hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ホイスラー合金を用いたCPP-GMR素子に対するスペーサー層材料の選択とその効果

本研究は,ホイスラー合金強磁体薄膜に対する適切な非磁性体スペーサー層材料を検討することを目的として平成22年度より開始された.従来,スペーサー層には伝統的に銅が用いられてきたが,22年度実施の実験的調査により,格子整合性およびスピン依存散乱の観点から,銀が相当よいスペーサー層材料であることが明らかとなった.23年度はさらに銀スペーサーを用いたCPP-GMR薄膜についてより詳細な検討をおこなった.その背景として,ハードディスクドライブ(HDD)のための再生センサー応用が重要な出口と位置づけられる.HDDの記録密度の向上はデータストレージのための消費電力の低減に直接的にインパクトがある.そのため,超高記録密度HDDの再生センサーの開発は重要な技術課題である.現在の再生センサーはスピンバルブ構造を用いているが,実現できる磁気ビット分解能は限界に近づいている.すなわち,より高い記録密度に対応できる,新たなセンサー構造の開発が課題である.その一つの可能性として提案されているものは3層膜センサーと呼ばれるもので,スペーサー層を介し反強磁性的に層間交換結合したCPP-GMR膜を用いるものである.Co,Feといった従来の強磁性材料における反強磁性結合は広く知られているが,これでは高い磁気抵抗値は得られない。この点に着目し,反強磁性層間交換結合をホイスラー合金系で得ることを目指した。昨年度の成果より高い磁気抵抗値が得られることが分かっている,Co2Fe(Al0.5Si0.5)ホイスラー合金と銀スペーサー層を用いたCPP-G駅素子において,スペーサー層の膜厚さをオングストローム単位で制御し,適切な熱処理を施すことで反強磁性結合を見出した.これを用いたCPP-GMR素子のMRおよびノイズ特性評価したところ,低バイアス電流印加時に30%程度の磁気抵抗比を示し,また1×10^8A/cm^2という非常に大きな密度のバイアス電流を流した場合でも,外部磁場に対し線形な抵抗応答かつ低ノイズというセンサーとして必要とされる特性を示すことを見出した.またセンサーの総膜厚は12nm以下であり,この3層膜CPP-GMR素子を用いることで,超高密度HDDに対応しうる高分解能かつ高S/Nの再生センサーが実現できると考えられる.超高密度磁気記録用読み取りヘッドおよびスピントルク発振素子としての応用が期待されるCPP-GMR(電流膜面垂直型巨大磁気抵抗)において,強磁性体材料にホイスラー合金Co_2FeAl_<0.5>Si_<0.5>を用いた素子に対する,非磁性体スペーサー層の材料の効果を調査した.非磁性体スペーサー層にAgを用いることで,最大で室温34%,低温80%という大きな磁気抵抗比を得た.これは現在までに報告されているCPP-GMRとしては最も高い値である.理論モデル(Valet-Fert model)により実験データを解析することにより,この系における大きなCPP-GMRは,Co_2FeAl_<0.5>Si_<0.5>/Ag界面における伝導電子の散乱が,大きなスピン依存性をもつためであることを初めて示した.すなわち,アップスピン電子はCo_2FeAl_<0.5>Si_<0.5>/Ag界面における散乱が比較的小さいが,ダウンスピン電子は大きな散乱を受けるため,大きなCPP-GMRが得られる.このことから,Agはホイスラー合金強磁性体を用いたCPP-GMRにおいて,比較的有効なスペーサー層材料であると結論できる.次に,より高いCPP-GMRを得られる非磁性体スペーサー層材料の探索を試みた.NiAl金属間化合物はCo_2FeAl_<0.5>Si_<0.5>ホイスラー合金と同じ結晶対称性(B2構造)であるため,アップスピン電子の電子構造がこの2材料間で類似していることが予想される.実際にNiAlをスペーサー層に用いたCPP-GMR素子を作製したところ,Agと同等のCPP-GMR値を得た.しかしながらNiAlの短いスピン拡散長により,スペーサー層内でのスピン緩和が問題となることがわかった.本研究は,ホイスラー合金強磁体薄膜に対する適切な非磁性体スペーサー層材料を検討することを目的として平成22年度より開始された.