またはブプレノルフィン(0.15mg)の投与後にアドレナリン、ノルアドレナリン、DHPGを測定したところ、硬膜外への鎮痛薬投与後にアドレナリンとDHPGが有意に低下した結果が得られた。このことから内因性カテコールアミンを測定することにより鎮痛効果を定量化できる事がわかり、内因性カテコールアミンを測定することで周術期の重症患者の管理に反映できる可能性を示した。
トライボロジー及びバイオメカニクス解析に基づくすべり転倒抑制フットウェアの開発

本研究では,方向転換中にすべりが生じても姿勢回復を容易とし,転倒抑制に効果的なフットウェアの開発を行った.具体的には,健常若年成人を対象として,潤滑剤を塗布した歩行路での方向転換実験を行い,靴の幅(支持基底幅)を側方外側に15mm以上拡大することにより,通常の靴に比べ転倒発生率を50%以上も低減できることを明らかにした.これは,支持基底幅の拡大により,転倒回避のための補償ステップ距離が短くできるためである.以上のことから,支持基底幅の拡大が方向転換中の側方へのすべりによる転倒抑制に有効であることを明らかにした.本研究の目的は,すべりが生じても姿勢回復を容易とし,転倒抑制に効果的なフットウェアを開発することである.平成25年度では,支持基底(BOS)を側方外側に15mm拡大したフットウェアを作製し,若年成人を被験者として潤滑剤を塗布した歩行路での歩行中の方向転換実験を行い,BOS幅拡大による側方へのすべり転倒の抑制効果を検証した.32名の健常若年者を被験者として募集した.各被験者には,乾燥路面での「直線歩行」および,グリセリンを塗布した歩行路で直進後,右足を軸足とした右側60°の方向への「方向転換」動作を行うよう指示した.直線歩行実験における歩行速度,歩幅,歩隔の平均値に,靴による有意差は見られなかった.一方,方向転換実験では,BOS幅を外側に15mm拡大することにより,通常フットウェアに比べ,68%も転倒発生率が低減されることが分かった.BOS拡大による側方へのすべり転倒発生率の低減メカニズムについて,目標COP(dCOP:desired COP)という新しい指標を用いた運動解析により,解明を試みた.目標COPとは,歩行中の重心(COM:center of mass)に作用するモーメントのつり合いから,COMに作用するモーメントがゼロとなる理想的なCOP位置を示すものであり,実際のCOP(measured COP)とdCOPの距離が大きいほど,転倒回避のための補償ステップ距離が大きくなる.解析の結果,BOS拡大フットウェアでは,dCOP-mCOP距離が通常フットウェアに比べ短く,補償ステップ距離が短くて済むことが分かった.そのため転倒回避が容易であったと考えられる.以上のことから,本研究で開発したBOS拡大フットウェアは,歩容に影響を与えず,側方へのすべり転倒抑制効果を有することが分かった.本研究の目的は,すべりが生じても姿勢回復を容易とし,転倒抑制に効果的なフットウェアを開発することである.平成25年では,支持基底(BOS)を側方外側に15mm拡大させたフットウェアが側方へのすべり転倒抑制効果を有することが明らかにされた.この結果を受けて,平成26年度では,歩容に影響を与えず,すべりによる側方転倒の抑制に好適な(最少) BOS幅の拡大量を若年成人18名を対象とした歩行実験及び解析により明らかにした.実験で用いたBOS拡大フットウェアは2種類であり,それぞれのBOS拡大量は側方内側に10mm,側方外側に15mm(フットウェアA),側方内側に20mm,側方外側に30mm(フットウェアB)である.被験者には「直線歩行」,「継足歩行」,閉眼での単脚立位(30秒間)を行うよう指示し,歩容ならびに静止立位安定性に及ぼすBOS拡大量の影響を明らかにした.また,直線歩行後プラスチックシートで液体洗剤を挟み込んだシート上での,右足及び左足を軸足とした右側60°の方向への「方向転換」動作を行なうよう指示し,BOS拡大量が側方へのすべり転倒危険性に及ぼす影響を明らかにした.