hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
初代培養系神経細胞での遺伝子導入によるアミロイドタンパク質の代謝の検討

アルツハイマー病の病因として、アミロイドタンパク質前駆体(APP)に由来するβタンパク質の異常蓄積が考えられている。APPの代謝経路としては、βタンパク質の配列内で切断する「secretase系」と、各種の代謝産物を生じる「ライソゾーム系」が存在する。βタンパク質の異常蓄積の原因を追及するために、培養細胞でのAPPの代謝を検討した。発現実験の容易なサル腎臓線維芽細胞由来のCOS細胞で部位特異的な変異を加えたAPPを発現させた。昨年来の研究によりsecretaseはAPPのアミノ酸配列ではなく膜からの立体構造を認識してAPPを切断していることが明かになっている。そこで細胞膜の内側に位置すると推定される3個連続したリジン残基Lys724-Lys-LysをGlu-Gluに変更したところ、変異APPはsecretaseによって切断されなくなったばかりでなく、本来ならば細胞内に存在するC末端まで、細胞表面に露出することが明らかになった。最近の研究では、正常状態でもある程度のβタンパク質が生成されることが確認されている。しかし、膜内に埋め込まれたβタンパク質のC末がどのように切断されるのかが疑問であった。今回の結果により、ある条件では、APP分子全体が膜から露出しうることが判明した。今後、さらにこの実験系によってβタンパク質の生成機構を解明していきたい。アルツハイマー病の病変は脳に限局していることから、神経細胞特有のAPP代謝経路が存在する可能性がある。そこでヒト神経芽細胞腫由来の培養細胞(NB-1)でのAPPの代謝を検討した。このAPP cDNAを導入した細胞はdibtyl cAMPによって神経突起を伸張させるとAPPの発現が上昇するともに死滅した。このことから過剰のAPPを神経系へ分化した細胞は処理できなくなり、神経毒性となることが示唆された。引続き、APPの神経細胞での代謝と機能を検討していきたい。
脳間質液循環に着目したタウ脳内動態の解明

アルツハイマー病を始めとする一群の神経変性疾患においては、タウの異常蓄積が神経細胞死の原因となっており、その蓄積機構解明は極めて重要な課題である。近年タウの異常蓄積が細胞から細胞へ移行する、「細胞間伝播」の現象が明らかになった。タウの細胞間伝播は、細胞外に存在し凝集核としての活性を持ったタウによって進行するが、細胞外のタウの体内動態はいまだ不明である。そこで本研究では、細胞外におけるタウのクリアランス機構を解明することを目的とし、脳間質液(ISF)と脳脊髄液における代謝経路として知られる、glymphatic systemに着目した。Aquaporin-4はアストロサイトに発現しglymphaticsystemにおいて水輸送を担うことが報告されている。まずAQP4 KOマウスにおいてglymphatic systemの機能低下が生じているか検証を行ったところ、AQP4 KOマウスでは小脳延髄槽に注入した蛍光トレーサーの脳内移行が野生型と比べて確かに低下していることが確かめられた。そこで次にP301S変異型タウを発現し、加齢依存的に異常タウを蓄積するタウトランスジェニックマウスPS19と、AQP4 KOマウスとを交配し、glymphatic clearanceの低下が脳間質液中のタウ量に与える影響をin vivo microdialysisで解析した。異常なタウ蓄積とそれに伴う神経細胞死が生じる9か月齢のマウスにおいては、AQP4欠損はISF中のタウ量に影響を及ぼさなかったが、タウの蓄積開始以前の3か月齢のマウスにおいてはAQP4欠損によってISF中のタウ量が低下することが明らかになった。現在、AQP4の欠損が、タウの異常蓄積や神経細胞死に与える影響についても解析を行っている。小脳延髄槽への蛍光トレーサー注入実験によって、AQP4 KOマウスにおいてglymphatic systemの機能低下が生じていることを確かめることができた。またタウトランスジェニックマウスPS19と、AQP4 KOマウスとの交配も順調に進み、当初の計画通り、3か月齢と9か月齢での解析を行うに十分な個体数を得ることができた。またin vivo microdialysisの実験によって、AQP4の欠損が脳間質液中におけるタウの定常状態の量に、月齢によって異なる影響を及ぼす可能性を示唆するデータを得ることもできた。以上の成果により、研究はおおむね順調に進展していると判断した。今後はAQP4の欠損が、月齢依存的なタウの異常蓄積や、神経細胞死に与える影響について、生化学的及び免疫組織学的な解析と定量を進める。また脳間質液において、AQP4の欠損が可溶性タウと、伝播を担う異常型タウの脳内動態に異なる影響を及ぼす可能性も考えられた。そこでAQP4の欠損とタウの細胞間伝播の関連をより詳細に検証する実験も行う。
グラフェン／金属電極間の界面制御による短チャネルグラフェン電界効果素子