従来,スペーサー層には伝統的に銅が用いられてきたが,22年度実施の実験的調査により,格子整合性およびスピン依存散乱の観点から,銀が相当よいスペーサー層材料であることが明らかとなった.23年度はさらに銀スペーサーを用いたCPP-GMR薄膜についてより詳細な検討をおこなった.その背景として,ハードディスクドライブ(HDD)のための再生センサー応用が重要な出口と位置づけられる.HDDの記録密度の向上はデータストレージのための消費電力の低減に直接的にインパクトがある.そのため,超高記録密度HDDの再生センサーの開発は重要な技術課題である.現在の再生センサーはスピンバルブ構造を用いているが,実現できる磁気ビット分解能は限界に近づいている.すなわち,より高い記録密度に対応できる,新たなセンサー構造の開発が課題である.その一つの可能性として提案されているものは3層膜センサーと呼ばれるもので,スペーサー層を介し反強磁性的に層間交換結合したCPP-GMR膜を用いるものである.Co,Feといった従来の強磁性材料における反強磁性結合は広く知られているが,これでは高い磁気抵抗値は得られない。昨年度の成果より高い磁気抵抗値が得られることが分かっている,

Co2Fe(Al0.5Si0.5)ホイスラー合金と銀スペーサー層を用いたCPP-G駅素子において,スペーサー層の膜厚さをオングストローム単位で制御し,適切な熱処理を施すことで反強磁性結合を見出した.これを用いたCPP-GMR素子のMRおよびノイズ特性評価したところ,低バイアス電流印加時に30%程度の磁気抵抗比を示し,また1×10^8A/cm^2という非常に大きな密度のバイアス電流を流した場合でも,外部磁場に対し線形な抵抗応答かつ低ノイズというセンサーとして必要とされる特性を示すことを見出した.またセンサーの総膜厚は12nm以下であり,この3層膜CPP-GMR素子を用いることで,超高密度HDDに対応しうる高分解能かつ高S/Nの再生センサーが実現できると考えられる.
超精密切削加工による微細構造創成

超精密機械加工法による微細構造の加工のために必要な加工実験を行った。超精密切削加工による微細構造創成を実現するためには、微細切削加工を可能とするマイクロツールの製作が必要である。これら、マイクロツールの材料としては、単結晶ダイヤモンド、タングステンなどの高硬度材料が望ましい。そこで、タングステンをダイヤモンド研削工具によって加工しマイクロツールとして形成可能かどうかを見極めるための基礎実験を行った。その結果、タングステン材料を70μm以下の大きさに加工することが可能であった。また先端付近のRは1μm以下であると推測された。これにより、高硬度材料によりマイクロツールを形成可能であることが示された。また、微細構造物を超精密切削加工により生成する場合、マクロ的な加工の異なり金属材料の結晶構造、組織構造の影響を大きく受ける。とくに、一般の金属材料では結晶粒の大きさが微細構造物の大きさとほぼ同じになるため、結晶粒界段差などによる影響を大きく受けてしまう。そこで、銅の単結晶材料を使用して微細構造の形成を行い、結晶方位と加工状態の関連および多結晶材料との比較を行った。その結果、特定の結晶方位を除くと微細加工を行った際に単結晶材料の方が良好な形状を得ることができた。更に、4軸同時制御による加工を行うことで、微細な構造物を高精度にかつ多数形成することが可能であることも実験により示すことができた。以上の結果より、超精密切削加工による微細構造創成に際して必要とされる基礎的な問題に対する考察を行うことができたと言える。本年度の研究結果の概要は以下の通りである。(1)高硬度材料を用いた微細切削工具製作のための基礎実験超精密切削加工による微細構造創成を実現するためには、微細切削加工を可能とするマイクロツールの製作が必要である。そこで、本年度は、タングステンをダイヤモンド研削工具によって加工しマイクロツールとして形成可能かどうかを見極めるための基礎実験を行った。(2)単結晶ダイヤモンド工具による微細切削加工条件の検証微細構造物を超精密切削加工により生成する場合、マクロ的な加工の異なり金属材料の結晶構造、組織構造の影響を大きく受ける。