その結果,拡大量の増加に伴い,直線歩行時の歩隔,継足歩行時の左右足の衝突頻度,立位姿勢安定性は増加する傾向を示した.また,右足を軸足とした場合,BOSを側方外側に15mm以上拡大することで転倒発生率を50%以上低減できることが分かった.このとき,BOS幅の側方外側への拡大により,すべり速度,すべり距離も低減されることが分かった.一方,左足を軸足とした場合には,BOSの内側への拡大は転倒危険性の低減に大きな効果を示さなかった.以上の結果から,歩容に影響を与えず,すべりによる側方への転倒抑制に効果的なBOSの拡大量は,側方外側へ15mmであるといえる.本研究の目的は,すべりが生じても姿勢回復を容易とし,転倒抑制に効果的なフットウェアを開発することである.平成27年度では,平成26年度に行った若年成人を被験者とする潤滑剤を塗布した歩行路での方向転換実験の結果を用いて,BOS拡大フットウェアの転倒抑制メカニズムの解明を試みた.具体的には,足セグメントと身体質量中心(COM:centre of mass)を剛体リンクで結んだ倒立振子モデルを用いた運動力学解析と,目標COP(Centre of pressure)を用いた補償ステップ位置の推定により,BOS拡大フットウェアのすべり転倒抑制メカニズムの解明を行った.目標COPとは,歩行中のCOMに作用するモーメントのつり合いから,COMに作用するモーメントがゼロとなる理想的なCOP位置を示すものであり,実際のCOPと目標COPの距離が大きいほど,転倒回避のための補償ステップ距離が大きくなる.解析の結果,BOS拡大フットウェアの着用により,方向転換中に側方にすべりが生じても,前額面内における足部の回転が抑制され,その結果,COMに作用する角加速度を低減できることが分かった.

そして,COMに生じる角加速度が小さくなるため,目標COPと実際のCOPの距離が短くなり,補償ステップ距離を低減させることができることが分かった.以上のことから,BOSを側方に拡大することにより,補償ステップが容易となり,その結果,転倒抑制効果が得られたと考えれる.本研究では,方向転換中にすべりが生じても姿勢回復を容易とし,転倒抑制に効果的なフットウェアの開発を行った.具体的には,健常若年成人を対象として,潤滑剤を塗布した歩行路での方向転換実験を行い,靴の幅(支持基底幅)を側方外側に15mm以上拡大することにより,通常の靴に比べ転倒発生率を50%以上も低減できることを明らかにした.これは,支持基底幅の拡大により,転倒回避のための補償ステップ距離が短くできるためである.以上のことから,支持基底幅の拡大が方向転換中の側方へのすべりによる転倒抑制に有効であることを明らかにした.平成26年度では,歩容に影響を与えず,すべりによる側方転倒の抑制に好適な(最少) BOS幅の拡大量を明らかにすることができた.以上のことから,本研究は当初の目的に対して順調に進展しているといえる.トライボロジー平成27年度では,身体を身体質量中心(COM:center of mass)と圧力中心点(COP:center of pressure)からなる剛体リンクモデルとして近似し,同モデルを用いた運動力学的解析によって,BOS幅の拡大によるすべり転倒抑制機構を明らかにするとともに,研究成果の公表を行う.平成25年度では,支持基底(BOS)幅拡大フットウェアを作製し,同フットウェアが歩容に影響を与えずにすべりやすい路面での側方転倒危険性を大幅に低減できることが分かった.以上のことから,本研究は当初の目的に対して,順調に進展しているといえる.平成26年度では,BOSの拡大幅を変化させたフットウェアを作製し,平成25年度と同様の実験により,歩容に影響を与えず,すべり転倒抑制効果が得られる好適なBOS幅拡大量を実験的に明らかにする予定である.
