hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本列島とヨーロッパにおける農耕社会化のプロセスに関する比較研究

1ヨーロッパ新石器時代の様相と縄文文化の様相についての総合的比較検討のため、次のような研究を実施し、それぞれについて暫定的な結果が得られた。・縄文文化の環状列石とブリテン島のモニュメントについて比較検討を行った。その結果として、定住度とモニュメント築造との関係について共通する側面があることを推定した。・ヨーロッパ新石器時代の遺跡についてのデータベースを作成し、年代や地域的な動向についての情報を整理した。その結果、現在までに得られている放射性炭素年代に基づく新石器文化の動態を把握することができた。また、定住度や農耕・牧畜への依存度、新石器化のプロセスにおける地域的・時期的多様性を確認した。・総合的検討の結果、ヨーロッパ新石器文化と縄文文化の間には、農耕社会化というプロセスにおいて共通する点が認められた。とくに、南東ヨーロッパの初期新石器文化と前期・中期の関東・東北地方の縄文文化とは、定住度の高さと物質文化のあり方に共通性が高い。しかし、農耕への依存度や牧畜の存在などの要因による差異もあり、文化総体を単位とする比較ではなく、諸要素間の関係性のあり方に焦点をあてた比較研究が、文化変化の研究を促進するうえで必要であることを確認した。2熊本県人吉市の瓜生田遺跡の発掘調査成果についての整理・検討を行い、次のような成果を得た。・九州における縄文時代後期後半から弥生時代前期にかけての遺跡動態を検討した結果、人吉地域は、後期末から晩期前半にかけて集落遺跡が増加した熊本県北部と、晩期後半(黒川式期)に遺跡数が増加するが住居跡がほとんどみられない南九州地域との中間に位置している。瓜生田遺跡と周辺の当該期遺跡の動向から、人吉地域の集団は、生活様式においても両地域の中間的な様相を示すといえる。・九州においても、縄文時代後期から晩期にかけて、定住度は地域によってかなり変動していることが推測された。今後、定住度の変化と生業の関係についてさらに研究を進める必要がある。・瓜生田遺跡の発掘調査概報を作成した。1ヨーロッパ各地(南西ヨーロッパ、中央ヨーロッパ、ブリテン島、スカンジナビア)の中石器時代から新石器時代に関する論文・資料を収集し、各地の状況について整理した。実際の考古学的資料の内容と、研究の理論的枠組みとを分けて検討したところ、次のようなことが分かった。考古学的資料について:縄文文化の内容は、定住性の高さ、狩猟採集活動、土器や土偶の大量消費などの点で南西ヨーロッパの中石器時代から新石器時代にかけての様相と類似点が多い。また、スカンジナビアの中石器時代から新石器時代にかけての状況とも共通性をもつ。理論的枠組みについて:近年の研究の進展に基づいて、ヨーロッパ各地では従来の経済中心的な枠組みの再検討が進んでいる。中東における農耕の発生も含めて、経済的要因が先行するのではなく、初期段階からイデオロギーや世界観などの心理的要因が深く関与しているという認識が高まっている。以上のことから、日本列島における農耕社会化のプロセスをより深く理解するためには、縄文文化の特異性を強調するのではなく、普遍的な要因と特殊な歴史的コンテクストの双方に注目し、社会的・心理的要因をより重視して分析を進めていくことが必要であることが確認された。2熊本県人吉市のアンモン山遺跡と瓜生田遺跡の発掘調査を行い、縄文時代後期末ごろとみられる住居跡を検出した。住居埋土から採取した炭化物の放射性炭素年代測定を行い、3050±50BPという結果を得ることができた。さらに、植物珪酸体分析の結果、縄文時代後晩期の包含層および住居跡埋土上層からイネとムギ属の珪酸体が検出された。これはこの時期の生業を復元する上で重要な成果であるが、上層からの混入の可能性があるため、来年度さらに検討を進める必要がある。1南東ヨーロッパとブリテン島の新石器時代の様相と、縄文文化の様相について、イデオロギー的な側面を中心に比較研究を行ったところ、次のようなことが分かった。・土偶はヨーロッパ南東部と東日本を中心とする縄文文化で盛んに作られるが、ヨーロッパ北西部では稀であり、土偶の製作は、定住化および人口増加と密接に関わっていると考えられる。南東ヨーロッパの土偶と縄文土偶は、大半が破片となって集落から出土すること、初期の例は身体的特徴を単純化したものが多く、のちに顔の表現や文様・衣類等の表現が発達することが共通している。また、両地域ともに明確な女性像は従来指摘されてきたほど多くなく、地母神というより、人間存在に対する関心の高さを示すものと理解したほうがよく、農業生産力との関わりより、定住化に伴う社会の複雑化との関係が強い可能性がある。・死者に対する取り扱いにおいては、縄文社会はブリテン島の新石器社会と共通点をもつ。それは、死者も集団の構成員として認識され、その遺体に対する関心が長期的に保持されるところである。これは、部族社会の特性としてとらえることができよう。・以上の成果については、国内・海外の学会等で発表している。2昨年度の調査結果をふまえて、熊本県人吉市の瓜生田遺跡の発掘調査を行い、次のような成果を得た。・昨年一部を確認した縄文時代後期末から晩期初頭ごろとみられる住居跡を1軒完掘し、さらに2軒の竪穴住居の一部を検出した。また、住居が半ば埋没した段階で住居内に作られた集石遺構を2基確認した。・住居埋土および周辺から土壌のサンプリングを行い、植物珪酸体分析とリン酸分析を行った。

その結果、住居の床面から壁際に沿って立ち上がる層から、高い密度でイネの珪酸体が検出され、また床面直上の層からは高い密度でヨシ属の珪酸体が検出された。縄文時代後期末から晩期初頭の段階で、イネが栽培され、壁材などにも利用されていた可能性を示す結果として注目される。・遺物を多く含む包含層の土壌を用いて放射性炭素年代測定を行ったところ、calAD240年という年代が得られた。この年代は弥生時代後期に相当するが、該期の遺物はまったく出土しない。この層のすぐ上が耕作土であるため、本来縄文時代後期末から晩期初頭に形成された層に、耕作等によって新しい時代の炭素が混入している可能性が考えられる。1ヨーロッパ新石器時代の様相と縄文文化の様相についての総合的比較検討のため、次のような研究を実施し、それぞれについて暫定的な結果が得られた。・縄文文化の環状列石とブリテン島のモニュメントについて比較検討を行った。その結果として、定住度とモニュメント築造との関係について共通する側面があることを推定した。・ヨーロッパ新石器時代の遺跡についてのデータベースを作成し、年代や地域的な動向についての情報を整理した。その結果、現在までに得られている放射性炭素年代に基づく新石器文化の動態を把握することができた。また、定住度や農耕・牧畜への依存度、新石器化のプロセスにおける地域的・時期的多様性を確認した。・総合的検討の結果、ヨーロッパ新石器文化と縄文文化の間には、農耕社会化というプロセスにおいて共通する点が認められた。とくに、南東ヨーロッパの初期新石器文化と前期・中期の関東・東北地方の縄文文化とは、定住度の高さと物質文化のあり方に共通性が高い。しかし、農耕への依存度や牧畜の存在などの要因による差異もあり、文化総体を単位とする比較ではなく、諸要素間の関係性のあり方に焦点をあてた比較研究が、文化変化の研究を促進するうえで必要であることを確認した。2熊本県人吉市の瓜生田遺跡の発掘調査成果についての整理・検討を行い、次のような成果を得た。・九州における縄文時代後期後半から弥生時代前期にかけての遺跡動態を検討した結果、人吉地域は、後期末から晩期前半にかけて集落遺跡が増加した熊本県北部と、晩期後半(黒川式期)に遺跡数が増加するが住居跡がほとんどみられない南九州地域との中間に位置している。瓜生田遺跡と周辺の当該期遺跡の動向から、人吉地域の集団は、生活様式においても両地域の中間的な様相を示すといえる。・九州においても、縄文時代後期から晩期にかけて、定住度は地域によってかなり変動していることが推測された。今後、定住度の変化と生業の関係についてさらに研究を進める必要がある。・瓜生田遺跡の発掘調査概報を作成した。
高齢者のための監視装置を内蔵したベッドの開発