また、微細構造物を超精密切削加工により生成する場合、マクロ的な加工の異なり金属材料の結晶構造、組織構造の影響を大きく受ける。とくに、一般の金属材料では結晶粒の大きさが微細構造物の大きさとほぼ同じになるため、結晶粒界段差などによる影響を大きく受けてしまう。そこで、銅の単結晶材料を使用して微細構造の形成を行い、結晶方位と加工状態の関連および多結晶材料との比較を行った。その結果、特定の結晶方位を除くと微細加工を行った際に単結晶材料の方が良好な形状を得ることができた。更に、4軸同時制御による加工を行うことで、微細な構造物を高精度にかつ多数形成することが可能であることも実験により示すことができた。以上の結果より、超精密切削加工による微細構造創成に際して必要とされる基礎的な問題に対する考察を行うことができたと言える。
塩湖の消長過程の解明による水資源と環境変動の関係調査

昨年度掘削したオルゴイ湖長尺試料の光ルミネッセンス年代測定および,昨年度までの調査で採集した露頭の湖沼堆積物の年代決定を進めた。その結果,オルゴイ湖長尺試料はおおよそ完新世に渡る期間を記録した試料であった。しかし外部委託で分析した14C年代測定の結果は,植物片,および貝殻片でデータが合わなかったのみならず,光ルミネッセンス年代測定結果ともあわなかったため,年代論を結論づけることができていない。また露頭試料の年代測定結果からは,同じ流域に属するオルゴイ湖とブーンツァガン湖で類似した湖水位の低下速度が得られ一方現在は別流域に属するオログ湖は,より早く大規模に湖水位が低下していることが明らかになった。夏には調査を行ない,オルゴイ湖,オログ湖では分析を行なった露頭よりさらに高位の古湖沼汀線を調査し,試料採集を行なった。またブーンツァガン湖は低位の古湖沼汀線より試料採集を行なった。また結氷期にコアを取ることが難しいとわかったブーンツァガン湖の代替として,現在は干上がっているツァガン湖での掘削を試みたが,地下水位が高く,すぐに水がついてしまって長尺コアの取得には至らなかった。これらの試料については引き続き研究費を申請していくことによって分析を続けたいと考えている。またこれまで得られた成果については,国際会議等で発表した。また論文執筆も進めた。一件はオルゴイ盆地への流入河川に関するドローンを利用した地形調査に関する論文で,現在の水量よりも多い水量が過去流入しておりそのことは過去湖水が高かったことと整合的であることについて論じた。これはすでに受理されている。二つ目は3つの湖から採取した短いコアの分析結果と気象データを比較したものであり,各分析項目がどのような気象条件を反映するかを示した。この結果は今後,長尺コアから古環境復元を行う際に必須の情報となるものである。これは現在査読中である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は夏に予定どおりモンゴル南西部のオルゴイ湖,ブーンツァガン湖,オログ湖の調査を行った。また予察的に研究サイトの可能性を調べるため,南東部のガンガ湖の調査も行った。オルゴイ湖の調査では,湖深を調べおおよその水深図を作成した。また湖内の水の組成を調べた。それに基づきオルゴイ湖は南湖と北湖に分けることができ,北湖盆の方が水深が深く(1.5 mくらい)かつ塩濃度が高い傾向があった。またドローンによる地形調査を行い,古汀線の確認や流入河川の形状調査を行った。これらの知見に基づき,今後の冬期の氷結時の掘削サイトの決定や,オルゴイ湖の水深変動と河川による水供給の関連性の議論を行った。ブーンツァガン湖では水の組成の調査と堆積物試料の採取を行い,堆積物試料としてはこれまでで最も長い97cmのコアを得ることができた。このコアを用いて粒径,物理量の測定を行った。オログ湖では水の化学組成の調査を行った。またオログ湖とブーンツァガン湖の間にある旧汀線の地形調査を行い,いくつかの露頭で古湖沼堆積物の試料採集を行った。これらの試料は湖水深が深かったのがいつの時代に相当するのかの年代決定に利用する予定である。調査とは別に,予察的に得ていたオログ湖およびオルゴイ湖から採取した堆積物試料の分析をすすめた。その際に放射能濃度を測定することによって堆積年代を決定した。この年代値に基づき,堆積物の粒径や物理量特性の深さに対する変動を年代に対する変動におき換え,地域の気象データとの比較を行った。