アクトミオシンモーターFENN効果の一分子測定

『生物分子モーターの1方向性の運動はどのようにしておこるのか?』の問題に対して、いろいろな説明がなされている。生物分子モーターのひとつであるアクトミオシン系ではその説明のひとつは、『滑りの力を発生する正のストレインのところでアクチンとミオシンは解離しにくいが、ストレインが小さい、あるいは負のところで解離しやすいことを利用している』という考え方である。この説を検証する目的で1997年にウサギ骨格筋速筋の菌原線維のATPターンオーバーを蛍光ATPとケージドATPを用いて、ATPターンオーバーがストレインに依存することを示し、の上記の説のようなバイアスの存在を示唆した。その後、この実験測定の確度を調べる目的でウサギ骨格筋遅筋の菌原線維で同様の実験を行った。そして同じ結論に至り、この論文はBiophysical Journal誌2000年2月号に掲載された。現在はアクトミオシンモーター分子のレベルで検討する目的で、そのアクトミオシンに結合している蛍光ヌクレオチドの寿命がストレインに依存するかどうかの実験を行っている。アクトミオシンに結合している蛍光ヌクレオチドの寿命はPrismless TIRFMで観察するが、その寿命測定はアクトミオシンATPの反応が速いため通常のビデオイメージングでは時間分解能が1/30秒の限界がある。この時間分解能をあげる目的でTIRFMから蛍光ヌクレオチドのスポット像をミラー(DUAL VIEW装置のヌクレオチドの蛍光像が通る光路にあるミラー)を振動させ、ビデオ画像上にそのスポットの軌跡として記録する装置を製作し、時間分解能を上げるビデオイメージングに成功した。『生物分子モーターの1方向性の運動はどのようにしておこるのか?』問題に対して、いろいろな説明が提出されている。生物分子モーターのひとつであるアクトミオシン系ではその説明のひとつとして、『滑りの力を発生する正のストレインのところでアクチンとミオシンは解離しないで、ストレインが小さい、あるいは負のところで解離しやすいというバイアスを利用している』という考えがある。平成9年度の本重点領域研究の公募班員としての研究では、筋原線維のATPターンオーバーがストレインに依存することを直接的に示し、上記の説のようなバイアスの存在を示唆した。平成10年度の研究では、研究対象を筋原線維からアクチンフィラメントとミオシンのレベルまで下げ、このstrain依存ADP遊離速度の性質がモータータンパクに内在するものかどうかを調べた。実験は、HMMトラック&アクチンフィラメントに結合した蛍光性ATPアナログ(Cy3nucleotide)がCagedATPの光分解で放出されるATPに置き換わっていく速度とアクチンフィラメントがHMMトラック上を滑る速度をストレインがかかる条件下で同時測定した。クロスブリッジにストレインのかける方法は正常のHMMのほかに、滑りの負荷となるNEM処理HMMを混ぜることで行った。アクチンフィラメントはCy5蛍光色素で標識し、ATPにはCy3-EDA-ATPを用い、そのイメージングはW-VIEW光学ユニットと、エバネエッセント励起による蛍光イメージング装置を組立、使用した。実験の結果は、負荷の程度(NEM処理HMMの割合)によらず置換速度はほぼ一定であった。さらに、現在、直接、アクチンフィラメントがHMMトラック上を滑る間のCy3nucleotideがアクトミオシンに結合している寿命を測定する実験を進めている。生物分子モーターのひとつであるアクトミオシン系ではその説明のひとつは、『滑りの力を発生する正のストレインのところでアクチンとミオシンは解離しにくいが、ストレインが小さい、あるいは負のところで解離しやすいことを利用している』という考えである。この説を検証する目的で1997年にウサギ骨格筋速筋の筋原繊維のATPターンオーバーを蛍光ATPとケージドATPを用いて、そのATPターンオーバーがストレインに依存することを示し、上記の説のようなバイアスの存在を示唆した。その後、この実験測定の確度を調べる目的でウサギ骨格筋遅筋の筋原線維で同様の実験を行った。

