hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
二枚貝浮遊幼生のネットワーク強度分析に応じた検証評価型海岸保全プロセスの構築

ウバガイ浮遊幼生の遊泳運動と着底行動を再現可能な物理モデル(数値幼生)を開発し、数値幼生を用いて様々な環境下における本種の適応性や着底率を解析し着底に有利な底質条件を見出した。さらに、着底後の稚貝が波浪により砂中より放出し移動分散する過程を、底質の安定指標を用いて定式化した。人工リーフをモデルケースとして、海岸保全施設が浮遊幼生の着底や稚貝の安定に及ぼす影響を解析し、施設由来の部分重複波が生残率の向上に寄与することを見出した。海水温の変化がウバガイ浮遊幼生の螺旋遊泳行動や着底行動に及ぼす影響について行動学的手法をもとに解析した。滅菌した精密濾過海水に幼生を収容後、遊泳行動が確認された12°C21°C(5段階)で調温・給餌飼育した。その結果、水温変化に伴う螺旋軌道径、軌道速度、回転周期の変動過程には、何れも水温18°C付近に適水温域が形成され、螺旋軌道径と軌道速度は最大値をとりながら安定的な螺旋遊泳行動が保持された。一方、上昇速度には水温変化に伴う有意差は認められず、適水温域を外れた個体は螺旋軌道径を縮小することにより、低下した遊泳能力を補いながら適水温域と同等の上昇速度を保持した。さらに、適水温域より低水温で細粒化した底質条件において着底率のピークが形成された。本種が生息する開放性砂浜域では、砕波帯付近に底質粒径のピークが形成され、沖側に向けて底層水温とともに減少するため、本種の着底特性はこれらの環境条件に適応したものと考えられる。今年度の成果を、前年度に開発した数値幼生の各諸元に反映させた上で、波浪・流動場の数値解析モデル(平面2次元ブシネスクモデル)に組み込んだ。本モデルを人工リーフ周辺海域に適用した結果、本モデルより推定された着底率の平面分布は、当該域における当年貝および稚貝の分布特性を反映していた。ウバガイ、サラガイ、バカガイの当年貝および稚貝を、水温0°C25°C(6段階)で調温・給餌飼育し、水温と底質中央粒径の変化が、潜砂反応時間、潜砂速度、潜砂深度、砂中における体勢に及ぼす影響を調べた。さらに、小型振動流水槽を用いて漂砂環境下における安定性(砂中より砂面上に放出後、揺動、滑動、転倒移動が発生する条件)を解析した。その結果、ウバガイ、バカガイ、サラガイの順で潜砂深度や、砂中より放出される限界波高、および漂砂に対する安定性が低下する傾向が認められた。人工授精により発生させたウバガイ浮遊幼生を18°Cで調温しながら給餌飼育した。ガラスビーズを敷き海水で満たしたガラスセル内部に、成長段階別に浮遊幼生を移して、幼生の螺旋遊泳行動や沈降・着底行動をビデオ撮影した。自動追尾動作解析ソフトを用いて浮上行動に伴う螺旋運動の直径、回転周期、軌道速度、および沈降速度を求めた。行動観察の結果、ウバガイ浮遊幼生は螺旋運動で発生する向心力を利用して個体に作用する螺旋軸に対する個体の体勢を維持しながら、重力を利用して螺旋軸を鉛直方向に形成することによって自由度の高い鉛直移動を実現していることが示唆された。間欠的に発生する遊泳停止によって、底質と衝突した以降も螺旋遊泳行動を継続するものとしてウバガイ浮遊幼生の運動を物理モデル(数値幼生)で評価した。モデル化で必要となる幼生の密度はロスビー式、作用流体力はモリソン式より評価した。さらに、幼生と底質の摩擦係数、反発係数を計測して底質空隙内部における幼生の行動を解析した。底質内に捕捉後、再浮上する数値幼生の多くは、底質の表面と接触しながら空隙内を直線的に移動後、底質表面と正面衝突を繰り返しながら次第に空隙より離脱した。一方、底質内へ連続的に捕捉される個体は、底質の粒径と同等かその整数倍の回転径で底質表面と側面衝突を繰り返しながら底質内をループ状に移動する傾向が認められた。ウバガイ数値幼生の着底率は着底中期以降に急激に増加し、底質粒径に対する依存性も確認された。着底率は底質粒径0.70.8mm程度にピークが形成され、これらの着底特性は実在幼生においても認められた。これより、螺旋捕捉理論に基づいて開発されたウバガイ数値幼生は、任意の成長段階や底質条件下における本種の着底特性を推定するためのツールとして有効性が確認された。前年度に引き続き、ウバガイ、バカガイおよびサラガイの当年貝、および稚貝を用いて、振動流水槽による漂砂環境下における安定実験を実施し、物理的撹乱に伴い砂中より砂面上に放出した後の、揺動、滑動、転倒移動の発生条件を、波浪や流れに対する底質の安定指標であるシールズ数をパラメータとして定式化した。前年度までに構築された二枚貝数値幼生を用いた着底率推定モデルと、底生生活移行後の漂砂に伴う着底稚貝の安定性評価モデルを、人工リーフの建設による海岸侵食対策が進められているウバガイ漁場に適用し、人工リーフによる面的防護工法が浮遊幼生の着底や、稚貝の生残に及ぼす影響を評価した。