炭素の単原子膜であるグラフェンは高い移動度を示すので次世代の高速トランジスタ材料として有望視されているが、素子を微小化すると、実効的な移動度が著しく低下するという欠点がある。これは電極からグラフェンにキャリアが注入されるためである。我々は、さまざまな電極金属について電極接続の影響を調べた。また、電極とグラフェンの界面にアモルファスカーボンを挿入することで電極接続の影響を除去することに成功した。グラフェンの電気伝導に対する電極接続の影響を低減し、短チャネル2端子デバイスにおいて高電界効果移動度を実現することを目的とした実験的研究を行い、以下の成果を得た。1)チャネル長を短くすると電界効果移動度が低下する現象は、調べた電極金属すべてで観測されたが、その程度は、金属種、成膜条件に依存することがわかった。Ti/Au電極の場合には、仕事関数から期待されるのとは逆向きにグラフェンがドープされていることが分かり、「仕事関数差による電荷密度の固定化」という単純なストーリーでは説明できないことが示唆された。また、Cr/AuやCrO/Cr/Auを用いた場合には、電気伝導率のゲート電圧依存性に2つのディラック点が見られた。1次元抵抗モデルにもとづく数値シミュレーションによって、電極直下のグラフェンは電極からの電荷ドープを受けているがキャリア密度は完全にはピン止めされていないことがわかった。2)単層グラフェンと化学的性質が最も近い多層グラフェンを金属電極とグラフェンとの界面に挟み込むことによって、電極からの電荷ドープを軽減することを目指して、基板上に多層グラフェンを直接成長する方法を開発した。3)多層グラフェンをSi基板上に直接成長する方法を利用して、多層グラフェンを金属電極とグラフェンとの界面に挟みこんだ構造を作製し、電極からのキャリアドープを軽減することを試みた。製膜領域を10ミクロン程度の領域に制限した場合には触媒が微粒子化し、一様な多層グラフェンの製膜には現時点で成功していない。そこで予備実験として、アモルファスカーボン(a-C)を界面に挟み込んだ構造について測定を行った(電極:Cr/Au)。その結果、低ゲート電圧側のディラック点が消失し、電極からの電荷ドープが除去されていることが確認されたが、a-Cによる荷電不純物散乱増大の傾向が見られた。グラフェンは高移動度を持つので電界効果トランジスタ(FET)の高速化への応用が期待されているが、グラフェンでサブミクロンのFETを作ると移動度が極端に減少することはあまり認識されていない。この原因は、電極金属とグラフェンの仕事関数差による接合界面での電荷密度の固定化であると考えられている。本研究では、FETのサイズを小さくしても高移動度が保持されるグラフェン/金属電極界面を形成することを目的として、24年度に以下の研究を行った。1)金属/グラフェン/金属接合を同一プロセスで作成しても、細かな条件の違いによって、短接合の移動度減少の程度には差が出ることが分かった。これは、界面の制御が必要であることを示唆する。また、単一グラフェン上に長さの異なる接合を同時に作製・測定した結果、界面では、仕事関数から期待されるのとは逆向きにグラフェンがドープされていることが分かった。これは、仕事関数差による電荷密度の固定化という単純なストーリーでは現象が説明できないことを示唆する。2)単層グラフェンと化学的性質が最も近い多層グラフェンを金属電極とグラフェンとの界面に挟み込むことによって、電極からのドーピングの影響を軽減することを目指して、基板上にある単層グラフェン上に多層グラフェンを直接成長する方法を開発した。触媒金属を用いたグラフェンのCVD成長法を応用し、アモルファスカーボン(a-C)/Ni積層膜をアニールした結果、グラフェンは成長したが、ラマン分光から欠陥が極めて多いことが分かった。これはNi膜がアニールによって微粒子化することが原因であると推察された。そこで、Ni膜をAu膜で覆ったところ、Niは膜状となり、ラマン分光からグラフェンの欠陥が大幅に削減されたことを確認した。グラフェン短接合における移動度減少が系統的に再現され、その原因がわかりつつある。また、移動度減少を軽減するための手法の開発が順調に進んでいる。接合界面のパラメタを引き続き系統的に変化させることによって、短接合における移動度減少の原因を究明する。さらに、界面にを挟み込むことによって移動度軽減の抑制と低コンタクト抵抗を両立させるような物質の探索を行う。多層グラフェンのCVD成長に使用する管状炉を改良するための部品の在庫がなく、納品に時間がかかることが判明したため、物品費の一部を次年度に繰り越すこととした。25年度は、管状炉部品を交換することによって、再現性の良いグラフェン成長を行うことができるようにする。さらに、高精度の電気伝導測定ができる環境を整える。
日本近代動物学初期に収集された哺乳類学標本の内容と行方

明治・大正期から戦前にかけて、東京大学理学部動物学教室(以下、東大・動物)で収集された哺乳類標本は、分類学的に重要なタイプ標本を含み、当時の動物相を理解するうえで貴重な標本であり、日本の哺乳類学史を解明するうえでの一級の資料である。しかし、標本の内容や現在の保管状況は、ほとんど分かっていない。平成30年度の本研究では、前年度までに調査した哺乳類学標本に関する標本、文献等の調査結果をまとめ、文献からおこしたリストの情報整理、国内外の博物館での標本の保管状況の実地調査を行い、その結果をまとめ、公表する予定であった。これまで調査した標本、文献の資料をもとに、明治・大正期から戦前までの哺乳類学史に関して、哺乳類学者である黒田長禮、岸田久吉の業績を中心に論文としてまとめた。この中で、東大・動物の標本が一度黒田家へ移管され、それらが国立科学博物館に寄贈されたこと、ロンドン自然史博物館と黒田長禮が標本を交換したこと、その中にタイプ標本が含まれていたことなどにふれ、戦前の哺乳類標本が現在まで保存された背景に、黒田長禮による標本の収集・整理保存が重要な役割を果たしてきたことを紹介した。平成29年度に行ったロンドン自然史博物館の調査結果を整理し、日本哺乳類学会で発表した。1354点の実物標本とラベル記載情報、実物未調査標本を含む1885点の台帳の情報をまとめ、19世紀後半には東大・動物と交流のあった外国人標本商(A. Owstonなど)や、20世紀初頭には東大に在籍したことのある日本人研究者(佐々木忠次郎、黒田長禮など)がロンドン自然史博物館とへ標本を寄贈または交換していること、これらが現存していることを明らかにした。平成30年度は、東京大学理学部動物学教室の哺乳類学標本に関する標本、文献等の調査結果をまとめ、文献からおこしたリストの情報整理、国内外の博物館での標本の保管状況の実地調査を行い、その結果の一部をまとめ公表する予定であった。昨年度から引き続き行っている標本情報の文献からの収集は、昨年度と同様に調査対象とした図鑑等から、アルバイトの助力も得て、効率的な情報収集が行われた。その結果、当初の想定より、文献から得られる標本の情報は少ないことが判明した。当初予定していた標本の現地調査に関しては、アメリカでの現地調査ができなかった。自身が所属する博物館業務が想定外の時期に入り、アメリカへの渡航予定時期と重なったためである。以上より、資料調査に関しては、当初の想定より進捗が遅れることとなった。昨年度のロンドン自然史博物館での標本、台帳、2次資料の調査により、当初の想定以上の情報が得られたため、これまでの調査結果とあわせて情報を整理し、学会発表を行った。これまで蓄積してきた文献情報から一定の情報が得られたため、標本を通してみる当時の哺乳類学の歴史に関して、その一部を論文として発表した。結果の公表に関しては、おおむね予定通りの進捗となった。文献調査による哺乳類標本リストをまとめ、国立科学博物館をはじめ、これまで得られた明治・大正期から戦前の哺乳類標本のリストを作成し、情報の整理と公表を継続する。インターネット上にある、国外の標本データベースの調査を継続し、戦前の日本人研究者が標本交換をしたと文献情報から推測されるアメリカの博物館で、標本の状況を把握するための現地調査を行う。これまで蓄積した情報から、明治・大正期から戦前に収集された哺乳類標本の現状に関してまとめ、公表する。平成28年度の本研究では、東大・動物が収集した明治・大正期から戦前にかけての哺乳類標本の内容と現状を、主に国立科学博物館(以下、科博)に収蔵されている標本と文献の調査により明らかにすることを目的とした。文献から哺乳類標本に関する記述を明らかにするため、明治・大正期から戦前にかけての動物学雑誌、日本動物学彙報など15タイトルの雑誌と、哺乳類に関する図鑑等の書籍を網羅的に調査した。東大・動物に標本が収蔵されていたと明示的にわかる標本が記述された文献は非常に限られていた。明治期・大正初期では、標本番号が記述されていても、どの組織(個人)のコレクション番号なのかが記述されず、ほとんどの場合に標本の保管場所が不明だった。コレクションの番号とその保管場所が明示されるのは、大正後期・昭和期以降の自身の保管するコレクションに番号を添付していた一部の研究者に限られていた。以上より、東大・動物の標本の全容を明らかにするには、文献調査では明示的な情報が得難いことが判明した。科博に収蔵されている哺乳類標本のラベル情報より、東大・動物関係者は東大へ標本を蓄積していたことが推測されている。東大・動物関係者が収集した標本を探索し、ラベルを調査することで、東大・動物由来の哺乳類標本の全容を明らかにする作業を継続したい。東京大学理学部動物学教室の哺乳類学標本に関する文献等の調査は、雑誌や書籍の紙で劣化が進んでいるものが多く取り扱いに慎重を期したため、作業に時間がかかっている。また当初の見込みよりも、文献から得られる東京大学の哺乳類学標本に関する情報が非常に少ないことが判明した。データベース作成、文献からおこしたリストと科博に現存する東大理学部動物学教室の標本の照合は、得られた情報分に関しては、順調に進行している。

