hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イメージングマススペクトロメトリ―を核とした多発性硬化症バイオマーカー探索

本研究では、多発性硬化症の動物モデルである実験的自己免疫性脳脊髄炎モデル(Experimental Autoimmune Encephalomyelitis: EAE)マウスを作成し、中枢神経系のイメージング・マススペクトロメトリー解析を行い、神経学的症状の表れる前から変動するプロテオミック、メタボロミックマーカーの特定を行う。平成26年度:これまでのプロトコールに従い、SJLマウスにPLPをフロイント完全アジュバントとして免疫すると1011日目にEAEの症状が出現した。その症状の強さを定法に従って4段階に分類し、投与日程から病状の把握と平均的なプロファイルを得た。今回もこれまでの成果を完全に再現できた。個体間の臨床症状の変遷には、多少のvariationをこれまで同様に観察した。また、血清に関しては、ほぼ35日おきに、コントロール群およびEAE群の血清を採取し、解析までー80度にて保存した。また、症状の出現し始めた1113日をかわぎりに、onset, acute phase,chronic phaseを定義し、最大30日まで観察しすべての個体の組織を採取した。まず、脊髄を対象としたイメージング・マススペクトロメトリー解析を行い、炎症細胞の浸潤や脱髄の形態変化を観察した。現在、MALDI-MS Imagingの実験に着手し、ペプチド、タンパク質レベルの情報が得られるかの検証をスタートした。本研究は最新のイメージングマススペクトロメトリー(Imaging Mass Spectrometry; IMS)法を用いて多発性硬化症のモデルマウスである実験的自己免疫性脳脊髄炎のマウスの脳脊髄を解析することにより、新たな分子基盤の解明とバイオマーカーの探索を目的としている。IMSによるタンパク質レベルの組織の直接解析は、まだ研究的要素の強く報告例の少ない技術であり、方法論の確立と結果の検証を行うことが最重要課題と考えられる。また、その結果は、公共に提供された脳の包括的な遺伝子発現解析データベースと比較検討することにより、トランスクリプトームの上にプロテオーム、メタボローム解析へと情報を重層させ、仮説の検証や新しい発見を行える可能性がある。本年度の成果は、まずマウスEAEの急性期の脊髄組織に自己免疫的機序で出現する病態を組織化学的に確認し、これに対応するタンパク質レベルの候補分子をIMS解析で証明できたことである。これには、質量分析法に加えて機械学習法などのバイオインフォマティクスが非常に有効であった。今後は、関連タンパク質の同定を行い抗体を用いた検証を行ってゆくと同時にヒトにおいて提唱されているNormal Appearing White Matter(NAWM)という概念をマウスEAEにおいて検証し、神経学的所見の現れる以前から脳・脊髄におきる生化学的変動の中身を網羅的に検討し病態理解を進める予定である。質量分析側の進展に伴いMALDI-IMSは、プロテオミクスレベルでの解析が可能となった。本研究では、EAEマウス脊髄を対象としたプロテオーム解析を試み、この手法で病巣の描出が可能かを多変量解析を用いて検証した。さらに、組織にトリプシン処理を行い得られた断片情報から変動タンパク質の特定に成功した。今後は、免疫組織化学の手法を用いて特定タンパク質の検証を行う予定である。さらに、特定タンパク質の経時的空間的変動についても検討を行い、バイオマーカーとしての位置づけを考察する。本研究では、以下の項目を目的とした。すなわち、マウス多発性硬化症モデルである実験的自己免疫性脳脊髄炎モデル(Experimental Autoimmune Encephalomyelitis: EAE)を作製し、疾患ステージに合わせた脊髄の凍結サンプルを採取し、ペプチド・タンパク質レベルのイメージング質量分析(Imaging Mass Spectrometry:IMS)法を行うこと、トリプシン処理を用いたタンパク質同定法をIMSに応用すること、同定したタンパク質の免疫組織解析を行うこと、脊髄組織へ浸潤した免疫細胞を分取し、細胞由来のプロテオーム解析を行うこと、ヒト臨床検体への出口戦略を練るため、独自のモノクローナル抗体を作製することである。最終年度にEAEマウスの脳組織に関する組織化学的解析を進めた結果、麻痺症状の現れる以前のステージから海馬や小脳周辺には、明らかな細胞の浸潤が確認された。これは、ヒトにおけるNormal Appearing white matter (NAWM)の概念をマウスにおいて再現し得たことを意味している。また症状が急性期のピークにさしかかったときにも同様の細胞浸潤の傾向が強く認められた一方、3週間を経た慢性期には、これらの顕著な細胞浸潤は認められなくなっていた。本モデルを対象にタンパク質レベルのIMSを実施したところ、単一イメージングでも階層的クラスタリングでも、上述のような浸潤細胞と一致する部位に特徴のあるスペクトラムの抽出に成功した。今後は、本候補分子の配列情報を明らかにすることにより、由来タンパク質を同定する。さらに、レーザーマイクロダイセクション法を併用して回収した細胞群のプロテオミクス解析を行い浸潤細胞群のもつ性質についての解析を進める。平成26年度に計画していたEAEモデルの作成と試料採取は、100%実行できた。また、HE染色などの検討で、本モデルにおいて典型的な急性期病理として、神経脱髄や免疫細胞の浸潤を認めた。治療薬FTY-720を予防投与並びに治療投与した場合の神経学的スケールの変動に対して血清プロテオーム変動がどのような統計的有意差をもって変動するかを検討する。また、同じ動物個体を対象としたイメージングマススペクトロメトリー法と神経病理的評価を比較することにより、血清プロテオミック・パターン変動が、脳組織における変化にくらべてどれだけ鋭敏かを検討する。

すなわち、症状の出る前に変動する脳・脊髄の生化学的変動(ヒトにおけるNormal Appearing White Matter; NAWM)をマウスにおいてとらえ、血清から鋭敏に症状の変動を判定できるようなマーカーを特定できれば、ヒトへの研究へと発展させる根拠となるばかりではなく、これまでEAEに対して見込まれてきた多発性硬化症の治療薬開発のためのモデルとしての意義づけに一段と生物学的根拠を与えることになる。ゲノム医科学神経学的症状の表れる前から変動するバイオマーカーの特定を試みる。中枢神経系において進行している病理学的変動をどれだけ早く捉えられるかについて、潜在しているヒト脳病理としてNormal Appearing White Matter (NAWM)という概念が提唱されているが、本研究によって、動物モデルにおけるNAWMの生化学的根拠や血液を対象としたプロテオミクス解析との比較が可能となる。物品項目の見込みの違いで、当該助成金が生じた。モデルマウス作成に計上していた費用を実際の作成が年度をまたいだため次年度使用額が生じてしまった。当該助成金は、病理標本作成用の消耗品の購入に使用する計画である。引き続き、モデルマウス作成並びに解析費用として使用する予定である。
大規模定量的PCR法を用いた大腸癌に対する抗癌剤感受性遺伝子診断キットの開発