高齢者社会を迎え,高齢者の健康状態をセンサを身体に装着することなく意識しないで測定できる健康管理機器を開発した。無意識のうちに測定が行われる箇所としてベッドに着目し,その体動,ベッド内温度を測定する装置を開発した。はじめにサーミスタをベッド表面に装着したベッド内温度を測定し睡眠中の温度を測定した。また体動によりベッド内温度が変化することから経時的なベッド温度分布を求め,体動を推定した。高齢者を対象とした実験では,介護者の補助によってのみ体位変換ができない患者の体動が正確に記録でき,体位交換時のみ体動が確認された。このことは体動の時間の確認とともに看護の評価もなされた。圧力を検出する光ファイバ感圧センサを用いた体動の検出も試みた。ゴム光ファイバ3本をベッドに装着し体動により変化する圧力を測定した。ビデオ撮影との比較で体動変化にともなう圧力信号の閾値を決定し健常成人による実験を試み,体動を正確に測定することができた。これらの研究の過程で,測定データの保存,測定器の取扱が重要な課題となった。データ保存としてノート型パーソナルコンピュータと半導体記録計を用いた。従来の機器はややもすると家庭で取り扱うには難しい作業を必要とした。ノート型パーソナルコンピュータは,コンピュータ,ワープロを使い慣れている人2は有効であった。また半導体記録計は家電製品と同様のON/OFF操作で記録計が作動するものを設計した。記録計は,センサ部と記録部から構成される。記憶媒体として揮発性メモリ(RAM)を用いた。設定は医師が行い,また医師は記録されたデータより指導や治療を行う。ソフトはマウス操作のみで作動し,各種設定を行うことができ,家庭では記録計の電源をつなぐだけで,自動的に記録を開始する。センサ,電源コネクターの外れの警告信号を出すようになっており,信頼性を高めた。本年度はベッド温度を測定する機器を試作し,体動が検出できるかを検討した。1.装置の試作装置はサ-ミスタを用いた16チャンネル温度計測回路,ICカ-ドを用いた記録回路,ならびにパ-ソナルコンピュ-タを用いた解析装置よりなる。温度計測回路は定電圧電源を用い,サ-ミスタの抵抗値を電圧出力に変換する回路より構成される。記録回路は,マイクロプロセッサ(Z80)によってあらかじめ設定した時間間隔で測定値をICカ-ドに読み込む回路である。解析装置は,パ-ソナルコンピュ-タ(本年度備品として購入)とコンピュ-タに接続する読み出し装置より構成される。これらの機器を試作した。2.解析プログラムの作成ある一定時刻の16点の測定温度よりスプライン関数を用いて,温度分布曲線を作成する。さらにこの結果を経時的に記録する。すなわちベッドの各点の温度をX軸として温度をY軸,時間をZ軸とした3次元表示を行った。さらにベッド上の全温度の積分値の経時変化の微分値を計算し体動時刻とした。3.実験方法15本の温度センサをベッドの人体の腰部を横切る位置に一列等間隔(6cm)に装着し,残りの1本のセンサで外気温を測定した。健常成人5人を用いて就寝中1分毎に測定を行い,デ-タをICカ-ドに書き込んだ。また2人の被験者に対しては、同時にビデオテ-プによる記録も行った。4.3次元表示より健常成人の体動は顕著に示された。また微分によりもとめた体動発生時刻はビデオ記録とほぼ一致した。しかしわずかな体動ではその時刻を検出できなかった。5.今後の課題

来年度への検討課題として,体動検出とのアルゴリズムを再検討することと,健康な高齢者,ならびに長期療養患者に本装置を応用し,体動の検出の信頼性を評価したい。平成3年度は,平成2年度に試作したベッド温度測定装置の性能評価及び改良を行った。作製した装置の性能評価:病院での使用に際し,看護婦にその取扱いを依頼したが,ICカ-ドの取扱いについて問題点が残った。説明書を完備したが,ICカ-ドの抜き差しと電源のオンオフの誤動作によってデ-タが読出し不能となった例があった。現場で忙しい状態で器械を操作することの煩わしさを考え,記録装置を内蔵した装置に変更し,現場では電源投入のみで動作するような装置に改良することとした。すなわちICカ-ドではなく内蔵のRAMに記録を保存し,測定終了後,装置全体を解析者に持参する方式とした。そしてすべての設定,解析はパ-ソナルコンピュ-タ上で行うようにした。さらに装置そのものをなるべく小さくするよう設計することとした。また,長期療養患者について測定した例では,体動の時刻を適格に表示できた。光ファイバ-感圧センサを用いた体動の検出:ベッド温度からわずかの体動を測定できなかった例が示されたのでので,そのほかの測定方法として以前から行われている圧力に着目した。そして光ファイバ感圧センサを利用した体動モニタ-の開発を行った。ゴム光ファイバセンサは,体圧がかかることにより光ファイバの光量が減少することを利用しており,体動時の信号の強弱から体動の検知を試みた。ビデオ録画との比較では,体動時刻を正確に表示できた。解析ソフトウェアの改良:解析のプログラムをマンマシンインタ-フェイスの概念により操作性の良いものとし,マウスとテンキ-のみで作動できるように変更することとした。本年度は,平成2年度に作製したベッド温度測定装置を用いて高齢者の体動を測定した。特に介護者の補助によってのみ体位変換ができない患者の体動が正確に記録できるかを評価した。その結果,介助の時のみ体動が記録され,装置の信頼性,再現性が確認された。光ファイバ感圧センサを用いた体動の検出は,ゴム光ファイバ3本をベッドに装着し体動により変化する圧力を測定した。装置はノート型パーソナルコンピュータとセンサ部より構成される。ビデオ撮影との比較で体動変化にともなう圧力信号の閾値を決定し,健常成人による実験を試み,体動を正確に測定することができた。さらに家庭で容易に取り扱うことのできる半導体記録計の製作を試みた。従来の機器はややもすると家庭で取り扱うには難しい作業を必要とした。そこで家電製品と同様のON/OFF操作で記録計が作動し,例えばベッド温度測定システムに応用した場合,夜間の体動を自動的に記録するものを設計した。記録計は,センサ部と記録部から構成される。記憶媒体として揮発性メモリ(RAM)を用いた。設定は医師が行い,また医師は記録されたデータより指導や治療を行う。ソフトはマウス操作のみで作動し,各種設定を行うことができる。校正を必要とする場合は自動的に行えるようにした。家庭では記録計の電源をつなぐだけで,自動的に記録を開始する。センサ,電源コネクターの外れの警告信号を出すようになっており,信頼性を高めた。
pDCを用いた末梢性免疫寛容誘導による移植臓器長期生着への戦略