海外で保存されている哺乳類学の文献調査は、予定されていた研究機関の文献保管状況の都合によりアクセスができなかったため、他の研究機関での代替を検討している。明治・大正期から戦前にかけて、東京大学理学部動物学教室(以下、東大・動物)で収集された哺乳類標本は、分類学的に重要なタイプ標本を含み、当時の動物相を理解するうえで貴重な標本であり、日本の哺乳類学史を解明するうえでの一級の資料である。しかし、標本の内容や現在の保管状況は、ほとんど分かっていない。平成29年度の本研究では、東大・動物が収集した明治・大正期から戦前にかけての哺乳類標本の内容と現状を、国立科学博物館(以下、科博)をはじめ、当時の標本を収蔵していると推測される国内外の博物館の標本と文献、手紙等の2次資料の調査により明らかにすることを目的とした。文献から哺乳類標本に関する記述を明らかにするため、明治・大正期から戦前にかけての哺乳類に関する図鑑等の書籍を調査した。その結果、東大・動物の卒業生である鳥類、哺乳類学者の黒田長禮が執筆した図鑑に当時の標本番号とその保管場所が明示されていることが判明し、現在そのリストを作成中である。当時の東大・動物と交流のあった鳥類学会員の小林桂助(二代目・三代目)の哺乳類標本が兵庫県立人と自然の博物館に寄贈されていたが、内容は不明であった。その標本を調査したところ、約150点哺乳類標本が含まれており、リストを作成し東大・動物との関連を検討しつつ発表する準備をしている。ロンドン自然史博物館において、当時の日本産標本の実物、台帳、関連する手紙等の2次資料を調査した。その結果、日本産標本に関して、登録された年月、入手方法(寄贈・購入・交換標本)、関わった人物の情報が収集できた。この中には、東大・動物の関係者も含まれていた。今後、情報を整理し発表する予定である。なお、これまで蓄積してきた哺乳類標本に関する文献の情報から、当時の哺乳類の和名の変遷の歴史に関してまとめた内容を日本哺乳類学会で発表した。平成29年度は、東京大学理学部動物学教室の哺乳類学標本に関する文献等の調査を行い、文献からおこしたリストの作成、国内外の博物館での標本の保管状況の実地調査を行う予定であった。昨年度から引き続き行っている標本情報の文献からの収集は、調査対象とした図鑑等の文献の内容が目的に沿っており、昨年度よりは効率的な情報収集が行われた。アルバイトの雇用により、リスト化作業は比較的順調に行われた。国内外での標本の現地調査に関しては、本研究の目的に沿った未整理標本が国内で発見できたこと、ロンドン自然史博物館での台帳、2次資料の調査により、想定以上の情報が得られたことにより、順調に進行した。これまで蓄積してきた文献情報から一定の情報が得られたため、最終目的の一つである当時の哺乳類学の歴史に関して、哺乳類和名の変遷に焦点を当てた発表を日本哺乳類学会で行い、論文の執筆を開始することができた。
多機能性透明導電膜を用いた銅ペーストシリコン太陽電池の開発

本研究では、Al添加ZnO(AZO膜)に着目し、これまでの研究でAZO膜を用いたCuペーストセル特性は既存のAgセルを超える世界初の結果を得ている。一方で、実用化のためには、AZOのCu拡散バリア性、導通性、密着性を学術的観点から調査し、Cu/AZO/Si間での界面反応の解明及び伝導機構を理解する必要がある。AZO膜の膜厚、Cuペースト配線の焼成温度、雰囲気、時間を変化させた太陽電池セル試料を作製し、各パラメータに対する特性変化とその起因する原因究明を行った。C-V測定によりAZOのCu拡散バリア性はAZO膜の膜厚が5nm以上必要であることが分かったが、還元温度475°C以上ではCuのSiへの拡散が確認された。Cu/AZO、AZO/Si間における界面反応変化を組織観察し、各界面で形成された界面反応層の組成分析、化学結合状態を同定した。また、Cu/AZO/Si間の界面接触抵抗を算出することで、既存Agセルのそれと比較するとともに、エネルギーバンド構造を明確にした。スパッタ蒸着によってSi基板に成膜されたAZO膜は、膜厚の増加に伴って、結晶性が向上し、キャリア濃度が変化した。このことがCu/AZO間のバンド構造、特に空乏層幅が変化し界面接触抵抗率に大きく寄与することが明らかになった。また、銅ペーストの焼成条件はCu粒子の焼結性及び有機溶媒の除去を目的とした酸化雰囲気下での焼成、酸化したCuの還元のための還元雰囲気下で焼成から成る。これらの焼成雰囲気と温度に対するセル特性への影響は、いずれも焼成温度、時間に比例してセル特性が劣化した。これらの原因は、酸化焼成ではAZO/Si間の絶縁性の界面反応層の形成が界面接触抵抗の増加、還元焼成ではCu/AZO/Si間の密着性の低下が原因であることが分かった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。結晶Si太陽電池における更なる普及と低コスト化のために、CuペーストSi太陽電池の創製にはCuのSiへの拡散を防止するだけなく、高い密着性、良好な導通性を持つ多機能性透明導電膜の開発が必要である。本研究では、Al添加ZnO(AZO膜)に着目し、これまでの研究で、このAZO膜を用いたCuペーストセル特性は既存のAgセルを超える世界初の結果を得ている。一方で、実用化のためには、学術的観点から、Cu/AZO/Si間での界面反応の解明及び伝導機構を理解する必要がある。従ってAZOを用いたCuペーストSi太陽電池の開発原理を確立することを目的とした。これらの原因は、酸化焼成ではAZO/Si間の絶縁性の界面反応層の形成が、還元焼成ではCu/AZO/Si間の密着性の低下が原因であることが分かった。太陽光発電のマーケットシェア一位の結晶Si太陽電池において、更なる普及と低コスト化が望まれる。このため、集電電極をAgペーストから安価なCuペーストへの代替した研究開発がこれまで、20年以上も行われてきたが、未だ実用化に至っていない。そのボトルネックはCuのSiへの拡散を防ぐ拡散バリア層形成とその開発原理の両方が、解決できていないことにあった。また、CuペーストSi太陽電池の創製にはCuのSiへの拡散を防止するだけなく、高い密着性、良好な導通性を持つ多機能性透明導電膜の開発が必要であるため、本研究では、Al添加ZnO(AZO膜)に着目した。これまでの研究において、このAZO膜を用いたCuペーストセル特性は既存のAgセルを超える世界初の結果を得ている。この研究背景に対し、環境負荷の少ない安価な亜鉛酸化物を拡散バリア層をとして機能することを見出した。さらに、CuペーストSi太陽電池に実用化に向けた開発原理の指針となる、Cu/界面層/Si間の界面反応機構、導電機構を解明しながら、CuペーストSi太陽電池の創製を学術的観点から研究を遂行した。その結果、既存AgペーストSi太陽電池とほぼ同等のCuペーストSi太陽電池を実現するとともに学術的裏付けと結びつけることに成功した。この事からも期待以上の研究の進展があったと評価できる。