我々は大腸癌肝転移巣に対する5FUの感受性予測モデルを開発する試みとして、これまでに我々が検出した81種の感受性規定候補遺伝子に5FU関連酵素の遺伝子TS、DPD,OPRTを加えた84遺伝子の発現状況を臨床検体において定量的PCR法を用いて確認し,さらに予測モデルを作成しその有用性を検討した。【対象と方法】2001年4月から2005年3月までに当科で経験した大腸、直腸癌の同時性肝転移症例の22例。いずれの症例も原発巣切除後に肝切除術を前提として5-FUを中心とした化学療法を施行している。感受性群10例、非感受性群12例の2群にわけて比較検討した。原発巣手術時に採取した癌部からRNAの抽出を行い定量的PCRで発現量を測定した。【結果】TNF-αreceptorのsuperfamilyであるTNF receptorIIをコードするTNFRSF1Bとゴルジ体上の糖輸送担体であるSLC35F5、TGF-βのsuperfamilyであるNAG-1で発現に有意差を認めた。5FU関連酵素であるTS、DPD、OPRTの発現を検討すると5-FUの活性化酵素であるOPRTの発現が感受性群で優位に高かったがTS、DPDでは優位差を認めなかった。これらの結果をもとに判別解析を行い線形判別式を作成すると感受性群の10例中9例、非感受性群の12例中10例を識別し正診率86.3%であった。【考察】NAG-1はp53に制御される抗腫瘍効果を持つことが報告されており5FU感受性群で高発現を示していることは興味深い結果であった。また、TNF receptorIIの下流にはNFκβを介する抗アポトーシス系が存在しており、非感受性群で高発現であることから5FUによる抗腫瘍効果に拮抗しているものと思われた。これらの遺伝子群は原発巣から転移巣の5FU効果予測のための一助となる可能性をもつと思われた。【背景・目的】オーダーメイド医療が求められる現在、抗癌剤5-FUの効率的な投与は不可欠である。我々はこれまでに大腸癌細胞株において5-FUの感受性に関与すると考えられる81遺伝子の感受性規定候補遺伝子群を報告してきた(第103回日本外科学会定期学術集会2003年6月札幌)。今回、これら81遺伝子を定量的PCR法を用いて臨床検体において測定し予測式を作成、その有用性を検討した。【対象・方法】対象は2001年4月から2003年12月までに当科で経験した大腸、直腸癌の同時性肝転移症例の18例で5-FU感受性群9例と非感受性群9例。いずれの症例も原発巣切除後に5-FUを中心とした肝切除前の肝動注化学療法を2クール以上施行されている。real time PCRはABI Prism 7900で行った。(1)感受性規定遺伝子の同定:感受性群、非感受性群の発現量をU-testで検定し有意差を認める遺伝子を選出した。(2)予測式の作成:選出した遺伝子を用いて抗癌剤の効果を判別する回帰式を判別分析を用いて試行した。【結果】(1)81遺伝子のうち4遺伝子(TNFRSF1B, SLC35F5,NAG-1,OPRT)で感受性群と非感受性群で有意差を認めた(p<0.05)。(2)選出された遺伝子を用いて判別解析を行ったところ3

遺伝子(TNFRSF1B, SLC35F5,OPRT)を用いる判別式が作成され、感受性群9例のうち8例、非感受性群9例のうちの8例が正しく判別された(正診率:88.7%、p=0.0035)。正診率:83.3%、感度:100%、特異度:66.6%であった。【結語】(1)臨床検体を用い5-FU感受性に関与すると考えられる4遺伝子を同定し、このうちの3遺伝子の発現量をもとに感受性予測式を作成した。(2)3遺伝子のみで肝転移巣に対する5-FUの効果予測が可能であり臨床的にも有用であると考えられた。我々は大腸癌肝転移巣に対する5FUの感受性予測モデルを開発する試みとして、これまでに我々が検出した81種の感受性規定候補遺伝子に5FU関連酵素の遺伝子TS、DPD, OPRTを加えた84遺伝子の発現状況を臨床検体において定量的PCR法を用いて確認し,さらに予測モデルを作成しその有用性を検討した。【対象と方法】2001年4月から2005年3月までに当科で経験した大腸、直腸癌の同時性肝転移症例の22例。いずれの症例も原発巣切除後に肝切除術を前提として5-FUを中心とした化学療法を施行している。感受性群10例、非感受性群12例の2群にわけて比較検討した。原発巣手術時に採取した癌部からRNAの抽出を行い定量的PCRで発現量を測定した。【結果】TNF-αreceptorのsuperfamilyであるTNF receptorIIをコードするTNFRSF1Bとゴルジ体上の糖輸送担体であるSLC35F5、TGF-βのsuperfamilyであるNAG-1で発現に有意差を認めた。5FU関連酵素であるTS、DPD、OPRTの発現を検討すると5-FUの活性化酵素であるOPRTの発現が感受性群で優位に高かったがTS、DPDでは優位差を認めなかった。これらの結果をもとに判別解析を行い線形判別式を作成すると感受性郡の10例中9例、非感受性群の12例中10例を識別し正診率86.3%であった。【考察】NAG-1はp53に制御される抗腫瘍効果を持つことが報告されており5FU感受性群で高発現を示していることは興味深い結果であった。また、TNF receptorIIの下流にはNFκβを介する抗アポトーシス系が存在しており、非感受性群で高発現であることから5FUによる抗腫瘍効果に拮抗しているものと思われた。これらの遺伝子群は原発巣から転移巣の5FU効果予測のための一助となる可能性をもつと思われた。これらの報告は、Int J Cancerに掲載予定であります。
疫学情報の視覚的高度表現・解析システムの開発に関する研究

