hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
立体表示のための3次元画像情報の構築と表示用微小光素子の研究

カラー画像と距離画像を同時取得するAxi-Visionカメラの画像データから、各種の立体表示方式に適用可能な、半遮蔽の少ない3次元画像情報を構築する手法を考案した。ポリマー材料を犠牲層として微小な中空構造を形成する作製プロセスを考案し、ポリマー回折格子型光変調素子を作製した。ナノインプリントとフォトリソグラフィを併用する作製プロセスにより、ポリマーDFBレーザーと積層型ポリマーマイクロリング光共振器の作製と動作に成功した。3次元画像情報に関する研究では、以下のように、異なる視点からAxi-Visionカメラで撮像した複数の2.5次元画像情報(カラー画像と距離画像)を統合して、半遮蔽の少ない3次元画像情報を構築した。(1)異なる視点から撮像した複数の距離画像にICPアルゴリズムを適用し、それらの位置関係を表す回転行列Rと並進ベクトルTを求めた。この際、ローパスフィルタで距離画像を前処理し、距離画像の粗い階調を補完するとともに雑音を低減することが、ICPアルゴリズムが有効に機能して正確なRとTを求めるために有効であることを見出した。(2)結合すべき複数の2.5次元画像情報(カラー画像と距離画像)を、それぞれのRとTを用いて共通の座標系に展開して統合することにより、3次元画像情報を構築した。また、隣接する画像間の重なり部分は重みを付けて合成し、滑らかな結合を実現した。(3)構築した3次元画像情報を、メインデータと半遮蔽部を表すサブデータに分ける形式で記録することにより、効率の良い3次元画像の表現と記録法を実現した。微小光素子に関する研究では、立体表示用微小光素子をポリマーで安定に作製する技術に取り組み、以下のようなSU-8光微小素子を試作した。(1)静電駆動型微光小素子に不可欠な中空構造を作製するための犠牲層材料として、従来のアルミニウムをレジスト材料(LOR)に替えるプロセスを確立した。これにより、回折格子型光変調素子を全ポリマープロセスで作製する手法を確立した。(2) SU-8に添加する発光材料としてローダミン6Gと希土類錯体(Eu-Al)のそれぞれをSU-8に高濃度でドープする手法を確立し、光励起して発光することを確認した。(3)ナノインプリントでSU-8の微細構造を成形する技術を確立し、光導波路とDFBレーザーの試作と動作実験に成功した。3次元画像情報の構築の研究については、各種の立体表示方式に必要とされる2.5次元画像情報の異視点数と計算量の関係および、半遮蔽を軽減した視域角の広い立体像を再現する方法について検討した。微小光素子に関する研究では、立体表示用微小光素子などをSU-8ポリマーで安定に作製する技術を継続して研究し、以下のように、より簡便かつ正確な作製プロセスの開発や素子機能の向上を資する結果を得た。(1)静電駆動型微光小素子に不可欠な中空構造を作製するための犠牲層材料として、従来のアルミニウムをレジスト材料(LOR)に替え、作製プロセスの全ポリマー化と工程数の削減に成功した。この新たな作製プロセスにより回折格子型光変調素子を試作した。(2)熱光学効果を利用したSU-8マッハツェーンダー型光変調導波路を設計し、作製実験を進めた。(3)クラッド材料のPAK-01薄膜の表面にナノインプリントで微細な溝を形成し、コア材料のSU-8をこの微細溝に充填することにより、光導波路を形成する方法を確立した。この方法により、光導波路および回折格子付き光導波路を形成した。回折格子付き光導波路のコア材料には色素(R6G)ドープSU-8を用いてDFBレーザーとし、光励起発振を行った。この作製法は、クラッド材料とコア材料の選択の自由度が大きく、他のポリマー材料の利用を検討している。(4)回折格子付き光導波路を作製するためのナノインプリント用モールドを、二光束干渉露光とレーザー直接描画を併用して簡便に作製する技術を確立した。この方法で作製したモールドを用いてDFBレーザーを試作し、発振を確認した。(5)発光材料として希土類錯体(Eu-Al)を高濃度にドープしたSU-8を用い、ナノインプリントによる微小光共振器の成形を試みた。しかし、成形過程での相分離などの問題が発生したため、原因究明と対策の検討を行った。3次元画像情報の構築の研究については、半遮蔽の少ない3次元画像情報から立体像を実時間で表示するためのハードウェア構成を検討した。微小光素子に関する研究では、SU-8ポリマーをベースとした光素子の設計と製作を通じて、以下のように、ポリマーの特色を生かした作製プロセスの開発や、新たな素子構造の考案と作製技術の向上に資する結果を得た。(1)レジスト材料(LOR)を犠牲層として中空構造を形成する作製プロセスにより、回折格子型光変調素子の作製を進めた。23年度はパターン表示ための分割電極型素子の試作と静電駆動用電極の作製を行った。

(2)平成22年度に確立した、クラッドをPAK-O1、コアをSU-8とする回折格子付きスラブ(1次元光閉じ込め)光導波路の作製法を発展させて、回折格子付きリッジ型(2次元光閉じ込め)光導波路の作製法を確立した。色素(R6G)ドープSU-8をこの光導波路のコアとしてDFBレーザーを作製し、光励起によるレーザー発振を確認した。(3)屈折率(約1.3)が低いフッ化物系ポリマーのCYTOPをクラッドとしSU-8をコアとする、光閉じ込めの良い導波路構造を考案し、熱光学効果を利用したマッハツェーンダ型光変調素子を設計・試作した。この作製プロセスとして、ナノインプリントでCYTOP膜に形成した溝にSU-8を充填して光導波路とする方法を考案・試作した。さらに、CYTOP膜上に加熱用クロム電極の形成を試みている。(4)ナノインプリントでCYTOP膜に形成した溝にEu-A1グリシジル溶液(5w%)を充填し、紫外線励起によるVSL法により、約8dB/cmの光利得を確認した。Eu-AlドープSU-8を連続発振用レーザー媒質として利用するためには、Eu-Alを高濃度(510w%以上)にドープして光利得の向上を図る必要がある。(5)CYTOPとSU-8を組み合わせた2層光導波路構造の積層型ポリマーマイクロリング光共振器を設計・製作し、1.5μm帯での設計通りの波長フィルタ特性を確認した。2層光導波路構造の作製にあたっては、耐熱性と耐化学薬品性と兼ね備えたCYTOPの特性に着目して考案した、ナノインプリントとフォトリソグラフィの併用プロセスを採用した。
非選択励起多周波混合パルスＥＰＲ法によるタンパク質の構造解明