気象データの解析はデータの安定的な取得がなされていないこともあって難しく,どのような気象要素が堆積物に記録を残しているかの判断はまだこれからであるが,オログ湖では干上がったときと降雨の減少および塩酸可溶物の減少が一致し,オルゴイ湖では最近の平均的な気温の上昇と塩酸可溶物の濃度上昇,および風力と粒径の相関関係がみられた。予定通り夏にモンゴル南西部のオルゴイ湖,ブーンツァガン湖,オログ湖の調査を行った。地形調査に当初予定に入れていなかったドローンによる調査を取入れたため,新たに得られた知見もあり,この分を論文としてまとめ現在投稿中である。また結氷期の長尺コア掘削を目指した冬の調査時には掘削会社との調整を当初予定よりはやめて実施することができた。これら2点については当初予定よりかなりすすめることができている。予察的に得た試料の分析や観測気象データの解析も順調に進んでいる。ただ気象観測データが連続的にないため解析が難しいと感じている。また試料の分析に関して,炭酸塩鉱物の分離が難しく当初予定で考えていた炭酸塩を利用した年代決定がうまく行くかどうかまだ未知数である。これらに鑑み,全体としては概ね順調に進展していると評価した。春に冬期結氷した南西部のオルゴイ湖,オログ湖の長尺試料を採取した。オルゴイ湖では下部に河川性の礫層にあたった。ブーンツァガン湖は湖沼の面積および深度が大きいため,結氷時といえども中央での試料採集が困難であることが判明した。

また10月にはオルゴイ湖,ブーンツァガン湖,オログ湖及び周辺露頭の調査を行った。湖の調査では湖水および流入河川・わき水のpHやアルカリニティ,化学組成の分析を行い,これまでの分析結果と合わせ水の組成変動と気象データとの比較を目指しデータの整理を行った。水の動態調査の一環として湖の周辺および湖間の平地に分布する井戸の水位の調査を行った。干上がっている井戸も多く,乾燥化の影響が井戸にも現れていた。露頭調査ではオルゴイ湖に接する露頭で高位湖底堆積物の調査を行った。ここでは試料を採取したが表面から160cmより下位には永久凍土が広がっていた。ツァガン湖の近くでは標高1400mの高位に湖沼堆積物の露頭を見つけ,調査・試料採集を行った(現在の湖沼のレベルは約1300m)。テクトニックな影響で上昇した可能性もあるため,今後年代決定や堆積物の粒径・化学組成等の分析をすすめ,古環境の評価をすすめる。長尺コアは分取を行い今後の分析の準備を行った。年代測定用の試料は暗室で各分割コアの底面より採取した。その後コアを半割し写真撮影を行うととともにいくつかのスラブに試料をわけた。昨年度までに採取したコア試料や露頭試料の分析もすすめた。露頭試料は柱状図を作成するとともに,光励起ルミネッセンス法による堆積年代の見積もりを行った。オルゴイ湖近くの露頭からは歴史時代を示す若い値が得られた。一方ブーンツァガン湖近くの露頭ではHoloceneにわたる様々な値が得られ,今後の追加分析,炭酸塩のTL分析をすすめることによって,数値の信頼性を高めていく必要がある。予定通り長尺コアを2つの湖で採取し,分析を開始した。夏期調査も予定通り実施し,水の組成分析,露頭の調査を実施した。露頭の調査では特に炭酸塩に着目した調査・試料採集を実施することによって,コア試料では難しいと思われた炭酸塩鉱物の年代測定の可能性を見ることができた。ブーンツァガン湖での長尺コア採集が難しいことも分かり,次の戦略についても考慮を始めることができた。昨年度投稿したドローンによる観察結果の論文は受理にいたらなかったが現在書き直して再投稿を予定している。また堆積物と気象の関係を調べた内容についても現在論文執筆中である。昨年度掘削したオルゴイ湖長尺試料の光ルミネッセンス年代測定および,昨年度までの調査で採集した露頭の湖沼堆積物の年代決定を進めた。その結果,オルゴイ湖長尺試料はおおよそ完新世に渡る期間を記録した試料であった。しかし外部委託で分析した14C年代測定の結果は,植物片,および貝殻片でデータが合わなかったのみならず,光ルミネッセンス年代測定結果ともあわなかったため,年代論を結論づけることができていない。また露頭試料の年代測定結果からは,同じ流域に属するオルゴイ湖とブーンツァガン湖で類似した湖水位の低下速度が得られ一方現在は別流域に属するオログ湖は,より早く大規模に湖水位が低下していることが明らかになった。夏には調査を行ない,オルゴイ湖,オログ湖では分析を行なった露頭よりさらに高位の古湖沼汀線を調査し,試料採集を行なった。またブーンツァガン湖は低位の古湖沼汀線より試料採集を行なった。また結氷期にコアを取ることが難しいとわかったブーンツァガン湖の代替として,現在は干上がっているツァガン湖での掘削を試みたが,地下水位が高く,すぐに水がついてしまって長尺コアの取得には至らなかった。これらの試料については引き続き研究費を申請していくことによって分析を続けたいと考えている。