マウス腎移植におけるspontaneoustolerance現象のメカニズムを解明しそれを臓器移植に応用することを目的とした。Spontaneous toleranceが成立する組み合わせgroup A(DBA→C57/BL6)と成立しない組み合わせgroup B(C3H→C57/BL6)でドナーpDCとレシピエントのナイーブT細胞の共培養をした。C57/BL6からのTreg誘導率はgroupAでは10-15%であったのに対しgroupBでは3-5%と有意な差が見られた。誘導されたTregを含む共培養細胞を1週間前に投与し心臓移植するとgroupAではgroupBよりも生着延長が得られた。2、既知の事実として、DBAドナーからB6レシピエントへの腎移植においてはspontaneous toleranceが成立するが、C3Hドナーからの移植では成立しない事が分かっている。そこでDBAおよびC3H由来のpDCを用いて、B6由来のナイーブT細胞(CD4+CD25-)と共培養し、まずはTreg (Foxp3+T細胞)の誘導率をフローサイトメトリーで検討した。C3Hでは誘導率3-5%程度であったのに対し、DBAでは10-15%と有意に高値であった。また同時に細胞内サイトカイン及び、上清中のサイトカインを測定したところ、DBA pDCを含む細胞群ではIL-10、TGF-bの産生が有意に上昇していた。3、次の目標としては上記のDirect pathwayだけでなく、Indirect pathway (B6由来pDCにDBA由来細胞断片を貪食させ、B6 T細胞に抗原提示させる)においてもTreg誘導が高率に行われる事を確認することである。フローサイトメトリーの機器的な問題により、解析が遅延してしまった。プロトコール作成の問題点は解決できてきているので、今後は遅延する事なく解析が行えるものと考えている。研究の平成28年度の研究実績は以下の通りである。1、まず、使用するマウスとしてDBA, C3H, B6を用いたが、それらの骨髄細胞をsingle cell suspensionとしMiltenyi社のpDC separationキットでpDCを分離することができた。さらにフローサイトメトリーでB220highLy6chighCD11clowの集団であることを確認できた。1、既知の事実として、DBAドナーからB6レシピエントへの腎移植においてはspontaneous toleranceが成立するが、C3Hドナーからの移植では成立しない事が分かっている。上記の細胞を3日間共培養し、T細胞の細胞内染色を行いFoxp3陽性細胞の割合を検討した。2、上記のDirect pathwayだけでなく、Indirect pathway (B6由来pDCにDBA由来細胞断片を貪食させ、B6 T細胞に抗原提示させる)においてもTreg誘導が高率に行われる事を確認することが平成28年度の目標であった。その際に貪食を有効に行わせるためアポトーシス細胞が放出する"find-me"シグナルであるヌクレオチドを添加し、Treg誘導を確認する予定であったが、思うような結果が出ていないのが現状である。現在、実験系を修正し、確認している途中である。DBA plasmacytoid dendritic cellを用いてIndirect pathwayによるTreg誘導率が他strainのpDCより高いことを証明する予定であったが、実験結果にばらつきがあり安定した結果となっていない。ヌクレオチド添加も行っているが添加量等に問題があるのかもしれない。現在、さまざまな条件で確認を行っている。研究の概要は、マウス腎移植におけるSpontaneous kidney acceptanceのモデルから、plasmacytoid dendritic cell(pDC)による末梢性免疫寛容誘導のメカニズムを解明し、plasmacytoid dendritic cellによる制御性T細胞(Treg)の有効な誘導法を確立し、他臓器(心臓、皮膚)移植での末梢性免疫寛容が誘導可能かどうかを検証することである。DBAドナーからB6レシピエントへの腎移植においてはspontaneous toleranceが成立するが、C3Hドナーからの移植では成立しない事が分かっている。B6のナイーブT細胞との共培養でC3HではTreg誘導率3-5%程度であったのに対し、DBAでは10-15%と有意に高値であった。細胞内サイトカイン及び、上清中のサイトカインを測定したところ、DBA pDCを含む細胞群ではIL-10、TGF-bの産生が有意に上昇していた。アポトーシス細胞が放出する"find-me"シグナルであるヌクレオチドによるIndirect pathway(B6由来pDCにDBA由来細胞断片を貪食させ、B6 T細胞に抗原提示させる)を介したTreg誘導率の差を比較したが有為な差は見られなかった。そこで、C3HとDBA由来のpDCを投与する状況下において、B6レシピエントへそれぞれのドナー由来の心臓移植と皮膚移植を実施した。

皮膚移植の生着率では両者において差がみられなかったが、心臓移植の生着率はDBA由来pDC投与で有為に延長した。しかし、腎臓移植グラフトと異なり、心臓移植グラフトでは免疫寛容成立にまでは至らなかった。マウス腎移植におけるspontaneoustolerance現象のメカニズムを解明しそれを臓器移植に応用することを目的とした。Spontaneous toleranceが成立する組み合わせgroup A(DBA→C57/BL6)と成立しない組み合わせgroup B(C3H→C57/BL6)でドナーpDCとレシピエントのナイーブT細胞の共培養をした。C57/BL6からのTreg誘導率はgroupAでは10-15%であったのに対しgroupBでは3-5%と有意な差が見られた。誘導されたTregを含む共培養細胞を1週間前に投与し心臓移植するとgroupAではgroupBよりも生着延長が得られた。次の目標としては上記のDirect pathwayだけでなく、Indirect pathway (B6由来pDCにDBA由来細胞断片を貪食させ、B6 T細胞に抗原提示させる)においてもTreg誘導が高率に行われる事を確認することである。その際に貪食を有効に行わせるためアポトーシス細胞が放出する"find-me"シグナルであるヌクレオチドを添加する予定である。これに成功すれば、その細胞群を複数回にわけてレシピエントに静脈内投与し、腎移植を行いspontaneoustoleranceが成立しないC3Hでも移植腎生着延長が見られるか検討するのが課題である。まずは上記のIndirect pathwayでのTreg誘導を安定させること。その上で、in vivoにおいてその細胞集団を前投与した状態で心移植、皮膚移植を行い移植片の生着延長が得られるか確認して行く予定である。腎移植
患者由来ｉＰＳ細胞を用いた顔面肩甲上腕型筋ジストロフィの病態解析

