hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低温糊化デンプンを蓄積するイネ胚乳変異の原因特定及び新規デンプン素材としての評価

柔らかさが保たれる米飯や米加工食品の製造を可能とする品種育成を最終目標として、米デンプンが糊化し易い変異系統の特性を評価し、原因遺伝子の特定を図った。変異系統「HM202」はデンプンの主成分であるアミロペクチンの短鎖比率が「コシヒカリ」より高く、糊化温度は低かった。デンプン性食品のモデルとした団子の柔らかさ保持性は、「HM202」の米粉で作ったものが「コシヒカリ」と比較して明らかに優れていた。またこの変異遺伝子の第11番染色体上の詳細な位置を決定し、育種に利用可能なDNAマーカーを開発した。a.低温糊化系統の新規デンプン素材としての有用性評価:低温糊化変異系統「HM202」は、デンプン枝付け酵素I遺伝子(Sbe1)と新規糊化易遺伝子(Lgt1)に変異を持つ。HM202とコシヒカリの団子を調整し、経時的な硬さを20°C・72時間、5°C・48時間、さらに-30°C・10日後に測定した。HM202の団子の硬さは、いずれの条件でもコシヒカリ対比60%75%と柔らかさ保持性に優れた。b.原因遺伝子の特定と原因変異点に基づいた選抜DNAマーカーの作成:HM202と原品種「旱不知D」の全ゲノムリシーケンシングを行った。Lgt1は第11染色体のマーカーHvSSR11-27と同11-50の間に座乗すると示唆されていた。また、HM202の変異原がアジ化ナトリウムのため、1塩基置換(SNP)をターゲットとした。その結果、HM202に特異的なSNPが2個検出され、ひとつはアミノ酸置換を引き起こす変異、もう一つは遺伝子領域外であった。c.デンプン生合成における変異原因遺伝子の役割の解明:HM202に「ゆきさやか」を戻し交配したBC2F2からDNAマーカーを用いて、欠損なし、Sbe1欠損、Lgt1欠損、両欠損の個体を選抜した。これらの後代BC2F3種子のアミロペクチン鎖長分布とアミロース含有率を測定した。その結果、アミロペクチン短鎖比率(DP5-11/DP5-24)は、両欠損>Sbe1欠損>Lgt1欠損>欠損なしの順となり、2遺伝子欠損により相加的に短鎖比率が増加する傾向が認められた。一方、アミロース含有率は、欠損なしとSbe1欠損が19.6%、19.5%、Lgt1欠損と両欠損が14.8%、14.7%であった。したがってLgt1欠損のみがアミロース含有率を低下させた。a.低温糊化変異系統の新規デンプン素材としての有用性評価:アミロペクチン鎖長分布は、コシヒカリと比較して旱不知Dにおいて短鎖比率が高かったが、低温糊化変異系統は原品種の旱不知Dよりもさらにグルコース重合度811の短鎖比率が高かった。アミロース含有率は、変異系統が15.2%と旱不知Dより2.5ポイント低く変異による影響が見られた。また変異系統の糊化温度は64.4°Cとコシヒカリ、旱不知Dよりも有意に低かった。低温糊化変異系統のコメは、アミロペクチン短鎖比率の高さとアミロース含有率の低下によって低温の調理でデンプンが糊化し、老化も遅いと考えられた。b.原因遺伝子の特定と原因変異点に基づいた選抜DNAマーカーの作成:コメ1粒で糊化性が評価可能か、ヨウ素呈色の最大吸収波長による判定を試みた。低温糊化変異系統の最大吸収波長は旱不知Dより短く、アミロペクチン短鎖比率の高さと対応したが、アミロース含有率が低い影響もあると考えられ、遺伝解析には米粒の尿素糊化ーヨウ素呈色法を用いた。遺伝解析集団の親品種、低温糊化変異系統とコシヒカリの間で多型を示すSSRマーカー40個を用いてF2、186個体を解析した結果、糊化性を制御する新規遺伝子は第11番染色体のHvSSR11-28と11-50の間に座乗すると示唆された。c.デンプン生合成における変異原因遺伝子の役割の解明:登熟中の胚乳における主要デンプン代謝関連酵素の活性を低温糊化変異系統と旱不知Dで比較したところ、変異による明確な影響は確認されなかった。イネ44kオリゴアレイ(アジレント)を用いた登熟初中期の胚乳で発現している遺伝子の解析から、変異系統では貯蔵タンパク質であるプロラミンおよびグルテリン遺伝子群の発現が旱不知Dより明確に低下していた。このため、変異の原因遺伝子はデンプン代謝のみならず貯蔵タンパク質にも影響を及ぼすと考えられた。a.低温糊化変異系統の新規デンプン素材としての有用性評価:デンプン糊化性の指標となるアミロペクチン短鎖比率は、HM202>旱不知>

コシヒカリで、HM202の易糊化性が示唆された。糊化温度はHM202が64.4°Cとコシヒカリ、旱不知Dよりも有意に低かった。HM202とコシヒカリの団子を調整し、常温、冷蔵、冷凍後の硬さを比較したところ、いずれもHM202はコシヒカリ対比6075%と柔らかさ保持性に優れた。b.原因遺伝子の特定と原因変異点に基づいた選抜DNAマーカーの作成:HM202とコシヒカリの交配後代F2集団を用いた解析から、lgt1は第11番染色体のHvSSR11-27と11-50の間に座乗すると示唆された。両系統の全ゲノムリシーケンシングから、この領域には2つ1塩基置換(SNP)が存在した。H26年度は、これら2つのSNP遺伝子型を判定するDNAマーカーを作成し、lgt1の座乗位置を373kbaseに絞り込んだ。同領域には機能が推定されている遺伝子18個が含まれていた。今後、さらに大規模な組換え個体の選抜を行いlgt1の同定を図る。c.デンプン生合成における変異原因遺伝子の役割の解明:登熟初中期の胚乳で発現している遺伝子の解析から、HM202では貯蔵タンパク質の遺伝子群の発現が旱不知Dより低下していた。このため、変異の原因遺伝子は貯蔵タンパク質にも影響を及ぼすと考えられた。HM202に「ゆきさやか」を戻し交配したBC2F2からDNAマーカーを用いて、欠損なし、Sbe1欠損、Lgt1欠損、両欠損の個体を選抜した。これらの後代BC2F3種子のアミロペクチン短鎖比率は、両欠損>Sbe1欠損>Lgt1欠損>欠損なし、の順となり、2遺伝子欠損によるアミロペクチン鎖長分布への影響は相加的であった。米品質・加工、稲成分育種a.低温糊化系統の新規デンプン素材としての有用性評価:米粉の実利用形態のひとつである団子をモデルとして硬化性試験を実施し、低温糊化変異系統HM202が明らかに硬くなりにくいことを示し、当初目的である変異系統の有用性を明確にできた。b.原因遺伝子の特定と原因変異点に基づいた選抜DNAマーカーの作成:新規変異遺伝子(Lgt1)の座乗領域内に、原因変異の候補となり得る2つのSNPが存在することを明らかにした。マップベースクローニングにより原因変異がいずれかであることが判明すれば、目標である選抜DNAマーカーの作成が完了できる状況にある。現状としてマップベースクローニングの結果が出るのが、順調に行ってもH26年度末となる予定である。c.デンプン生合成における変異原因遺伝子の役割の解明:アミロペクチン鎖長分布に対しsbe1、lgt1変異は相加的に働く一方、アミロース含有率に対してはlgt1のみが低下させる効果を持つことを明らかにした。このことから本年度の目標であるデンプン生合成におけるSbe1、Lgt1両遺伝子の役割と相互関係に関する知見が得られた。a.低温糊化変異系統の新規デンプン素材としての有用性評価:低温糊化変異系統の糊化易性の原因が、アミロペクチン短鎖比率の高さにあることが示された。また変異によってアミロース含有率の低下も確認された。これらの知見は低温糊化性を持つ実用品種を開発することで、米および米粉加工食品の粘りや柔らかさ保持性を向上させうることを示唆しており、加工利用の参考となる特徴を明らかにするとした、本年度の目標を達成したと判断する。b.原因遺伝子の特定と原因変異点に基づいた選抜DNAマーカーの作成:用いたマーカーの数は予定より絞ったが、低温糊化変異系統が持つ2つの変異遺伝子のうち、既知のデンプン枝付け酵素I遺伝子の遺伝子型を考慮した上で糊化性の表現型を判定する方法によって、予定通り新規変異遺伝子の座乗領域を特定した。c.デンプン生合成における変異原因遺伝子の役割の解明:
専門職倫理教育の相互行為分析－医学教育におけるロールプレー授業の研究