既往知見の多い離岸堤については、施設岸側の浅海域に発生する循環流が浮遊幼生や稚貝をトラップするため、稚貝の増殖機能が期待できる反面、浮遊幼生ネットワークの弱体化やシンク個体群への移行が懸念された。本研究により、人工リーフにおいても施設岸側で浮遊幼生の高密度パッチが形成され、リーフ法線に対する主波向の低下(斜め入射)により高密度領域が増加することが確認された。一方、漂砂に対する稚貝の安定領域は、リーフ法線に平行に、主として施設の沖側に一定間隔で帯状に形成され、操業海域まで及んでいた。さらに、年齢別の稚貝安定性解析による生残率は、当該域における調査結果と同様の傾向を示した。すなわち、人工リーフ岸側の循環流にトラップされた浮遊幼生は着底後に移動分散し個体群を維持することが困難な反面、人工リーフの沖側には、施設からの反射に伴う部分重複波の形成過程と符号する分布形態で、帯状の稚貝安定領域が形成され資源加入に寄与することが示された。ウバガイ浮遊幼生の遊泳運動を、行動学的手法を用いてモデル化し、運動方程式に適用することにより、浮遊幼生の運動特性や着底機構を再現可能なウバガイ数値幼生を開発した(平成27年度は、水温の適用レンジを5°C33°Cまで拡大した)。様々な流動・水質環境下における数値幼生の動態をシミュレーションすることにより、浮遊幼生における鉛直移動の発現機構、着底後の底質間隙内における行動特性や底質粒径に依存した捕捉率の発現条件が解明された。数値幼生より算定された着底特性は、実在幼生の着底に関わる底質粒径の選択性や、実海域における水深変化の影響を概ね再現していた。ウバガイ当年貝および稚貝の潜砂特性、および漂砂環境下における安定性(砂中より砂面上に放出後、揺動移動、滑動移動、転倒移動が発生する条件)を、行動学的手法をもとに解析し、シールズ数(波浪や流れに対する底質の安定指標)を用いて定式化した(平成27年度は、未成貝まで適用レンジを拡大した)。数値幼生を用いたウバガイ浮遊幼生の着底率推定モデルと、底生生活移行後の漂砂に対するウバガイの安定性評価モデルを、人工リーフ建設中のウバガイ漁場に適用したところ、人工リーフ由来の循環流が形成されるリーフ岸側において、浮遊幼生の高密度パッチが形成され、パッチの性状は入射角に強く依存した。さらに、着底後、2齢期までは恒常的な移動分散を繰り返し、3齢期以降になると、主としてリーフ沖側に部分重複波由来の帯状の安定領域が拡大し、操業海域まで接続していた。これら数値解析の結果は、当該域における本種の分布特性を概ね反映しており、海岸侵食対策に加えてウバガイ資源の初期生残率向上の観点から人工リーフの最適配置条件を見出せる可能性が示された。ウバガイ浮遊幼生の遊泳運動と着底行動を再現可能な物理モデル(数値幼生)を開発し、数値幼生を用いて様々な環境下における本種の適応性や着底率を解析し着底に有利な底質条件を見出した。さらに、着底後の稚貝が波浪により砂中より放出し移動分散する過程を、底質の安定指標を用いて定式化した。人工リーフをモデルケースとして、海岸保全施設が浮遊幼生の着底や稚貝の安定に及ぼす影響を解析し、施設由来の部分重複波が生残率の向上に寄与することを見出した。二枚貝浮遊幼生の遊泳軌跡を仮想空間上で再現可能な数値幼生を開発し、数値幼生を用いて、人工リーフの形成する波流れが浮遊幼生の着底に与える影響を推定できた。さらに、当年貝や稚貝の漂砂に対する安定性を水槽実験より定式化し、人工リーフ周辺に形成される波流れが稚貝分布や資源変動に与える影響評価に適用できた。これらの成果は、当該域で毎年実施される稚貝・幼貝調査の調査地点の最適化など検証評価型の資源管理へ反映されつつある。水産土木学本研究の対象海域において、2014年に稚貝の大量発生が確認されたことから、当初の計画を1年延長し、卓越発生群の今後の動態予測を加味しながら、人工リーフの環境保全効果について考察し、研究成果を地元の漁業関係者をはじめ地域主体に周知し、今後の資源管理に資する。
相似変換を利用した弾性接触問題の効率的数値解析法

1.理論的基盤の確立と数値解析法に関する検討弾性体同士の接触問題に対して,半無限体近似が成り立つ場合に,対応する境界値問題が相似解を有するための条件について検討した.この検討結果は一般的な3次元問題にも適用できるものである.これに基づき,解くべき境界値問題(移動境界を持つ)を速度形で定式化し相似変換を用いることにより,固定境界を持つ単一の補助的境界値問題の解の重ね合わせ(累積重ね合わせ)で本来の解を表現できることを明らかにした.そして,導出された補助的問題に対して,境界のみに未知変数を有する境界要素法が適していることを見出した.2.2次元弾性接触問題に対する境界要素法・累積重ね合わせ連結手法の検討上記の理論的結果に基づき,2次元弾性接触問題のための数値解析プログラムを完成させた.計算の効率化・簡便化のため,パーソナルコンピュータ上で実行できるフォートランを言語に用い,境界要素法における基本解(グリーン関数)として半平面に対するものを使うことで,未知数の数や計算コストを大幅に軽減することに成功した.なお,接触縁での応力特異性の処理についても検討を行った.厳密解が知られている問題を解析したところ,本手法は非常に優れた精度を有することを確かめた.さらに,本手法を複雑形状を有する弾性体の接触問題にも適用し,変形や接触応力分布に及ぼす形状因子や摩擦特性の影響を詳細に調べた.3.今後の発展最終的な目標である3次元接触問題の効率的解析のための数値計算コードの完成は今後引き続き行う予定である.ただし,そのための理論的基盤は本年度の研究で確立されており,また,2次元問題の詳細な検討によって得られた知見はそのまま3次元問題にも役立つものであり,計画した研究の目的はほぼ達成されたと考えられる.上に述べた2次元問題の検討結果に関しては,現在その成果を学術誌に投稿準備中である.1.理論的基盤の確立と数値解析法に関する検討弾性体同士の接触問題に対して,半無限体近似が成り立つ場合に,対応する境界値問題が相似解を有するための条件について検討した.この検討結果は一般的な3次元問題にも適用できるものである.これに基づき,解くべき境界値問題(移動境界を持つ)を速度形で定式化し相似変換を用いることにより,固定境界を持つ単一の補助的境界値問題の解の重ね合わせ(累積重ね合わせ)で本来の解を表現できることを明らかにした.そして,導出された補助的問題に対して,境界のみに未知変数を有する境界要素法が適していることを見出した.2.2次元弾性接触問題に対する境界要素法・累積重ね合わせ連結手法の検討上記の理論的結果に基づき,2次元弾性接触問題のための数値解析プログラムを完成させた.計算の効率化・簡便化のため,パーソナルコンピュータ上で実行できるフォートランを言語に用い,境界要素法における基本解(グリーン関数)として半平面に対するものを使うことで,未知数の数や計算コストを大幅に軽減することに成功した.なお,接触縁での応力特異性の処理についても検討を行った.厳密解が知られている問題を解析したところ,本手法は非常に優れた精度を有することを確かめた.さらに,本手法を複雑形状を有する弾性体の接触問題にも適用し,変形や接触応力分布に及ぼす形状因子や摩擦特性の影響を詳細に調べた.3.今後の発展最終的な目標である3次元接触問題の効率的解析のための数値計算コードの完成は今後引き続き行う予定である.ただし,そのための理論的基盤は本年度の研究で確立されており,また,2次元問題の詳細な検討によって得られた知見はそのまま3次元問題にも役立つものであり,計画した研究の目的はほぼ達成されたと考えられる.上に述べた2次元問題の検討結果に関しては,現在その成果を学術誌に投稿準備中である.
効率的クローン胚作出に向けた基盤技術の確立