パルスEPR法は強力なマイクロ波をパルス化して試料に照射することにより電子スピンの時間応答を観測する手法である。しかし、一般にEPR線幅は非常に広くパルス法によるスピン束の共鳴は限られており効率を下げている。そこでパルスの中に異なる周波数をもったマイクロ波を複数印加することによって広範囲の周波数範囲のスピンを共鳴させることを行った。多周波のマイクロ波を混合して測定することによりパルスEPR信号の3-5倍の強度増加に成功した。この手法をタンパク質のラジカル、金属中心に適用して高感度の測定が可能になった。本研究計画では新しいパルスEPR法として非選択励起多周波混合を開発し、この手法をタンパク質一般に適用しうる汎用測定法とする。本研究では次の2点を達成する。1これまで困難であった低濃度での生物試料のパルスEPRでの測定を実現可能にする。2現在普及しているPELDOR,ESEEMなど様々なEPR手法においてこの手法を適用し有効性を評価する。【I.多周波混合用マイクロ波ブリッジの製作】本年度は多周波混合用マイクロ波ブリッジの製作に焦点をおいた。独立したマイクロ波源から位相、強度を調整した後混合、増幅した後パルス化して試料に照射する。信号の検出は位相をずらした(0°90°)2系統で行い高速デジタルオシロスコープに取り込み、さらに高速デジタルオシロスコープでリアルタイムに演算を行い位相の補正を行った。安定に測定ができるように周波数安定性を向上させるように改善を進めている。導入するマイクロ波の数を制限することを試みている。【II.時計タンパク質Kaiをモデル系とした測定手法の確立】測定法のモデル系としてKaiBを使っている。生物は24時間周期の時計機構を内在している。そのうち藍色細菌の時計機構は最も研究が進んでいる。KaiA, KaiB, KaiCと呼ばれる3つのタンパク質を試験管内で混ぜ合わせるだけでリン酸化レベルは24時間周期を示す。3つのタンパク質の構造はすでにX線結晶構造解析で明らかになっているがそのメカニズムはわかっていない。スピンラベルをとりつけたKaiBタンパク質を用いてPELDOR法による測定をすすめている。本研究では新しいパルスEPR法として非選択励起多周波混合を開発し、この手法をタンパク質一般に適用しうる汎用測定法とすることを目的とし、次の2点を目指している。【多周波混合用マイクロ波ブリッジの制作】本研究では多周波のマイクロ波を導入を行っているが、導入し、EPRブリッジ内部に組み込んだマイクロ波素子により装置及び測定系の安定性に問題のでることがわかっている。そのため、本年度は導入するマイクロ波の数を減らし、マイクロ波発生装置を安定性のよい機器に交換した。安定な2台のマイクロ波外部発振器をEPRブリッジ外部よりミキサーを通して導入することにより、マイクロ波源を合計3つに絞り込んで、装置の安定性を高めた上での研究をすすめた。【生物試料への応用】新しい手法は広くタンパク質研究に用いて応用可能であることを実証する。そのため個別の問題を解決する。本年度は低濃度での光化学系IIタンパク質複合体の測定を行うことができている。多周波数のマイクロ波を使ったPELDOR信号を測定できている。ただし、当初の見積もりよりは低いため原因を明らかにするためにさらに研究を進めている。また、並行して時計タンパクKaiBへの多周波EPR適用もすすめている。測定系については改良を行いながら進めている。試料系に関しては順調にすすんでいる。パルスEPR手法として非選択励起多周波混合を開発し、タンパク質一般に適用しうる汎用測定法とすることを目的として研究開発を行った。一つのパルス波によって観測できるスピンの共鳴周波数はパルスの時間の長さに反比例する。パルスNMR法の場合NMR線幅は100 kHz程度であるためパルスラジオ波によって周波数領域をすべてカバーしうる。このため、スピンの時間応答をフーリエ変換することにより短時間に詳細にスピンの性質を調べることができる。一方、EPRの場合マイクロ波のパルス幅としては数nsが限界であるため観測可能なスピンは100 MHz程度となる。本計画課題では、パルスの中に異なる周波数をもったマイクロ波を複数印加することによって広範囲の周波数範囲のスピンを共鳴させることを狙った。最近任意波形発生器を用いたAWG法によりスピン波形を整える手法が広まってきたが、アンプ出力により帯域は制限される。我々の手法は現在のシステムを相補的にバージョンアップすることができる。この手法のために新たな装置とシステムを構成した。独立した5個のマイクロ波源から位相、強度を調整した後混合、増幅した後パルス化して試料に照射する。信号の検出は高速デジタルオシロスコープでリアルタイムに演算を行い位相の補正を行い、位相補正のプロセスは、複数の高周波部品を組み合わせることにより行う。このシステムを、光合成タンパク質光化学系II,青色センサータンパク質photozipperに実際に適用し測定を行った。その結果、高い感度での信号を得ることができ、実際の応用が可能であることが示された。これらの結果は論文投稿予定である。

しかし、一般にEPR線幅は非常に広くパルス法によるスピン束の共鳴は限られており効率を下げている。そこでパルスの中に異なる周波数をもったマイクロ波を複数印加することによって広範囲の周波数範囲のスピンを共鳴させることを行った。多周波のマイクロ波を混合して測定することによりパルスEPR信号の3-5倍の強度増加に成功した。この手法をタンパク質のラジカル、金属中心に適用して高感度の測定が可能になった。測定系に関してはおおむね順調に進んでいるが、技術的改良が必要である。試料系に関しては順調に進んである。外部マイクロ波発振器の安定性に問題があるため、より安定性の高い設備に交換し研究を進める。生物物理当初計画していたマイクロ波源は測定が安定しないため、最初は数を減らして測定条件を安定した状態で研究を進める。マイクロ波発振器の購入を次年度とした。当初予定の発振器が安定性がわるく、部品の選定のため購入を遅らせた。【測定システムの製作】マイクロ波アンプを導入し、システムを作成する。【時計タンパク質Kaiの構造変化】Kaiタンパク質を用いてタンパク質測定一般に関わる諸問題への適用例を示す。実際の日周リズムの原理解明に手法を適用する。それぞれのタンパク質にスピンラベルを装飾し距離測定を用いて会合状態の変化を調べる。【光合成タンパク質のスピン間相互作用の観測】光化学系IIは多くのタンパク質から構成される複合体である。複合体の個々のサブユニットにラベルを導入した超複合体での立体構造配置を明らかにする。
空間版コアレセント理論を用いた群集集合の形成機構の解明