本年度は,複数の学会で学会発表をするとともに,『科研費報告書』の企画・編集・作成・発行を行った.まず,学会報告に関しては,以下の4報告を行った.とりわけ,上記の3番目の「医療者教育と人文・社会科学の知」報告では,前年度のアンケート調査の結果を分析して呈示したところ,聴衆から多数の質問をうけることができた.また,報告書としては『専門職倫理教育の相互行為分析』をブルーレイ付きで発行し,2018年3月のシンポジウムの成果動画を掲載したところ,こちらに関しても「医学教育を学際的に進めなければならない理由がよくわかる」等の評価を多数頂いた.研究路線の正しさを認められたと理解している.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。専門職倫理教育を取り巻く基礎条件は変化しつつある.専門職がサービスを提供する相手の知識状態が向上し,専門職が単独で判断や助言をできる問題の範囲は減少しつつある.そのような変化が外社会では起きているにも拘わらず,高等教育における「専門職教育」の改革は遅れている.しかし,「医学教育」における「ロールプレー」を利用した「教育」には,この桎梏を乗り越える糸口がある.市民と専門家が協働しながら問題解決の基盤を形成していく「ロールプレー的方法」こそは,新時代の専門職業務の遂行にふさわしい方法であるといえよう.この桎梏と展望の両面を,エスノメソドロジーの方法である「相互行為分析(あるいはビデオエスノグラフィー)」によって明らかにしていくべく、本研究は企画されている。我々の検討の果てに,「専門職論」そのものの更新にも繋がる社会学的知見が得られるだろう。2015年度は、分担研究者の転任等の事情から、医療面接における「患者(実際には模擬患者)」と「医師役学生」との協同的なリアリティ構築の様相を、研究会を5回、合宿を3回(うち2回は通い合宿)行って、検討した。結果として、(1)患者は、医師役学生の対応を個別の単体の反応として考えるのではなく、流れがあるものとして、戦略があるものとして扱って、反応していた。(2)医師役学生も、患者の対応を個別の単体の反応としてではなく、自らの医療面接の展開の構図の中に当てはめて意味付ける形で対応していた。(3)この両者の対応が、相互にズレを生じることがあった。(4)そのズレに気づいた助言者(医学部教員)が、ビデオの再検討をへない場合に行っている助言は、しばしば「相手のことをよく考えて対応しよう」という一般的なものとなっており、効果を得ていなかった。(5)それに対し、ビデオ画像を一緒に見た後で、医師役学生と指導者が共同して対応策を考えた場合には、効果があった。分担研究者の研究機関移動によって、研究会開催時の旅費が予想より多くかかる見込みになったこと、および、申請時より割り引きされた金額しか科研費によるサポートがなかったことから、研究会のなかから、研究準備的なものを間引いて、研究成果に直結するものに集中して科研費活動を再構成した。その結果、むしろ、研究が予想以上に進捗した。具体的には、データを事前送付し、原稿を書いてから集まるようにしたところ、出版レベルの原稿が多く集まったため、2016年秋の出版にむけて、作業を進めることが可能となった。なお、その際には、我々の採用している「患者と医療専門職の協働による新しい専門職業務像の創造」をビデオ機器を用いつつ探究する作業の進め方が、近年医学部入学者中に増大している「非定型発達者」に対する支援において採用する作業の進め方としても、どうようにビデオ機器を用いつつ探究するという形で、類同性および相乗作用性があることが判明したため、近接領域の研究者として、非定型発達関係者を合宿にお招きしながら、研究会をおこなったところ、たいへん議論の見通しがよくなった。上記2つの理由から、我々の研究は、当初の計画以上に進展している。昨年度の実績報告書にも書いたように本科研の全体的テーマは、「専門職倫理教育の相互行為分析-医学教育におけるロールプレー授業の研究」であるが、1年目の活動から、その大テーマ中で重要なものとして発見された次の小テーマ、すなわち、「患者と医療専門職の協働による新しい専門職業務像の創造」というスピンオフ的内容を、昨年度から本年度にかけては、充実させることができた。1冊目の出版に向けての準備は順次整ってきたというのが、2016年度の総括ということになろう。けれども、この我々の理論的・実践的達成を、より効果的に表現するためには、複数人の著書原稿間に、緊密なつながりが必要である。そのためには、用語のレベル、採用されている方法のレベル等において、各論文の内容を精密にすりあわせる必要があり、そのための、複数の個別論文の検討を頻回に行ったため、全体としての進度は、標準的レベルとなった(当初は、実質的編集業務を、研究代表者一人が行っていたが、手不足になったため、岡田光弘氏および、中塚朋子氏にも、編集的活動に参与してもらうこととなった)。