サル-ウサギ異種間クローン胚の培養にはサル受精卵で使用されるCMRL-1066液が適していることを示した。また、分裂中期のサル体細胞を用いた核移植では、ウサギ未受精卵への移植後に体細胞核は分裂中期像を維持した。分裂中期にある体細胞を用いたとき、活性化法としてイオノマイシンとサイクロヘキシミドの複合処理が適していることを明らかにした。さらにプロテアソーム阻害剤であるMG132を用いることで異種間核移植胚の8細胞期への発生は改善されることを明らかにした。卵の採取が難しい動物種において、異種間核移植は基礎的な技術の検討に利用できることを示した。クローン胚の作出効率は非常に低率である。この技術を多くの卵の確保が困難な動物種へ応用するためにも、異種卵を利用した基盤技術を確立する必要がある。本研究を基礎としたクローン作出技術によってクローンES細胞ならびに個体の作製に結びつき、さらにそれらは個体保全あるいは遺伝子操作個体作出など実験動物として生物資源分野や再生医療などの医学分野などに大きく貢献することが期待できる。このような展開が期待されている動物種がサルであることから、本研究ではカニクイザルに由来する体細胞とサル卵に似た形態を持ち、比較的に卵数を確保できるウサギ卵を使用した体細胞核移植方法の基盤技術の確立に向けた検討を行う。そこでまず、体外培養に使用する培養液を決定する検討を行った。本検討では、サルの核をウサギ卵細胞質中に導入するため、核移植によって作出された構築卵の培養に使用する培養液として、両者それぞれで常法的に用いられている培養液のどちらかを明らかにする必要があるからである。ウサギ受精卵およびサル受精卵で用いられている培養液の2種でウサギ受精卵を培養したところ、両者共に胚盤胞への発生に大きな差は見られなかったが、胚盤胞に到達し、その後の胞胚腔の成長あるいはハッチングはサル受精卵用培養液を使用した時に早い傾向にあることが観察された。そのため、本研究で使用する培養液としては、サル受精卵用培養液を使用すべきであると考えられた。次に、体細胞核移植後に活性化処理を施し、発生を誘導する必要がある。これは、単為発生と同じ処理であることから、ウサギ未受精卵を採取し、イオノマイシンとジメチルアミノプリン(DMAP)あるいはサイクロヘキシミド(CHX)の複合処理により単為発生を検討した。その結果、両者で明確な差は認められなかったが、核移植法として極体を放出させない場合はDMAPを、極体を放出させる場合はCHXを使用するべきであることが明らかとなった。昨年度の結果を踏まえ、ウサギ卵へサル体細胞(羊膜細胞)を導入し異種間核移植法を検討した。羊膜細胞はNocodazole処理によりM期への同調処理を行い、採取した細胞の中から核移植用のドナーとして選別した細胞は、ヘキスト染色でM期にあることを確認した。また、このドナーをウサギ卵と融合させると、ドナー由来の核はM期像を示した。M期にあるサル体細胞核がウサギ卵細胞質でM期に維持されることが確認され、体細胞核の初期化を誘導できる可能性を有する。次に、ウサギ卵の染色体を明視野で観察することは困難であることから、まず除核を行わずにドナー細胞を融合させ、活性化処理して前核を形成させた。ドナー注入部と異なる部位を目印に形成された前核の小さいものを除去することで、ドナー核を持つ異種核移植卵が作製されると考えられる。しかし、この前核の除去操作中に細胞膜が壊れて、この核移植卵の構築法の改良の必要性が認められた。そこで、卵の核の除去を簡便かつ確実にすべく、Nocodazole処理により染色体部分を突出させ、その部位を除去した。続けて、ドナー細胞を融合させ、活性化処理(IonomycinおよびCycloheximide)を行ったところ、多くの構築卵で正常な形態と考えられる1前核1極体を示した。しかしながら、桑実胚への発生は認められなかった。次に、MPFの安定状態での核移植を行うために、MG132を含む溶液中で核移植を実施した。この場合も多くの構築卵で1前核1極体を示したが、桑実胚への発生は認められなかった。多数のサル卵を用いた核移植法の検討は難しいため、本研究のようにウサギ卵を用いて核移植を実施することで、核移植卵の構築方法や核の動態を調べることに利用できることを示した。
骨代謝制御因子としての核内ステロイド受容体群の機能

本年度、研究実施計画にある2.細胞及び軟骨細胞での各種核内受容体群の機能については、各種骨細胞種特異的受容体遺伝子欠損動物を作製、その骨変異を引き続き解析した。昨年度、骨芽細胞特異的なエストロゲン受容体欠損マウスの解析と骨細胞特異的な核内受容体欠損マウスを作出したが、骨芽細胞特異的なエストロゲン受容体欠損マウスに関しては、雄が骨形成と骨吸収が低下することによる低回転型の骨量減少を示し、この表現型についてさらなる詳細な解析を引き続き行なった。具体的には、昨年度骨芽細胞におけるエストロゲン受容体の骨量維持機構の分子メカニズムを明らかにする目的で、骨芽細胞特異的エストロゲン受容体ノックアウトマウスと対照群でマイクロアレイ解析を行ない、その結果発現変動を示した遺伝子がいくつか得られので、これら候補の遺伝子群の発現を定量的PCRなどにより確認し、有意に変動する遺伝子を同定した。また新たな骨細胞特異的なCreトランスジェニックマウス作出に関して昨年度は、Dmplプロモーターを用いたCreトランスジェニックマウスのキメラマウスの作出に成功し、1個体のキメラマウスを取得した。現在得られたキメラマウスと野生型マウスの交配を行い、染色体レベルでの相同組換えを確認している。さらに研究実施計画にある1.破骨細胞内のゲノムネットワークの解析と3.細胞及び軟骨細胞特異的な核内受容体転写共役因子群の生化学的同定については、成熟破骨細胞の機能においては性ホルモン受容体が極めて重要な役割を果たすことが分かりつつあるので、性ホルモン受容体群に結合する複合体群を生化学的に同定しその分子機構をさらに解析するために、タグ付きの性ホルモン受容体の発現ベクターを作製し、安定細胞発現株の作製を行っている。骨組織や骨代謝における、核内受容体群の高次機能を明らかにする目的で、各種骨細胞種特異的受容体遺伝子破壊動物を作成、その骨変異を解析する。本年度では特に骨芽細胞での女性ホルモン受容体の高次機能を明らかにする目的で、ColIaプロモーターを用いたCreトランスジェニックマウスとfloxed ERαマウスとを掛け合わせることで、成熟骨芽細胞選択的ERα遺伝子破壊動物を作成した。この変異雌マウスでは、予想に反し骨量の減少は認められず、また骨形成や骨吸収も正常であった。このことから女性ホルモンの骨防御作用は、我々がすでに報告したように成熟破骨細胞に発現するERαを介した骨吸収の抑制による効果が大きいと考えられた。一方この変異雄マウスでは、有意な皮質骨部位での減少が認められた。また骨切片を作成し、骨吸収や骨形成能を調べたところ骨形成が有意に低下していることが見出された。そのことから,雄における女性ホルモンの骨防御作用は、破骨細胞でなく、骨芽細胞を主たる標的にすることがわかった。生理的には、雄マウスでは男性ホルモンの骨防御作用が有意であっても、局地的に産生される女性ホルモンが、骨芽細胞に対し作用することで、骨量増加を促すと考えられた。骨組織や骨代謝における核内受容体群の高次機能を明らかにする目的で、各種骨細胞種特異的受容体遺伝子欠損動物を作製、その骨変異を解析する。本年度は特に、骨芽細胞特異的なエストロゲン受容体欠損マウスの解析と骨細胞特異的な核内受容体欠損マウスの作出に注力した。骨芽細胞特異的なエストロゲン受容体欠損マウスに関しては、昨年度、作出した欠損マウスの雄が骨形成と骨吸収が低下することによる低回転型の骨量減少を示すことを報告したが、さらなる詳細な解析を引き続き行なった。具体的には、精巣摘出後の性ホルモン(テストステロン)補充実験による骨量回復をDXA、骨形態計測により確認した。また、骨芽細胞におけるエストロゲン受容体の骨量維持機構の分子メカニズムを明らかにする目的で、骨芽細胞特異的エストロゲン受容体ノックアウトマウスと対照群でマイクロアレイ解析を行なった。その結果、発現変動を示した遺伝子をいくつか得た。現在、それら候補の遺伝子群の発現変動を定量的PCRなどにより確認し、さらにそれらの骨芽細胞での生理的意義を解析中である。また、骨細胞特異的なCreトランスジェニックマウス作出に関しては、本年度は、Dmp1プロモーターを用いたCreトランスジェニックマウスのキメラマウスの作出に成功した。具体的には、エレクトロポレーション法により遺伝子改変ベクターをES細胞にターゲティング後、サザンブロッティングにより相同組換えを確認し、4コロニーの相同組換え体を取得した。更に、得られた相同組換え体をアグリグージョン法によりマウスの卵巣に移植し、これまでに1個体のキメラマウスを取得した。現在、得られたキメラマウスと野生型マウスの交配を行い、染色体レベルでの相同組換えを確認している。