本研究では、生物群集の中立理論を階層的に拡張し、ニッチ理論を取込んだ統合理論を構築する方法論を検討した。ここでの統合理論とは、実データに対応した尤度関数で記述され、現実の群集集合パターン(種数や種アバンダンス)を予測する統計モデルを意味する。具体的には、空間版コアレセント理論であるネイマン・スコット点過程モデルを空間の環境変異を考慮した非定常ネイマン・スコット点過程モデルに拡張し、環境傾度に伴う分散パターンの変異を定量できるようにした。生態学では、環境傾度に応じた種の棲み分けをニッチ分化と定義し、それに基づく多種共存仮説が提唱されてきた。非定常ネイマン・スコット点過程モデルは、環境傾度に伴うニッチ効果と、確率的な分散効果の相対的重要性を、モデル選択を通して定量することができ、ニッチ理論と中立理論を統一的に評価できる枠組みになる可能性があることがわかった。さらに、本研究では、生物群集の種多様性維持機構を、生物地理学、マクロ生態学の視点からも分析し、中立理論が群集生態学に取り込んだ、マクロ進化プロセスを統合した研究アプローチについても検討した。本研究の目的は、生物群集の中立理論を階層的に拡張し、ニッチ理論を取込んだ統合理論を構築することである。具体的には、空間版コアレセント理論であるネイマン・スコット点過程モデルを、北方林から熱帯林の空間動態データに適用し、樹木種の分散パラメータを推定しようとしている。これより、種のニッチが顕在化し優占種が発生する機構を解明する。種の空間的な分散パラメータは中立理論の根幹であるが、方法論上の制約で定量が困難だった。本研究では、森林モニタリングデータに定常あるいは非定常のネイマン・スコット点過程モデルを適用し、種個体群形成に関与した親数・更新子数に基づいて、種の適応度格差を定量する。これら分散パラメータと、各森林のゼロサム緩和の度合い(非平衡性の指標)の対応関係を検証する。本研究で構築する統計モデルは、ゼロサム緩和を介した種間の適応度格差が種レベルのecological release(優占度の逸脱)に、どのように関わっているのかを分析する。よって本モデルは、種のニッチを反映させ、かつ種レベルの優占パターンを明示的に予測する。今年度は、北方林から熱帯林までの空間構造の動態データを分析した。特に北方林については、非定常ネイマンスコットモデルと定常ネイマンスコットモデルそれぞれを適応し、分散パラメータをうまく推定できることが判明した。また、森林を構成する種間の分散パラメータの変異もうまく推定できる可能性が判明した。前者の非定常ネイマンスコットモデルを用いた分析結果は、論文として取りまとめ、生物統計学関連の国際誌に投稿することができた。これらの成果は、カナダで開催される森林管理に関する国際学会で発表予定である。本研究の目的は、生物群集の種多様性維持機構を、生物地理学、群集生態学それぞれの視点から分析し、生態プロセスとマクロ進化プロセスを統合した研究アプローチの検討することである。これに関する総説を発表し、各論の研究として以下の3編の論文を執筆し投稿した。この論文では、琉球諸島における蝶群集の種多様性パターンに対する歴史プロセスと生態プロセスの相対的重要性を分析し、地理的なフィルター効果と蝶の気候ニッチの相互作用によって、島レベルの蝶群集の多様性パターンが形成されることを明らかにした。この論文では、日本列島スケールでの樹木種の分類学的β多様性と系統的β多様性の地理的パターンを検証し、日本列島レベルでの樹木種集合パターンに対する種分化プロセスと生態プロセスの相対的重要性を明らかにした。この論文では、全球スケールでのマングローブとウミクサの種多様性パターンを分類学的多様度と系統的多様度に基づいて検証し、各分類群の集合パターンを、進化的な仮説(創造の中心仮説と地理的分断仮説)と生態的な仮説(環境勾配に伴う種のソーティング仮説)に基づいて明らかにした。以上の論文は、国際学会で発表すると同時に、現在投稿中である。
ビタミン B-12 の腎臓における栄養素再吸収制御機能の解明

腎臓におけるMegalinを介した栄養素再吸収にビタミンB_<12>が必須であることを実験的に証明することを目的として本研究を実施した。その結果、ビタミンB_<12>依存的な血中ビタミンAの変動を見出した。そのメカニズムは、(1)腎臓におけるMegalinを介したレチノール結合タンパク質(RBP)の再吸収、(2)肝臓におけるRBPmRNA発現ともに、ビタミンB_<12>依存的であることが明らかとなった。また、ビタミンD結合タンパク質(DBP)もRBPと同様の傾向を示したが、血中ビタミンDの変動は認められなかった。また、無機リン濃度の変動も、血中ビタミンB_<12>に応じて変化することを明らかにした。また、そのメカニズムが、Megalinを介したエンドサイトーシスがビタミンB_<12>依存的であることによる可能性が示唆された。また、培養細胞レベルの実験で、ビタミンB_<12>が細胞内輸送機構にも影響を与えていることなど、これまで報告されていなかったビタミンB_<12>の新規機能について明らかにすることができた。本研究の目的は、腎臓におけるMegalinを介した栄養素再吸収にビタミンB12が必須であることを実験的に証明することである。そこで、以下のような実験を行った。第1として、ビタミンB12欠乏ラットを用い、対照群、欠乏群、ビタミンB12再供給群に分けて、飼育を実施して解析を行った。その結果、ビタミンB12依存的なビタミンA、無機リンの変動を見出した。そのメカニズムを解析するために、レチノール結合タンパク質(RBP)の挙動を検討した。その結果、腎臓におけるMegalinを介した再吸収が、欠乏群で顕著に抑制されていたのに対し、肝臓ではRBPの遺伝子発現がビタミンB12依存的に変動していた。従って、RBPは、ビタミンB12依存的な制御を受けていること、その制御機構が腎臓と肝臓では全く異なることを初めて見出した。また、無機リンの変動に関与するNaPi共輸送体の挙動を検討したが、明確な結論を導き出すまでには至らなかった。ビタミンDの変動について解析した結果、ビタミンD結合タンパク質(DBP)の細胞膜上に蓄積していたことから、再吸収が抑制されている可能性が示唆された。しかし、血中ビタミンD濃度の変動は認められなかった。第2に、培養細胞レベルで検討する目的で、ビタミンB12欠乏ラットの血清を用いた実験を計画していたが、充分量の血清を得ることができなかった。そこで、ビタミンB12をアデノシル型とメチル型の2つの誘導型に変換する重要な酵素であるMMADHC遺伝子を、siRNAを用いてノックダウンさせた安定発現株を構築した。その細胞内におけるRBPの挙動を検討した結果、RBPがシス・ゴルジ体に顕著に蓄積していることが認められ、細胞内輸送が阻害されていた。またその細胞に、SAMを添加すると輸送能が回復した。従って、ビタミンB12が細胞内輸送にも何らかの機能を有する可能性が示唆された。具体的には、(1)ビタミンB12欠乏モデルラットを作製し、腎臓におけるビタミンAおよびビタミンD、そしてリンの再吸収に及ぼす影響を検討する、(2)培養細胞を用いその分子メカニズムを検討するという2点を実施することが本研究課題の概要である。そこで、本年度は、100日間ビタミンB12欠乏飼料で飼育したラットをビタミンB12欠乏ラットとして作製した。このラットを用い、(1)対照群、(2)欠乏群、(3)ビタミンB12再供給群(7日間)を設定し、飼育を実施した。その結果、ビタミンB12欠乏によって、Megalinが尿細管腔側細胞膜への蓄積と、ビタミンA結合タンパク質であるRBPの細胞内への取込みが抑制の確認をとることができた。また、血清中、肝臓中のRBP量も、ビタミンB12欠乏群で減少し、再供給群で回復することが認められた。それに加え、興味深いことに血中ビタミンAも同様の挙動を示した。次に、ビタミンB12欠乏が骨代謝に関連するミネラルに及ぼす影響について検討することを目的に、血中無機リン濃度を測定した結果、ビタミンB12欠乏群で対照群に比べ有意な上昇が、再供給群で回復する傾向が観察された。