本研究では、患者由来人工多能性幹細胞(iPS細胞)をアプローチの根幹とし、先天性筋疾患の一つである顔面肩甲上腕型筋ジストロフィ(FSHD)の発症メカニズムの探索とその阻止の方策の提案を目的とした。昨年度は、既にiPS細胞樹立を終えていた健常1例、FSHD1型の2症例、およびFSHD2型の1症例に加え、FSHD2型1症例から遺伝子編集による遺伝子修復型株の作製を完了した。今年度は、よりサンプル数を増やした統計解析により再現性を確保するため、これらを2株ずつ樹立し、各iPS細胞株について、骨格筋分化を行い、高効率に骨格筋分化することを確認した。分化前後での多能性マーカーと骨格筋細胞マーカーの遺伝子発現解析を行い、骨格筋分化が同等に行えていることを確認した。さらに、骨格筋分化後について、DUX4および下流の標的遺伝子群(以下、FSHDマーカー群とする)の異常発現がFSHD患者由来株においてのみ見られたこと、および、FSHD2型株の遺伝子修復株においては有意に抑制されていたことから、上記で確立したFSHD誘導筋細胞モデルの、本研究目的における妥当性が支持された。昨年度は、酸化ストレスにより疾患株に特異的にFSHDマーカー群の遺伝子発現が上昇することが示された。FSHD2型株の遺伝子修復株においては、酸化ストレスによるDUX4の量的な増大が有意に抑制されたことから、酸化ストレスがDUX4発現を量的に増大させる現象は疾患時的であるとの結論を得た。本年は、これらの結果について、上記で新たに用意した細胞株を用いて実験を行い、統計解析により再現性を示した。さらに、DNA損傷を誘導する他の刺激においても同様の結果が得られた。最終的に、この現象の仲介因子としてDNA損傷応答に関与する分子を同定した。以上の結果をまとめ国際誌に受理された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、先天性筋疾患の一つである顔面肩甲上腕型筋ジストロフィ(FSHD)の筋委縮のメカニズムの解明と治療法の開発を目指すものである。FSHDは、4番染色体のゲノム構造の短縮か18番染色体上のSMCHD1遺伝子変異により発症することが知られているが、これらの遺伝学的背景から表現型として筋萎縮へ至るメカニズムは未解明である。FSHDは、非対称性の筋委縮などの特異な臨床像から、遺伝的要因(自発的要因)に加えて、エピジェネティックな発症要因(外的要因)が示唆されるが、その実態は不明である。本研究では、FSHDの発症メカニズムについて、患者iPS細胞とその遺伝子修復株に由来する分化骨格筋細胞を用い、患者細胞自身の特性の観点(自発的要因)、および細胞へのストレスの観点(外的要因)の両面から解析し、その知見を基に治療戦略・予防法を提案することを目的としている。本年度は、必要な全ての細胞株を各症例から作製し終え、骨格筋分化能を同等に有することを、形態・遺伝子発現・タンパク質発現の観点から評価し確認した。さらにそれらの細胞株由来の骨格筋細胞を用いることで、疾患特異的遺伝子発現が確かに起こっており、遺伝子修復細胞株を用いた実験からも、当該遺伝子発現が遺伝的背景と相関することを逆遺伝学的に示すことが出来たことから、FSHDのモデルとしての妥当性を確認した。さらに外的要因に関しての広範な実験的実証を行い仲介分子も同定することが出来た。上記の成果を複数の国内・国際学会にて発表し、国際誌に投稿中である。研究計画書に記載の一年目の内容のほとんどを完了することが出来た。また、一部の実験結果に関しては、当初の仮説を直接的に証明できない結果であったが、他方、別の観点からの実験を通し、結論の方向性は同じくして予想していなかった分子的背景を解明することが出来た。また、昨年度までに得られた成果をすでに国際誌に投稿した段階であり、この点は研究計画書に記載した次年度の予定に先んじている。FSHD

2型株の遺伝子修復株においては、酸化ストレスによるDUX4の量的な増大が有意に抑制されたことから、酸化ストレスがDUX4発現を量的に増大させる現象は疾患時的であるとの結論を得た。本年は、これらの結果について、上記で新たに用意した細胞株を用いて実験を行い、統計解析により再現性を示した。さらに、DNA損傷を誘導する他の刺激においても同様の結果が得られた。最終的に、この現象の仲介因子としてDNA損傷応答に関与する分子を同定した。以上の結果をまとめ国際誌に受理された。投稿中の研究成果について、査読者の指摘およびその回答を追加実験含め行い、出版公表を目指す予定である。また、さらに詳細な分子生物学的背景を種種の実験手法、とくにトランスクリプトーム解析などを利用して解明し、治療薬として潜在的有効性を有する標的を同定することを目指す。また、前年度に作製した遺伝子修復株を用いて、原遺伝子がコードするタンパク質と疾患特異的な遺伝子発現との関係を主にクロマチン構造の観点から解明することを目指す。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
脳死におけるストレス蛋白質の誘導に関する研究―肝類洞微小循環の改変と肝移植虚血再灌流に対する耐性獲得