具体的には、作成途上の宮崎論文において、じっさいの「医療面接ロールプレー場面」の分析を、どのレベルの精細さで行うかが、問題となり、年度末近くになって、やっと最終的な主張方針(例:非定型発達者に、定型発達者どうようの内面的対話を要求するのではなく、非定型発達者に採用可能な助言をしていくことがいかに有効か、を逐語録にそって提示する)が定まったため、その方針に基づいた出版用原稿のとりまとめは、現在も作業の途中となっている。その一方で、同時進行的におこなっていた「クラインフェルター症候群に関するロールプレー」の「トランスクリプト作成作業」は、順調に進行しており、2冊目の科研費による著作づくりに向けた準備は、問題なく進んでいる。本科研費研究では、期間内に2冊の著作を発行する予定であるが、1冊目については、編集の最終段階にまで至っている。諸論文の洗練がほぼ終了し、現在、つめの作業を行っている。また、2冊目については、その素材データの整備がほぼ終了し、2017年度の合宿研究会にむけて、各研究者による担当部分のデータチェックを開始できるところにまで来ている。したがって、本研究計画はおおむね順調に進展している、と判断することができる。なお、関連する事情に若干の変化があったので、ここに書いておきたい。文部科学省が制定し、省のHPに掲載する「医学教育コアカリキュラム」において、平成28年度の改訂作業が終了したが、今回の改訂においては、「B-4」部分において「社会科学(医療社会学および医療人類学を含む)」という項目の新設がなされた(従来、社会科学は、準備教育コアカリキュラム中において扱われていたが、今次の改訂では、専門課程のコアカリキュラム中に位置付くこととなった)。今後の予定としては、この改訂にともなって、全国の全医学部医学科において、「医療社会学」教育を含んだ、新カリキュラムの編成が進行すると思われ、その新カリキュラムで教科書や参考書に選ばれるということもまた、我々の科研費研究による著作物の目標であることとなった。そのため、著作については、専門家向けの程度を少し下げて、学部学生が読んでもわかるような記述を心がけることとなった。これは、記述を平易にするための作業が増えた、という面では、進捗における阻害要因だが、著作の読者像が明確になってきた、という面では、進捗における促進要因である。本科研としては、促進要因としての側面を生かす方向で対応していきたい。本研究の目的は,「相互行為分析」という手法で,「日本の医学教育におけるロールプレー」の未来を,「ダイバーシティ保存型教育」に対応した「アウトカムベースドラーニング」という方向に展望することである.平成29年度も,この立場から,科研費メンバーが集まっての研究会を合計5回開催し,模擬患者を利用したロールプレー場面と,学生同士が役割交替を行いながら実行したロールプレー場面の分析を行った.また,この研究会活動と並行して,トランスクリプトの精度を上げる取り組みも行い,訓練を積んだ樫田研究室の研究室員が繰り返しチェックする,分析用データ準備体制を確立した.この調査研究分析活動の結果,以下の大きな達成をえることができた.すなわち,1非定型発達と思われる医学生が,教員から期待されていない課題を,自らのロールプレーの課題として活動していたケースに対して,そのような,通常の指導が困難なケースであっても,当事者的説明を踏まえて,学生の志向性を尊重した指導体制を組んで,再度ロールプレーを実施したところ,模擬患者からの評価が向上する結果がえられた.2この展開の全体を,指導抵抗性のある学生に対する,ダイバーシティ保存型教育として定式化し,論文化した.この成果は,2017年3月24日の研究成果還元のためのシンポジウムで発表され,また,晃洋書房から,『医療者教育のビデオ・エスノグラフィー』というタイトルで一般書として刊行された.
金属窒化膜/Ⅳ族半導体ナノ界面制御による超低電子障壁コンタクトの創製

4族窒化金属(TiN、ZrN、HfN)に注目し、Siに対する低電子障壁コンタクトの実現を目指した。4族窒化金属をスパッタ堆積したコンタクトは、4族金属に比べて、著しく低い電子障壁を示すことを見出した。電子障壁高さは、0.27 eV(TiN)、0.30 eV(ZrN)、0.34 eV(HfN)である。これは、窒化金属/Si界面に窒素を含むアモルファス界面層が形成されたことに起因すると考えられる。Si-On-Insulator基板上に4族窒化金属膜を堆積し、バックゲートのMOSFETを試作した。off電流および寄生抵抗は窒化金属の電子障壁高さと良い相関があることが分かった。金属/半導体コンタクトに於いては、フェルミレベルピンニング(FLP)現象が生ずるため、コンタクト抵抗を金属の仕事関数によって低減しようとするアプローチには限界がある。研究代表者は、金属窒化膜であるTiNをGe上にスパッタ堆積すれば、界面層が形成されてFLPの位置が伝導帯側に大きく変調することを見出している。本研究では、4族金属窒化膜(TiN、ZrN、HfN)に注目し、Si、SiCに対して低電子障壁コンタクトの実現を目指している。H25年度に得られた成果は以下の通りである。1.Si上に4族金属窒化膜(TiN、ZrN、HfN)をスパッタ堆積したコンタクトおよび4族金属(Ti、Zr、Hf)をスパッタ堆積したコンタクトの電気特性を調査した。4族金属/Siコンタクトの電子障壁高さは、0.55 eV(Ti)、0.51 eV(Zr)、0.53 eV(Hf)で、報告値と良く一致した。一方、4族金属窒化膜/Siコンタクトの電子障壁高さは、金属/Siコンタクトに比べて著しく低いことを見出した。得られた電子障壁高さは、0.27 eV(TiN)、0.30 eV(ZrN)、0.34 eV(HfN)であった。これは、金属窒化膜/Si界面に窒素を含むアモルファス界面層が形成されたことが原因と考えられる。界面層の構造解析を今後実施する。2.Si-On-Insulator基板上にソース/ドレイン(S/D)としてTiN、ZrN、HfNを形成し、バックゲートの反転モード型MOSFETを試作した。いずれも正常なデバイス動作が確認できた。これは、金属窒化膜から電子が縦方向に効率良く注入できたことを意味する。デバイス特性から、OFF電流および寄生抵抗は金属窒化膜の電子障壁高さと良い相関があることが分かった。これらの結果は、Siに対してメタルS/D型のn-MOSトランジスタが実現できる可能性を示すものである。H26年度に得られた成果は以下の通りである。4族金属/Siコンタクトの電子障壁高さは、報告値と良く一致する。この機構解明のため、界面層の構造解析を実施している。2.TiN/n+-Siコンタクトのコンタクト抵抗率をcircular transmission line model (CTLM)を用いて調査した。n+層の濃度は3E20 cm-3で、P拡散により作製した。得られたコンタクト抵抗率は5E-5 Ω・cm2で、Al/ n+-Siの場合(2E-7 Ω・cm2)に比べて2桁大きいことが分かった。これは界面層の抵抗が高いことを意味する。3.4H-SiC上にTiNをスパッタ堆積し、その電気特性を調査した。SiCのSi面に堆積した場合、整流性を示し、電子障壁高さは0.96 eVであった。一方、C面に堆積した場合、オーミック特性を示したが、ON抵抗が高い結果となった。