具体的には、昨年度骨芽細胞におけるエストロゲン受容体の骨量維持機構の分子メカニズムを明らかにする目的で、骨芽細胞特異的エストロゲン受容体ノックアウトマウスと対照群でマイクロアレイ解析を行ない、その結果発現変動を示した遺伝子がいくつか得られので、これら候補の遺伝子群の発現を定量的PCRなどにより確認し、有意に変動する遺伝子を同定した。また新たな骨細胞特異的なCreトランスジェニックマウス作出に関して昨年度は、Dmplプロモーターを用いたCreトランスジェニックマウスのキメラマウスの作出に成功し、1個体のキメラマウスを取得した。現在得られたキメラマウスと野生型マウスの交配を行い、染色体レベルでの相同組換えを確認している。さらに研究実施計画にある1.破骨細胞内のゲノムネットワークの解析と3.細胞及び軟骨細胞特異的な核内受容体転写共役因子群の生化学的同定については、成熟破骨細胞の機能においては性ホルモン受容体が極めて重要な役割を果たすことが分かりつつあるので、性ホルモン受容体群に結合する複合体群を生化学的に同定しその分子機構をさらに解析するために、タグ付きの性ホルモン受容体の発現ベクターを作製し、安定細胞発現株の作製を行っている。
混合臍帯血移植による大量放射線被ばく個体の救命機序に関する総合的検証

東日本大震災に伴う東京電力・福島第一原子力発電所事故を教訓に、放射線被ばく事故に対する医療対策の充実が重要な課題として取り上げられている。これに関連して本研究では、核関連施設従業員の大量放射線被ばく事故を想定し、事故で失われた造血機能回復に有効な混合臍帯血移植法の確立に取り組んだ。混合臍帯血移植とは、十分な移植細胞数を確保するために、由来の異なる2種類の臍帯血を混合して移植する方法で、すでに臨床現場で実用化されている。申請者は被ばく医療に特化した混合臍帯血移植法の確立をマウスモデルで検証した結果、次のような興味深い知見を得た。通常、移植では組織適合性抗原(MHC)の一致が移植片生着に繋がることから、当初、致死量放射線曝露マウスとMHCが一致した同系統マウス由来の臍帯血を少なくとも半分含んだ混合移植の方が高い救命効果(生存率)を示すと予想していた。しかし実際には、放射線曝露マウスとMHC不一致の2系統マウス由来臍帯血を混合移植した方がはるかに高い救命効果が得られ、しかもその生存マウスの造血機能はその生存マウス自身のもので自己回復していた。また、2系統のMHC不一致臍帯血のそれぞれの単独移植ではこのような効果が見られないことから、混合することに重要な意味があることもわかった。したがって、MHC不一致混合臍帯血移植が放射線曝露個体に対して高い救命効果と自己造血機能回復という理想的な効果を発揮する被ばく医療に特化した治療法となり得ることが示された。本研究では、核関連施設における全身大量放射線被ばく事故に対応できる混合臍帯血移植の確立とその回復機構解明をマウスモデルで検証することを目的とする。臍帯血移植の問題点として「一人の妊婦から得られる細胞数では患者一人の需要を満たせない」ことが挙げられる。この数的限界を克服するのが複数の臍帯血を混ぜ合わせて移植する混合臍帯血移植である。これまでの研究成果として、混合臍帯血移植ではむしろ組織適合性抗原が一致しないアロ臍帯血同士を混合移植することで優位に高い救命効果を伴って放射線暴露個体自身の造血機能回復を誘導できることを見出している。大量放射線被ばく者にとって自己造血機能回復は願うべき治療効果と言える。本年度は、この混合アロ臍帯血移植による自己造血機能回復の機序解明を行った。まず、2種類のアロ臍帯血をインビトロ系で混合培養し、その培養上清ならびに混合培養細胞を回収した。次に、培養上清を致死量放射線照射マウスに投与したところ、非投与マウスに比較して有意な延命効果が見られた。このことは培養上清中に何らかの造血機能回復に関与する液性因子(サイトカイン)の誘導を示唆する。そこで、さらに回収した混合培養細胞のサイトカイン産生を10種のサイトカイン特異的プライマーを用いたRT-PCRで調べたところ、多種類の造血系サイトカインの産生が認められた。これに比較して、2種類のアロ臍帯血のそれぞれの単独培養では培養上清投与による延命効果も、培養細胞による造血系サイトカイン産生も認められなかった。したがってこれらの結果は、混合アロ臍帯血移植ではお互いの細胞同士の競合反応によって多種類の造血系サイトカイン分泌が誘導され、それらサイトカインが放射線暴露個体自身の造血機能の回復に寄与している可能性を示唆する。放射線被ばくに対して組織適合性抗原が一致しないアロ臍帯血ソースが使用でき、さらに混合アロ臍帯血移植が放射線暴露個体自身の造血機能回復を誘導できることは臨床的にも有用性が高いと判断できる。加えて本年度は、自己造血機能回復の機序の大きな手がかりが掴めたことから次年度の解決すべき研究課題が明確になった。この機序解明は、混合アロ臍帯血移植の有効性を理論的に証明する上で不可欠である。本研究は、全身大量放射線被ばく事故に対応できる混合臍帯血移植法を確立することを目的としている。混合臍帯血移植は「一人の妊婦から得られる細胞数では患者一人の需要を満たせない」という弱点を克服する移植法として実用化が期待されており、すでに白血病、悪性貧血および免疫不全といった造血系疾患に対して臨床での検証が始まっている。これら造血系疾患では、移植した造血幹細胞が生着して新たな造血系をリニューアルすることを目指すが、被ばく事故では放射線障害によってダメージを受けた被ばく患者自身の造血系を回復することが望ましい。これまでにマウスモデルを用いて致死量放射線照射B6マウスに対し混合臍帯血移植を実施したところ、放射線照射マウスと組織適合性抗原が異なる2種類のBALB/cおよびC3Hマウス由来臍帯血の混合移植(アロ混合臍帯血移植)が自己造血機能回復に有効であることが明らかとなった。次に、このアロ混合臍帯血移植による放射線照射マウス自身の造血機能回復のメカニズムについて検証した。移植ソースとして用いた2種の臍帯血(BALB/cとC3H)を混合培養したところ、その培養上清に多種類の造血系サイトカインが産生されていることが推測され、これらサイトカインが放射線照射マウス自身の造血機能回復に寄与していることが示唆された。さらにこのサイトカイン産生に関わる細胞を解析したところ、両臍帯血中の接着性細胞であることが見出され、このサイトカイン産生はBALB/cとC3Hの臍帯血を混合培養することで増強された。