本研究では、Al添加ZnO(AZO膜)に着目し、これまでの研究でAZO膜を用いたCuペーストセル特性は既存のAgセルを超える世界初の結果を得ている。一方で、実用化のためには、AZOのCu拡散バリア性、導通性、密着性を学術的観点から調査し、Cu/AZO/Si間での界面反応の解明及び伝導機構を理解する必要がある。AZO膜の膜厚、Cuペースト配線の焼成温度、雰囲気、時間を変化させた太陽電池セル試料を作製し、各パラメータに対する特性変化とその起因する原因究明を行った。C-V測定によりAZOのCu拡散バリア性はAZO膜の膜厚が5nm以上必要であることが分かったが、還元温度475°C以上ではCuのSiへの拡散が確認された。Cu/AZO、AZO/Si間における界面反応変化を組織観察し、各界面で形成された界面反応層の組成分析、化学結合状態を同定した。また、Cu/AZO/Si間の界面接触抵抗を算出することで、既存Agセルのそれと比較するとともに、エネルギーバンド構造を明確にした。スパッタ蒸着によってSi基板に成膜されたAZO膜は、膜厚の増加に伴って、結晶性が向上し、キャリア濃度が変化した。このことがCu/AZO間のバンド構造、特に空乏層幅が変化し界面接触抵抗率に大きく寄与することが明らかになった。また、銅ペーストの焼成条件はCu粒子の焼結性及び有機溶媒の除去を目的とした酸化雰囲気下での焼成、酸化したCuの還元のための還元雰囲気下で焼成から成る。これらの焼成雰囲気と温度に対するセル特性への影響は、いずれも焼成温度、時間に比例してセル特性が劣化した。これらの原因は、酸化焼成ではAZO/Si間の絶縁性の界面反応層の形成が界面接触抵抗の増加、還元焼成ではCu/AZO/Si間の密着性の低下が原因であることが分かった。CuペーストSi太陽電池の実用化には、今後、更なる技術的進歩も要求される。具体的には、既存の反射防止膜SiNの成膜にはコスト負担が大きい製造工程を要するため、このSiN膜をより安価な製造装置を用いて成膜できるAZO膜に代替することを主に研究として推進する。これまでの研究成果によれば、AZO膜を用いたCuペースト電極セル特性は、ある膜厚以上を持つAZOの膜厚にほとんど依存しないことが分かった。故に、AZO膜の酸素濃度や成膜条件の調節により、光学バンド幅を変化させ、屈折率nを制御し、膜厚dを最適化することで光透過性だけでなく反射防止性をも有することが大いに期待できる。以上の観点から、AZO膜の電気特性と光学特性の新たな最適化を図る。方策として、様々なAl添加元素量、或いはその他の可能性ある元素を添加したAZO膜を用いる。酸素濃度や成膜条件の調節により、AZO膜の光学バンド幅を変化させ、屈折率を制御し、膜厚を最適化することで光透過性と反射防止性を調査する。また、SiN膜は反射防止性だけでなく、パッシベーション効果と呼ばれるSiのダングリングボンドを終端することで、Si表面を不活性化し、高変換効率をもたらす。故にAZO膜への代替に向けて、Si表面の不活性化が必須である。このため、シアン化やアルキル化湿式処理法を用いて、Si表面準位の消滅を試み、AZO膜を用いたCuペーストSi太陽電池における表面再結合速度とキャリア寿命との関係を明らかにするとともに既存反射防止膜SiNのそれと比較を行う。。
変性脊髄に対する神経移植、再生条件の実験的検討