これは、CとTiNが反応して形成される界面層の抵抗が高いためと考えられる。九州大学産学連携センター中島研究室電子材料、金属/半導体界面、電子デバイス本研究では、SiおよびSiC半導体に対して、電子障壁の低いコンタクト形成技術およびそのFLP変調機構の解明を目的としている。Siに対しては、TiN、ZrN、HfNが低電子障壁コンタクトとなることを明らかにしている。更に、Si-On-Insulator基板上にMOSトランジスタ試作し、金属窒化膜から電子が縦方向に効率良く注入できることを見出している。金属窒化膜/Siコンタクトの電気特性に関しては、ほぼ掌握できたと言える。今後は、以下の2課題に注力する。1.金属窒化膜/SiコンタクトがFLP変調を起こす機構を解明する必要がある。そのための詳細な界面構造解析を行う。構造解析には、収差補正走査透過高角環状暗視野(Cs-Corrected STEM-HAADF)法に加えて、窒素(N)等の軽元素の検出に有効な電子エネルギー損失分光法(EELS)を併用してコンタクト界面の構造評価を行う。併せて、TOF-SIMSで界面付近の窒素のプロファイルを調べる。これらの界面構造データと電気特性データとの相関を明確化し、金属窒化膜/Siコンタクトに於けるFLP変調機構を解明する。2. Siに対して得られた知見を参考にして、SiCに対して低い電子障壁コンタクトの形成に取り組む。SiCの場合、表面にSi面とC面が露出した基板が存在するので、その違いを意識して研究を遂行する。また、SiCは化合物なので、単一元素からなるSiと異なり、非晶質界面層の形成が難しい可能性がある。その場合、金属窒化膜の成膜前に、非晶質表面層を形成することも検討する。H25年度は、金属窒化膜/Siコンタクトの電気特性の掌握に注力した。そのコンタクトの電気特性は、金属窒化膜/Geコンタクトと同様に、大きなFLP変調が起こることが明らかとなった。今後は、FLP変調機構の解明に注力する計画であり、STEM-HAADF、EELS、TOF-SIMS等の構造解析には多額の経費が必要となるため、H25年度経費の一部をH26年度に使用するようにした。
土木構造物の損傷から生じるＡＥ波を利用した損傷可視化トモグラフィ

AE計測とトモグラフィ計測を併せ持つAEトモグラフィ手法を発案し,AE源探査方法の改良と特定されたAE源に基づく速度構造の推定手法についてのアルゴリズム構築を行い,提案アルゴリズムに基づき,二次元AEトモグラフィプログラムを作成し,実際のRC破壊実験より得られるAE源を利用して手法の検証を行うとともに高速鉄道高架橋コンクリート床版の損傷位置の可視化に適用した.その結果,本AEトモグラフィにより材料あるいは構造物内部の劣化や損傷が合理的に可視化できることが明らかとなった.今後,本成果の3次元化および,速度分散性を有する板材への適用を念頭にプログラムの高度化を実施する予定である.これまで研究開発した2次元AEトモグラフィ手法を室内での基礎実験および,野外での実構造物に適用しその有用性を既存の手法と比較して検討した.具体的には,凝灰岩の三軸試験および,高速鉄道高架橋のコンクリート床版にて検証を実施した.その結果,前者では:岩石の破壊過程で得られるAE震源を利用してトモグラフィ解析が可能となり,試験後期で得られたAE震源のAEトモグラフィ解析より試験後期までに得られたAE震源(破壊部分)が評価できた.さらに,破壊試験後に実施した目視観察より,AEトモグラフィ解析で得られた破壊部分と目視観察された破壊領域性状に良好な合致が確認できた.後者では:鉄道振動を利用した損傷部からの二次AEの励起が可能であることがわかった.また,直接的な外乱ノイズと二次AEの識別がAE卓越周波数を利用することで可能であり,抽出された二次AEを利用してAEトモグラフィ解析を実施することで既往の方法より得られる損傷域が評価できることが明らかとなった.さらに一部既往の方法では特定できなかった損傷部分もAEトモグラフィを用いることで特定できることがわかった.さらに,本年度は本手法に関わる国内外への成果発表を実施した.特に,ICAE7(スペイン,グラナダ)での招待講演にて本手法を世界の研究者に紹介したところ,多くの共同研究の申し入れがあった.これまで研究開発してきた二次元AEトモグラフィの三次元拡張を目指し,プログラムアルゴリズムを検討し,β版のプログラムを完成,既に成果を得ていた凝灰岩の三軸試験および,擬似損傷を有するモルタル試験体により,その有用性を検討した.その結果,前者,凝灰岩の三軸試験より,せん断帯の逐次形成過程が低速度領域の進展として得られ,併せて実施した三次元AE震源結果と比較検討した結果,三次元AEトモグラフィ結果の妥当性が確認できた.また,後者,擬似損傷を有するモルタル試験体の一軸圧縮試験より得られるAE波を利用したAEトモグラフィ結果と,荷重の段階毎に実施した通常の弾性波トモグラフィより,本三次元AEトモグラフィ法により既存損傷あるいは,劣化範囲の可視化が可能であることを確認した.以上の成果は,第56回材料強度と破壊総合シンポジウム,12th ICNDT(スロベニア)第6回Kumamoto International Workshop on Fractureでの基調講演として世界に公表するとともに,RILEM 239TCーMCM委員会の成果として公表する予定である.また,今後最終プログラムを完成させ,ブリュッセル自由大学(先端材料),マラヤ大学(実PC・RC構造)との共同研究や,COIプログラム(革新的炭素繊維材料)を通じて広範なアプリケーションに発展させていく予定である.AE計測とトモグラフィ計測を併せ持つAEトモグラフィ手法を発案し,AE源探査方法の改良と特定されたAE源に基づく速度構造の推定手法についてのアルゴリズム構築を行い,提案アルゴリズムに基づき,二次元AEトモグラフィプログラムを作成し,実際のRC破壊実験より得られるAE源を利用して手法の検証を行うとともに高速鉄道高架橋コンクリート床版の損傷位置の可視化に適用した.その結果,本AEトモグラフィにより材料あるいは構造物内部の劣化や損傷が合理的に可視化できることが明らかとなった.今後,本成果の3次元化および,速度分散性を有する板材への適用を念頭にプログラムの高度化を実施する予定である.本年度は以下の事項を実施し,年度目標通り研究を遂行することができた.すなわちプログラムにおいては新たなAE源探索方法の構築と推定されたAE源を利用したトモグラフィプログラムの構築,および試験体を用いた適用性の検討である.詳細は以下の通り.1)プログラム:AEトモグラフィプログラムのアルゴリズムを構築するとともに,2次元に対応したプロトタイププログラムを作成した.本アルゴリズムで特徴的な点は,AE源を特定する際に予め与えた標定点に基づく順解析結果と,得られた観測データとの分散を利用した点であり,また今後の改善点としては位置標定と速度構造推定を同時に実施する際に生じることがある発散の対処方法となる.2)試験体によるプログラム適用性検討:ファイバコンクリート版の押し抜きせん断試験にAE法を適用し,得られたAEデータを利用して1)で構築したAEトモグラフィプログラムの適用性を検討した.その結果,AE源数の増加よりもAE源の標定精度が,そのご得られる速度構造推定結果に大きく影響することが明らかとなった.また,本試験は脆性的破壊挙動を示し,十分な破壊段階および,破壊領域の分割を実施できなかったため,引き続き別の試験体を用いた検証実験を計画する予定である.当初計画では平成25年度から積極的な情報発信を進める予定であったが,既に国内外の研究者が集い研究会「インフラアセットモニタリング研究会」が発足できた.