その結果を踏まえて、尿中の無機リンの再吸収に関与するNaPi共輸送体の免疫染色を行ったが、NaPi2Cに関しては、尿細管腔側細胞膜への蓄積する傾向が認められたものの、NaPi2aに関しては、明瞭な実験的結果を得ることができなかった。今後は、再現性を含めた検討を行っていく必要がある。本研究では、100日間ビタミンB12欠乏飼料で飼育したラットをビタミンB12欠乏ラットとした。このラットを用い、(1)対照群、(2)欠乏群、(3)ビタミンB12再供給群(7日間)を設定し、飼育を実施し、サンプリングも終了した。このサンプルを利用して、まず血中の一般成分をはじめ、ビタミンA、無機リン、カルシウムの濃度の検討を完了した。その結果、ビタミンB12依存的な血中ビタミンA、無期リン濃度の変化を明らかにした。次に、Megalin、RBP、DBP、NaPi共輸送体の免疫組織学的検討を実施した。その結果、ビタミンB12欠乏によって、Megalinの尿細管腔側細胞膜への蓄積と、RBP、DBPの細胞内への取込みが抑制の確認をとることができた。NaPi共輸送体に関しては現在進行中であるが、その他については実験結果を得ている。また、Megalin、RBP、DBPやNaPiの存在量を、Western Blotting法を用い検討した。その結果、Megalin、RBP、DBPについては、組織化学的結果に連関する結果を得た。そして、遺伝子発現レベルで調節されているかどうかを明らかにする目的で、Real-time PCR法を用いて比較した。その結果、腎臓のMegalin、RBPの両遺伝子発現については変化が認められなかったものの、腎臓DBP遺伝子については、ビタミンB12依存的な変化が認められた。一方、詳細なメカニズム解析を行うために、培養細胞を用いて、細胞内局在性などを中心に解析していく計画(平成24年度)であるが、そのため実験系の構築を行なうための予備的検討を行った。平成23年度の研究計画の約80%が完了している。残り20%に関しては、実施は行ったものの、条件検討段階および再検討を要する段階であるので、平成24年度の早期に達成できるようにしたい。平成23年度に動物実験を主体的に行った結果、その80%が達成できたと考えている。平成24年度は、動物実験で残った課題点を解決するとともに、詳細なメカニズムを分子レベルで解明する目的で、培養細胞実験を中心に行う予定である。概要は以下の通りである。本研究では、腎細胞株であるオポサム腎(OK)細胞やCaco-2細胞を用い、ビタミンB12欠乏ラットの血清添加が、Megalin及びNaPiをはじめエンドサイトーシス関連因子の発現量(タンパク質レベル・遺伝子発現レベル)及び細胞内局在性に及ぼす影響を検討する。ビタミンB12欠乏モデルラットにおける、Megalin、RBP、トランスサイレチン、TCII、DBPやNaPiの存在量を、Western Blotting法を用い検討する。
宇宙空間プラズマ計測器開発への基礎研究