外傷性脊髄変性を防止する目的で、外傷後の二次的障害機序による脊髄障害の進行に関する研究を行った。この二次的障害機序は酸化ストレスを中心に研究されてきた。我々も過去の研究で、活性化好中球の接着の阻害や、誘導型一酸化窒素合成酵素の阻害、レシチン化superoxide dismutaseの投与により、酸化ストレスを軽減し、脊髄機能の回復が促進されることを証明してきた。しかし、二次的障害機序は多岐にわたっており、これらに対する内的防御機構の存在を示すことは、今後の新たな方策を展開する上で意義深い。今回我々は熱ショック蛋白(Heat shock protein;HSP)に注目した。HSPが成熟した哺乳類の脊髄で発現することはまだ充分明らかでなく、今年度はまず全身熱刺激によるHSPの発現状況を検討した。その結果、HSPあ全身熱刺激により脊髄内に発現することをWestern blot,Northern blotで確認した。さらに、これらの発現が神経細胞でなされていることを免疫組織学的に示した。これらの結果は、HSPの脊髄保護作用の可能性を示している。また、実験的に示した活性化好中球の関与を、臨床的に脊髄損傷後の亜急性期に起こる機能増悪と白血球の関与を示した。さらに、一酸化室素や酸化ストレスが関与しているとされているアポトーシスが人間の損傷後の脊髄にも受傷後2カ月にわたり発現していることを剖検例を用い、組織学的の証明した。これらの結果は、脊髄損傷後の二次的障害機序の解明、阻害が、変性脊髄に対する神経移植、再生条件を検討する際に不可欠であることを示している。ラットの胸髄に対しての重錘圧迫法による実験的脊髄損傷を用い、二次的脊髄障害の発生機序の検討を行なうと同時に、活性酸素消去剤の投与法を検討した。二次的脊髄障害の発生機序の研究では、前回の研究で誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)の神経障害性作用が脊髄損傷後にも重要な役割を果たしていることが示された。遅発生の細胞死であるアポトーシスとiNOSの関連が脳の虚血性障害などで示されているが、今回の研究で脊髄損傷後にアポトーシスが誘導されることを、電気泳動でDNAのfragmentationが起こっていることで明かにし、さらに組織学的にも確認した。また、酸化ストレスとの関連では、前回の研究で実験的に二次的脊髄障害と好中球の関連を明かにしたが、今回臨床例において、白血球数の増多と神経症状の増悪の関連性を示唆する結果を得た。実験的には、Superoxide Dismutase(SOD)は従来、虚血性脊髄障害の虚血前投与によりその効果が報告されているのみであった。今回、組織親和性と生体内半減期を改善することにより、生体内でのより強い抗酸化作用が期待できるレシチン化SODの有効性を脊髄損傷後の投与で検討した。その結果、運動学的により良好な改善が得られ、その機序として、好中球の侵潤、脊髄血流減少、脊髄浮腫の抑制効果などが示された。今後、酸化ストレスと一酸化窒素の関連、それぞれの阻害物質の有効性とその投与法を検討し、再生実験に応用していく予定である。

HSPが成熟した哺乳類の脊髄で発現することはまだ充分明らかでなく、今年度はまず全身熱刺激によるHSPの発現状況を検討した。その結果、HSPは全身熱刺激により脊髄内に発現することをWestern blot,Northern blotで確認した。さらに、これらの発現が神経細胞でなされていることを免疫組織学的に示した。これらの結果は、HSPの脊髄保護作用の可能性を示している。また、実験的に示した活性化好中球の関与を、臨床的に脊髄損傷後の亜急性期に起こる機能増悪と白血球の関与を示した。さらに、一酸化窒素や酸化ストレスが関与しているとされているアポトーシスが人間の損傷後の脊髄にも受傷後2ヵ月にわたり発現していることを剖検例を用い、組織学的に証明した。これらの結果は、脊髄損傷後の二次的障害機序の解明、阻害が、変性脊髄に対する神経移植、再生条件を検討する際に不可欠であることを示している。
中国古代法制の形成過程

2年間の研究期間においては、睡虎地秦簡と張家山漢簡という二つの出土資料に基づいて。(1)訴訟手続の復元とその特徴、および(2)刑罰制度の特徴とその歴史的変遷、の二点を実証的に解明することに焦点を当てた。その結果明らかになった事実は、およそ次の通りである。(1)刑事訴訟の最初の手続を担ったのは、獄吏と呼ばれる役人であった。彼らは官秩の低い下級役人であったが、訴訟手続の中で最も中心となる重要な役割を担っていた。すなわち第一に、被疑者との問答を通して、供述の矛盾を突き、罪状の自認に追い込むことであり、第二に、自認した罪状に応じて的確な刑罰を引き当てることである。この第二の手続においては、律令のような法令ともに、行事と呼ばれる判決例も参照された。紀元前3世紀の秦の国では、様々な事件の判決例を各種書籍の形によって全国の獄吏に周知させる体制がすでに整備されていた。(2)戦国時代から漢初にかけての労役刑には定まった刑期がなく、贖身もしくは恩赦による以外、解放の道はなかった。各種の労役刑に刑期を設定したのは、前漢文帝の13年(前167)に施行された刑制改革であり、『漢書』巻23に記される文帝の詔勅は、刑期設定を命じたものとして解釈されなければならない。ただし、こうした刑期の無い労役刑とは別に、期間を定めた軽度罰労働が文帝以前から存在していた。文帝改革の意義は、その制度を労役刑全体に拡大した点にあると理解できよう。本年度は研究課題を裁判制度の形成過程に置き,国内外の先行学説を整理したうえで,新たに出土した文字資料,とりわけ湖北省江陵張家山漢墓出土の「奏〓書」の分析を進め,その成果をもとに旧稿の補訂を行なった。ここで得られた最も重要な知見は,裁判を担う最末端機関である県の動向が絶えず上級機関の監察のもとに置かれていたという事実であろう。ただしそれは,上級機関さらには国家中央の意志が末端の県まで貫徹していたことを必ずしも意味しない。出土資料から読み取れるのは,上級機関との緊張関係を保ちつつ,一方では上級からの介入なくして自らの職務を全うしようとする県の小吏の姿である。つまり,あらゆる案件は原則として官僚制の末端である県において判断が下されるシステムになっていた。上級機関はそれを批准ないし監察するに過ぎない。このような体制においては,いきおい法学的知識は-意外なことであるが-最末端の小吏のもとに蓄積される。秦漢帝国という巨大な国家が,ともかくも維持されていたひとつの理由は,裁判制度から見る限り,こうした"末端の充実"にあると言えよう。本年度は、研究課題を刑罰制度の形成過程に置き、国内外の先行学説を整理した上で、新たに出土した文字資料、とりわけ湖北省江陵張家山出土の張家山漢簡「二年律令」の分析を進め、その成果をもとに旧稿の補訂作業を行なった。その結果、明らかになった事実は、次の通りである。(1)戦国秦から漢初にかけての労役刑(強制労働刑)には定まった刑期がなく、贖身もしくは恩赦による以外、解放の方途はなかった。(2)各種の労役刑に刑期を設定したのは、前漢文帝の13年(前167)に施行された刑制改革であり、これまで肉刑除去の側面からのみ理解されてきた『漢書』刑法志の一段は、刑期設定の記事としても読み直される必要がある。(3)こうした不定期の労役刑とは別に、期間を定めた罰労働が文帝の刑制改革以前から存在しており、改革の意義はその方式を労役刑全体に拡大した点にある。