また,賛同する研究者や機関には本研究成果であるAEトモグラフィプログラムの使用(共同研究として)を許可し,様々な材料,構造物で手法の検証を実施しているところである.AE源標定の新たなアルゴリズムを導入したAEトモグラフィプログラム(2次元版)を作成し,実試験体に適用できるまでに至ったことから.得られた成果の国内外への発信を強化し,企画案などの策定を進める予定である.具体的には,AE標準化委員会(日本非破壊検査協会),米国AE学会,RILEMのRC-MCM委員会などを通じて本手法を最先端手法としてState of the art reportなどに盛り込む.また,AEトモグラフィプログラムを国内外の賛同者・機関に公開し,手法の有用性を様々な材料,構造物で検証していく.さらに,三次元プログラムへの拡張性のFSならびに,弾性波パラメータによる損傷指標(例えば減衰に関わるパラメータなど)の本プログラムへの導入を検討する.今後は以下の事項を予定している.1)プログラム:AE源の推定志度に依存しないプログラムへの改良と3次元への拡張2)試験体・実構造物での検証:破壊領域が区分でき,かつ破壊源が試験体全体に広がることが予測できる試験体および,実験方法を検討し,本プログラムの適用性を検討する.併せて,実構造物でのAE計測結果や種々の材料にも本プログラムを適用し手法の有用性を広く検討,適宜世界に向け国際会議等でPRする.物品:データ保存ハードディスクなど(10万円),成果発表可搬型PC(20万円)国内外出張旅費:シンポジウム,国際会議など(50万円)その他:10万円を予定している.・原位置試験実施(国内出張,謝金)・国際会議発表(米国AE会議)・データベース構築(専用PC購入)
短鎖及び多価不飽和脂肪酸を用いた新規肥厚性瘢痕・ケロイド治療法の開発に関する検討

短鎖脂肪酸と多価不飽和脂肪酸の抗線維化作用を明らかにし、最も効果的な組み合わせが酪酸とドコサヘキサエン酸であることを見出した。ヒト皮膚由来およびケロイド由来線維芽細胞を用いて、線維化促進因子のα-SMA、TGF-β1、I型およびIII型コラーゲン発現への抑制効果、細胞増殖の抑制、アポトーシスを促進する作用を明らかにした。また、病態モデルである炎症性サイトカインあるいは緑膿菌由来LPSによる炎症刺激下、TGF-β1刺激下においても強い抗線維化および抗炎症作用が確認された。酪酸の作用機序としてヒストンアセチル化の促進、抗線維化作用を有する脂質メディエーターであるPGE2の産生促進を明らかにした。<線維化促進因子発現抑制効果、apoptosis促進効果の確認>正常線維芽細胞は、Clonetics社より購入したヒト皮膚由来線維芽細胞(CC-2511)を使用し、ケロイド由来線維芽細胞は、耳垂および前胸部ケロイドより初代培養にて得た。正常線維芽細胞において、酪酸(1-16 mM)とDHA(100 μM)の混合添加が、酪酸およびDHAの単独添加より線維化促進因子であるα-SMA、Collagen I、Collagen III、TGF-β1のmRNAおよびタンパク発現を強く抑制することが明らかになった。同様の結果が前胸部・耳垂ケロイド由来線維芽細胞でも確認された。さらに、病態モデルとしてのIL-1β/TGF-β1刺激下ケロイド線維芽細胞においても、混合添加による強い抑制効果が認められた。細胞増殖性に対する効果については線維化促進因子と同様の抑制効果が認められた。apoptosisについては、IL-1βによる炎症刺激下、および非炎症刺激下において、酪酸・DHAの混合添加により強く促進された。<エイコサノイド生成と脂質代謝変動の確認>非炎症刺激下とは異なり、IL-1βによる炎症刺激下では、PGE2産生が著増し、DHAがCOX発現非依存的にその産生を強く抑制した。脂肪酸解析より、DHA添加によって細胞膜組成脂質のDHA含有率の上昇、アラキドン酸含有率の減少が確認され、DHAと酪酸の混合添加ではEPAの含有率が上昇することが見出され、酪酸の脂質代謝変動作用が示唆された。<ヒストンアセチル化およびPPAR-γ発現変化>western blottingにより、酪酸によるヒストンアセチル化の用量依存性が明らかになり、酪酸によるHDAC inhibitor作用がケロイド線維芽細胞においても確認された。一方、PPAR-γリガンドであるDHAは、PPAR-γ発現を変化させなかった。<抗炎症作用の確認>これまで、ケロイド線維芽細胞に対する酪酸とDHAの併用による抗線維化作用を明らかにしてきたが、本年度は、感染による肥厚性瘢痕病態モデルとして緑膿菌由来lipopolysaccharide添加下皮膚線維芽細胞の実験系を新たに確立し、酪酸およびDHA、またこれらの併用による抗炎症作用(炎症性サイトカインIL-6発現抑制)を明らかにした。抗線維化作用についてはこれまでと同様に添加後48時間に認められた。一方、抗炎症作用については、酪酸は添加直後(3時間後)から効果を示し、酪酸とDHAの併用は添加直後および48時間後において強い効果を示した。<アポトーシス促進>酪酸、DHAによるapoptosis促進の機序を解明するために、デスレセプター経路のアポトーシス促進因子であるFas、ミトコンドリア経路の促進因子のBaxおよび抑制因子のBcl-2、また過剰発現によりケロイド線維芽細胞にアポトーシス耐性をもたらすIGF-1Rに対する影響を解析した。酪酸はBcl-2とIGF-1R発現を抑制し、それに伴いアポトーシスを強く促進した。一方、角化細胞において酪酸による発現上昇が報告されているFasについては、本研究では酪酸により有意に抑制された。このことから、角化細胞と線維化細胞では、酪酸によるアポトーシスへの作用機序が異なることが明らかになった。DHAはBcl-2発現を有意に抑制したが、有意なアポトーシス促進は得られなかった。酪酸とDHAの混合添加では、アポトーシスおよびその関連因子において、酪酸の効果が増強された。これらのことから、DHAは酪酸のアポトーシス促進作用を高めることが示唆された。<細胞培養の実施>正常線維芽細胞は、Clonetics社より購入したヒト皮膚由来線維芽細胞(CC-2511)を用いて実験し、継代培養可能であった。ケロイド由来線維芽細胞は、神戸大学大学院保健学研究科保健学倫理委員会に研究内容を申請し、承認された上で、神戸大学医学部附属病院形成外科にて患者よりケロイド組織を採取し、初代培養に成功した。