氷床力学および大循環モデルによる第四紀遷移機構の解明

大気/表層過程と氷床流動過程の間で重要となる相互作用過程はおもに4つほどある。1つはローカルな高度/質量収支フィードバックといわれるもので、氷床が高くなると大気の気温減率に影響され、寒いところに存在する氷床面積が広がり氷床がますます融けにくくなる。また、雪氷過程では重要となるice albedo feedbackがある。さらに大気大循環過程を経るものとして、氷床地形(厚さ数千m級)や冷源によって惑星(定在)波が変調されて気温の空間分布が変調されるstationary wave/temperature feedbackや、氷床地形によってstorm trackの位置さらに降水帯が氷床南縁に極在化して氷床かん養をたすけるtransient eddy feedbackが考えられている。この第三および第四の大気大循環を経たフィードバック過程は、大気線形モデルや大気大循環モデルによってその重要性は指摘されてきたものの、他のフィードバック過程と比較して定量的にどれほど氷床形状をかえるほどのものであるかの評価をした研究はなかった。それは大気大循環モデルと氷床流動モデルとを組みあわせた研究がこれまでほとんど存在しなかったためである。われわれのグループでは、大循環モデルおよび氷床流動モデルの開発およびそれによる数値実験にとりくみ、大気大循環モデルで気候変化のアノマリを氷床モデルへの入力とすることに成功し、氷床が大気に与える影響と大気が氷床に与える影響の両側面を調べることができ、北半球氷床の発生、維持に大気大循環の果たす役割が大きいことを示した。また、求められた形状を大気大循環モデルの境界条件として計算をくり返せば、時間発展問題として氷床と気候の変化を求めることができる。現在の南極/グリーンランドのみならず第四紀に起こった全地球規模の氷床の成長/維持/後退過程を扱う方法を確立できた。本研究は、申請者がこれまで開発してきた氷床3次元力学モデルと東大気候システム研究センターの大循環モデルを組み合わせて、第四紀遷移のような氷期間氷期サイクルの周期の変調の起こる機構を明らかにしようとするものである。初年度の平成11年度は、次のような研究成果が得られた。(1)モデルの開発・改良:大循環モデルも氷床力学モデルもこれまで開発を行ってきたものだが、以下の点について調査、改良をおこなった。(a)氷床力学3次元モデルの座標系の変更。これまで南極など極点付近での使用を前提としていたため直角座標系だったが、極座標系にすることで中緯度まで計算するのが可能になった。またコードの高速化などをてがけたので、12年度の数値計算の効率が大きく高まることが期待される。(b)氷床モデルの入力を、氷床表面での融解・降雪などの収支から温度、降水量などに変更。氷床表面での諸過程を考慮した熱・水収支に基づく方法を採用し、氷床表面モデルとして、大気大循環モデルの出力と氷床力学モデルの入力を仲介するインターフェース部分と位置づけた。具体的には大気大循環モデルを高解像度(緯度、経度約1度程度)の数値実験を行い、現実のグリーンランドなどの既存の氷床の質量収支がよく再現できるための工夫(高度の補正、融解水の再凍結過程の導入)を行い、改良の効果をデータによって検証した。(2)数値実験:大気側についてはこれまでに行った大循環モデルによる数値実験(2万年前の最終氷期実験)をさらに高分解でおこない、2万年前の最終氷期以降に関する古環境データ(地形分布や海面水準データなど)との比較を行った。氷期の氷床の質量収支が正に転じており、氷床の存在の証拠と調和的であることが定量的に示された。平成12年度はいよいよ大気と氷床の両者の結合を行う。
サイロキシン結合蛋白質との親和性を利用するPCB特異的アッセイ系