そして同じ結論に至り、この論文はBiophysical Journal誌2000年2月号に掲載された。現在はアクトミオシンモーター分子のレベルで検討する目的で、そのアクトミオシンに結合している蛍光ヌクレオチドの寿命がストレインに依存するかどうかの実験を行っている。アクトミオシンに結合している蛍光ヌクレオチドの寿命はPrismless TIRFMで観察するが、その寿命測定はアクトミオシンATPの反応が速いため通常のビデオイメージングでは時間分解能が1/30秒の限界がある。この時間分解能をあげる目的でTIRFMからの蛍光ヌクレオチドのスポット像をミラー(DUAL VIEW装置のヌクレオチドの蛍光像が通る光路にあるミラー)を振動させ、ビデオ画像上にそのスポットの軌跡として記録する装置を製作し、時間分解能を上げるビデオイメージングに成功した。現在、アクトミオシンにストレインがかかった状態での結合ヌクレオチドの寿命の測定を進めている。
色素幹細胞制御の分子基盤の解明

1.色素細胞特異的にGFPを発現させたトランスジェニックマウスから単一の色素幹細胞を単離し、遺伝子発現パターンを調べた。その結果、色素幹細胞にはSox10やMiftといった色素細胞にとって重要な遺伝子が発現していないことを見いだした。この結果は、これら分子に対する抗体を使用した組織免疫染色によっても確かめられた。さらに、色素幹細胞では、Housekeeping遺伝子をはじめ多くの遺伝子の発現が低下しており、mRNAの転写が抑制されていることが示唆された。2.Bcl2ノックアウトマウスは2回目以降の毛周期以降に発生する体毛が白髪化することが知られている。このような表現型から、Bcl2ノックアウトマウスでは色素幹細胞の維持または発生に異常があることが示唆されていた。Bcl2ノックアウトマウスにっいて毛包発生期を詳細に観察したところ、胎生18日新生児期2日目において、毛包バルジ部位に存在する色素前駆細胞が消失していくことを認めた。このマウスのはじめの毛周期における色素細胞の増殖分化には異常が認められないことから、Bcl2ノックアウトマウスの白髪化は、毛包発生期に色素幹細胞が生存維持されないことが原因であることが示された。この結果は、毛包形成期に分化増殖する色素細胞は色素幹細胞を経ずに色素前駆細胞に由来するのに対し、2回目以降の毛周期以降に発生する色素細胞は色素幹細胞に由来することを示している。3.色素幹細胞における遺伝子機能を調べるアッセイ系を構築するために、未分化色素前駆細胞を培養する系を開発した。培養した色素前駆細胞を移植したところ色素胞を持った毛包が再構築されたことから、培養した細胞が色素幹細胞になる能力を維持していることが示された。1.色素細胞特異的に発現する遺伝子機能を調べるために、アッセイ系の構築を試みた。色素前駆細胞を胎児から単離し、Keratinocytesと共培養を行ったところ、培地にLiClを添加することで、色素前駆細胞を効率に培養できることを見いだした。2.幹細胞制御の分子的基盤を明らかにする目的で、色素細胞をGFPで標識したトランスジェニックマウスの毛包から幹細胞を含む様々な分化段階の単一の細胞を単離し、single-cell global cDNA amplification法とRealtime PCR法を組み合わせることにより、単離した個々の細胞における遺伝子発現プロファイルを解析した。その結果、バルジ部位の色素幹細胞の集団では、Sox10,Kit,Mitf等の色素細胞の維持や増殖分化に重要な遺伝子の発現が認められず、色素幹細胞ではこれらの遺伝子の発現を調節する何らかの制御機構が存在することが示唆された。さらに興味深いことに、色素幹細胞においては、House keeping genesを含む多くの遺伝子の発現が他の細胞集団と比較して著しく低下していることが認められ、globalにmRNAの転写を抑制する機構が働いていることも示唆された。これらの制御機構を解明するために、色素幹細胞の遺伝子発現プロファイルと他組織の幹細胞の遺伝子発現データーベースとを比較したところ、約70種類の遺伝子が各種幹細胞において重複して発現していることがわかった。幹細胞共通の分子制御機構を解明するために、これらの遺伝子のプロモーター部位について共通に存在する転写調節部位を検索した。その結果、C/EBP,FOX,AP1およびNF-kB結合領域が統計的優位さを持って高頻度に存在することがわかった。これらの因子の既知の機能より、幹細胞が何らかのストレス応答反応を起こしていることが推測された。