最後の(3)は、本年度の研究により新たに得られた認識であるが、それは(1)(2)の主張を補強する意味をもつ。もし労役刑が有期であれば、有期罰労働を別途設ける必要などないからである。労役刑に本来、定まった刑期がなかったのは、肉刑すなわち身体の恒久的な欠損を伴っていたためである。その根底には、身体を毀損された者は社会的に排除され特殊な労役に従事する、という観念があった。したがって、文帝による刑制改革は、法制史上の意義のみならず、社会史的な重要性をも併せもつ。なぜならそれは、異形化による人間の社会的排除という、刑罰にその始原の時から備わっている属性を、最終的に払拭することになったからである。
Ｘ線散乱法による物質表面および埋もれた界面の階層構造の可視化

本研究は、高輝度放射光による回折・散乱手法をつかって、結晶表面および埋もれた界面のナノ・ミクロンスケール構造、すなわちメゾスコピックレベル構造から原子レベル構造までの表面階層構造を可視化する手法開発を目的としている。この目的を遂行するために、表面階層構造を有する薄膜試料の作製、および放射光X線の光量を増大させる光学系、動力学的回折理論に基づく表面構造解析コード、二次元検出器を用いるデータ収集系の開発を行った。表面回折・散乱において、そのシグナルX線の強度は非常に微小であるため高輝度放射光光源が必須であるが、本研究の目的である表面の階層構造の可視化を実現するにはさらなる光量の増大が求められる。そこで、我々は放射光X線分光器に使用されるシリコン分光結晶に、動力学的回折理論に基づく非対称反射を用いる方式を新しく提案した。非対称分光結晶では放射光X線ビームの角度発散に何ら変更を加えることなく、分光結晶を通過するビームのエネルギー幅を増大させることができる。さらに、非対称角と呼ばれる回折面と結晶表面のなす角を選択することでエネルギー幅を自由に設計できる利点を有している。この非対称分光結晶を導入することで、実際に大型放射光施設SPring-8のビームラインにおける光量を最大2.5倍まで増大させることに成功した。この成果は放射光科学に関する学術雑誌Journal of Synchrotron Radiationに受理され近く論文掲載される予定である。シリコン清浄表面に積層させた表面階層構造を有するビスマス薄膜を作製し、高輝度放射光による評価実験を実施した。X線分光器にシリコン非対称結晶を採用することで光学系の高フラックス化を実現し、高い信号対雑音比の散乱データを取得した。表面構造解析コードにX線動力学的回折理論を取り入れる開発を行った。冷却実験に必要な冷凍機を用いた試料冷却マニピュレータを整備した。データ収集系に必要な計算機・ドライエア装置を整備するとともに、その基本的なソフトウエア開発を行った。1)表面階層構造の実空間像再生を行う。3)我々が構築したデータ収集系を、実際の放射光表面回折実験に実用する。
褐色脂肪熱産生におけるTRPV/NCX機能連関の生理学的役割の解明

近年、TRPVチャネルが褐色脂肪細胞における熱産生に関与することが報告され、メタボリックシンドローム治療や肥満改善の標的として注目されている。TRPVを介するCa2+動員が熱産生を誘導すると考えられているが、このCa2+シグナル機序の詳細はさらに解析が必要である。申請者は「褐色脂肪細胞において、細胞内Ca2+輸送に関与するNCXがTRPVと機能連関(分子複合体形成)している」という作業仮説を立てた。本研究では、TRPV-NCX分子複合体の物理的・機能的相互作用のin vitro検証実験および、脂肪細胞特異的NCX欠損マウスを用いたin vivo試験により、この作業仮説を実験的に証明する。
不確定変動幅非依存型制御系設計の研究

本研究では,不確定要素と時間遅れを含むシステムに対して,それらの変動幅の大きさに関わりなく対象システムを安定化させるための制御系設計手法を構築した.特に,システムの状態変数が全て観測可能とは限らない場合を想定して,状態の部分的な出力情報に基づいた安定化制御器の設計法を確立した.不確定要素が任意の大きさの値を取る場合,システムの係数行列における不確定要素の配置が重要となる.不確定変動幅の大きさに関わりなくシステムが安定化可能となるための不確定要素の許容配置構造が明らかにされた.本研究では,不確定要素と時間遅れを含むシステムに対して,それらの変動幅の大きさに関わりなく対象システムを安定化させるための制御系設計手法を構築した.特に,システムの状態変数が全て観測可能とは限らない場合を想定して,状態の部分的な出力情報に基づいた安定化制御器の設計法を確立した.不確定要素が任意の大きさの値を取る場合,システムの係数行列における不確定要素の配置が重要となる.不確定変動幅の大きさに関わりなくシステムが安定化可能となるための不確定要素の許容配置構造が明らかにされた.本研究課題では,不確定要素の与えられた変動幅の大きさに関わりなく安定化制御器を設計するための手法を確立することを目標としている.特に,本年度では,その基礎的な解析として,システムの可制御性と可観測性に関する性質を明らかにすることを目標に定めた.これは,システムのロバスト安定化可能性を保障するためには,まずシステムの可制御不変性と可観測不変性を満足する必要があるためである.このような目標設定のもとで研究に取り組み,その結果幸いにも,線形時不変不確定システムが不確定要素の大きさに関わりなく可制御かつ可観測であるための必要十分条件を導出し,その証明に成功した.Generalized Antisymmetric Stepwise Configurationと呼ばれる幾何学的構造をもつことが,システムが可制御不変であるための必要十分条件であることは既に知られていたので,その構造を持つシステムに対して,可観測不変性を保障するためには、出力係数はどのような条件を満足する必要があるのかを最初に明らかにした.Popov-Belevitch-Hautus定理を応用することにより,可観測不変であるためには,少なくとも2出力必要であることを示した.次に,入力係数だけではなく出力係数も含んだ形式でComplete Generalized Antisymmetric Stepwise Configurationと呼ばれる新しい幾何学的構造を導入し,その構造を持つことが可制御不変かつ可観測不変であるための必要十分条件であることを証明した.この結果により導かれたシステム構造は,安定化制御器を設計する際に重要な知見を与えるものと考えられる.研究目標を計画通りに達成することができたが、さらに,その結果から付随して,有意義な知見を得ることができた.システムの可制御性と可観測性の双対関係に着目し,かつ,Complete Generalized Antisymmetric Stepwise Configurationの双対構造を導入することにより,双対システムが可制御不変かつ可観測不変であるための必要十分条件を明らかにした.双方の構造においては,整然とした反対称性があり,システム論的に意義深い事実を導くことが出来た.動的システムの制御問題を考えた場合,対象システムがある種の不確かさを内包している場合が多く,また,システムの挙動が現在の状態だけではなく過去の状態にも依存しているシステムが多く存在する.故に,不確定要素と時間遅れを含むシステムモデルに対して,システムをロバストに安定化させる制御系設計法の開発が必要となる.本研究課題では,不確定変数と時間遅れを含むシステムに対して,それらの変動幅の大きさに依存しない安定化条件を導出し,与えられた不確定変動幅の大きさに関わりなくシステムを安定化させる制御系設計法を構築することを目的としている.ただし,状態変数が全て観測可能であるシステムの安定化問題は先行研究により解決していたので,本研究課題では,特に,状態変数が全て観測可能とは限らないシステムに対して,部分的な出力情報に基づいた出力フィードバックによりシステムを安定化させるための制御系設計法を構築することを目的としている.昨年度の研究課題では,システムの出力フィードバック安定化を達成するために必要な概念であるシステムの可観測性について考察した.その結果,不確定変動幅の大きさに関わりなくシステムが可制御かつ可観測となるための不確定要素の許容配置構造を明らかにした.本年度の研究課題では,昨年度の研究で得られた知見に基づいて,システムの出力フィードバック安定化問題を検討した.与えられたシステムの不`確定構造に対応して,適切に出力係数行列を選ぶことで,全状態変数が観測可能である場合に許容できた不確定要素配置構造と同様の構造を持つシステムに対して,出力フィードバックにより不確定変動幅大きさに関わりなくシステムの安定化が可能であることが証明された.さらに,導出された安定化条件を満足するシステムに対して,システマチックに安定化制御器を設計者する手法が構築された.以上の研究成果により,任意の大きさの不確定変数及び時間遅れが与えられても出力フィードバックにより必ず安定化が可能となるシステムのクラスが明らかにされた.
脳腫瘍血管の形成機序:細胞動態からみた腫瘍血管と胎生期脳血管の比較検討