ポリ塩化ビフェニール(PCB)による内分泌撹乱作用の1つの機序として考えられている甲状腺ホルモン撹乱作用について、そのメカニズム解明とその活性を測定するアッセイ系の開発を検討した。すなわち、サイロキシンは脳の発達に必須であるが、脳移行に際してキャリアー蛋白質であるトランスサイレチンが必須である。そのトランスサイレチンにPCBが結合しサイロキシンの脳移行が阻害される可能性が示唆されている。そのようなPCBにはダイオキシン様の毒性はなく、非コプラナーPCBやその水酸化物が候補として指摘されている。本研究では、そのようなPCBの生物活性を分析、定量することを目指し、まずサイロキシン-トランスサイレチンの相互作用を解析する高感度分析系の確立を目指した。方法として、水晶発振子の周波数変動が結合分子量に相関する原理を応用したAffinix Qを利用し、サイロキシンを直接、もしくはpolyethylele glycol鎖を介してセンサーチップ上に固相化、トランスサイレチンの結合(センサーチップ上の質量変化)を観察したが、両者の相互作用を観察することはできなかった。次に、トランスサイレチンを固相化、リガンドであるサイロキシンを添加し相互作用を観察した。サイロキシンのような低分子の結合を見いだすには質量を大きくする必要があり、サイロキシンのアミノ基を介してアルブミンと結合させ使用した。結果は僅かながら結合が示唆されたものの、測定感度を十分に確保するには到らなかった。以上の実験の総括として、サイロキシンとトランスサイレチンとの相互作用には、サイロキシンのアミノ基が必須であるか(アミノ基の修飾は相互作用を減弱する)、トランスサイレチンとの結合においてサイロキシンの分子サイズ(サイロキシンへの分子修飾そのものが両者の結合に対して空間的に阻害する)が重要な要素であることが示唆された。ポリ塩化ビフェニール(PCB)による内分泌撹乱作用の1つの機序として考えられている甲状腺ホルモン撹乱作用について、そのメカニズムとその活性を測定するアッセイ系の開発を検討した。すなわち、サイロキシンは脳の発達に必須であるが、脳移行に際して必須のキャリアー蛋白質であるトランスサイレチンにPCBが結合し、それによってサイロキシンの脳移行が阻害される可能性が示唆されている。本研究では、そのようなPCBの生物活性を分析、定量することを目指した。原理は、すでに昨年度の予備研究でも述べたとおりであるが、サイロキシンをビアコアなどの高感度分析装置のセンサーチップに固相化し、トランスサイレチンの結合を検討し、そこにPCBが加わることでトランスサイレチンをサイロキシンとPCBが拮抗的に奪い合う状態を解析することとした。しかしながら、前年度の検討ではビアコア上でサイロキシンとトランスサイレチンの結合を確認することが出来ず、アッセイ系の見直しが必要と考えられた。本年度はビアコアに変えて水晶発振子の周波数変動が結合分子量に相関する原理を応用したAffinix Qを利用し、同様な検討を行った。しかしながら、今回もビアコアと同様にサイロキシンとトランスサイレチンの結合を確認することができず、失敗した。原因として、両者の結合には空間的な余裕が必要であり、センサーチップ表面からサイロキシンを離すためにスペーサーアームの導入が必要と示唆された。スペーサーアームは基本的にpolyethylele glycol鎖を応用した修飾剤とし、官能基としてSHなどを有する化合物を候補として基礎検討を再開した。
日本における家の歴史的展開と現状に関する実証的研究

家変動論を精緻化しつつ、家的視点を用いた現代の家族・親族関係の解明をめざし、子育て期の家族についての資料収集・分析・考察を行った。その結果、大都市近郊都市の家族・親族の特徴は、地元層と非地元層に大きく分かれること、6割を占める地元層では30分以内に居住する祖父母から充実した育児支援を得ているが、3割の非地元層は孤立した育児を強いられること、地元層は伝統的「あととり」観念を持つが、家規範には否定的であることなど、家と現代都市家族との関連が明らかになった。現代家族の理解を一層深めるために家的視点を導入する意義ならびに道筋を明らかにすることができた。本研究は、1近世農村における家の変動仮説を新たな資料を用いて検証すること、2歴史的家の展開を踏まえ、現代の都市居住者の親族間サポートの実態と継承に関する意識との関係について家の現代的特質を明らかにすること、3近世の家研究を軸に家の現代的特性を考察し現代家族論の新しい地平を切り開くこと、以上3つを目的とする。