本研究は主要死因や原因不明疾患等の地理的・時間的疫学像の視覚的観察が容易なシステムを研究開発し、疫学情報の高度利用と新たな知見を得る手段が拡張されることを目指すものであり、「(1)主要死因別の標準化死亡比(SMR)地図、(2)川崎病患者発生の疫学地図」の2テ-マに即して、前年度までの研究を継続実施して行った。(1)主要死因別の標準化死亡比(SMR)地図の表現システムの開発部分は、人口密度による重み付けの平滑化を行う距離の重みパラメ-タの最適値を求める部分を前年度に引続き実施し、ほぼ適当な結果を得た。そして、種々の表示条件(時間の経過や類似死亡パタ-ンを有する傷病間の比較観察や表現方法の指定)に対してシステムを操作し、また、死因別SMRデ-タを増やして観察例を豊富にすること等を目指して、従来の単体デバッグが済んだ各プログラムモジュ-ルを、まずバッチ的に連携動作を行う総合テストに着手したが、研究時間の都合で完了せず、従って対話型の部分の開発は予定通りには進捗しなかった。しかし、定式化したアルゴリズム等には特に問題がなさそうなので、遠からず完了する見通しが得られている。(2)現在に至るも原因不明の心児疾患である川崎病の全国患者発生状況を適切に地図表現する「川崎病患者発生の疫学地図」部分の研究を継続実施した。特に、地理的な患者発生状況の特徴が、時間の流れと共にダイナミックに観察できるようにする部分を重点的に行い、また、罹患率と共に、本申請者が考案した少数発生疾患の時間集積性の解析結果を、テ-マ(1)と類似した手法で地図表現する方法の開発も行い、本病発生の体系的な疫学的観察の一つの基礎を作ることを目的に実施した。しかし(1)と同様に描画スピ-ドが種々の処理を対話型で動的に行うには問題があること、適切な濃淡階調を自動的に行うのが困難であること、またモジュ-ル間の総合テストが不十分であること等により、当初の予定通りの完了をみるには至っていないが、遠からず以上の点をできるだけ改善して研究を完了させる予定である。本研究の目的は最近のワ-クステ-ションの機能を活用して、主要死因や原因不明疾患等の地理的・時間的疫学像の視覚的観察が容易なシステムを研究開発し、疫学情報の高度利用と新たな知見を得る手段が拡張されることを目指すもので、「(1)主要死因別の標準化死亡比(SMR)地図、(2)川崎病患者発生の疫学地図」の2テ-マに即して行うが、今年度はテ-マ(1)を重点的に行って以下の研究成果が得られた。1.モデルと方法既存疫学情報の特性を考慮して、(1)メッシュ人口密度と対象地域境界付近での補正方法(2)その重み付けの関数モデル(3)シミュレ-ションと収束条件(4)濃淡や等高線によるSMR地図表現方法(5)時間推移に伴う死亡状況の地理的変化の動的観察方法、などについての定式化とプログラムのアルゴリズムを明らかにした。2.システム(プログラム)開発必要なプログラム群は一般性と拡張性を考慮したモジュ-ル化を図って作成し、基本的なモジュ-ル単体デバッグがほぼ完成し、バッチ的に連携動作の確認を行う前の段階に至った。しかし、本研究の主要設備備品であるNEWSシステムの環境整備やUNIX環境の習熟などに予想外の時間を要した結果、今年度にある程度予定した対話的な部分の開発は予定よりもかなり遅れた。これらは次年度以降、継続実施して最終的には当初の計画通りに遂行して完成させる予定である。3.デ-タ作成地域メッシュ座標毎の(1)人口密度(2)市町村境界(3)主要死因別SMR(19691978年)等の各デ-タの作成と登録等はほぼ予定通り行った。しかし、イメ-ジリ-ダ-からの入力を中止して人力で行った為に、今年度当初予定の(3)の一部(19791983年)についての収集・整備は次年度に持ち越して実施する予定である。本研究は主要死因や原因不明疾患等の地理的・時間的疫学像の視覚的観察が容易なシステムを研究開発し、疫学情報の高度利用と新たな知見を得る手段が拡張されることを目指すものであり、「(1)主要死因別の標準化死亡比(SMR)地図、(2)川崎病患者発生の疫学地図」に即して行うものである。昨年度に引続き、テ-マ(2)を重点的に実施したが、今年度の研究実績は以下の通りである。1.モデルと方法(テ-マ(2)の川崎病の疫学地図について)罹患率は対象人口を09歳の同病の暴露人口に取れば、(1)のSMRと全く同じでよいこと、また、時間集積度指数が患者数に依存するため直接比較できない点を、上側確率(pー値)の逆数に比例する表現で適切に解決され得ることを見いだした。2.必要なデ-タの収集・整備テ-マ(2)を重点的に行い、市区町村別の川崎病月別発生患者数と09歳年齢層人口等と、地域メッシュ座標との対応を作成・登録し、ほぼ予定通りに進捗した。3.システム(プログラム)開発地図表現部分は両テ-マで共通であり、一般性と拡張性を考慮した濃淡地図等の基本モジュ-ル群がほぼ完成した。個別的には、テ-マ(1)で人口密度で重み付けする平滑化部分は距離の重みパラメ-タの最適値部分以外は完成した。

また、テ-マ(2)の時間集積度指数の疫学地図は、汎用機上の指数のpー値を求める既存プログラムを、乱数発生ル-チンで演算のアフレ処理が両システムで異なる点を解決して完成させた。しかし、描画スピ-ドが種々の処理を対話型で動的に行うには問題があること、適切な濃淡階調を自動的に行うのが困難、まだモジュ-ル間の総合テストを行うまでに至っていないこと、などの問題点があり、当初の予定よりも多少遅れ気味であるが、次年度で以上の点をできるだけ改善して完成させる予定である。本研究は主要死因や原因不明疾患等の地理的・時間的疫学像の視覚的観察が容易なシステムを研究開発し、疫学情報の高度利用と新たな知見を得る手段が拡張されることを目指すものであり、「(1)主要死因別の標準化死亡比(SMR)地図、(2)川崎病患者発生の疫学地図」の2テ-マに即して、前年度までの研究を継続実施して行った。(1)主要死因別の標準化死亡比(SMR)地図の表現システムの開発部分は、人口密度による重み付けの平滑化を行う距離の重みパラメ-タの最適値を求める部分を前年度に引続き実施し、ほぼ適当な結果を得た。そして、種々の表示条件(時間の経過や類似死亡パタ-ンを有する傷病間の比較観察や表現方法の指定)に対してシステムを操作し、また、死因別SMRデ-タを増やして観察例を豊富にすること等を目指して、従来の単体デバッグが済んだ各プログラムモジュ-ルを、まずバッチ的に連携動作を行う総合テストに着手したが、研究時間の都合で完了せず、従って対話型の部分の開発は予定通りには進捗しなかった。しかし、定式化したアルゴリズム等には特に問題がなさそうなので、遠からず完了する見通しが得られている。(2)現在に至るも原因不明の心児疾患である川崎病の全国患者発生状況を適切に地図表現する「川崎病患者発生の疫学地図」部分の研究を継続実施した。特に、地理的な患者発生状況の特徴が、時間の流れと共にダイナミックに観察できるようにする部分を重点的に行い、また、罹患率と共に、本申請者が考案した少数発生疾患の時間集積性の解析結果を、テ-マ(1)と類似した手法で地図表現する方法の開発も行い、本病発生の体系的な疫学的観察の一つの基礎を作ることを目的に実施した。しかし(1)と同様に描画スピ-ドが種々の処理を対話型で動的に行うには問題があること、適切な濃淡階調を自動的に行うのが困難であること、またモジュ-ル間の総合テストが不十分であること等により、当初の予定通りの完了をみるには至っていないが、遠からず以上の点をできるだけ改善して研究を完了させる予定である。
日本語アクセントの無意識処理に関する脳科学的接近