ヒト神経膠腫の組織学的特徴の1つである糸球体様血管(GBV)の生物学的性質は未だ未解決の問題が多い。本研究は、実験的にエチルニトロソウレア誘発ラット神経膠腫を作成し、その中に形成されるGBVの形態的・細胞動態上の特色を明らかにすることを第1の目的とした。その結果、1.中枢神経系に占拠性膠腫を形成した23膠腫中、13膠腫にGBVが認められた。2.GBVは星状膠腫、異形突起細胞腫、異形膠腫などの組織像が複数混在した混合型膠腫に多く出現していた。3.膠腫GBVの中心部には血管間葉組織が高頻度で存在し、GBVは花冠状配列を示した。4.GBVの第VIII因子関連抗原の発現は、他の腫瘍血管に比し亢進がみられた。5.GBV内皮細胞のS期細胞標識率は、他の標識率との間での相関は見られなかった。6.GBVは、神経以外に発生した腫瘍にはみられなかった。以上の結果は、GBVが膠腫の中にほぼ特異的に形成され、しかも膠腫を構成する腫瘍細胞の増殖能とは必ずしも一致しないことを示している。従って、GBV形成機序には、腫瘍細胞や腫瘍内間葉系細胞による血管成長因子の関与が強く示唆された。本研究目的の第2は、神経膠腫ないの血管増生と脳血管の発生初期に盛られる血管増生並びに腫瘍以外の病変に対する脳血管の反応性増生に認められる内皮細胞の形態学的特徴との比較検討であった。現在まで、GBVでしばしば出現する有窓性内皮細胞は、発生初期の脳血管にも存在する事のGBVの三次元構築は、発達期脳血管並びに脳梗塞の反応性血管増生期の血管と良く類似した血管形成増を認めることが明らかになった。すなわちこれら3者の血管新生には、共通した物質の関与が強く示唆され、その作用機序の解明を推進することが今後の重要課題と考えられた。
KMT2欠損子宮内膜がんモデル動物の開発：エピゲノム異常による発がん機序の解明

エピゲノムの異常は、細胞の遺伝子発現パターンを正常状態から逸脱させることにより発がんに寄与すると考えられている。しかし、これまで子宮内膜がんの発症におけるエピゲノムの関与に関しては十分に調べられていなかった。申請者は、がん公開データベースの解析から、子宮内膜がんではヒストンメチル化酵素であるKMT2ファミリー遺伝子群に高頻度で変異が認められることを見出した。本研究ではKMT2欠損マウスを作製し、それによる子宮内膜がん自然発症モデルの開発と発がんの検証を行う。さらに作製したKMT2欠損がんのエピジェネティックな特徴付けを行うことで、がんエピゲノムの実態を明らかにしエピゲノム創薬の足がかりにする。
マグマだまりの固化過程と固化組織の因果関係