この結果は、移植ソース間での免疫学的競合反応が何らかの経路を介して接着性細胞のサイトカイン産生を亢進していると考えられる。アロ混合臍帯血移植が放射線曝露個体の自己造血機能回復に有効であることに加え、そのメカニズムが移植ソース間での免疫学的競合反応を介した接着性細胞の造血系サイトカイン産生亢進によることの証明が構築されつつある。そのメカニズムの全貌が見えたと言える。科学的根拠を明示することでこの治療の実用化に繋げたい。東日本大震災に伴う東京電力・福島第一原子力発電所事故を教訓に、放射線被ばく事故に対する医療対策の充実が重要な課題として取り上げられている。これに関連して本研究では、核関連施設従業員の大量放射線被ばく事故を想定し、事故で失われた造血機能回復に有効な混合臍帯血移植法の確立に取り組んだ。混合臍帯血移植とは、十分な移植細胞数を確保するために、由来の異なる2種類の臍帯血を混合して移植する方法で、すでに臨床現場で実用化されている。申請者は被ばく医療に特化した混合臍帯血移植法の確立をマウスモデルで検証した結果、次のような興味深い知見を得た。通常、移植では組織適合性抗原(MHC)の一致が移植片生着に繋がることから、当初、致死量放射線曝露マウスとMHCが一致した同系統マウス由来の臍帯血を少なくとも半分含んだ混合移植の方が高い救命効果(生存率)を示すと予想していた。しかし実際には、放射線曝露マウスとMHC不一致の2系統マウス由来臍帯血を混合移植した方がはるかに高い救命効果が得られ、しかもその生存マウスの造血機能はその生存マウス自身のもので自己回復していた。また、2系統のMHC不一致臍帯血のそれぞれの単独移植ではこのような効果が見られないことから、混合することに重要な意味があることもわかった。したがって、MHC不一致混合臍帯血移植が放射線曝露個体に対して高い救命効果と自己造血機能回復という理想的な効果を発揮する被ばく医療に特化した治療法となり得ることが示された。アロ臍帯血を混合培養することで造血系サイトカインが誘導され、その結果、放射線暴露個体自身の造血機能が回復する可能性が示唆されたが、臍帯血中のどの細胞の競合反応が造血系サイトカインの産生に繋がっているか明らかにする必要がある。1つの可能性として、臍帯血中のナチュラルキラー細胞がお互いのアロ抗原認識により活性化し、これを起点に造血系サイトカイン産生が生じていることを推測している。また、これら培養によるインビトロ系での検証に加え、インビボ系での検証を通して自己造血機能回復の機序を明らかにしたい。さらに、混合アロ臍帯血移植後、自己造血機能回復により救命された暴露個体の免疫系が正常に機能しているか検証することもこの移植の有効性をアピールする上で重要である。混合アロ臍帯血移植で救命された暴露個体(マウス)のT細胞機能ならびにB細胞機能をインビボ系で検証する。次年度はこれらの問題解決に順次取り組んでいく予定である。最初に造血系サイトカインを産生している接着性細胞の正体を明らかにする予定である。接着性細胞として一般的にマクロファージや樹状細胞などが知られているが、臍帯血中の接着性細胞の表面マーカーならびに生体内での動態を解析しながら、これら接着性細胞の分類と造血機能構築に果たす役割を明らかにしたい。次にこの接着性細胞のサイトカイン産生が2種の移植ソースの混合培養により増強されることから、何らかの免疫細胞の競合反応が生じていることが推測される。この免疫細胞の同定も進めていく予定である。
Notch/RBP-Jシグナルによる神経系細胞分化ならびに機能制御の研究

Notch受容体を介した細胞間相互作用による(A)神経系細胞分化制御機構の解明、(B)記憶学習制御機構の解明を目的とするNotchシグナルが中枢神経系の構築ならびに機能発現に重要な役割を果たすことが強く示唆されているが、Notchシグナル分子の欠損マウスは胎生致死する為、生体内におけるNotchシグナルの解析は困難であった。本研究では、1)Notchシグナルの中枢分子RBP-Jを神経前駆細胞もしくは成熟神経細胞にて欠失させNotchシグナル阻害が神経発生ならびに神経機能に与える影響の解析、2)Notchシグナルを抑制するMintをRBP-J同様に欠失させ、Notchシグナル過剰活性化が及ぼす影響の検討、3)RBP-J欠損とMint欠損の比較からNotchシグナルが制御する遺伝子ネットワークの同定を通じて、Notchシグナルが中枢神経系の構築ならびに機能発現に果たす役割の全容解明を計画する。本年度は、1)神経幹細胞特異的にRBP-J及びMintを欠損させ大脳皮質発生に及ぼす影響を免疫組織学的ならびに細胞培養系にて検討した。RBP-J欠損では神経分化が促進されることに対し、Mint欠損では神経分化が遅延することを見出した。さらに、Mint及びRBP-Jをダブル欠損した大脳皮質では、RBP-J単独欠損と同様、神経分化が促進することから、Mint欠損による神経分化遅延がNotchシグナルを介することが示唆される。従って、大脳皮質形成にてMintはNotchシグナルを負に調節することで、適切なタイミングで適切な数の神経細胞を生み出すメカニズムに重要な役割を担うと考えられる(投稿準備中)。さらに、分化した神経細胞にてMintを欠損したマウス脳の解析から、Mint欠損が大脳皮質、海馬を始め広範な領域の低形成を生じること、また、これが分化した神経細胞の細胞死により生じることを明らかにした(Genesis,2007)。加えて、行動学的解析から神経細胞特異的Mint欠損マウスは、ストレス抵抗性を示すことも明らかにした(Genesis,2007)。神経細胞特異的RBP-Jが胎生致死する為、Mint欠損による表現型がNotchシグナルの過剰な活性化によるものか検討する目的で、現在、薬剤誘導による神経細胞特異的RBP-J欠損マウス、Mint欠損マウスの解析を進めている。Notch受容体を介した細胞間相互作用による(A)神経系細胞分化制御機構の解明、(B)記憶学習制御機構の解明を目的とする。これまでの研究からNotchシグナルが中枢神経系の構築ならびに機能発現に重要な役割を果たすことが強く示唆される。が、Notchシグナルは胎生早期より広範な組織の発生に重大な役割を担うため、遺伝子欠損マウスを用いて生体内におけるNotchシグナルの役割を解明することは困難であった。さらに哺乳動物ゲノム上に4種類のNotch受容体に加え、複数のリガンドが存在することも研究を難しくしてきた。本研究では、1)全Notchシグナルの中枢分子RBP-Jを神経前駆細胞もしくは成熟神経細胞にて欠失させNotchシグナル阻害が神経発生ならびに神経機能に与える影響の解析、2)全Notchシグナルを抑制するMintをRBP-J同様に欠失させ、Notchシグナル過剰活性化が及ぼす影響の検討、3)RBP-J欠損とMint欠損の比較からNotchシグナルが制御する遺伝子ネットワークの同定を通じて、Notchシグナルが中枢神経系の構築ならびに機能発現に果たす役割の全容解明を計画する。本年度は、神経幹細胞特異的にRBP-J及びMintを欠損させ大脳皮質発生に及ぼす影響を検討した。