外国人日本語学習者のアクセントは、無意識のうちに上達する場合が多い。本研究では、日本語母語話者及び日本語学習者について、二つのアクセント型による3音節無意味語を無意識に聞いた時の脳内処理を検討した。その結果、アクセントの型の違いによって脳の反応は異なり、その差は発話末における声の高さ下降に由来するものと考えられる。しかし、日本語母語話者と日本語学習者間での差は小さく、本研究で用いた無意味語については、母語の違いの影響は少ないものと考えられる。1.無意識の状態でピッチパタンの変化を留意するかどうかについて、次の予備的仮説を立てた。(1)日本語学習者も母語話者も、脳は無意識の状態でピッチパタンの変化に反応する。(2)反応の仕方はピッチパタンによって異なる。(3)ピッチパタン変化の無意識の留意は、発話末のピッチ下降現象に影響される。2.仮説検証のために、次の実験計画を策定した。(1)調査対象者は、日本語学習者9名および母語話者9名とする。(2)刺激音は自然音によるピッチパタンLHH(平板型)およびLHL(中高型)とし、「papapa」の3モーラ無意味語を使用する。(4)対象者は、防音室でリラックスした状態で無音声のアニメ・ビデオを見、刺激音は無視してビデオに注意を集中するように求められる。(5)対象者は電極キャップを装着する。頭皮上の9部位の脳の電気的活動をEEGとしてパソコン上に記録する。(6)記録されたデータ(EEG)から刺激音以外に対する反応を除去し、加算平均し、ERP波形を出す。更に対象者グループおよび各条件の刺激音毎に総加算平均する。(7)刺激音の第3モーラに対する反応を分析対象とし、第3モーラの提示前100mc提示後400mcを分析区間としてERP波形を出す。(8)ERPの低頻度刺激の反応から高頻度刺激の反応を引き算して、MMN成分の波形を出す。3.以上の計画に従い、18名の対象者の脳波を測定し、MMN波形を出した。MMNは、無意識状態でも得られる成分で、高頻度の刺激音が低頻度の刺激音に変わった時の脳の電気的活動であり、刺激音の変化を留意したことを示す。4.実験結果の分析を進めている。1.前年度実施の実験結果の統計分析:群(中国語母語話者vs日本語母語話者)、条件(LHH:平板型/papapa/低頻度で中高型/papa'pa/高頻度vs LHL:中高型低頻度で平板型高頻度)、部位(9部位)の3要因分散分析の結果、条件と部位の交互作用が有意であった(F[8,128]=3.37,p<0.05)。下位検定の結果、両対象者群ともLHH条件では、Fz(F[1,17]=5.56,p<0.05)およびF3(F[1,17]=6.67,p<0.05)でLHL条件より有意に大きいMMNが出現していた。2.実験結果の考察(1)刺激音が無意味語(papapa)であれば、脳活動の様相は母語の違いによる影響はない。(2)両条件とも同じ刺激が頻度を変えて使用されており、条件間でのMMNの差は刺激音のピッチパタンの違いによるものと考えられる。一語文を含む発話末のピッチ下降現象は一般に知られており、多くの言語に見られる現象である。研究で用いた刺激音の第3モーラは、平板型ではわずかなピッチ下降なのに対し、中高型では第2モーラにアクセント核があるため下降が著しい。そのため平板型は中高型に比べ不自然に感じられ、LHH低頻度条件ではMMN平均振幅が増大したものと考えられる。3.実験結果の意義と重要性:脳活動からみた日本語アクセントの無意識的受容はピッチパタンが影響していることが示唆された。このようにアクセント知覚を脳活動で検証したのは初めてであり、注目される。(平成19年9月で研究代表者だった山田が退職したため、10月より有富が研究代表者として受け継ぎ、山田は研究協力者として研究を継続した)日本語のアクセントの生成と受容:生成においては、音声的な特徴であるピッチ下降現象を呈するが、受容については、音韻的アクセント型LHH(低高高)、LHL(低高低)等のように聴き取り、ピッチ下降現象は知覚されない。この受容と生成のギャップについてはFujisaki(1988)があるが、本研究では、脳における受容について脳波成分のMMNを分析した。その結果、脳内でのピッチの受容は、ピッチ下降現象に基づいているという示唆を得た。

日本語アクセントの脳内無意識処理についての先行研究: Inouchi et.al.(2003)の結果は、刺激音に1音節2モーラの有意味日本語を使ったにもかかわらず、結論として、刺激音は語音としてではなく音として捉えられたとされている。刺激音は、日本語母語話者から自然な語に聞こえるという判定を得ている合成音ではあるが、ピッチ下降現象は全く無視されている。そこで、脳内における無意識受容は、ピッチ下降現象が認められない刺激音を自然な語音と捉えなかったものと推測できる。ピッチ下降現象:以上から、日本語アクセントの無意識処理にはピッチ下降現象の関与は不可欠な要因であると考えられる。本研究の意義、重要性:結論として、脳における日本語アクセントの無意識処理は、ピッチパタンによって異なり、その原因はピッチ下降現象の関与の違いであると考えられるが、対象者の母語の影響は現れず、その原因は刺激音に無意味語を使ったことによるという示唆を得た。これにより、脳におけるピッチ下降現象受容の可能性が証明され、合わせて、ピッチ下降モデルの妥当性も証明され、日本語アクセントの無意識処理にピッチ下降現象が重要な貢献をしていることが示唆された。
日蓮自筆資料の原本の形状に関する基礎的研究