本研究の目的は,宇宙空間における電子観測において大きな課題である,10100keVという中エネルギー領域の新型センサーとして期待されるAPD(アバランシェ・フォトダイオード)の開発を行うことにより,次世代の高精度プラズマ計測技術の基盤を築くことである.中エネルギー領域の電子は,文字通り熱的電子と非熱的電子の中間的な存在であり,磁気圏物理において本質的な課題である加速・加熱過程を解明する上の鍵となっている.APD素子は内部利得により高S/Nの電子検出素子として利用できることは,これまでの我々の研究で示された.本年度においては,昨年度打ち上げられたS310-35号機搭載のオーロラ電子検出器の解析を行った.電子計測器により,中エネルギー領域である3.5-65keVの電子計測に成功した.エネルギースペクトルは低高度のため大気との相互作用によって歪められていたが,大気中の電子輸送方程式を解くことによって補い,κ分布関数のスペクトルが見つかった.電子のκ分布関数は加熱されたプラズマシートでも見つかっており,オーロラ電子の源とされていることから,妥当な結果といえる.加えて新型APD素子の開発も行った.APDの検出限界には素子表面の不感層の厚みと素子内部の空乏層の厚みが重要であることが,我々の計算機実験によって示された.この結果から不感層が極めて薄く空乏層が従来の3倍のAPD素子で電子計測を行ったところ,2-40keVという広範囲で高S/Nを確保できることが判明した.エネルギー分解能も2-20keVで1keV程度と優れたものであった.新型素子の実験結果及びロケット実験の解析結果はまもなく専門誌に投稿予定である.ロケットでの実証試験の成功と,十分なダイナミックレンジを確保できたことで,中エネルギー電子検出用APD素子の基礎開発段階は終了したといえる.宇宙空間における電子観測データの谷間となっている10100keVのエネルギー領域の新型電子センサーとしてのAPDの開発を行うことが本研究の目的である.電子検出用APDの開発にはいくつか課題が残されているが,本年度はまず(株)浜松ホトニクス製のAPD素子(Z7966-20)を用いて,温度環境に対する素子の応答を較正する実験を行った.このAPD素子は40Kの温度変化に対しておよそ2倍の出力を示し,宇宙空間ではフィードバック制御が必要である可能性が示された.この結果を2003年11月に行われた地球電磁気・地球惑星圏学会第114回講演会で発表した.またもう一つの環境試験としては,APDと従来の電子検出素子であるCEMの検出効率の比較実験用に真空チャンバーおよび周辺設備環境を整え,現在試運転中である.さらに私は3-50keVのオーロラ電子をターゲットとして,JAXA宇宙科学研究本部のS310-35観測ロケットにAPDを用いた新しい電子計測器を搭載予定である.ロケットは2004年12月にノルウェーのアンドーヤロケット試験場より打ち上げられるが,現段階で計測器の設計はほぼ終了しており,今後は製作,較正を行って打ち上げに備える.このロケット実験での観測は,飛翔体を用いたAPDの電子観測として初めて行われるものであるだけでなく,オーロラ降下電子はAPDの技術試験には適正なエネルギーレンジであるので技術試験として好機会である.付け加えて,APDにはその宇宙空間利用に際し温度依存性と放射線耐性という2つの難関があるが,温度環境に関しては実験結果を十分踏まえて設計を行った.また放射線ダメージに関しては,今回は観測時間の短さからそれほど問題にならないだろう.なおこのロケット実験とそれに付随して予想される地球物理的成果について,地球電磁気・地球惑星圏学会第114回講演会で発表した.本研究の目的は,宇宙空間における電子観測において大きな課題である,10100keVという中エネルギー領域の新型センサーとして期待されるAPD(アバランシェ・フォトダイオード)の開発を行うことにより,次世代の高精度プラズマ計測技術の基盤を築くことである.APD素子は光検出に用いられる素子で,内部利得により高S/N観測が可能である.この素子を電子に応用することで,精確な中エネルギー電子検出を行うことができる.中エネルギー領域の電子は,文字通り熱的電子と非熱的電子の中間的な存在であり,磁気圏物理において本質的な課題である加速・加熱過程を解明する上の鍵となっている.本年度では,昨年度までに設計を終えていた,APD素子を検出部に用いて低エネルギー電子計測器を製作,較正し,JAXA宇宙科学研究本部の観測ロケットS310-35号機に搭載した。計測器の較正実験にはJAXA総合技術研究本部の真空チェンバー,および本研究費で整えた小型真空実験設備を使用し,実際に単一エネルギーの電子ビームを照射して較正した.またJAXA宇宙科学研究本部の振動試験設備と大型スペースチャンバーを利用して,ロケット搭載のための振動,衝撃試験及び電磁環境,光環境試験等の環境実験を行った.S310-35号機は2004年の12月13日にノルウェーのアンドーヤロケット試験場より打ち上げられ,電子計測器および計測用エレクトロニクスは正常に動作して3-20keVのオーロラ降込み電子の計測に成功した.オーロラ電子は最も身近な中エネルギー電子である.なお装置の較正結果やロケット実験に期待される成果については,地球惑星科学関連学会合同大会,及び地球電磁気・地球惑星圏学会において発表した.新型APD素子の開発に加え,今後はロケット実験のデータの解析を逐次行っていく予定である.

本研究の目的は,宇宙空間における電子観測において大きな課題である,10100keVという中エネルギー領域の新型センサーとして期待されるAPD(アバランシェ・フォトダイオード)の開発を行うことにより,次世代の高精度プラズマ計測技術の基盤を築くことである.中エネルギー領域の電子は,文字通り熱的電子と非熱的電子の中間的な存在であり,磁気圏物理において本質的な課題である加速・加熱過程を解明する上の鍵となっている.APD素子は内部利得により高S/Nの電子検出素子として利用できることは,これまでの我々の研究で示された.本年度においては,昨年度打ち上げられたS310-35号機搭載のオーロラ電子検出器の解析を行った.電子計測器により,中エネルギー領域である3.5-65keVの電子計測に成功した.エネルギースペクトルは低高度のため大気との相互作用によって歪められていたが,大気中の電子輸送方程式を解くことによって補い,κ分布関数のスペクトルが見つかった.電子のκ分布関数は加熱されたプラズマシートでも見つかっており,オーロラ電子の源とされていることから,妥当な結果といえる.加えて新型APD素子の開発も行った.APDの検出限界には素子表面の不感層の厚みと素子内部の空乏層の厚みが重要であることが,我々の計算機実験によって示された.この結果から不感層が極めて薄く空乏層が従来の3倍のAPD素子で電子計測を行ったところ,2-40keVという広範囲で高S/Nを確保できることが判明した.エネルギー分解能も2-20keVで1keV程度と優れたものであった.新型素子の実験結果及びロケット実験の解析結果はまもなく専門誌に投稿予定である.ロケットでの実証試験の成功と,十分なダイナミックレンジを確保できたことで,中エネルギー電子検出用APD素子の基礎開発段階は終了したといえる.
プラスチックフィルムを用いた作物栽培技術の多様化と土壌水分管理

我が国の畑地農業では高収入を得るために、プラスチックフィルムを用い高品質、促成栽培、抑制栽培などで差別化した作物生産が行われている。生産現場ではトンネルマルチ、保温マルチ、昇温抑制マルチ、水封マルチなどプラスチックフィルム素材の光学的特性、熱伝導特性、強度特性を利用した様々な営農が展開している。被覆材の違いによりエネルギーの透過・遮断・反射等、微気象にも変化が生ずる。また、灌漑方法により作物の蒸散、土壌の蒸発条件も異なり、結果として水消費量も異なってくる。昨年度に引き続き(実体)モデルによる圃場実験の成果と実際の作物を用いた実験(本年度購入のクリンプトンハイグロメータを使用)を基に、作物群落内のエネルギー環境を解析するシミュレーションモデルの精度向上を図った。これにより、種々の作物栽培条件での作物蒸散量および土壌面蒸発量の空間分布の定量化を行うとともに各種作物の空間構造モデル化の類型化とそのモデル化および土壌面に到達する短波・長波エネルギー解析を行った。また、マルチ資材には透明、黒色、白色、銀色等様々あり、これらの光エネルギーの透過特性、反射特性は土壌の温度の上昇、作物体によるエネルギー吸収量の増加等に影響する。本年度購入したマイクロロガーにより土壌水分、土壌温度環境測定精度の向上を図り、マルチ資材の物理性が場発散量におよぼす影響を明らかにした。上記で得られた成果に加え、作物の好水分特性、根群分布特性等の作物要因も考慮し、トンネルマルチ、全面被覆マルチ局部被覆マルチ等の多様なプラスチックフィルムの設置方法に適した灌漑スケジューリング手法を実験と解析により検討した。これにより、作物の品質向上、生産性向上、灌漑効率向上のための最適な土壌水分環境のための灌漑スケジューリング手法を明らかにした。作物空間構造のモデル化によって、作物と土壌面に吸収される短波・長波エネルギーの推定を行った。作物の空間構造は大きく直立型、ロゼット型、匍匐型に分類できる。これら作物が生育ステージによっても形態を変えて行くことを考慮し、主要な作物を類型化しモデルを作成した。モデルは矩形、回転楕円体、円錐体を用いた。矩形、回転楕円体、円錐体モデルを圃場に設置して、短波・長波エネルギーの実測を行い、解析結果と比較し推定精度を検証した。この成果を種々の作物に適用し、生育ステージ毎に土壌面到達エネルギー量を求めた。作物体に吸収される短波・長波エネルギーを放射解析によって求め、これをbig-leafモデルに適用し作物群落からの蒸散量の推定を行った。種々の作物体モデルを設置した圃場において、マイクロライシメータを用いて土壌面蒸発量の実測を行った。一方、土壌面蒸発量に関与する土壌水分、地温、気温、湿度、風速および短波・長波エネルギー測定値を用いてシミュレーションによる解析を行い、マルチ栽培された条件下での土壌面蒸発量の定量化を行った。解析結果と実験結果はほぼ一致した。作物の品質を高めるための土壌水分環境は、作物の種類、生育ステージによって異なる。プラスチックフイルムを用いた場合は、とくに土壌面蒸発量が極端に少なくなる。マルチ栽培と裸地栽培された圃場において生育ステージ毎に蒸発散量と土壌水分環境を最適にコントロールするための灌漑スケジューリングについて数値実験を試み、マルチの有無によるスケジューリング手法の相違を明らかにした。平成14年度報告プロトタイプ(実態)型の作物空間構造モデルを圃場に設置し、気温、湿度、風速、地温、長波放射量、短波放射量等の測定を行った。また作物群落内のエネルギー環境を解析するシミュレーションモデルの構築を行い、実測値との比較を行いモデルの検証を行った。その結果シミュレーションモデルでによって、作物群落および土壌面に吸収される短波、長波エネルギーを精度良く推定できることを明らかとした。