さらに、分化した神経細胞にてMintを欠損したマウス脳の解析から、Mint欠損が大脳皮質、海馬を始め広範な領域の低形成を生じること、また、これが分化した神経細胞の細胞死により生じることを明らかにした(Genesis,2007)。加えて、行動学的解析から神経細胞特異的Mint欠損マウスは、ストレス抵抗性を示すことも明らかにした(Genesis,2007)。神経細胞特異的RBP-Jが胎生致死する為、Mint欠損による表現型がNotchシグナルの過剰な活性化によるものか検討する目的で、現在、薬剤誘導による神経細胞特異的RBP-J欠損マウス、Mint欠損マウスの解析を進めている。
極限活性をもつ半導体光触媒材料の開発

本研究の目的は、再結合のない極限の光触媒活性をもつ半導体触媒を調製する手法、および、活性支配因子を定量的に評価する技術を確立することにある。申請者らは、光触媒反応活性が表面積と結晶化度によって決まることを明らかにしてきた。表面積は、反応基質の吸着量を、一方、半導体の結晶化度は、結晶欠陥における再結合の度合いを決定する。結晶化度と表面積は互いに密接に関係するため、同時に最適化することは難しく、高活性化の戦略は単純ではない。たとえば、表面積を増加させて基質吸着量を増すことを目的として粒子径の小さいものを作ると、結晶化度が低いために、結果として低活性になる。申請者らは「大表面積かつ高結晶性」の酸化チタンを調製する新規手法を開発し、得られた酸化チタンが予想どおり高活性であることを示してきた。本研究では、水酸化チタン(含水酸化チタン)を経由しない新しい合成法であるHyCOM(Hydrothermal Crystallization in Organic Media:有機溶媒中での加水分解同時水熱結晶化法)、TD(Thermal Decomposition:水を使わない熱分解・結晶化法)、およびTHyCA(Transfer Hydrolytic Crystallization in Alcohols:移動型加水分解・結晶化法)の3手法を用いて酸化チタンを合成した。得られた酸化チタン粉末について、結晶および表面構造を解析するとともに、種々のにおける光触媒活性の測定、およびフェムト秒ポンプープローブ拡散反射分光法による再結合速度の評価を行い、前述の作業仮説の有効性を実証した。さらに、酸化チタン以外にも、酸化タンタル、酸化タングステン、および酸化ニオブを上記の新規手法により合成し、これらが高活性を示すことを確認した。実用化が期待される光触媒反応における電子や正孔のダイナミクスについては、ほとんど解明されていないのが現状である。ここでは、100フェムト秒(fS)程度の超短パルスを用いるポンプ-プローブ(p-p)法拡散反射吸収法によって酸化チタンの過渡吸収を追跡して励起電子一正孔の再結合の速度を見積もるとともに、得られた再結合反応速度定数と光触媒活性あるいは物性との相関を検討した。CPM色素レーザからのフェムト秒パルスをQ-スイッチYAGレーザを用いて増幅(中心波長約620nm・30Hz・パルス幅約75fS・出力約0.5mJ)した光の一部をKDP結晶で波長変換(310nm)としてポンプ光として、残りをプローブ光としてセルに同軸で入射し、プローブ光の拡散反射成分を集光して光電子増倍管で強度を記録した。試料として酸化チタン(TiO_2)を用い、粉末あるいは水懸濁液中で測定した。酸化チタンは市販あるいは我々が開発した新規手法(HyCOM)により調製したものを用いた。ポンプ光がない状態での反射プローブ光強度(R_0)を基準としてプローブ光強度(R)から吸光率(absorption=R/(R_0-R))を求めると、試料としていずれのTiO_2でも、また、形態として粉末、懸濁液のいずれの場合でもポンプ光によりきわめて速い(<1 ps)吸収の立ち上がりが認められた。これは、TiO_2にトラップされた励起電子によるものと考えられる。この吸収の減衰曲線は、比較的短い寿命(数ないし数+ps)の長い寿命(数ns)の2成分の和とみることができ、さらにポンプ光の強度に依存する前者の速い減衰は、それぞれのTiO_2と測定条件について一定の2次反応速度定数(k_γ)を用いて結果を再現できた。この減衰は、電子と正孔の再結合を反映していると考えられる。ここでは、100フェムト秒(fs)程度の超短パルスを用いるポンプープローブ(p-p)法拡散

反射吸収法によって酸化チタンの過渡吸収を追跡して励起電子-正孔の再結合の速度を見積もるとともに、得られた再結合反応速度定数と光触媒活性あるいは物性との相関を検討した。チタンサファイアレーザからのフェムト秒パルスを増幅(790 nm、1 kHz・約100 fs、約1 mJ)した光をOPA/OPGを用いて波長変換し、さらにその一部をKDP結晶で波長変換(310nm)としてポンプ光として、残りをプローブ光としてセルに同軸で入射し、プローブ光の拡散反射成分を集光してフォトダイオードで強度を記録した。試料として酸化チタンを用い、粉末あるいは水懸濁液中で測定した。酸化チタンは市販あるいは我々が開発した新規手法(HyCOM)により調製したものを用いた。ポンプ光がない状態での反射プローブ光強度を基準としてプローブ光強度から吸光率(absorption)を求めると、試料としていずれの試料でも、また、形態として粉末、懸濁液のいずれの場合でもポンプ光により1 ps以下のきわめて速い吸収の立ち上がりが認められた。この結果は以前に報告した色素レーザを用いた場合の結果と対応した。これらの吸収は、トラップされた励起電子によるものと考えられる。この吸収の減衰曲線は、比較的短い寿命(数ないし数十ps)の長い寿命(数ns)の2成分の和とみることができ、さらにポンプ光の強度に依存する前者の速い減衰は、それぞれの酸化チタンと測定条件について一定の2次反応速度定数を用いて結果を再現できた。この減衰は、電子と正孔の再結合を反映していると考えられる。色素レーザとチタンサファイアレーザの両システムで得られた速度定数の値は一致しなかったが、両者の間には比例関係が認められ、同じ現象を観測していることが確認できた。本研究の目的は、再結合のない極限の光触媒活性をもつ半導体触媒を調製する手法、および、活性支配因子を定量的に評価する技術を確立することにある。申請者らは、光触媒反応活性が表面積と結晶化度によって決まることを明らかにしてきた。表面積は、反応基質の吸着量を、一方、半導体の結晶化度は、結晶欠陥における再結合の度合いを決定する。結晶化度と表面積は互いに密接に関係するため、同時に最適化することは難しく、高活性化の戦略は単純ではない。たとえば、表面積を増加させて基質吸着量を増すことを目的として粒子径の小さいものを作ると、結晶化度が低いために、結果として低活性になる。申請者らは「大表面積かつ高結晶性」の酸化チタンを調製する新規手法を開発し、得られた酸化チタンが予想どおり高活性であることを示してきた。本年度は、1.水酸化チタン(含水酸化チタン)を経由しない新しい合成法であるHyCOM(Hydrothermal Crystallization in Organic Media:有機溶媒中での加水分解同時水熱結晶化法)、TD(Thermal Decomposition:水を使わない熱分解・結晶化法)、
インドとミャンマーにおける西洋楽器の受容に関する民族音楽学的研究