本研究では、各地に伝わる日蓮自筆資料について、使用された料紙の紙質や種類、寸法、装幀の現状など、形状に関するデータを収集した。データ収集に当たっては、一部の調査が困難なものを除き、主要な日蓮自筆資料について行った。あわせて、現在に伝わる日蓮自筆資料の形状から、日蓮が執筆した当初の形状を復元するために必要となる、日蓮自筆資料の伝来に関する資料を収集した。従来の日蓮自筆資料に関する仏教文献学・日蓮遺文の文献学的研究(祖書学)においては、多岐にわたる日蓮自筆資料の料紙の紙質や種類、寸法、装丁などを含めた形状の変遷、料紙の使用法と執筆内容の関係についての総合的な関係など、自筆の形態に関する問題については、ほとんど検討が行われてはこなかった。研究の基礎となる日蓮自筆資料の寸法や装丁についても、装丁された全体の寸法が明らかにされているだけで、料紙1紙1紙の細部に及ぶ詳細な調査結果は、まとめられていない。従って、本研究は自筆資料の料紙1紙1紙にわたる詳細な記録を作成して基礎データとしたことに大きな特色がある。基礎データは、特に著作・書状を中心とし、本文全体が伝えられているものばかりではなく、断片・断簡の類にも配慮して収集に努めた。日蓮自筆資料の点数は親鸞・法然等に比較して圧倒的に多く、同時代の重要な仏教者の自筆資料を研究する上で、基礎的な視点を提供することが可能となった。古文書学における仏教者の自筆資料研究は、近時、金沢文庫に伝わる古文書など書状を主な対象として進められている。本研究では、古文書学にも新資料を提供することができた。関東及び京都を中心に所蔵される日蓮自筆資料について、原本1点ごとに調査を実施して調書を作成し、原本のもつ基礎的データの収集をはかった。日蓮自筆資料の所蔵者はほぼ寺院に限られている。そこで、原本の調査は、一部の例外を除いて当該寺院における宝物類の曝涼時期に、集中的に実施した。日蓮自筆資料の写真版は現在一応集成し出版されているが、原版は昭和初期に撮影されたものであるために、研究に利用する上で多くの不備がある。したがって、本研究における原本調査に当たっては、可能な限り自筆原本の細部に亘る精細な写真を新たに撮影し、基礎資料として収集した。以上の調査にあわせて、現在に伝わる日蓮自筆資料の形状から、日蓮が執筆した当初の形状を復元するために必要となる、日蓮自筆資料の伝来に関する資料を収集した。日蓮自筆資料並びに関係資料について基礎的データの収集を行うことができたのは、東京都大田区本門寺、千葉県天津小湊町誕生寺、同茂原市藻原寺、同鴨川市鏡忍寺、神奈川県鎌倉市妙本寺、京都市妙顕寺、同本法寺、同立本寺、同妙蓮寺等である。また、伝来に関する資料については解読を進め、一部について読本を作成した。あわせて、現在に伝わる日蓮自筆資料の形状から、日蓮が執筆した当初の形状を復元するために必要となる、日蓮自筆資科の伝来に関する資料を収集した。従来の日蓮自筆資科に関する仏教文献学・日蓮遺文の文献学的研究(祖書学)においては、多岐にわたる日蓮自筆資料の料紙の紙質や種類、寸法、装丁などを含めた形状の変遷、料紙の使用法と執筆内容の関係についての総合的な関係など、自筆の形態に関する問題については、ほとんど検討が行われてはこなかった。

研究の基礎となる日蓮自筆資料の寸法や装丁についても、装丁された全体の寸法が明らかにされているだけで、料紙1紙1紙の細部に及ぶ詳細な調査結果は、まとめられていない。従って、本研究は自筆資料の料紙1紙1紙にわたる詳細な記録を作成して基礎データとしたことに大きな特色がある。基礎データは、特に著作・書状を中心とし、本文全体が伝えられているものばかりではなく、断片・断簡の類にも配慮して収集に努めた。日蓮自筆資料の点数は親鸞・法然等に比較して圧倒的に多く、同時代の重要な仏教者の自筆資料を研究する上で、基礎的な視点を提供することが可能となった。古文書学における仏教者の自筆資料研究は、近時、金沢文庫に伝わる古文書など書状を主な対象として進められている。本研究では、古文書学にも新資料を提供することができた。
生体防御レクチンとCD14・Toll様受容体関与の自然免疫生体防御の分子機構

本研究においてはパターン認識分子である生体防御レクチンとCD14/TLR関与の自然免疫機構を解明するために、TLRのリガンド認識機構、TLRとCD14およびコレクチンとの相互作用、コレクチンによるマクロファージ活性化の機構を明らかにすることを目的として遂行された。以下に本年度の実績を要約する。1.酵母カビの細胞壁成分のザイモサンはTLR2導入HEK293細胞でのNF-κB活性化とRAW264.7細胞からのTNF-α分泌を濃度依存性に促進した。Met^1-Arg^<587>領域からなる可溶型TLR2蛋白はザイモサンと共沈し、^<125>I標識sTLR2はザイモサンに濃度依存性、飽和性の結合を示した。SP-Aは、TLR2発現HEK293細胞でのザイモサン誘導NF-κB活性化を抑制し、肺胞マクロファージからのザイモサン刺激TNF-α分泌を低下させた。SP-AとTLR2細胞外ドメンとの結合によってTLR2-ザイモサン相互作用が減弱してTLR2介在シグナル伝達とTNF-α分泌の抑制が惹起されると考えられた。2.TLR2の欠損変異体と点突然変異体の解析により、マイコプラズマリポ蛋白刺激NF-κB活性化には、TLR2のSer^<40>-Ile^<64>、および、Leu^<107>、Leu^<112>とLeu^<115>が必須であることが示された^<7)>。3.PGN刺激によるTLR2介在シグナル伝達はCD14の共発現により増強するが、TLR2細胞外ドメインとCD14との結合を明らかにした。その結合はCD14のアミノ酸残基57-64領域を認識する単クローン抗体によって阻止され、欠損変異体CD14^<Δ57-64>はsTLR2と結合できなかった。TLR2とCD14^<Δ57-64>との共発現によってwtCD14でみられるPGN惹起NF-κB活性化の増強効果は認められなかった。4.肺コレクチンは肺炎球菌と非定型抗酸菌に濃度依存性に結合するとともに、FITC-標識細菌の肺胞マクロファージへの取り込みを促進した。細菌貧食促進効果はコレクチンと細菌との結合に非依存性で、細胞との相互作用が重要であった。さらに、コレクチンは、クロファージ上でのスカベンジャー受容体Aとマンノース受容体の発現を増加させることによって細菌の貧食を促進していると考えられた。
土壌における酸化還元反応の直接的制御は可能か？‐その可能性と限界を探る‐