以下の結果は、正常線維芽細胞、ケロイド由来線維芽細胞の両方で得られたものである。<各脂肪酸の線維化マーカー発現抑制効果の確認>Collagen I、Collagen III、α-SMA、TGF-β1のmRNA発現を定量した。短鎖脂肪酸である酪酸およびプロピオン酸、多価不飽和脂肪酸であるDHAおよびEPAの線維化抑制効果が確認された。短鎖脂肪酸では酪酸(1-16 mM)、多価不飽和脂肪酸ではDHA(100 μM)が強い線維化抑制効果を有することが明らかとなった。時間依存性も明らかとなり、添加後48時間で強い抑制効果が得られることが確認された。これらは、他の組織由来の細胞に対する効果と一致しており、想定通りの結果が得られた。さらに、酪酸、DHAの混合添加についても予備的検討にて効果が確認されている。<細胞増殖・障害、Apoptosisに与える影響の確認>64 mM以下の酪酸、100μM以下のDHAでは細胞障害性を認めないことが確認された。0.01-16 mMの酪酸が細胞増殖を抑制し、特に1-16 mMで抑制効果が強いことが確認された。さらに、100 μMのDHAと16 mMの酪酸がapoptosisを促進し、酪酸でより効果が強いことが明らかとなった。<エイコサノイド生成と代謝経路の確認>1-16 mMの酪酸が、線維化抑制作用を有すPGE2の産生を促進し、その作用は、COX-1による影響が強いことが確認された。前年度検討が不十分であったタンパク発現レベルでの抑制効果も明らかになった。今年度の目標であった短鎖脂肪酸、多価不飽和脂肪酸の混合添加の効果については、正常線維芽細胞、ケロイド線維芽細胞においてmRNA、タンパクレベルで明瞭な結果が得られ、さらに次年度の課題である詳細な機序検討についても進められた。成果発表として、第42回日本創傷治癒学会、第66回日本栄養食糧学会、第10回日本機能性食品医用学会、第34回欧州静脈経腸栄養学会議、第4回世界創傷治癒学会連合会議などの国内および国際学会で報告でき、英文論文についても1編投稿を完了している。平成23年度の検討により、短鎖脂肪酸の酪酸1-16 mM、多価不飽和脂肪酸のDHA 100 μMが強い線維化抑制効果を有することが正常線維芽細胞、ケロイド由来線維芽細胞それぞれで確認された。さらに、これらの適用条件では細胞毒性を有さないこと、apoptosisを促進すること、酪酸が強い細胞増殖抑制を有すことが確認された。さらに、予備検討で、それらの混合添加がさらに強い線維化抑制効果を有することが確認された。これらの結果は、当初の予定通りであった。これらの成果に準じて、第41回日本創傷治癒学会で研究結果を発表し、これらの効果について特許を申請することができた。したがって、初年度の計画として十分な成果が得られたと考えられる。しかし、特に線維化マーカーの抑制効果について、蛋白発現の分析が完了していないため、おおむね順調と判断した。
地域の生活の中で痴呆症高齢者を支えるアクティビティケア-介入方法の開発について-

【研究目的】地域在住の認知症高齢者へのアクティビティケアプログラムを開発し、認知症の類型等に適した介入方法を明らかにする。【研究協力者】京都府K町「軽・中等度認知症リハビリ事業」に参加する77歳87歳の認知症高齢者10名(AD6名、VD1名、DLB1名、混合型2名)。MMSEスコアは14点24点と、中等度軽度の認知症ステージに該当した。【研究方法/分析】1.平成15年16年度の結果から、地域在住の認知症高齢者への効果的なアクティビティケアプログラム内容の構成要素を明らかにした(これについては、アイオワ大学看護学部で指導を受けた)。2.介入方法の明示化「痴呆性老人・健康生活スケール」の減点項目を分析し、地域在住の認知症高齢者へのグループアクティビティケアの介入方法を考案した(これについては、認知症看護専門/老人看護CNSの助言を得た)。【研究結果と考察】1.認知症高齢者への効果的なアクティビティケアプログラムの構成要素について認知症高齢者への効果的なアクティビティケアプログラムの構成要素として、1)1回完結型、2)参加者が意思決定できる仕組みがある、3)身体活動と思考活動を兼ね備えている、4)プログラム内容が実施時期に沿っている、の4点が重要であることが分かった。2.介入方法について認知症高齢者にグループ形式のアクティビティケアを展開する際は、記憶力、集中力、理解力の低下に応じ、1)1グループは10人まで、2)"なじみの関係"を利用した配置、3)言語、視覚、触覚、味覚を用いて理解できるテーマの提示、4)プログラム実践では「何をするのか、何をしたのか」を説明する、という4点が重要であると分かった。しかし、「痴呆性老人・健康生活スケール」の結果では、アクティビティケアで多様な力を発揮する認知症高齢者ほど、家族は日常生活との差異を感じており、認知症高齢者が地域で暮らす上で、環境の作り方や認知症の捉え方と介護について、家族に教育、指導を並行して行うことの重要性が明示された。平成15年度は、文献検討とプレセッションを経て、地域の痴呆症リハビリ事業に参加する痴呆症高齢者に回想を導入としたアクティビティケアを実施し、その内容を分析した。具体的な内容は以下の通りである。【研究対象者】京都府瑞穂町「軽・中等度痴呆症リハビリ事業」に参加する、76歳86歳の女性8名を対象とした。痴呆疾患は、脳血管性痴呆1名、アルツハイマー型痴呆5名、混合型2名であり、MMSEによる認知機能検査では軽度中等度の痴呆ステージであったが、いずれの対象者も住み慣れた自宅での生活を継続していた。【研究方法】1.上記対象者に、グループ回想法とそこで対象者から出された回想内容を再現するアクティビティを1組として4回分、計8回のアクティビティケアを行った。今回は、データ収集が2月3月であったため、この地域の冬季の行事や春への準備をテーマとしたアクティビティケアを実践し、その内容をビデオにて録画・記録した。2.上記の実践内容を記述データにおこしたものを、質的・帰納法的に分析した。3.2で得られた結果を平林(2003)の報告内容と比較・検討した結果、セッション時に得られた達成感や満足感が他者へのいたわりに影響を与えること、感情を発露させることが、新たな好奇心を生み、対象者自身がセッションを動かすに至ることを再確認した。しかし、それらの力は、プログラムの継続性ではなく、各セッションごとに生み出され、引き出されたことが考えられた。4.本セッションに対する対象者の変化としては、精神的な落ち着きや、「また行きたい」という意欲の発現などが見出されたが、疾患や認知レベルとの関連については言及できていない。【次年度への課題】次年度は、プログラム内容を一回完結型に修正・実施し、対象者の言動や反応を再分析する。また、家庭での生活状況を聞き取り、地域生活とプログラムの関係性について検討する予定である。地域の認知症リハビリ事業に参加する認知症高齢者に、秋季に応じた身体活動性の高いアクティビティケアプログラム(以下プログラムとする)を実施し、その内容を分析した。また、「痴呆性老人・生活健康スケール」を用いて家庭生活の状況を把握し、プログラムと日常生活を関連づける困難さを明らかにした。【研究協力者】京都府瑞穂町「軽・中等度認知症リハビリ事業」に参加する77歳87歳の認知症高齢者女性10名と、その介護家族10名を研究協力者とした。疾患の内訳はアルツハイマー型7名、脳血管性1名、混合型2名であり、MMSEのスコアは14点24点と、軽度中等度のステージに該当していたが、家庭生活は継続できていた。【研究方法】1.認知症高齢者女性10名に、1回完結型のプログラムの実践(運動会、芋掘りなど)を週1回、計8回実施し、その内容をビデオにて録画・記録した。2.1の内容を記述データにして質的・帰納法的分析を行い、前年度と比較・検討した。3.全プログラム終了後、家庭での日常生活について「痴呆性老人・健康生活スケール」を用いた評定を、介護家族と「軽・中等度認知症リハビリ事業」スタッフに対して行った。【研究結果と課題】1.8回のプログラムは1回完結型としたが、自分の意志で行動できたテーマについては、内容やその時の感情を翌週に想起、再現することができた。