本研究は、インドとミャンマーにおいて西洋楽器が伝統的な音楽実践の中にどのように組み込まれたのかを検証することを目的とした。まず、「西洋音楽との接触による非西洋の音楽文化の変化」というテーマを扱った民族音楽学の先行研究をたどり、伝統音楽の実践における「楽器の受容」が「単なる借用」または「追加」の問題とされていた点を指摘した。次にインドとミャンマーの古典音楽の演奏実践に西洋楽器がどのように取り込まれたかについて、ギターとピアノを例にとりあげ、文献調査と現地調査に基づいて考察し、両地域におけるにおける西洋楽器の受容が「新しい文化を創造するプロセス」として捉えられることを明らかにした。平成25年の4月からカルトミが1981年に発表した「音楽における文化接触の過程とその結果ー用語と概念の検討」を批判的に読み直し、西洋音楽の受容について考察する基本的な枠組みの構築を試みた。その結果、カルトミの提示した枠組みの大部分が、東南アジアや南アジアにおける西洋音楽の受容にも当てはめて考えることができるものの、特に楽器の受容に関しては「単なる借用」あるいは「追加」として捉えるのではなく「既存の文化を豊かにする創造的な試み」としてより積極的に解釈する必要があることが明らかになった。また20世紀初頭にピアノをミャンマー古典音楽に導入したサンディヤー・セヤー・ニョン・ジーが書いた『パッタラーとピアノの練習法』という文献をSu Zar Zar氏の協力のもと翻訳した。その結果、ミャンマー古典音楽をピアノで演奏するために、セヤー・ニョン・ジーがパッタラーとよばれる伝統楽器の演奏技術に関する知識を生かして、新しい運指法や記譜法を開拓した経緯が明らかになってきた。平成25年の7月28日末から8月6日にかけてミャンマーで現地調査を行った。その際に元ヤンゴン国立文化芸術大学の教授であり、ミャンマー古典音楽のピアノ演奏の第一人者であるU Yee Nwe氏にミャンマー古典音楽におけるピアノ演奏に聞き取り調査を行った。またU Yee Nwe氏の演奏の様子を録画し、それを視聴して採譜を行った。採譜を作成する際にはSu Zar Zar氏にも協力していただいた。以上の文献調査と現地調査に基づく報告発表を、11月10日に行われた第64回東洋音楽学会大会で行った。7月25日から8月7日にかけて、ミャンマー古典音楽における西洋楽器の受容に関する現地調査を行った。昨年度の調査を終えた段階で、ミャンマー古典音楽の演奏の中に西洋楽器が組み込まれている現象をとらえるにあたって、西洋楽器の演奏者のみでなく伝統楽器の演奏者、さらにはその楽器についても調査する必要があると感じた。そこで今年度はミャンマー様式のピアノ奏者と伝統楽器の奏者の両方に聞き取り調査を行い、両者の結びつきを検証した。具体的にはヤンゴンでピアノ奏者であるウ・ウィン・アウン氏とウ・イ・ノェ氏、マンダレーでサインワイン(太鼓セット)の奏者であるセイン・ティン・リン氏に聞き取り調査を行った。またヤンゴンではサウン・ガウ(竪琴)の工房、マンダレーではサインワインの工房で、楽器製作についての調査も行った。また12月初旬にミャンマー様式のピアノ奏者ウ・イ・ノェ氏を招聘し、東洋音楽学会第81回東日本支部例会で実演を交えながらの講演会を開催した。本企画では、最初に丸山が「異文化接触と音楽」というテーマについて、これまで民族音楽学の領域でどのような研究が行われてきたかについて簡略にまとめて発表した。続いて、ミャンマーにおいてピアノの演奏法が、パッタラーとよばれるミャンマー古典音楽の竹琴の奏法に基づいてどのように開発されたのかについて、ウ・イ・ノェ氏に両方の楽器の実演を交えて解説していただき、ミャンマーにおけるピアノの受容が「既存の文化を豊かにする創造的な試み」として捉えられることを明らかにした。20世紀中頃以降、インド古典音楽の演奏で、ギターやそれを改良した新しい弦楽器(モーハン・ヴィーナーやチャトゥランギーなど)が用いられるようになった経緯について、9月19日から26日にかけてインドのムンバイとコルカタに滞在し、演奏家と楽器製作者への聞き取り調査をおこなった。ムンバイではインド古典音楽のギター奏者であるマニーシュ・ピングレー氏にインタビューを行った。その際、奏法について実演つきで解説してもらい、それを録画した。コルカタではインド古典音楽用の改良ギターを1970年頃にはじめて製作したババ・シンドゥ・ビスワース氏の工房を訪れ、楽器製作のプロセスと改良ギターを発明した経緯について聞き取り調査を行った。予定していたインドでの現地調査をおこなうことができた。ムンバイとコルカタで、インタビュー調査を行ったときの映像資料の編集を、現在進めている。この資料を、11月のレクチャーコンサートの参考資料として用いる予定である。若手研究B(科研費採択番号25770034)の最終年度にあたる本年度は、平成25年度から26年度にかけて、ミャンマーでおこなった現地調査やそれに基づく東洋音楽学会での研究発表の内容を、研究ノート「ミャンマーにおける西洋楽器の受容ー伝統音楽におけるピアノの使用に関する一考察」としてまとめた。この研究ノートは東洋音楽学会機関誌『東洋音楽研究第81号』に掲載されている。また、この研究ノートを投稿した際、査読者から受けたアドバイスを踏まえ、現在、ミャンマー古典音楽の演奏者や楽器製作者たちが、伝統的な音律についてどのように認識しているかについて、平成28年8月初旬にミャンマーで現地調査を行った。その結果、現在の演奏者や楽器製作者たちは、デジタルチューナーを使用して、平均律に調律するのが一般的であることが判明した。