土壌中の酸化還元電位の制御可能性を探求することを目的として、(1)印加による酸化還元電位制御の可能性の検討、(2)電極素材による酸化還元電位制御の可能性の検討、(3)印加実験における電極配置条件の相違の影響検討、(4)土壌中の酸素濃度計(蛍光式)の試作を実施した。以下に、各実施項目で得られた結果を概説する。(1)水田土壌を充填したポットに湛水し、1.2Vの電圧印加実験を行い、土壌内の酸化還元電位を多点で計測した。その結果、電極周辺においては酸化還元電位の制御が可能であるものの、側壁に向かって制御効果が弱くなる傾向が確認され、空間的な不均一性が生じることがわかった。電極の形状、配置などに改良を加える必要性が示唆された。(2)印加とともに電極素材としてTiO2、亜鉛酸化物等を用いることにより、電極周辺に効率的に土壌溶液中のイオンを吸着させることで酸化還元電位を制御することを試みた。溶液中のイオン濃度および酸化還元電位を計測し、ある程度の効果があることを確認した。他方、(1)の実験と同様空間的な不均一性が発生しうることが示唆された。(3)電極を鉛直方向ではなく土壌中で水平方向に配置して印加した場合に酸化還元電位に及ぼす影響を検討した。土壌中で継続して計測した酸化還元電位の変動より、印加により酸化還元電位には影響が見られることは確認したが、変動特性が複雑であり、そのメカニズムの解明が求められることがわかった。(4)土壌中の酸化還元電位の降下には酸素濃度が重要な役割を果たし、酸化還元電位の空間的な不均一性にも影響があるものと考えられる。そこで光ファイバーを用いて多点で測定が可能な蛍光式酸素濃度計の試作を行った。土壌中の酸化還元電位の制御可能性を明らかにすることを目的として、複数の実験的アプローチをスタートさせることができた。実施したのは予備的実験の性格が強い実験が多数含まれるが、それぞれに次の検討課題が明瞭になってきたため、初年度としてはおおむね順調に進展しているものと考えている。2018年度の実験結果を踏まえて、各実験の構成をより精緻な内容にしていくとともに、モデリングに着手する。主たる課題は、(1)印加による酸化還元電位制御の可能性の検討、(2)電極素材による酸化還元電位制御の可能性の検討、(3)印加実験における電極配置条件の相違の影響検討、(4)土壌中の酸素濃および酸化還元電位の多点計測。(5)観測データにもとづく酸化還元電位のモデリング、である。(1)、(2)に関しては、(4)の課題と関連させながら時系列で酸化還元状態が進行していく様子をモニタリングすることを通して、酸化還元電位の形成パターンとメカニズムを探っていく。(3)に関しては印加電圧や電極間の距離などを変化させて複数の電極配置パターンの中で酸化還元電位がどのように変動するのかをモニタリングすることにより一定の傾向を見つけ出したい。(5)に関しては、既存のモデルであるHydrus1D-HPの適用を端緒としてモデリングの方法論の可能性を探索する。主たる課題は、(1)印加による酸化還元電位制御の可能性の検討、(2)電極素材による酸化還元電位制御の可能性の検討、(3)印加実験における電極配置条件の相違の影響検討、

(4)土壌中の酸素濃および酸化還元電位の多点計測。(5)観測データにもとづく酸化還元電位のモデリング、である。(1)、(2)に関しては、(4)の課題と関連させながら時系列で酸化還元状態が進行していく様子をモニタリングすることを通して、酸化還元電位の形成パターンとメカニズムを探っていく。(3)に関しては印加電圧や電極間の距離などを変化させて複数の電極配置パターンの中で酸化還元電位がどのように変動するのかをモニタリングすることにより一定の傾向を見つけ出したい。(5)に関しては、既存のモデルであるHydrus1D-HPの適用を端緒としてモデリングの方法論の可能性を探索する。
レーザー誘起音響波による遺伝子導入技術の開発

本研究は、レーザー誘起音響波(Laser-induced stress waves, LISW)による遺伝子導入技術の確立を目的としている.治療効果が期待される遺伝子として肝細胞増殖因子(Hepatocyte Growth Factor, HGF)発現遺伝子ベクターをラット自家皮膚移植モデルに導入し,LISWを用いてHGF発現プラスミドベクターを導入した移植片では,多くのCD31陽性細胞が得らることを明らかにした。また,この結果の再現性も確認した.この成果は,レーザー誘起音響波を用いた初めての治療用遺伝子の導入およびその効果の実証であり,本方法を用いた遺伝子治療への大きな一歩であると考えられる.レーザー誘起音響波による遺伝子導入の高効率化を目的とし,レーザー照射条件,加熱条件の最適化を行なった。実験ではナノ秒パルスレーザ(532nm)を固体吸収材料に照射して発生させた応力波を用いて,マウスNIH 3T3細胞への遺伝子導入を行った.導入効率の実験条件依存性を調べたところ,本研究のパラメータ範囲ではレーザフルエンス1.3J/cm^2,パルス数20ショットにおいて最も高い導入効率を示した.さらに異なる種類の細胞においても遺伝子発現が得られ,本遺伝子導入法が汎用性を持つことを示した.また,遺伝子導入実験において精密な温度調整が可能な実験装置を構築し,細胞周辺温度が遺伝子導入効率に与える影響を調べた.その結果,41°Cから45°Cにおいて顕著な遺伝子導入効率の増大が認められた.細胞膜の流動性が本遺伝子導入メカニズムに関係していることが示唆された.また上記研究により明らかになった実験最適条件を基に,本遺伝子導入法を用いて治療用遺伝子の導入を行った.治療効果が期待される遺伝子として肝細胞増殖因子(Hepatocyte Growth Factor, HGF)発現遺伝子ベクターをラット皮膚を対象に導入した.HGFは様々な生物活性を持つ因子であり,特に強力な血管新生作用を持つことが知られている.本実験では,皮内HGF濃度の条件依存性の検討を行うとともに,照射後の遺伝子発現の経時変化について調べた.皮内HGF濃度を計測したところ,レーザー誘起音響波適用群が非適用群と比較して4倍以上高い値を示すことがわかった.レーザー誘起音響波(Laser-induced stress waves, LISW)による遺伝子導入技術の確立を目的とし,治療用遺伝子の導入実験を行なった.治療効果が期待される遺伝子として肝細胞増殖因子(Hepatocyte Growth Factor, HGF)発現遺伝子ベクターをラット皮膚に導入した.HGFは様々な生物活性を持つ因子であり,特に強力な血管新生作用を持つことが知られている.まず,皮内HGF濃度に基づいた実験条件依存性の検討から,遺伝子導入に適当と考えられるレーザ照射条件を明らかにした.次に,ラット自家皮膚移植モデルを対象に実験を行った.ラット背部から皮膚および皮下組織を採取後,皮下脂肪を除去して移植片とした.移植片の裏側から皮内にHGF発現プラスミドベクターを注入し,同部位にレーザーターゲットを配置し,波長532nmのナノ秒パルスレーザーを照射して応力波を発生させた.応力波適用後の移植片を同採取部位に貼付し縫合して自家皮膚移植した.移植3日後に移植皮膚をバイオプシーして抗CD31抗体による免疫染色を行い,新生血管の生成を組織学的に評価した.LISWを用いてHGF発現プラスミドベクターを導入した移植片では,多くのCD31陽性細胞が得られ,直径5マイクロメートルから20マイクロメートル程度の新生血管が比較的浅い領域においても観察された.この結果は,本技術により高生着移植皮膚が作製できる可能性を示唆している.本研究は、レーザー誘起音響波(Laser-induced stress waves, LISW)による遺伝子導入技術の確立を目的としている.治療効果が期待される遺伝子として肝細胞増殖因子(Hepatocyte Growth Factor, HGF)発現遺伝子ベクターをラット自家皮膚移植モデルに導入し,LISWを用いてHGF発現プラスミドベクターを導入した移植片では,多くのCD31陽性細胞が得らることを明らかにした。また,この結果の再現性も確認した.この成果は,レーザー誘起音響波を用いた初めての治療用遺伝子の導入およびその効果の実証であり,本方法を用いた遺伝子治療への大きな一歩であると考えられる.
クローディンの多量体形成に着目した膠様滴状角膜ジストロフィの病態解明