ラットにおける脳死モデルは、脳波の直接測定も可能となり、脳死の誘導後2-3分にて消失し、1-3時間後は完全にフラットであるモデルが確立した。角膜反射も消失し、血圧測定においても脳圧上昇とともに急峻な上昇とそれに続く急激な下降を生じ、3時間後まで低値にて安定することにより、脳死のCriteriaは満たした。肝内微小循環動態に関しては脳死肝においては白血球の内皮への接着が増強しており、門脈、後類洞細静脈の径の狭小化に伴い白血球の流速も低下していた。この現象とパラレルに顆粒球のCD11の発現を調べたことろ脳死ラットで有意に高かった。この結果は犬の脳死モデルで血中ケトン体比が低下しない理由として血管へのα作用の消失による肝内微小循環動態の維持を想定した事と一致しなかった。しかし、肝はその後に冷却保存を受けエネルギー代謝は一旦休止状態になる。移植手術が完了し温血による再灌流をうけた後にその活動を再開するわけではあるが、脳死に至る間に活性化されたサイトカイン等の影響が摘出前の肝に対しては予備能力の範囲で微小循環等への潜在変化となり、これが冷却保存・温血再灌流の時点で顕性化され、primarygraft dysfunctionの原因となる可能性が考えられた。クッシング現象による熱ショック蛋白質合成の解析はラットでの脳死維持時間が現在のところ3時間程度であり、Western blotで蛋白としての発現は同定できなかった。Northern blotによるm-RNAの解析ではsham手術のラットにおいてもHSP72の発現がみられ、脳死に至るクッシング現象自身がtriggerとなるかどうかの判定はもちこされた。脳死肝クラフトがおかれる特異環境とそこで発生する細胞レベルでのストレス応答をさらなる解明する事で細胞の分子レベルでのストレス応答を制御し、移植手術の可能性を広げることのできるmolecular surgeryの新しい展開を期待できるものと考えている。ラットにおける脳死モデルの開発は計画通りに実現し、脳波の直接測定も可能となり、脳死の誘導後2-3分にて消失し、1-3時間後は完全にフラットであるモデルが確立した。角膜反射も消失し、血圧測定においても脳圧上昇とともに急峻な上昇とそれに続く急激な下降を生じ、3時間後まで低値にて安定することより、脳死のCriteriaは満たしている。以前当京都大学で犬の脳死モデルにて確認した脳死状態でのsick euthyrouid syndromの状態は今回のラットモデルにおいても確認された。肝内微小循環動態に関しては脳死肝においては白血球の内皮への接着がコントロール肝と比較して増強しており、門脈、後類洞細静脈の径の狭小化に伴い白血球の流速も低下していた。この現象とパラレルな事象として類粒球のCD11の発現を調べたところ脳死ラットで有意に高くなっていた。この結果は犬の脳死モデルで血中ケトン体比が低下せずにいる理由として血管へのα作用の消失による肝内微小循環動態の維持を想定した事と必ずしも一致しておらず、今後の解析が必要となった。クッシング現象による熱ショック蛋白質合成の解析はラットでの脳死維持時間が現在のところ3時間程度であるため、Western blottingによる蛋白としての発現は同定できず、目下Northern blottngによるm-RNAの解析を追加中である。

また、脳死肝の温阻血再灌流実験に関しては上記のように肝内微小循環動態が脳死時点で既に有意に障害されていることより温阻血後に改善することは期待しがたく、犬の脳死モデルにおいてtriiodothyroninの投与がさらに血中ケトン体比を改善できたことを鑑みて脳死に対するtriiodothyroninの投与が肝内微小循環動態を改善しうるかどうかの検討を試みる方向に発展させつつ現在進行中である。
小分子シグナル化合物による休眠二次代謝遺伝子の一括発現と有用生物活性物質の探索

放線菌の二次代謝は、シグナル分子により誘導制御されている。本研究では、放線菌Streptomyces rocheiが有するブテノライド型シグナル分子SRBに注目し、菌群における構造多様性および生合成機構、さらには合成酵素と機能の相関性解明を目指し、以下の成果を得た。(1)ランダムに選択した放線菌80株はSRB型分子を有さず、構造特異性が示唆された。(2) SRB生合成について、P450モノオキシゲナーゼSrrOはC-6'メチレン酸化反応に関与することを解明した。(3) SRB型分子の休眠二次代謝誘導能を解析したところ、SRB添加により代謝プロファイルが変化した放線菌の存在が認められた。Streptomyces属放線菌の二次代謝は、ごく微量(nMオーダー)の微生物ホルモン様シグナル分子により誘導制御されている。シグナル分子の構造に注目すると、約60%の放線菌がgamma-ブチロラクトン型分子を持つと推測されており、残り40%の分子構造多様性に興味が持たれた。本研究では、申請者が見出した2,3-二置換ブテノライド型シグナル分子SRBに注目し、菌群における多様性解析および生合成機構・構造活性相関、さらには合成酵素と機能の相関性の解明を目指した。平成28年度は以下の項目を実施した。[課題1]SRB型シグナル分子の多様性解析約50株の放線菌について醋酸エチル抽出し、SRB合成欠損株KA20株への添加実験を行ったところ、ランカサイジン(LC)およびランカマイシン(LM)の生産回復は認められなかった。本成果は、放線菌におけるSRB型分子の特異性を示唆している。[課題2]高機能化を指向したSRBの生合成機構解析P450モノオキシゲナーゼSrrOは、SRB生合成におけるC-6'メチレン基の酸化反応を司っていることが明らかになった。また、C-1'の水酸基の立体化学に関しては、R体、S体ともにC-6'メチレン酸化反応が同程度の反応効率で進行しており、SrrOの基質認識は比較的寛容であることが分かった。また、リダクターゼSrrG,およびホスファターゼSrrPの、SRB生合成への関与も見出すことができた。[課題1]において、供試菌50株のシグナル分子はSRB分子でないことが見出せた。本成果は、放線菌におけるSRB型分子の特異性を示唆しており、シグナル分子の多様性解析および新規骨格の発見、さらにそれに伴う二次代謝生産誘導系の構築など、多面的な研究展開の可能性を示すことができた。[課題2]において、反応部位(C-6'位)から離れた官能基の立体化学(C-1'位)は、反応速度に全く影響を及ぼさないことが分かった。また、リダクターゼSrrG,およびホスファターゼSrrPの、SRB生合成への関与が示唆された。シグナル分子生合成は、その生産量が少ないことから、変換メカニズムの詳細な分子基盤はもちろんのこと、誘導体化などの知見もほとんどない。本成果がシグナル分子生合成の基本システムの理解につながることが大いに期待できる。本研究では、我々が見出した2,3-二置換ブテノライド型シグナル分子SRBに注目し、菌群における多様性解析および生合成機構・構造活性相関、さらには合成酵素と機能の相関性の解明を目指した。平成29年度は以下の項目を実施した。(1) SRB型シグナル分子の多様性解析:前年度に加えて新たに50株の放線菌について醋酸エチル抽出し、SRB合成欠損株KA20株への添加実験を行ったところ、ランカサイジン(LC)およびランカマイシン(LM)の生産回復は認められなかった。(2) SRB型シグナル分子を利用した休眠二次代謝遺伝子の発現誘導:(1)と関連しているが、「シグナル分子は特異的リセプターへの結合を介して二次代謝誘導を引き起こすため、シグナル分子の合成欠損株は、同時に二次代謝非生産の可能性が高い」、と考えられる。そこで、SRB型分子の誘導能を(1)で用いた計80株にて調べることとした。15株において解析したところ、SRB添加により代謝プロファイルが変化した株が5株認められた。(3)高機能化を指向したSRBの生合成機構解析:P450モノオキシゲナーゼSrrOの基質特異性解析を行い、C-1'の水酸基の立体化学に関しては、R体、S体ともにC-6'メチレン酸化反応が進行することを明らかにした。また、その変換効率は、若干R体のほうが高い反応効率で進行していることが分かった。以上、ブテノライド骨格近傍のC-1'位水酸基の立体化学に関しては、SrrOの基質認識は寛容であることを見出した。また、デヒドロゲナーゼ遺伝子srrGの変異株はLC, LMを生産せず、SRB生合成への関与が示唆された。