また、演奏者と楽器製作者への聞き取り調査によると、ゴングなどの青銅製打楽器は、何度も溶かして再利用されているので、「古い時代の音律を現在にそのまま伝える楽器は皆無ではないか」とのことだった。平成28年11月には、平成27年9月にインドで現地調査を行った際に、聞き取り調査などに協力していただいたモーハン・ヴィーナー(インドのスライド・ギター)奏者マニーシュ・ピングレー氏と彼の友人のタブラ奏者ローヒト・ムジュンダール氏を招聘し、武蔵野美術大学と横浜国立大学でレクチャー・デモンストレーションを行った。その際に、平成27年度の現地調査の際に録画した映像資料(インドのコルカタにあるモーハン・ヴィーナー工房での楽器製作者へのインタビュー)を使用し、楽器の製作プロセスや、インドでギターが使用されるようになった歴史についての解説もおこなった。本研究は、インドとミャンマーにおいて西洋楽器が伝統的な音楽実践の中にどのように組み込まれたのかを検証することを目的とした。まず、「西洋音楽との接触による非西洋の音楽文化の変化」というテーマを扱った民族音楽学の先行研究をたどり、伝統音楽の実践における「楽器の受容」が「単なる借用」または「追加」の問題とされていた点を指摘した。次にインドとミャンマーの古典音楽の演奏実践に西洋楽器がどのように取り込まれたかについて、ギターとピアノを例にとりあげ、文献調査と現地調査に基づいて考察し、両地域におけるにおける西洋楽器の受容が「新しい文化を創造するプロセス」として捉えられることを明らかにした。計画通りにミャンマーでの現地調査を行い、演奏者を日本に招聘して講演会を行うことができた。昨年度までにミャンマーで調査した内容をまとめ、研究成果として公表したい。今年11月に、インドでの現地調査の成果をレクチャー・デモンストレーション形式のコンサートの形で公表する予定。その際に、現地調査で聞き取り調査を行ったマニーシュ・ピングレー氏を日本に招聘する予定。また、8月初旬にミャンマーのヤンゴンとマンダレーで補足調査を行う予定である。音楽学これまでミャンマーにおける西洋楽器の受容について調査をしてきた成果を、論文としてまとめて公表したい。平成27年度はインドで現地調査を行う。特にギターがインド古典音楽にどのように取り込まれたのかという点について、演奏者や楽器製作者に聞き取り調査を行う予定。ミャンマーでの現地調査を予定通りに行うことができ、第64回東洋音楽学会大会でその成果を発表することができた。平成26年7月末から8月初旬にかけて再度ミャンマーで現地調査を行い、12月にミャンマーの演奏家を招聘して講演会を行う計画も進んでおり、この点では当初の予定よりも順調に進んでいる。なお現段階ではインドでの現地調査を行うことができていないが、これについては平成27年度から開始する予定である。インド出張費が予定よりもおさえられたため。2016年8月にミャンマーで補足調査を行うときの旅費等に使用する予定。平成26年7月末から8月初旬にかけて、再度ミャンマーで現地調査を行う。
力学的回転運動の回転スピン流変換

本年度は、スピン回転結合による交流スピン流の生成を実験的に検証した。さらに、回転スピン流によるスピンダイナミクスの強励起の実現に向けて、回転スピン流と同様な効果が期待できる回転磁場を用いた歳差運動の選択的励起実験を行った。主な研究成果は、下記の通りである。1ニオブ酸リチウム基板上に1対の櫛形電極を形成した表面弾性波(SAW)デバイスを作製し、電極間のSAW伝播経路上に強磁性NiFe薄膜と非磁性Cuの2層膜パターンを形成した。SAWが2層膜パターンを伝播すると、スピン回転結合によりCu膜中に交流スピン流が生成され、これがCu膜と接合したNiFe膜に注入されると磁化に交流トルクが作用する。交流スピン流の周波数がNiFe膜の強磁性共鳴条件と一致すると、大振幅歳差運動が誘引され、エネルギー散逸が生じると考えられる。そこで、ベクトルネットワークアナライザを用いて交流スピン流による強磁性共鳴に由来するエネルギー散逸の有無を調べた。その結果、SAWの波数ベクトルとNiFe膜の磁化ベクトルが平行な場合に大きなエネルギー散逸が生じ、直交配置ではエネルギー散逸が見られなくなる理論予想と一致する角度依存性を確認した。さらに、Cu膜とNiFe膜の間にスピン流を遮断する酸化ケイ素膜を挿入すると、エネルギー散逸効果が大幅に減少した。これらは、固体デバイスでスピン回転結合による交流スピン流の生成が可能であることを示す重要な証拠と考えられる。2交差型コプレーナ線路を用いて、GHz帯の広い周波数領域で回転磁場を生成することを試みた。交差部に垂直磁化膜を成膜し、マイクロKerr効果測定装置を用いてその磁化変化を測定した結果、マイクロ波の遅延時間を制御することにより正磁場と負磁場の一方のみで強磁性共鳴を誘引することができ、回転磁場の生成を確認した。本年度は、1回転スピン流生成用のSAW導波路の設計とその伝送特性の評価、2スピン回転結合による交流スピン流生成の実験検証、および3マイクロKerr効果測定装置によるFMR誘引の観察を主要な課題として研究を行った。前記の概要で説明したとおり、これら3つの課題はすべて予定通り実現することができた。さらに、回転スピン流と同様のトルクを与える回転磁場を生成し、これにより強磁性薄膜に誘引した強磁性共鳴を観察することに成功するなど、当初計画を上回る成果を得ることもできた。まず、マイクロKerr効果測定装置の精密試料ステージを利用することにより、交差型コプレーナ線路における強磁性共鳴の空間分解観察を実現する。これは、スピン回転結合を利用して生成する回転スピン流の空間分布を評価する重要な観察技術であり、本研究において優先順位が高い実験といえる。次に、2つのSAW導波路を直交させたデバイスを作製し、回転スピン流の生成を試みる。既に、回転磁場による選択的強磁性共鳴誘引実験に成功しており、強磁性共鳴スペクトルの磁場依存性から回転スピン流生成の有無を検出するノウハウは取得済みである。最後に、これらの研究成果に基づき、回転磁場及び回転スピン流による強磁性共鳴の強励起、および磁化反転アシスト効果の評価を行う。磁化反転アシスト効果の評価は、研究代表者が最も得意とする分野であり、研究遂行に支障はない。

さらに、回転スピン流と同様のトルクを与える回転磁場を生成し、これにより強磁性薄膜に誘引した強磁性共鳴を観察することに成功するなど、当初計画を上回る成果を得ることもできた。まず、マイクロKerr効果測定装置の精密試料ステージを利用することにより、交差型コプレーナ線路における強磁性共鳴の空間分解観察を実現する。これは、スピン回転結合を利用して生成する回転スピン流の空間分布を評価する重要な観察技術であり、本研究において優先順位が高い実験といえる。次に、2つのSAW導波路を直交させたデバイスを作製し、回転スピン流の生成を試みる。既に、回転磁場による選択的強磁性共鳴誘引実験に成功しており、強磁性共鳴スペクトルの磁場依存性から回転スピン流生成の有無を検出するノウハウは取得済みである。最後に、これらの研究成果に基づき、回転磁場及び回転スピン流による強磁性共鳴の強励起、および磁化反転アシスト効果の評価を行う。磁化反転アシスト効果の評価は、研究代表者が最も得意とする分野であり、研究遂行に支障はない。