さらに、色素幹細胞では、Housekeeping遺伝子をはじめ多くの遺伝子の発現が低下しており、mRNAの転写が抑制されていることが示唆された。2.色素幹細胞における転写抑制の可能性を調べるために、免疫組織染色法によりRNA polymearaseのリン酸化の状態を調べた。その結果、色素幹細胞では、転写複合体形成に必要なCTDドメインの5番目のセリン残基のリン酸化が認められたが、mRNAの転写伸長に必要なCTDドメイン3番目のセリン残基のリン酸化が認められないことがわかった。この結果より、色素幹細胞では、RNA polymearase CTDドメインの3番目セリン残基の脱リン酸化により、mRNAの転写伸長が抑制されていることが判明した。同様なRNA polymearaseのCTDドメインの3番目セリン残基の脱リン酸化は、毛包の上皮幹細胞でも認められ、毛包に存在する幹細胞に共通の現象であることがわかった。以上の結果より、毛包中の幹細胞ではmRNAの転写を負に制御することによって代謝状態を低位に保つことにより、代謝に伴う様々な障害から幹細胞を守っている機構が働いていることが示唆された。
複数ポテンシャルが関与する光誘起反応ダイナミクスの量子力学的シミュレーション

ナノ・ピコ秒パルス励起下での気相分子の動力学過程を断熱ポテンシャルや非断熱相互作用の大きさを入力として計算する方法を確立し、複数ポテンシャル系の高いエネルギー移動効率の定量的解明を目指した。まず、振動モード間のカップリング(カオス)の効果などを調べ、accepting modeなどの無輻射遷移の基本的な概念の検証を行なった。次に、三重項副準位の三つのポテンシャル面が磁場で結合する場合、中間ケース分子の項間交差にどのような影響を及ぼすかをシミュレートした。短い時間Δtの間で有効な時間発展演算子を初期波動関数に必要回数作用させるsplit operator法とSpectral Filter Lanczos法を結び付けて、光励起で生成した状態に含まれるすべての固有関数を求めた。固有関数より状態の時間発展を計算した。三重項の振動準位密度が増加するにつれ,消光の飽和が三重項の零磁場分裂に比べて小さい磁場で起こる磁場消光の効率が増す原因が振動モード間のカップリングにあることを明らかにした。中間ケース分子よりも準位密度の低い重水素化ピリミジンの0-0バンド励起の場合,磁場消光の効率は低い。回転準位によっては量子収率が増える場合もあり,準位密度の不足によるランダムな変化が観測された。このような小さな分子極限に近い状況は準位間結合モデルのシミュレーションで良く説明できた。また,ピリミジン時間分解発光スペクトルのフーリエ解析を新たに提案したウインドウ関数t^Vを適用して行った。通常のフーリエ変換よりもベースラインの低い解像度の高いエネルギースペクトルが得られた。新しいウインドウ関数微細なスペクトル変化が問題になる磁場効果の解析に威力を発揮する。
ランダム光学媒質中での非線形光学現象

ランダム光学媒質中で非線形光学効果が発生する機構を実験的、理論的に解明し、この系においてより高い非線形光学効果を作り出す条件を調べた。特に高い非線形光学応答のオリジンが光が拡散伝播することによって生じる媒質との長い相互作用長にあることに着目し実験を進め、具体的には以下の結果を得た。(1)ランダム系でのレーザー動作ランダム媒質中でのレーザー動作の幾何学的配置の依存性を(a)励起光のビームサイズと(b)平均自由行程を系統的に変化させ調べた。この結果、ランダム媒質中でレーザー動作が起こっている有効な空間モードに関する情報が得られた。この、空間モードの大きさは平均自由行程の数倍程度の大きさであることが分かった。(2)非線形発光スペクトルランダム媒質中からの発光スペクトルを励起強度の関数として観測し、反射型実験配置ではスペクトルが長波長側に、透過実験配置では短波長側にシフトすることが分かった。これらの実験結果は、(a)励起過程での吸収飽和と(b)発光過程での再吸収を考えるとうまく説明できる。拡散方程式とレート方程式を組み合わせ解析をした。この結果からランダム系におけるレーザー動作にも吸収飽和が重要な役割を果たしていることが分かった。