昨年度まではキラウエア火山の溶岩湖を想定した玄武岩質マグマだまりの固化過程と固化組織の関係を調べるモデル実験を行った。最終年度は実際にキラウエア火山の野外調査、観測を2ヶ月かけて行った。キラウエア火山は2018年5月にLower East Rift Zoneから噴火し、8月に活動が停止した。私は2018年7月下旬から9月下旬にかけてハワイ島に滞在し、米国地質調査所、ハワイ火山観測所の協力を得て、Lower East Rift Zoneの特にFissure 8を中心とする地域の調査、観測を行った。具体的には週に2回程度、Fissure 8に近接した場で、空振と熱画像の同時観測を行い、それらの解析に加え、近くに設置された定常地震観測点のデータ、また臨時に設置された広帯域地震計のデータの解析を行った。空振観測のために、3つのマイクからなるアレイを構築し、Fissure 8の火口を起源とする音源のシグナルが取得できていることを確認した。得られた空振データを解析した結果、噴火活動が活発になると(i)空振の低周波数成分(0.2-1 Hz)のパワーが増大する一方で、高周波数成分(10 Hz)のパワーは低下すること、(ii)地震のパワーは周波数によらず増加すること、が分かった。これらのスペクトルの違いは、広帯域地震計のデータにおいても確認された。現在はこのスペクトルの違いを理解するための室内実験の準備を進めている。関連して、結晶を含むマグマにおける空振の励起メカニズムを調べる実験を完了した。実験の結果、粒子を含む粘性流体は粘弾性体として振る舞うため、気泡の上部が液面より上に出た時点で破裂が起き、減衰振動で特徴付けられるヘルムホルツ共鳴を励起すること、また同時に高周波数の振動も励起することが分かった。同様な空振波形は阿蘇山で観測されており、本実験はそのモデル候補となることを示した。私達は野外において固化した後のマグマだまりの組織を観察することが出来る。しかし固化組織からマグマだまりの冷却、固化過程を制約する方法は確立していない。これまでにマグマだまりが冷却して熱対流が停止するまでの過程について調べた実験は存在する(Brandeis & Marsh, 1989)。しかし固化が完了するまでの全過程を調べた実験は少なく、その物理は不明点が多い。本研究ではマグマだまりの固化過程と固化組織の因果関係を知るための基礎として、マグマだまりをモデル化した系で冷却、固化の全過程を調べる実験を行っている。本年度は本研究の基盤となった先行研究(Shibano et al. 2013)で用いた実験装置を用い、上下における熱的境界条件を3通り変えた時に、1成分系の溶融ワックスがどのように冷却、固化するかを調べた。その結果、(i)実験を行ったパラメータ範囲では熱的境界条件の違いに依らず固化完了に要するまでの時間は同程度であること、(ii)上面における冷却速度が臨界値以上になると、熱対流のパターンが変わることなく上面から下に向かって固化が進行すること、(iii)熱境界条件の違いに応じて熱対流が停止する直前の温度場を反映した異なった固化組織が形成すること、が分かった。それぞれの結果の理由として、(i)冷却が速いと上面の熱境界層の成長が速くなるため、熱流量が低下し、結果的に固化速度を遅くするため、(ii)冷却が速いと冷却開始から固化が開始するまでの時間が対流が循環する時間の3倍以内と短くなり、パターンが変わるための時間が不十分になるため、(iii)熱対流が停止してから固化が完了するまでの時間が熱拡散の特徴的な時間よりも1桁以上小さいため、と推察した。冷却固化過程を1次元のパラメータ化対流理論でモデリングしたところ、(i)の結果を確認することが出来た。本年度は初期に高レイリー数(Ra=2x10^7)下で熱対流をしている高粘性流体(プラントル数:Pr=700)が冷却、固化する過程を上下の熱的境界条件を3通り変えた場合について実験を行い、その結果を解析した。作業流体として溶融ワックス(融点37°C)を用い、前面からカメラ撮影を行い、温度場と熱流量の測定を行なった。そして上面冷却速度(dTtop/dt)、下面冷却速度(dTbot/dt)を以下の3つの組み合わせの下で実験した(単位は°C/min):(a)基本型:dTtop/dt=0.012, dTbot/dt=0.64、(b)上面冷却型:dTtop/dt=0.5, dTbot/dt=0.64、(c)下面冷却型:dTtop/dt=0.001, dTbot/dt=0.85。実験から冷却、固化は以下の3ステージを経て完了することが分かった: Stage I完全に溶融した状態で熱対流が継続する、Stage II熱対流が継続しながら固化が境界から進行する、Stage III熱対流が停止し、熱伝導のみで固化が完了する。冷却様式(a)-(b)を比較した結果、以下が分かった:(i)

各々のステージの時間の長さは異なるものの、固化が完了するまでの時間は5%以内で一致する、(ii)基本型及び下面冷却型では冷却に伴い対流パターンが変化し、中心で上昇域が形成するのに対し、上面冷却型では対流パターンが変わらず、固化完了直前になってパターンが変化する、(iii)それぞれについて熱対流が停止する直前の温度場を反映した異なった固化組織が形成する。(i)についてはパラメータ化対流理論による冷却過程のモデリングにより、3通りの場合で時間平均したレイリー数の違いが小さいため固化完了に要する時間の違いが小さくなったことが推察された。本年度は(i)初期に熱対流をしていた系の冷却、固化過程を説明するためのパラメータ化対流の数値モデルの作成、(ii)部分溶融(マッシュ)状態を経て固化に至る過程のモデル実験の遂行と解析、(iii)部分溶融したマグマの透明なモデル物質の作成とその中における脱ガス過程の実験と解析、の3つを行った。(i)昨年度行ったマグマだまりの固化過程の実験を説明するために1次元の冷却固化過程の数値モデルを作成し、作業流体(マグマに相当)と実験容器(母岩に相当)の両方をカップルさせて解くことにより、実験結果を良く説明することが出来た。(ii) PEGワックス水溶液は2成分共融系の相図を持つ。水の質量分率が異なるサンプルを用いて固化実験を行った。その結果、固化が部分的に進行した上部境界層が剥離して沈降すること、部分溶融度が高い状態で対流が停止すること、固化に要する時間が熱境界条件の違いに強く依存することが分かった。これらはいずれも単一組成の場合には見られなかった現象であり、実効的な粘性率が結晶分率に依存することに起因していると解釈した。(iii)固化が進行しているマグマだまりではマグマ中に含まれていた揮発性物質が発砲、脱ガスしている。このような脱ガス過程は結晶体積分率の増加に伴い遷移し、固化組織にも影響を与えると予想されるが、その詳細は分かっていない。このような部分溶融体は一般に不透明であるため、起きている現象を直接観察することは困難である。そこで私達は粒子と液体の屈折率を合致させて透明な部分溶融マグマのモデル物質を作成し、その中を上昇する気泡の可視可を行った。そして粒子の体積分率Φの関数として気泡上昇速度のスケーリング則を求めた。また非ニュートンレオロジーに特有の現象として気泡上昇速度が流体の記憶効果の影響を受けること、またクラック状の経路を形成することが分かった。これまでにマグマだまりの(a)冷却、固化、そして(b)脱ガス過程を調べるための実験装置を作成し、実験結果を解析的な理論、数値計算を用いて解釈してきた。(a)については単一成分のワックスをモデル物質として用い、冷却方法を3通り変えた実験を行った。その結果、3通りの場合では、固化過程と形成される固化組織が異なるものの、固化が完了するまでの時間は同程度になることを示し、熱史の数値計算により説明した。その次にワックス水溶液を用いて同じ実験を行い、固体と液体の中間的なレオロジーを持つ部分溶融体が固化過程と固化組織に与える影響を調べた。その結果、部分溶融した場合では対流が停止するまでに要する時間が冷却方法の違いに強く依存することが分かった。また境界層の剥離、結晶沈降など特有な現象が観察され、形成される固化組織に違いが見られた。(b)についてはまず透明な結晶を含むマグマのモデル物質を作成するために屈折率が合致した粒子と液体を選定し、それらを混合、脱泡して任意の粒子体積分率Φを持つサンプルを作成する方法を開発した。その上で実験装置を設計、作成し、それぞれのΦのサンプルについて気泡上昇速度の気泡体積に対するスケーリング則を求めた。そしてΦが増大するにつれて、上昇速度対気泡体積の冪乗則の冪が大きくなることを示し、その結果をずり流動性の増加と、乱流抵抗の減少の両方を用いて説明した。またΦ>