作物下の土壌面におけるエネルギー環境は極めて複雑であるが、本手法の適用によって任意の空間構造を有する作物群落においても2次元的分布の推定が可能であることを示した。また、作物群落下土壌面の蒸発現象について、3軸風速センサー等を用いて拡散係数等の観測を行った。これらの成果と上記のエネルギー空間分布を推定するモデルを組み合わせることにより、土壌面蒸発量の時系列的変化を定量的に把握できることを明らかとした。さらに、節水灌漑、土壌中の水・熱環境制御および肥料溶脱制御の観点から、土壌面を被覆するマルチの諸効果についても検討した。その結果、マルチの適用により蒸発散量が大きく減少できることを定量的に明らかとした。とくに作物の空間構造と節水効果との関連を数値的に明らか出来た点は意義が大きい。以上の成果の実用的利用を図るために、最適灌漑スケジューリングについて実験を行うと共に、シミュレーションによって水管理の数値実験を行った。雨除けハウスにおいて、土壌水分量を5段階に変えた灌漑を実施した結果、乾燥を好む作物、湿潤を好む作物によって根群域群域の発達に大きな違いが生じることを明らかとした。これらの作物特性をシミュレーションモデルに組み込むことによって、さらに的確なスケジューリングが可能となることを示した。わが国の畑地農業では高収入を得るために,プラスチックフィルムを用い高品質,促成栽培,抑制栽培などで差別化した作物生産が行われている。生産現場ではトンネルマルチ,保温マルチ,昇温抑制マルチ,水封マルチなどプラスチックフィルム素材の光学的特性,熱伝導特性,強度特性を利用した様々な営農が展開している。被覆材の違いによりエネルギーの透過・遮断・反射等,微気象にも変化が生ずる。また,灌漑方法により作物の蒸散,土壌の蒸発条件も異なり,結果として水消費量も異なってくる。咋年度に引き続きプロトタイプ(実態)モデルによる圃場実験の成果と実際の作物を用いた実験(本年度購入のクリプトンハイグロメータを使用)を基に,作物群落内のエネルギー環境を解析するシミュレーションモデルの精度向上を図った。これにより,種々の作物栽培条件での作物蒸散量および土壌面蒸発量の空間分布の定量化を行うとともに各種作物の空間構造モデル化の類型化とそのモデル化および土壌面に到達する短波・長波エネルギー解析を行った。また,マルチ資材には透明,黒色,白色,銀色等様々あり,これらの光エネルギーの透過特性,反射特性は土壌の温度の上昇,作物体によるエネルギー吸収量の増加等に影響する。本年度購入したマイクロロガーにより土壌水分,土壌温度環境測定精度の向上を図り,マルチ資材の物理性が蒸発散量におよぼす影響を明らかにした。上記で得られた成果に加え,作物の好水分特性,根群分布特性等の作物要因も考慮し,トンネルマルチ,全面被覆マルチ,局部被覆マルチ等の多様なプラスチックフィルムの設置方法に適した灌漑スケジューリング手法を実験と解析により検討した。これにより,作物の品質向上,生産性向上,灌漑効率向上のための最適な土壌水分環境のための灌漑スケジューリング手法を明らかにした。
先天性横隔膜ヘルニアの胎内治療に関する実験的検討

今回の研究目的は,胎児疾患モデル(先天性横隔膜ヘルニア)の作成とその病態解析および胎児治療の可能性について検討することであり,以下の方法を妊娠家兎で行っている.1.先天性横隔膜ヘルニアを作成し,その後ヘルニア部を外科的に修復する方法2.先天性横隔膜ヘルニアを作成し,その後気管結紮を行い,肺胞液を充満することで肺低形成を防止する方法現在,先天性横隔膜ヘルニアの作成に関しては問題ないが,上記の方法による治療に関して,両手法ともに実験処置後に胎仔が死亡する例が多いのが現状である.まだ実験回数が少ないため,操作および家兎の管理が十分でないことも考えられるが,実験回数を重ねることである程度の結果が得られるものと考えている.この手法の問題点として,手法1では外科的侵襲がかなり大きいこと(手術操作が2回にわたること),手法2では気管結紮法の手技的問題が考えられる。これらの解決法として、今後実験を重ね操作に習熟する,またさらに外科的侵襲が少なくなるような手法およびより確実な気管結紮法を考案中である.以上,現在の時点では報告できるほどの成果ではないが,今後さらに実験の継続を考えている.もちろん,ある程度の成果がでた時点で,学会等で発表する予定である.今回の研究目的は,胎児疾患モデル(先天性横隔膜ヘルニア)の作成とその病態解析および胎児治療の可能性について検討することであり,以下の方法を妊娠家兎で行っている.1.先天性横隔膜ヘルニアを作成し,その後ヘルニア部を外科的に修復する方法2.先天性横隔膜ヘルニアを作成し,その後気管結紮を行い,肺胞液を充満することで肺低形成を防止する方法現在,先天性横隔膜ヘルニアの作成に関しては問題ないが,上記の方法による治療に関して,両手法ともに実験処置後に胎仔が死亡する例が多いのが現状である.まだ実験回数が少ないため,操作および家兎の管理が十分でないことも考えられるが,実験回数を重ねることである程度の結果が得られるものと考えている.この手法の問題点として,手法1では外科的侵襲がかなり大きいこと(手術操作が2回にわたること),手法2では気管結紮法の手技的問題が考えられる。これらの解決法として、今後実験を重ね操作に習熟する,またさらに外科的侵襲が少なくなるような手法およびより確実な気管結紮法を考案中である.以上,現在の時点では報告できるほどの成果ではないが,今後さらに実験の継続を考えている.もちろん,ある程度の成果がでた時点で,学会等で発表する予定である.
確率論的手法による流体力学極限の研究