(1)ランダムに選択した放線菌80株はSRB型分子を有さず、構造特異性が示唆された。(2) SRB生合成について、P450モノオキシゲナーゼSrrOはC-6'メチレン酸化反応に関与することを解明した。(3) SRB型分子の休眠二次代謝誘導能を解析したところ、SRB添加により代謝プロファイルが変化した放線菌の存在が認められた。[課題1]において、供試菌のさらなる解析を進める。具体的には、広島大学保存菌株の80株に注目する。また、Kitasatospora, Amycolatopsisなど稀少放線菌のシグナル分子にも注目する。[課題2]において、リダクターゼSrrG,およびホスファターゼSrrPの機能解析を目指し、破壊株からのシグナル分子の抽出・単離・構造決定を遂行する。また、[課題3]として「休眠二次代謝遺伝子の発現誘導」も手がける。生物有機化学
ロボットハンドによる遠隔作業の高効率化のための手背代用型触覚提示デバイス

近年、情報収集だけでなく作業もできる災害対応ロボットが求められており、ロボットハンドを搭載した災害対応ロボットが開発され始めている。従来のロボットハンドの遠隔操作システムでは手掌の接触状態を操作者にフィードバックしないため、遠隔操作が困難であった。本研究では操作者の把握動作を妨げずにロボットハンドの手掌の接触状態を操作者に提示するため、操作者の手背に代用提示する手法を提案する。手背代用触覚提示デバイスを開発し、開発したシステムを用いることで遠隔作業が高効率化できるか検証する。
胚性幹細胞を用いた骨再生に伴う奇形腫形成の自殺遺伝子を利用した抑制法

昨年度のvitroの結果をもとに、本年度はvivoの実験を中心に腫瘍形成の検討を行った。動物実験は、下記の2つの実験モデルで行った。(1)奇形腫の形成とその制抑効果を確認するために皮下に未分化な細胞とhTERT-TKを導入したES細胞を注射する実験モデル(2)骨形成を確認するためにマクスの頭蓋冠の骨欠損部に対して細胞移植を行う実験モデル皮下への注射の実験では、未処理のES細胞を注入した部位には巨大な腫瘍形成が認められたが、hTERT-TKを導入したES細胞を使用しガンシクロビルを投与した場合には、奇形腫の形成がおこらずhTERT-TKの腫瘍形成の抑制効果を証明した。骨欠損モデルへの細胞移植の実験では、腫瘍学の論文を参考とし、移植後3-10日にガンシクロビルの投与を行った。未分化なES細胞を移植した部位には、約70%の確率で腫瘍が形成されたが、hTERT-TKを導入したES細胞を移植した部位の腫瘍形成率は約30%であり、腫瘍形成抑制作用を持つことを示した。しかし、このレジメンでガンシクロビルを投与すると、hTERT-TKを導入したES細胞を移植した部位には、壊死組織が観察され、骨形成はまばらであった。そのため、ガンシクロビルの投与時期を遅らせることで、ある程度の骨再生が観察され、ガンシクロビルの投与方法などの調整で、骨形成と腫瘍形成の調整が可能であった。ここまでの実験で予定していた実験をすべて終了した。この成果を、第22回日本整形外科学会基礎学術集会で報告した。昨年度の実験成果とも併せ、論文を執筆中である。本年度は主にvitroでのES細胞とhTERT-TK、ガンシクロビル(GCV)の効果について検討を行った。具体的には下記の実験を行った。(1)ES細胞に対するhTERT-TKのヌクレオフェクションによる導入効率を様々なプログラムについてFACSを用い検討した。(2)hTERT-TKを導入したES細胞が骨芽細胞への分化能を維持できているか経時的に骨関連遺伝子の発現をRT-PCRで評価しカルシウム結節の形成をアリザリンS染色で評価した。(4)ES細胞の継代と分化に伴うテロメラーゼ活性についてreal-time PCRを行い検討した。hTERT-TKプラスミドの導入効率は使用するプログラムで大きく異なり今回の検討で効率の良いプログラムの選択が可能になった。hTERT-TKを導入したES細胞は未処理のES細胞に匹敵する骨芽細胞への分化能を維持しており、遺伝子導入後も骨再生力を十分有していた。ES細胞はフィーダー細胞上で継代を繰り返してもテロメラーゼ活性が維持されていたが、分化に伴いテロメラーゼ活性の低下が認められた。またhTERT-TKの導入とGCVの投与によりテロメラーゼ活性の高い細胞の選択的な障害が可能であった。また正常の細胞に対してGCVの細胞毒性は低かった。これらの結果はhTERT-TKの未分化なES細胞の選択的な障害が可能であることを示唆している。来年度はこれらの結果を基に、vivoの実験で移植に伴う奇形腫形成の抑制効果について検討を行う予定である。
ファンコニ-貧血において自然発生する染色体切断点の悪性腫瘍発生における意義

ファンコニ-貧血(FA)における好発癌性の機序を解明をするため、FA症例の体細胞で自然発生する染色体切断点を分析し、好発する染色体切断点近傍に位置するオンコジ-ンの再編成の有無を検討した。岡山大学医学部附属病院小児科および関連病院に入院したFA4症例[811歳]を対象とした。3症例は急性骨髄性白血病[症例1および2]あるいは脳内出血[症例3]で死亡した。症例3および4は多発奇形が認められた。白血病細胞の染色体核型は47、X、ーY、+Yqー、+Yqー、ー7、+der(7)、t(1;7)(p11;q11)[症例1]および46、XY、ー14、+der(14)、t(1;14)(p11;q11)、dup(3)(q23q27)[症例2]であった。培養皮膚繊維芽細胞[症例1]あるいはEBウイルスにより樹立したリンパ芽球様細胞[症例2ー4]においてマイトマイシンC(MMC)に対する感受性を検索し、染色体切断点をGーバンド法により分析した。自然発生する染色体切断の頻度は0.420.56Chromatid breakper cellと、正常対照に比し45倍高率で、症例1および2はMMCに対し無感受性、症例3および4は高感受性を示した。自然発生する染色体切断点は正染性クロマチン部および傍着糸点部に位置し、1p11、1q21、3p14、3q21、7p11、8q22、9q11ー13、11q13、11q23、12q13に有意に集中していた。症例4の体細胞でN4ーrasのサザン・ブロット解析を行ったが再編成は認められなかった。FAで自然発生する染色体切断点の大多数は葉酸あるいはアフィディコリン感受性脆弱部位に集中する傾向があり、多くの部位は非リンパ性白血病にみられる染色体切断点と一致した。これは、毛細血管拡張性失調症に認められるT細胞系腫瘍と同様に、FAにおいても自然発生する染色体切断点の非偶然性が特定の悪腫瘍発生に強く関連することを示唆しており、今後は悪性腫瘍細胞で切断点に存在するオンコジ-ンの再編成を分子遺伝学的に解明することが必要であると考えられた。
自己推進する微生物のまわりの流れと物質移動に関する研究