2.季節重視のプログラムを実施したが、MMSEの見当識に関する項目の点数改善は見られなかった。しかし、文章作成においては、感情を豊かに言語表現することができており、情緒面を言語表現することに有意な変化が見られた。3.スタッフ及び介護家族が評定した「痴呆性老人・健康生活スケール」では、プログラムに積極的に参加し、スタッフ評価の高い研究協力者ほど、介護家族による評定結果が低く評定されていた。上記結果をふまえ、次年度はプログラムの改訂や洗練化を行い、介入方法を導き出す予定である。【研究目的】地域在住の認知症高齢者へのアクティビティケアプログラムを開発し、認知症の類型等に適した介入方法を明らかにする。【研究協力者】京都府K町「軽・中等度認知症リハビリ事業」に参加する77歳87歳の認知症高齢者10名(AD6名、VD1名、DLB1名、混合型2名)。MMSEスコアは14点24点と、中等度軽度の認知症ステージに該当した。【研究方法/分析】1.平成15年16年度の結果から、地域在住の認知症高齢者への効果的なアクティビティケアプログラム内容の構成要素を明らかにした(これについては、アイオワ大学看護学部で指導を受けた)。2.介入方法の明示化「痴呆性老人・健康生活スケール」の減点項目を分析し、地域在住の認知症高齢者へのグループアクティビティケアの介入方法を考案した(これについては、認知症看護専門/老人看護CNSの助言を得た)。【研究結果と考察】1.認知症高齢者への効果的なアクティビティケアプログラムの構成要素について認知症高齢者への効果的なアクティビティケアプログラムの構成要素として、1)1回完結型、2)参加者が意思決定できる仕組みがある、3)身体活動と思考活動を兼ね備えている、4)プログラム内容が実施時期に沿っている、の4点が重要であることが分かった。2.介入方法について認知症高齢者にグループ形式のアクティビティケアを展開する際は、記憶力、集中力、理解力の低下に応じ、1)1グループは10人まで、2)"なじみの関係"を利用した配置、3)言語、視覚、触覚、味覚を用いて理解できるテーマの提示、4)プログラム実践では「何をするのか、何をしたのか」を説明する、という4点が重要であると分かった。しかし、「痴呆性老人・健康生活スケール」の結果では、アクティビティケアで多様な力を発揮する認知症高齢者ほど、家族は日常生活との差異を感じており、認知症高齢者が地域で暮らす上で、環境の作り方や認知症の捉え方と介護について、家族に教育、指導を並行して行うことの重要性が明示された。
動的共有結合性ラジカルを基盤とした自己組織化システムの構築

前年度の研究から、ラジカル体を安定化するためにジシアノメチルラジカルのパラ位に導入したアミノ基のベンゼン環への平面固定が、本研究で扱うラジカルの二量化挙動に大きな影響を与えることが明らかになっている。本年度はラジカルを安定化するための電子ドナーであるトリフェニルアミンをヘテロ原子の挿入によって平面化したラジカルを合成し、その動的共有結合特性を検討した。そのようなラジカルの例として、トリフェニルアミンに一つの硫黄原子で架橋した10-フェニルフェノチアジン、一つの酸素原子で架橋した10-フェニルフェノキサジン、および2つの酸素原子で架橋したジオキサトリフェニルアミン骨格を有する三種類のラジカルを合成した。核磁気共鳴スペクトル、電子スピン共鳴および電子吸収スペクトルの温度依存性から、いずれのラジカルも溶液中でラジカル体と、C-C単結合で連結したσ二量体の平衡にあることが明らかになった。これはアルキル架橋によって平面化したアミノ基を有するラジカルがπスタックした二量体を形成したこととは対照的な結果であり、この種のラジカルの二量化挙動の支配因子はスピンの非局在化度合いだけでなく立体因子などの複合的な要因が関与することが示された。最も興味深いことに、この三種のラジカルは最低エネルギー遷移が大幅に長波長シフトしたことによって近赤外領域に強い吸収を示すことがわかった。特に、2つの酸素原子で架橋したラジカルは可視域にほぼ吸収を持たないため、そのトルエン溶液は凍結状態から100 °Cまで透明でありながら近赤外吸収強度のみが大きく変化するという近赤外サーモクロミック挙動を示すことが明らかとなった。また、これらのラジカルはポリマー中に分散した場合でも加熱によって近赤外吸収強度が増大し、解離したラジカルは高い安定性を示した。本年度開発した動的共有結合性ラジカルは、可視光に対してほぼ透明でありながら、温度変化によって近赤外吸収強度のみが選択的に変化するという興味深い光学的特性を有する。このような近赤外サーモクロミック色素分子はこれまでほぼ前例がなく、本年度の研究が極めて稀な例を与えたと考えられるため。前年度に引き続き、ラジカルの可逆的な結合生成-開裂反応を基盤とする自己組織化システムの構成要素となるラジカルユニットの開発をおこなう。これまでの研究ではラジカルを安定化させるための電子ドナー基として芳香族アミンを採用していたが、本年度は異なる電子ドナー基でも検討をおこない、化合物ライブラリの多様化を目指す。本年度は、ラジカルの可逆的な結合生成-開裂反応を基盤とする自己組織化システムの構成要素となる高い汎用性を有する動的共有結合性ラジカルユニットの探索をおこなった。反応点となるラジカル部位と共役した電子ドナーの種類によってラジカル間の結合強度を変調させるという分子設計に基づき、さまざまな電子ドナーを導入したジシアノメチルラジカルを合成した。特筆すべき結果として、電子ドナーとしてジュロリジン骨格を有するラジカルは溶液中において結合生成-開裂反応をおこさず、ラジカルのままで固体として単離することができた。X線結晶解析の結果、このラジカルは分子間でシグマ結合したシグマ二量体ではなく、ラジカル同士が互いに反対向きに重なったパイ二量体を形成していることが明らかになった。中性ラジカルの安定なパイ二量体は、これまでフェナレニルラジカルなど数例しか知られておらず、ジシアノメチルラジカルとしては初めての例である。密度汎関数法(DFT)による理論計算の結果、πダイマー内の2つのラジカル間の半占軌道同士の相互作用(SOMO-SOMO相互作用)の寄与は比較的小さく、電気双極子同士の相互作用がより重要であることが明らかになった。またジュロリジン骨格を有するラジカルのみがπダイマーを形成したのは、アミノ基がベンゼン環と同じ平面上に固定され、スピンの非局在化が最も効率的に起こっていることと、立体反発が減少していることが要因と考えられる。これまでジシアノメチルラジカルの二量化はシグマ結合を介した二量化のみが知られていたが、ラジカル部位と共役させる電子ドナーの種類によってパイ二量化が実現可能であることを初めて明らかにした。この結果は当初の予想外のものであり、ラジカルを基盤とした自己組織化材料の設計に新たな指針を与えるものであると考えられる。