膠様滴状角膜ジストロフィ(GDLD)は、タイトジャンクション構成タンパクであるクローディン(CLDN)1および7タンパクの細胞膜への移行障害とそれに伴う分解亢進が生じ、最終的に角膜上皮バリア機能が低下して涙液中のラクトフェリンが角膜組織に浸透してアミロイド形成することが原因と考えられている。しかしTACSTD2の遺伝子変異からこの分子病態に至る詳細な分子メカニズムについては未だ明らかでない。本プロジェクトでは、「TACSTD2がCLDN1および7に結合することでそれらのオリゴマー形成を適正な状態に制御しており、一方でGDLDではTACSTD2が機能しないためにCLDN1および7のオリゴマー形成が過剰となって凝集塊を形成し、結果不良タンパクと認識されてオートファジーなどによって分解される」という仮説のもとGDLDの詳細な分子病態を探索する。平成30年度に我々はHeLa細胞およびGDLD患者由来をモデル細胞として、CLDN7タンパクの状態がTACSTD2タンパクの存在の有無によりどう変化するかについて検討した。また本プロジェクトに利用するためのGDLDのモデル細胞として、不死化ヒト角膜上皮細胞(HCE-T細胞)からGDLDの責任遺伝子であるTACSTD2とそのパラログ遺伝子であるEpCAM遺伝子をダブルノックアウトした細胞(Double Knock-out細胞:DKO細胞)を作製した。HeLa細胞では上皮細胞として重要な遺伝子であるE-cadherinを発現していないために上皮としての性質が弱く、モデル細胞として適正でない可能性が否定できず本細胞を作製することとした。これまでに我々はHeLa細胞にCLDN1および7遺伝子を強制導入し、テトラサイクリン誘導下にTACSTD2遺伝子を発現するGDLDのモデル細胞を構築した。テトラサイクリン添加によってTACSTD2遺伝子の発現を誘導するとCLDN1およびCLDN7タンパクが細胞内部の核周囲から細胞膜へと移動することが観察され、TACSTD2タンパクの有無がCLDN1および7の局在に影響することが確認された。また細胞内部に局在するCLDN1および7タンパクは凝集体の様相を示し、我々の仮説に沿ったエビデンスとなった。このGDLD病態モデル細胞を用いて、TACSTD2タンパクの存在の有無によってCLDN7タンパクの状態がどのように変化するかについてBlue Native PAGEを用いて検討したところ、CLDN7タンパクはTACSTD2タンパクが存在しない状況では高分子域に泳動され、TACSTD2タンパクが存在しない状況では低分子域に泳動された。このことはTACSTD2タンパクが存在しない状況ではCLDN7が多量体を形成していることを示唆し、我々の仮説を支持することとなった。今後の展開としては、1.AxxxGモチーフが結合サイトであるかどうかを検討する、2.CLDN7タンパクの凝集体がどのような経路で分解されるかについて検討することとする。具体的には今年度に作成したDKO細胞を用いて、AxxxGモチーフに変異導入する、凝集体を形成せずTACSTD2タンパクに非依存性に細胞膜へと移行するCLDN4にAxxxGモチーフを導入するなどの手法によってAxxxGモチーフが結合サイトであるかどうかを検討し、分解経路としてメジャーな2経路(ユビキチン・プロテアソーム経路、オートファジー経路)の阻害剤を使うなどしてCLDN1および7の分解経路について検討する。

このGDLD病態モデル細胞を用いて、TACSTD2タンパクの存在の有無によってCLDN7タンパクの状態がどのように変化するかについてBlue Native PAGEを用いて検討したところ、CLDN7タンパクはTACSTD2タンパクが存在しない状況では高分子域に泳動され、TACSTD2タンパクが存在しない状況では低分子域に泳動された。このことはTACSTD2タンパクが存在しない状況ではCLDN7が多量体を形成していることを示唆し、我々の仮説を支持することとなった。今後の展開としては、1.AxxxGモチーフが結合サイトであるかどうかを検討する、2.CLDN7タンパクの凝集体がどのような経路で分解されるかについて検討することとする。具体的には今年度に作成したDKO細胞を用いて、AxxxGモチーフに変異導入する、凝集体を形成せずTACSTD2タンパクに非依存性に細胞膜へと移行するCLDN4にAxxxGモチーフを導入するなどの手法によってAxxxGモチーフが結合サイトであるかどうかを検討し、分解経路としてメジャーな2経路(ユビキチン・プロテアソーム経路、オートファジー経路)の阻害剤を使うなどしてCLDN1および7の分解経路について検討する。次年度使用額53,414円は、細胞培養に安価な培地が利用できたこと、キャンペーン割引が利用できたことにより生じた。次年度の細胞培養実験等に用いる予定としている。
親のパーソナリティ・養育態度・自己受容度と親子あそびのスタイルとの関連性

兵庫県M市子育て学習グループ会員の母親ならびに父親に対し,(1)親子あそびのスタイル,(2)親のパーソナリティ,(3)親の養育態度,(4)親の自己受容度,の4項目について質問紙法を用い調査をおこなったところ,60名の母親と59名の父親から回答を得た。そこで得た資料を元に,親子あそびのスタイルと親のパーソナリティ・養育態度・自己受容度との関連性について分析・検討した結果,以下の事柄が示唆された。1.親子あそびのスタイルと親のパーソナリティ(今回の調査ではYG性格検査を実施)との間には,特に顕著な関連性はみとめられなかった。唯一,社交性において父母間に1%水準で有意な差がみられた。すなわち,からだおよびことば遊びを好む母親は父親に比べ社交的である傾向がみられた。2.親子あそびのスタイルと親の養育態度との間では,消極的拒否型と厳格型の養育態度において5%水準で有意な差がみられた。すなわち,消極的拒否態度得点がもっとも高かったのは,からだを使ったあそびのスタイルを好む親であった。特に,父親においてその傾向が顕著であった。一方,厳格型態度得点のもっとも高かったのは,ことばを使ったあそびのスタイルを好む親であった。3.親子あそびのスタイルと親の自己受容度に関しては,自分自身のことを中程度に受容している親はからだを使ったあそびを好む傾向にあった。4.親子あそびのスタイルと父母別をクロスさせたところ,父親がからだを使ったあそびを好む傾向が母親のそれより有意に高い値であった(X^2=28.1741,P<0.001)。しかし,母親にもからだを使ったあそびが好まれており,この点では中西の一連の直接観察法による研究結果を支持するものであった。やはり,質問紙法による研究だけでなく,直接観察法による研究の重要性も感じられた。
ナノ粒子配向透明機能セラミックスの創製