水環境に関与する生態系の物質移動および循環に関して、微生物の栄養摂取の果たす役割が非常に大きいことが認識されてきており、海洋・湖沼の環境評価においては、栄養摂取量の正確な見積もりが必要である。その際、その周りの流れの影響を考慮した場合としない場合では結果が大きく異なってくる。自然環境下にある微生物は、乱流と考えられる周りの流体に流されながら移動しており、近傍の流れ場は線形流れだとして近似できる。また、能動的に自己推進する微生物は、その周りに泳ぎによる流現象の本質部分は、能動的に運動する物体と周囲との間の物質の対流拡散であり、微生物を直接の対象にしてこの問題を扱った。グリッドなどに固定された微生物の栄養摂取量は,流れがある場合の方がない場合に比べて大きくなる。微生物周囲への物質供給量が異なり,微生物表面の物質勾配の大きさが異なることが原因である。つまり,沈降する微生物では,栄養摂取量が大きくなるものと考えられる。同様に微生物が静止流体中を運動するときにも摂取量は異なるであろう(Karp-Boss et al.(1996))。水中微生物の運動は,生存や増殖に適した環境への移動,あるいは適さない環境の回避として説明されるが,泳ぎの運動自体にも,栄養摂取の面で積極的な意味があるのではないかというのが,本研究の着目点である。本研究では,流体中を自己推進する微生物の泳ぎと栄養摂取の関係について,Blake(1971)のエンベロープモデルを用いて調べた。泳ぎの運動がある場合,栄養摂取量が大きくなることが確認された。また,物質移動と密接な関係をもつ細菌の遊泳運動に関して,とくに,壁面近傍での前進・後退時における速度の違いについて重点的に原因を調べた。その結果,菌体の回転数が遊泳速度と密接に関係しており,前進・後退時の速度変化は,菌体回転数の変化として説明できることを示した。本研究では,微生物の運動と栄養摂取の関係を明らかにすべく,細菌の運動観察と解析,遊泳する微生物モデルの栄養摂取に関する理論解析と数値計算を行った。細菌の遊泳運動に関しては,ビブリオ菌を用いて,個々の菌の遊泳速度と菌体回転数の関係を調べ,両者が比例関係にあることを確認した。この比例定数は,菌毎に異なっており,菌の寸法に依存するものと予想された。そこで,境界要素法に基づいた数値解析を行い,実験結果と比較した。その結果,両者は実験データのバラツキの範囲内でよく一致することが示された。これらの結果から,細菌の遊泳運動は,流体力学的な立場からよく説明できること,細菌の運動に伴う流体運動はストークス近似で十分表現できることが示された。また,数値解析を行うことで,実験的に求めることが困難なべん毛モータのトルクの推定や細菌近傍の流れを調べることができ,生物学的知見の蓄積に寄与するものと期待できる。微生物の栄養摂取に関しては,自己推進する生物体表面における物質伝達率の算出を行った。繊毛運動で泳ぐ微生物の簡単なモデルとして,表面の接線方向運動によって移動する球を考え,固体球が一様流中に置かれた場合との比較を行った。理論解析と数値解析の両面からの検討を行い,ペクレ数が1よりも大きいとき,遊泳の影響により,物質伝達率がかなり増加することが示された。遊泳運動は移動手段としての意味だけでなく,栄養摂取または物質循環にも重要な意味をもつことが示唆される。
医学国際交流プログラムの評価に関する研究

日本国内医科系大学学部等における医学国際交流の実績は年々増加している。ところがこれらの実績数増加が学術交流成果を直接に反映するものではない。本研究では過去の交流実績を振り返り、同時に評価法確立に資する研究を目的とする。東京大学と神戸大学の実績から、5つの評価課題を導いた。1.対象国または地域の医学医療の現状2.研究者の研究期間中の生活基盤と様式3.研究課題と内容4.研究成果の公表5.継続またはフォローアップ体制。これら5つの視点からの評価でなければ、発展途上国の現実にそぐわないものと考えた。5項目を細分して、そえぞれ10項目を抽出した。1では、地理、政治、社会文化、水施設、人口、疾病、死因、医療施設、医療従事者、衣食住。2では、言葉、機構、習慣、宗教、近隣、生活費、交通、知人等である。3では、実験、野外、調査、感染症、内科系、外科系、社会医学等である。4では、学会、論文、報告などで、5では、時刻への還元、財源、住民への貢献度等である。総計50の項目について、一方法によるデータ収集でなく、二者択一の質問紙法、5段階評価法、文章回答、聞き取り、観察法などを採用する。公正な評価のためには、第三者によるチェック機能ももたせる。最終の段階では、データの数値変換を行い、多変量解析手法によって詳細な分析を行なうものとする。本研究班初年度は主として日本学術振興会(JSPS)事業の東京大学医学部および神戸大学医学部のアセアン5か国(マレーシア、インドネシア、シンガポール、タイ、フイリピン)を対象とした医学国際交流実績データの収集作業を行なった。すでに医学国際交流開始後15年が経過したので、対象国からも交流評価についての問題提起がなされている。評価について日本国の意見も総合して以下の諸点に要約できる。1.拠点大学方式の検討2.大型共同研究の実績3.論文博士制度4.交流対象国の見直しと拡大5.フオロ-アップの実施方法6.対象国別評価尺度の作成と検討7.セミナーの開催上記7項目の問題点および検討課題としてつぎのようにまとめた。1.研究者交流におけるテーマの設定と人選について事前の十分な情報交換が必要であり、とくに研究課題については35年間の継続プロジェクトとしなければ研究成果は期待できない。2.各対象国の国民保健と医療の現状に沿った研究実施が必要である。3.学位取得後の一定年数経過後の研修プログラムの実施4.ラオス、ベトナム、カンボジア、ベトナム、中国、韓国等の諸国との研究交流を推進する。5.論文博士号取得者のみでなく、来日研究者に対する事後の研究支援と共同研究実施を進める。6.発展途上諸国の保健事業、研究動静は各国によって異なる。社会医学の視点から分子生物学の領域まで研究課題も多岐にわたる。国別および研究教育機関別の細分化された研究実施法と評価法を作成する必要がある。7.セミナーの成果は一部研究者のみでなく、広範囲にその内容を広報すべきである。本研究班2年度は初年度の計画案に沿って、具体的なデータ収集作業を行った。日本学術振興会(JSPS)による交流事業の内容はアセアン5ヵ国(マレーシア、インドネシア、シンガポール、タイ、フィリピン)対象に行われてきた。既に15年余の期間が経過している。交流実績の分析は、次の項目について行った。1.拠点大学方式の検討2.大型共同研究の実績3.論文博士制度4.交流対象国の見直し5.フォローアップの実施方法6.対象国別評価尺度の作成と検討7.セミナーの開催上記7項目について、次のような研究成果を得た。(一部紙面の都合で省略)1.拠点大学方式では、対象国からの来日研究者が固定され、研究テーマについても十分な検討がなされないケースもあった。2.各年のチェック&レヴュ-が必要であり、少なくとも3ヵ年に1回は総点検を行うべきである。その成果または結果は文書による報告が必要である。