本研究によって得られた主な成果は、以下の通りである。1.多次元格子気体の平衡揺動を考察し、無限次元のOrnstein-Uhlenbeck過程が極限で得られることを示した。その特性量は、流体力学極限により求まる拡散係数と一致することがわかった。2.ノイズをもつ反応拡散方程式について、特異摂動により極限で現れる相分離境界は、ランダムな摂動をもつ平均曲率運動に従うことを証明した。3.実効的Ginzburg-Landau▽φ界面モデルに対し、巨視的スケール極限をとった後に、界面方程式として拡散係数が表面張力関数のHesse行列となるような非線形拡散方程式が得られることを示した。さらに、対応する大偏差原理を考察し、速度汎関数の表示に同じ表面張力関数が現れることを明らかにした。4.個体液体相のような相変化を伴う媒質を考え、それを微視的にモデル化して得られる2種粒子系を考察した。流体力学極限の手法に基づいて、相変化境界の巨視的な運動を記述する自由境界問題、いわゆるStefan問題を導出した。さらに潜熱の効果を微視的観点から考察した。5.分数冪ラプラシアンをもつBurgers方程式について、解析的手法により大域解・局所解の存在と一意性及び、その正則性などに関する結果を得た。分数冪のオーダーに依存して異なる結果が得られた。また、確率論的手法に基づき、対応する非線形Markov過程を構成し、カオスの伝播を示すことにより多粒子系から分数冪ラプラシアンをもつBurgers方程式が導かれることを証明した。以上のような研究成果に基づき、今後は相分離の問題の研究を種々の見地からさらに深化させていく計画である。平成8年度は,1.流体力学極限,2.相分離と界面の運動方程式,の2つのテーマに関する研究を主に行った。1.流体力学極限:流体力学極根とは,大規模な自由度をもつ微視的な系から出発し,巨視的なレベルを記述する種々の非線形方程式を導くという統計力学における最も基本的な問題をいう。d次元格子上に多くの粒子がばらまかれ,それらが適当な相互作用をして格子上を酔歩するモデルを格子気体という。このような系について,可逆性の下で,流体力学極限が既に証明されている。それは,確率論的には大数の法則として定式化される。そこで本年度は,このモデルの平衡揺動を考察した。つまり,系は平衡と仮定して対応する中心極限定理を証明したのである。極限で無限次元のOrnstein-Uhlenbeck過程が得られるが,その特性量は流体力学極限で得られた拡散係数と一致することが示される。これは物理でいうEinsteinの関係式,あるいは揺動散逸定理に相当する。2.相分離と界面の運動方程式:ランダムな項がない場合に,偏微分方程式論における研究があるが,ここでは特にノイズを加えた揚合の影響を考察した。即ち,反応項が2つの安定点(2相)をもつような,ノイズの加わった反応拡散方程式を考えた。このような方程式に対し,反応項が大きくなるという特異摂動の問題を考えれば,方程式の解は時空の点ごとに,いずれかの相に近づく。従って,2相を分離するランダムな境界が現れる。ノイズは自己相似Gauss型であるとして,この境界の運動を考察した。更に,微視的な系から界面の方程式を直接得るために,実効的Ginzburg-Landau∇φモデルとよばれる界面モデルをとり上げた。巨視的スケール極限をとった後に,界面方程式として拡散係数が表面張力関数のHesse行列となるような非線形拡散方程式が得られることを示した。これらの結果を総合的に報告したのが,雑誌「数学」に掲載される論文である。

平成9年度に行った研究のうち,1.流体力学極限,2.分数冪ラプラシアンをもつBurgers方程式,の2つのテーマに関する研究実績の概要を述べる.1.流体力学極限:今年度は特に,固体-液体相のような相変化を伴う媒質を考え,それを微視的にモデル化して得られる2種類の粒子,例えば水と氷の分子,をもつ粒子系を考察した.このような粒子系から,流体力学極限の手法に基づいて時空の適当なスケール変換極限をとることにより,相変化境界の巨視的な運動を記述する自由境界問題,いわゆるStefan問題を導出した.対象とするモデルの特異性により,これまでに知られているエントロピー法は適用できず,新たな手法を開発する必要があった.研究成果は論文として発表すべく,現在準備中である.また,11月6日から8日の3日間,全国から関連する研究者を集め東京大学において「流体力学極限」と題する研究集会を開催した.最新の研究結果の報告が多数あり,活発な討論が展開された.2.分数冪ラプラシアンをもつBurgers方程式:Burgers方程式は,流体の運動を記述する単純化された方程式であるが,ここで問題にする分数冪ラプラシアンをもつ方程式は,粘弾性力学に関連して現れる.そのような場合の数学的研究は,まだ殆ど行われていないが,今回米国のCase Western Reserve大学からW.A.Woyczynski教授を招き,本格的な共同研究を開始した.特に,解析的手法を用いて大域解・局所解の存在と一意性及び,その正則性などに関する結果を得た.分数冪のオーダーは消散の強さを表すが,そのオーダーに依存して異なる結果が得られた.また,確率論的手法に基づき,対応する非線形Markov過程を構成し,更にカオスの伝播を示すことにより多粒子系から分数冪ラプラシアンをもつBurgers方程式が導かれることを証明した.平成10年度に行った研究のうち,1.自由境界問題を導くモデルの一般化,2.Ginzburg-Landau型界面モデルに対する大偏差原理,の2つのテーマに関する研究実績の概要を述べる.1.自由境界問題:平成9年度に2種類の粒子からなる粒子系を考え,時空の適当なスケール変換極限の下で自由境界問題が導出されることを示した.今年度は,この結果を拡張して潜熱の効果を微視的に取り込むようなモデルを提案し,相変化境界の巨視的な運動が一般化されたStefan問題によって記述されることを証明した.2.界面モデルの大偏差原理:Ginzburg-Landau ▽φ界面モデルに対する流体力学極限は平成8年度に考察され,界面方程式として表面張力関数のHesse行列を拡散係数にもつような非線形偏微分方程式を得ている.この結果は確率論的には大数の法則として定式化されるが,今回は対応する大偏差原理を考察した.速度関数の表示に同じ表面張力関数が現れ,流体力学極限との密接な関係が明らかになった.その他に分数冪ラプラシアンをもつBurgers方程式の研究などを行ったが,上記の研究を含めいずれも本研究課題の下での研究の集大成というべきものである.10月にカナダのFields研究所で「流体力学極限」に関する研究集会が開催されたが,上記2に関する結果を報告し,さらに同研究所から近々出版される予定の報告集には最近の成果を網羅した論文を掲載する.また11月19日から21日の3日間,この分野で著名な海外からの参加者2名を含め,東京大学において研究集会を開催し流体力学極限に関する多数の研究報告があった.
黄金期探偵小説における男性性表象