高磁場を用いる結晶粒子の配向した高密度透明セラミックス開発をとおして、結晶粒子配向技術に関わる基礎、配向体の特性、透明体を得るための条件等について検討を行った。粒子配向した高密度かつ透光性をもつ非鉛系強誘電セラミックスの開発に成功し、重要特性の一つである圧電性は無配向体の3倍程度となったが、透明体の実現までには至らなかった。クエン酸法で合成した高機能粒子を溶媒中に分散させスラリーを調製し、これを高磁場下で成形・焼成することにより透明な結晶粒子配向セラミックスを調製する研究である。得られたセラミックスは単結晶と同等の優れた機能をもつと期待される。クエン酸法による易焼結性ナノ粒子の合成を検討し、本合成法の基本技術を確立するため、粉体特性と焼結性の関係が評価しやすいジルコン酸ストロンチウムおよびチタン酸ストロンチウムを取り上げ、種々の条件で粉体合成を行った。チタン酸ストロンチウムでは期待どおりナノサイズの粒子が得られた。その焼結では、市販粉体との比較において、同条件において容易に高密度が得られ、期待どおりナノ粒子では焼結性が優れることが明らかとなった。等軸形状ナノ粒子の結晶軸配向制御を調べるため、強磁場中での常磁性(反磁性)-磁場相互作用によるナノ粒子の配向について、球形アルミナ粉体を用いてシミュレーションおよび実験的検討を行った。その結果、粒子配向の駆動力として磁気力、配向の阻害要因として熱エネルギーを考慮することにより定性的には実験結果と合致する結果が得られたが、粒子の配向度は実験結果がシミュレーションよりやや低くなった。この違いの要因の一つに粉体試料の不完全性が考えられるが、詳細については今後さらに検討を進める必要がある。市販のナノジルコニア粒子を用いて焼結時の粒成長防止のための新しい2段階焼結法の検討を行った。第一段焼成において温度保持をせずに相対密度80%程度に緻密化させた試料では、第二段焼成として第一段での焼成温度より100°C程度低い温度での長時間焼成により緻密化が達成された。その際の粒成長は、通常の場合より少なく、ナノ粒子焼結体調製における2段階焼結法の有効性が確認された。本年度は粉体特性の詳細検討と焼結体調製のため、多量の粉体を合成し、その焼結およびHIP処理による高密度化を中心に検討する。前年度の研究において、クエン酸法によりジルコン酸ストロンチウムおよびチタン酸ストロンチウムのナノ粒子合成が可能であり、またそれらが高い焼結性をもつことが示されていたため、粉体の大量合成と、その焼結体のHIP処理による高密度化を試みた。本年度は主にチタン酸ストロンチウムについての検討を行ったが、HIP処理により試料が着色し、また高い透明性は得られなかった。後者の原因は、粉体中に含まれる凝集体の存在によると考えられる。今後、粉砕法について検討を行う必要があることが明らかとなった。磁場中配向の検討では、磁気異方性の大きいニオブ酸ナトリウム、チタン酸ビスマス系の粉体とともに、磁気異方性の極めて小さなチタン酸バリウムについても、物質材料研究所の30T超協力磁石を用いて配向検討を行った。磁気異方性大の系については、粒子間相互作用の検討により容易に配向制御が可能となり、高い配向をもつ試料が得られるが、チタン酸バリウムでは、現在のところ高い配向性は得られていない。さらなる検討が必要であると結論された。反応焼結による配向制御を試みたところ、一部の条件では高い配向と高密度が両立可能であるが、再現性が悪く、高密度の得られない場合もあることが判明した。今後密度に及ぼす種々のパラメータの影響を解明する必要があると判断された。以上の結果から、ナノ粒子配向透明セラミックスの実現には粉体特性、特に凝集体の制御を中心に詳細検討を行い,HIP処理による透明化を行う必要があると結論された。申請書の記したとおり、クエン酸重合法による粉体合成を進めた。合成粉体はチタン酸ストリンチウムとジルコン酸バリウムである。両者とも粉体は凝集体を含み、易焼結性のものとはならなかったが、粉砕処理により、前者では透光性をもつ焼結体の作成が可能となった。後者は、屈折率が極めて高く、HIP処理後でも透光性は得られなかった。これとは別に、強誘電体のニオブ酸ナトリウムストロンチウムSr2NaNb5O15を固相法により合成し、その分散スラリーを高磁場中で処理することにより、粒子配向セラミックス強誘電体の合成を行った。このセラミックスは高い粒子配向性をもち、その圧電特性(d33)は無配向のものの6倍となった。また、若干の透光性も得られており、今後の研究により透明化が可能と期待される。さらに焼結性向上のため、反応焼結法も試みた。

この方法は、磁場中での配向が容易に行えるチタン酸ビスマス粉体と、チタン酸バリウムあるいはチタン酸ストロンチウム粉体を混合し、そのスラリーを磁場中で処理してチタン酸ビスマス粒子配向体中にチタン酸化合物粒子混合された成形体をつくり、これを加熱することにより緻密化と粒子配向を同時に行う方法である。この方法では、高い粒子配向をもつセラミックスが得られたが、透光性は得られなかった。HIP処理最適化の検討を行った。チタン酸ストロンチウム予備焼結体の酸化雰囲気中処理では、焼結体の若干の密度向上が認められたが、同時にセラミックスは着色した。この着色は空気中でのアニールによりほぼ消すことができた。本研究の目的は、本研究代表者の発明による高磁場による粒子配向技術と、高い製造プロセス技術、およびナノ粒子合成技術を組合すことにより、粒子配向透明セラミックスを初めて実現するとともに、その創成のための科学的体系を整備することである。本年度は次のことについて検討を行い研究をまとめた。1.粉体分散性の検討と凝集体を含まない成形体の実現:粉体特性について、特に凝集体の制御を中心に、分散についてのさらなる検討を行い、粗大気孔を含まない成形体の実現を目指し、これをほぼ実現したが、完全とはいえない状態であった。2.HIP処理による透明化の検討:粗大気孔を最小に押さえた焼結体についてHIP処理を行い、高密度の達成と透明化を目指し、高い透光性をもつセラミックスの作製を実現できた。3.ニオブ酸ストロンチウム系におけるナノ粒子合成法の検討:機能光学材料として関心の高いニオブ酸ストロンチウム系についての検討を行ったが、粉体合成に高温を必要とし、凝集体を含まない粉体の合成は困難であった。4.磁気による粒子配向制御についての基礎科学の確立前年度の研究に引き続き、粒子配向に関わる基楚科学の構築を進める。本年度は、スラリーレオロジーと磁気力による粒子運動と調べ、両者の関係を求めた。