3.対象国の経済発展、研究環境の向上など日本国と比べてその変貌は著しい。(タイ王国、シンガポール、インドネシアなど)その変化に対応した交流実施が望まれる。東京大学と神戸大学を主とした医学国際交流の過去のデータを集計整理した。さらに他団体による交流実績も一部加えて、評価項目の抽出作業を行った。各機関、各団体によってまとめられた実績は、様式が異なり、研究交流テーマも異なるので、一定の基準をつくるための複雑な解析作業を行った。大項目として5つが抽出された。1は対象国の医療現状、2は研究滞在中の生活、3研究テーマ、4結果の公表、5フォローアップである。一般には、研究評価は3および4が重視されがちであるが、発展途上国との医学交流における評価では、1と2も研究推進の優先課題となるものであることがわかった。さらに、5が抽出されたことは、発展途上国の経済発展、政治変化は各国によって事情が大きく異なる。共同研究終了後の状況によって、フォローアップの必要と期間が大きく変わってくることもわかった。中項目では、それぞれ上位10を選んだ。1では「地理環境、政治環境、社会文化環境、水道施設、人口動静態、疾病構造、主要死因、医療施設、医療従事者、衣食住変化」2では「言葉、気候、習慣、宗教、近隣、生活費、交通、知人、研究見通し、家族」3は「実験、野外、調査、感染症、内科系、外科系、社会医学、環境生態、地域保健、学際」4では、「学会、学術誌、一般誌、マスコミ、研究会、言語、範囲、インパクト、独創性、受信層」5では、「財源、場所、還元度、人材、期間、達成度、進捗状況、機関要望、住民向上、展望」である。平成9年度の収集データ数は十分ではなかったが、実施方法については一つの結論を得た。つまり、中項目質問項目については、多肢選択、5段階評価、文章記述、聞き取り、観察法などを取り入れなければ、一方法のみでは現状評価は不可能である。
高結晶性B/C/N系層状化合物の作製と電子構造の解明

化学気相蒸着法を用い、高結晶性でグラファイト様層状構造を有するBC_2NおよびBC_6N組成の材料を作製した。気相法と電気化学法を用いて、ナトリウムがBC_2Nにインターカレーションされた。これは、グラファイトにナトリウムがインターカレーションされないことと異なる結果であった。X線吸収分光分析の結果より、BC_2Nの非占有π*軌道の強度は比較的大きく、その軌道の底のエネルギーがグラファイト、低結晶性カーボン、およびBC_6Nのエネルギー位置より低いことが明らかとなった。この結果は、BC_2Nが他のホスト材料よりアルカリ金属をインターカレーションさせやすいことを示している。本研究ではホウ素/炭素/窒素からなるB/C/N材料を作製し、その電子構造を評価している。今年度は、BC_2N組成の材料を作製し、化学法によりカリウムを、電気化学法によりリチウムをインターカレーションさせ、電子構造とインターカレーションとの関連について考察した。研究代表者の川口とその大学院生らはBC_2N組成の材料について、14702070Kの一定温度でアセトニトリルと三塩化ホウ素を原料としたCVD法により作製した。2070Kで作製した材料に対し、気相法でカリウムのインターカレーションを行ったところ、比較のために用いたグラファイトの場合より低温でスムーズに反応が進行し、すべての層にカリウムが挿入された第一ステージ化合物が得られた。また、1470Kで作製した材料に関して、定電流法でリチウムを挿入させた際の電位一時間曲線は、グラファイトを用いた場合と非常に類似しており、この方法でも第一ステージ化合物が得られた。一方、川口、上記院生、および研究分担者の村松らは、上記BC_2N組成の材料についてカリフォルニア大学の軟X線放射光施設(Advanced Light Source)にて、X線吸収分光分析を行い、材料の電子構造のうち伝導帯を調べた。その結果、BC_2Nの伝導帯の底がグラファイトより低エネルギーにあることを見いだした。この結果は、BC_2Nがグラファイトよりアルカリ金属のインターカレーションを容易に起こさせる事を示唆し、インターカレーションに関する上記の実験結果を支持する結果であった。以上の結果に対し、二つの国際会議、および五つの国内での会議で発表するとともに、一件の論文発表を行った。今年度は、昨年度に引き続きBC_2N組成の材料を作製し、化学法および電気化学法によりナトリウムをインターカレーションさせ、電子構造とインターカレーションとの関連について考察した。2070Kで作製した材料に対し、気相法でナトリウムのインターカレーションを行ったところ、第一ステージと第二ステージ化合物の混合物が得られた。グラファイトにはナトリウムのインターカレーションが起こりにくく、第八ステージ化合物しか得られないことが分かっている。昨年の結果も合わせて考えると、アルカリ金属はグラファイトよりBC_2Nの方にインターカレーションされやすいことが確認された。一方、川口の代理の院生、および研究分担者の村松は、様々な温度で作製したBC_2Nについてカリフォルニア大学の軟X線放射光施設(Advanced Light Source)にて、X線吸収分光分析を行い、材料の電子構造のうち伝導帯を調べた。昨年の結果も合わせて考えると、BC_2Nの伝導帯の底がグラファイトより低エネルギーにあることが明らかとなった。この結果は、上記アルカリ金属のインターカレーションに関する上記の実験結果を支持する結果であった。以上の結果に対し、論文および解説記事を執筆すると共に、国際会議および国内での会議で発表した。今年度は、様々な温度でBC_2N組成の材料を作製し、化学法および電気化学法によりナトリウムをインターカレーションさせ、作製温度が電子構造やインターカレーション特性に与える影響について考察した。研究代表者の川口とその大学院生らは、14702070Kでアセトニトリルと三塩化ホウ素を原料としたCVD法によりBC_2N組成の材料を作製した。2070Kで作製した材料に対し、電気化学法でナトリウムのインターカレーションを行ったところ、第一ステージが得られた。一方、1470Kや1770Kで作製したBC_2Nにはナトリウムはややインターカレーションされにくく、第一と第二ステージ化合物の混合物が得られた。これは高温で作製した材料の方が良好な結晶性を有しておりインターカレーションが起こりやすかったためと考えられる。一方、研究分担者の村松は、様々な温度で作製したBC_2Nについてカリフォルニア大学の軟X線放射光施設(Advanced Light Source)にて、X線発光分光分析を行い、材料の電子構造のうち価電子帯を調べた。

昨年の伝導帯に関する結果を合わせて考えると、BC_2Nは価電子帯と伝導帯の重なりがグラファイトより大きいことが明らかとなった。この結果は、アルカリ金属のインターカレーションに関する上記の実験結果を支持する結果であった。以上の結果に対し、論文を執筆すると共に、国際会議および国内での会議で発表した。