最も興味深いことに、この三種のラジカルは最低エネルギー遷移が大幅に長波長シフトしたことによって近赤外領域に強い吸収を示すことがわかった。特に、2つの酸素原子で架橋したラジカルは可視域にほぼ吸収を持たないため、そのトルエン溶液は凍結状態から100 °Cまで透明でありながら近赤外吸収強度のみが大きく変化するという近赤外サーモクロミック挙動を示すことが明らかとなった。また、これらのラジカルはポリマー中に分散した場合でも加熱によって近赤外吸収強度が増大し、解離したラジカルは高い安定性を示した。本年度開発した動的共有結合性ラジカルは、可視光に対してほぼ透明でありながら、温度変化によって近赤外吸収強度のみが選択的に変化するという興味深い光学的特性を有する。このような近赤外サーモクロミック色素分子はこれまでほぼ前例がなく、本年度の研究が極めて稀な例を与えたと考えられるため。1)動的共有結合性ラジカルユニットの開発前年度に引き続き、ラジカルの可逆的な結合生成ー開裂反応を基盤とする自己組織化システムの構成要素となるラジカルユニットの開発をおこなう。量子化学計算による電子状態シミュレーションを併用し、分子構造を精密に設計することで動的共有結合に適した新たなラジカルユニットを開発する。2)外部刺激による光学特性が変調する動的共有結合性システムの開発熱や力学刺激によって光学特性が変化する動的共有結合性システムの実現を目指した研究を推進する。本年度は特に、発光特性に着目し、発光強度や波長が外部刺激によって変調可能な系を探索する。前年度に引き続き、ラジカルの可逆的な結合生成-開裂反応を基盤とする自己組織化システムの構成要素となるラジカルユニットの開発をおこなう。これまでの研究ではラジカルを安定化させるための電子ドナー基として芳香族アミンを採用していたが、本年度は異なる電子ドナー基でも検討をおこない、化合物ライブラリの多様化を目指す。
ショウジョウバエに於けるがん進行に伴う遺伝子発現異常とDNA再編成

ショウジョウバエの劣性変異gl^4のホモ接合幼虫(gl^4/gl^4)の3令後期の脳は、100%肥大化し腫瘍になる。この脳の断片は、正常成虫の腹空内に移植すると、10数日で宿主を殺す。その前に移植腫瘍を摘出し、正常成虫へ移植し継代培養を続けると、染色体異常も幼虫宿主を殺す力も経時的に増加する。このがん進行にともなって、コピア遺伝子の発現異常がどう変化するかを調べた。コピアmRNAの転写総量は、移植前に比べ、G1(1代移植培養後)で6ー9倍、G13で10ー15倍、G100で29倍に増えた。転写活性は、移植前に比べ、G1で4.6倍に、G100で26倍に増えた。安定性は、移植前(半減期約2hr)に比べ、G1で1ー1.5倍、G100で約4倍に増えた。G3のgl/gl幼虫にX線照射すると、3ー20Gyの範囲で、コピア遺伝子の発現誘導(コピアmRNA量の増加)が起こった。今年度は、待望の温度感受性脳腫瘍変異株1(3)mbt^<tsー1>を用いて、E.Gateff教授と共同研究することができた。この株の幼虫は、低温(22度)で飼うと正常に羽化したが、高温(29度)で飼うと、3令後期に脳が肥大して死亡した。死亡前にその脳を摘出し、断片を正常雌成虫の腹空に移植すると、宿主を高温で飼育した場合、移植後10日前後で、腹部が肥大し、解剖してみると、腫瘍細胞が著増していて、卵巣などへ浸潤しており、全例死亡寸前の症状を示した。染色体異常は、gl/gl腫瘍の一代移植倍養後と同程度に増加していた。これに反して、低温飼育した場合は、腫瘍移植後25ー49日間に死亡した例も、57日まで生存した例も、腹部の肥大はなかった。全例に、脳腫瘍の退化が起こったと判断した。結論:がん化の進展は、遺伝子の発現異常とDNA再編成(染色体異常)の続発を伴う。それは、細胞外環境変化と細胞内変化に由来する。
CHIME年代による飛騨変成帯の温度-圧力の時間変化の解析

本研究では、飛騨変成帯の形成過程:(1)飛騨変成岩の原岩堆積年代と後背地、(2)累進および後退変成の各ステージのタイムスパン(3)ペルム紀末の灰色花崗岩と変成作用の時空関係、(4)ジュラ紀船津花崗岩の固結過程と飛騨帯の冷却上昇、の解明を目的とし、堆積岩源変成岩中の砕屑・変成モナザイトや花崗岩中のモナザイトのCHIME年代の測定および変成岩の全岩化学分析と鉱物共生の解析を行った。また、飛騨変成帯と比較するために、同様な高温変成帯である領家帯の変成温度-圧力の時間変化の解析も実施した。これにより、飛騨帯、天生地域の片麻岩は石炭以降の堆積岩が約250Maに変成したものであること、変成作用に引き続く水無花崗岩の貫入が237Maペグマタイトの貫入が約180Maであること、ペグマタイトはポスト変成作用の船津花崗岩類に関係したものであることを明らかにした。領家帯では約100Maに各閃岩相の変成度に達してから花崗岩が貫入したこと、花崗岩類のうち約86Maの新城ト-ナル岩は紅珪石-カリ長石共生の接触変成帯を生じているので珪線石-カリ長石の鉱物共生の領家広域変成作用から新城ト-ナル岩の貫入までの間に領家帯が上昇したこと、新城ト-ナル岩より地質学に新しい太田切花崗岩の約100MaというRb-Sr全岩アイソクロン年代は同位体不均質を反映しており、モナザイト年代は76.377.4Maであることを明らかにした。さらに、領家帯の西部と東部の変成岩と花崗岩のCHIMEモナザイト年代の測定から、領家変成作用が約100Ma・最古期花崗岩類の活動が約95Maであること、ポスト変成作用の花崗岩の活動が約86Maに始まったこと、東部地域では花崗岩活動が約67Maまで継続したことを明らかにした。これは領家帯の変成深成活動が年代とともに東に移動するという従来のモデルに疑問を投げかけるものである。