本研究は、第一次世界大戦から1930年代後半に黄金期を迎える探偵小説を、「男性学」の観点から分析し、この時期に多様化する男性探偵たちが従来の超人型の探偵像に対するジャンル史上の挑戦であること、また彼らの存在が戦間期に再強化される規範的「男性性」への批判であることを明らかにする。「探偵小説」と「男性学」というこれまで交わることのなかった領域を掛け合わせることで、黄金期の探偵小説読解に「男性ジェンダー」という新しい参照軸を提示することを目的とする。
血小板因子ＣＬＥＣ－２による造血幹細胞と骨髄血管ニッチの相互制御の解明

骨髄ニッチ(造血微細環境)は造血幹細胞の維持・増殖・分化に必須の組織である。昨年度の解析にて、巨核球特異的欠損マウスの解析を行い、特異的に巨核球の細胞死を誘導できるPF4-Cre:Mos-iCspマウスにてマウスの骨髄から巨核球を減少させたときの造血幹細胞数の変化を解析したところ、巨核球欠損にともない、骨髄における造血幹・前駆細胞の頻度および機能の低下を認めた。これらのことから、骨髄の巨核球が直接造血幹細胞を制御する微小環境(ニッチ)の形成に非常に重要な細胞であることを報告した。これらの結果を踏まえ、本年度はCLEC2を介して、巨核球がどのように造血幹細胞を制御しているかをさらに検証した。巨核球が特異的に造血幹細胞制御をしている結果をうけ、さらにそのメカニズムを追及した。巨核球特異的CLEC2欠損マウスより分離した巨核球は広範囲なニッチ因子の遺伝子発現が低下していることを認めた。その中でも巨核球の成熟および増殖に必須のサイトカイン、Thrombopoietin (Thpo)の発現も低下していることをしていることを認めた。血小板・巨核球数特異的CLEC-2欠損マウスの骨髄において、Thpo濃度の低下を認めた。さらに、CLEC2欠損マウスに認められた造血幹細胞の幹細胞能低下はrecombinant Thpo proteinのin vivo投与により、回復を認めた。これらのことからCLEC2は巨核球のニッチ機能を制御しており、その中でも特に、Thpo産生に関与することで造血幹細胞のニッチとして機能している可能性が示唆された。これまでの結果をまとめ、本年度には論文1報に加え、国際学会において研究結果を発表した。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は遺伝子欠損マウスの形態学的、分子生物学的解析を中心にCLEC-2分子を中心としたリンパ管発生・新生関連因子の骨髄での造血支持機能の解析を行う。研究目的の分子遺伝学的な証明のために遺伝子改変マウスを駆使し、骨髄移植を含む詳細な造血解析と免疫染色、flow cytometry及びPCRによりタンパク、遺伝子レベルでの解析を行う。CLEC-2が血小板・巨核球、類洞内皮細胞及び造血幹細胞に高く発現することを受け、それぞれの細胞でCLEC-2を特異的に欠損したマウスの定常状態及びストレス下の造血状態を解析する。本年度はすでに繁殖に成功している血小板特異的CLEC-2欠損マウス(CLEC-2 floxed/floxed X PF4Cre)の造血状態の解析を行った。造血幹細胞の解析に関しては、Flow cytometryを用いて、欠損マウスの骨髄、末梢血、脾臓の造血幹細胞分画、各種lineageの頻度を解析した。造血幹細胞の細胞周期性も評価したところ静止期にある造血幹細胞の頻度がCLEC-2欠損マウスで低下していた。また、分離した造血幹細胞より、遺伝子を抽出し、リアルタイムPCRにより、細胞周期関連遺伝子の発現解析にて、静止期の維持に重要な遺伝子の発現解析の低下をみとめた。未分化造血幹細胞を放射線照射後のマウスに同種造血幹細胞移植し、その長期造血能を評価したところ、CLEC-2欠損マウスから得られた造血幹細胞はwild typeと比較して著明に生着率が低かった。CLEC-2欠損マウスでは著明な脾腫とともに、脾臓における造血幹細胞の数が有意に増加し、髄外造血がみとめられた。さらに免疫染色により造血幹細胞、巨核球及び血管の空間的配置や形態の異常を解析したところ、wild typeと比較し、CLEC-2欠損マウスの造血幹細胞は巨核球から有意に離れて骨髄内に存在した。今後、CLEC-2を介した造血幹細胞・巨核球・類洞内皮細胞のクロストークによる造血幹細胞の維持・分化・増殖機構の統合的な解明をめざす。さらに、骨髄線維症や白血病において、CLEC-2分子の関与に関しても検討していく予定である。本研究は、血小板因子であるCLEC-2に注目し、これらの骨髄での発現が正常造血および造血器腫瘍の維持にいかなる機能を果たすかノックアウトマウスを用いて解析することに目的がある。本年度は特に巨核球による造血幹細胞の制御に焦点を当て、成熟血球ながらも巨核球が造血幹細胞を維持するニッチの一員であることを解析し論文として発表した(Nakamura-Ishizu BBRC,2014)。詳細には巨核球において特異的に細胞死を誘導できるマウスモデルを解析し、骨髄中の巨核球が造血幹細胞を静止期の維持するのに非常に重要であることを観察した。また、巨核球は造血幹細胞と共培養した際に培養系において造血幹細胞の数を維持するのに重要で、特に巨核球が産生するサイトカイン、Thrombopoietinがその機能に関与していることが考えられた。これらの結果をまとめ、論文で発表するとともに、現在までの研究結果を国内学会で発表した。また、これに加え、造血幹細胞制御に関する総説を2報発表した。