当該年度では、1近世の家について、山形県の戸口資料を用いた歴史人口学的分析を行い変動仮説の検証を進めること、2家の現代的特質については、名古屋地域で現地調査を実施し資料を収集すること、を中心的課題とした。概ね、予定通りに研究を進めることができ、下記のような成果がえられた。1家の歴史的展開については、世帯単位の歴史人口学的分析を行い、世帯の変化を解明し、19世紀中葉に東北農村で家的特質が一般化したことを明らかにした。これにより、従来の仮説(東北農村では19世紀中葉に家が確立した)が補強された。ただし、家変容のメカニズムは、従来の仮説とは異なることが想定される結果となったため、26年度以降、より詳細な個人単位の分析を進め、総合的な変動過程の解明を目指す。2家の現代的特質についての現地調査では、調査票調査を実施し、資料収集からデータ化までを進めることができた。子育て期の家族を対象に、父親・母親・祖父母の3者をセットとして調査票を配布し、3つのポイントから、家族生活・家族/親族関係の実態と意識、相互のサポート関係と家意識(相続・継承)へアプローチした。3者をセットとし、家族・親族関係を調査するという枠組みは、本調査の独創的な点であり、本課題を進めていく上での重要なポイントと位置づけられる。次年度以降は、これらの資料を活用し、本格的な分析・考察を進める。本研究は、以下の3つの目的を掲げて研究を推進している。1本研究の代表者が提示してきた近世農村における家の変動仮説を新たな資料を用いて検証すること、2歴史的家の展開のうえに、現代の都市居住者の親族間サポートの実態と継承に関する意識(および実践)との関係について現地調査を行い家の現代的特質を明らかにすること、3近世の家研究を軸に家の現代的特性を考察し、現代家族論の新しい地平を切り開くこと、である。初年度にあたる2012年度は、おもに目的1の歴史的研究の推進と、2の現代に関する実態調査の準備を行った。歴史的研究(目的1)に関しては、データ整備ならびに分析・考察を行った。その成果は、まず学会で報告(Hirai2012、平井2012)し、その後さらに議論を深めて、論文(Hirai 2013、平井2013)にまとめた。従来の分析対象地域(仁井田村)については、新しい視点から再考察するとともに、新しい分析対象地域(山口村)については、おもに出生情報のデータクリーニングならびにコード化を行い、研究会でその成果を報告した。現代の実態調査(目的2)については、名古屋地域でのフィールドワーク(8月)や、連携研究者らとの研究会(第1回、第2回家研究会、8月と3月)を重ね、名古屋地域での定量的な本調査に向け、調査対象地域や調査内容の調整・現状認識の共有化を進めてきた。その結果、2013年度に実施する本調査の具体的な調査対象地域(刈谷市)と調査概要を定めることができた。本研究は、1近世農村における家の変動仮説を新たな資料を用いて検証すること、2歴史的家の展開を踏まえ、現代の都市居住者の親族間サポートの実態と継承に関する意識との関係について家の現代的特質を明らかにすること、3近世の家研究を軸に家の現代的特性を考察し現代家族論の新しい地平を切り開くこと、以上3つの目的を持つ。当該年度では、1については、山形県の戸口資料を用いた歴史人口学的分析、とりわけに結婚パターンの解明を、2については、名古屋地域で現地調査(調査票調査)の分析ならびに補足調査(インタビュー調査)の実施を、中心的課題とした。本年度の研究は、ほぼ予定通りに進み、下記のような成果を上げることができた。1家の歴史的展開について:結婚パターンの歴史人口学的分析を行い、結婚パターンが19世紀中葉以降均質化すること、とりわけ離婚可能期間が限定され、近代に生じた離婚率激減の端緒が近世末に始まっていたことが明らかになった。これにより、従来の仮説(東北農村では19世紀中葉に家の確立はライフコースの均質化を伴う変化であった)を補強することができた。これは「東北農村における結婚パターンの変容:一八・一九世紀の歴史人口学的分析」として論文にまとめ、出版することができた(業績の図書参照)。

2家の現代的特質について:調査票調査の分析を進めるとともに、調査票調査に協力いただいた方の中から、インタビューが可能である人に連絡をとり、10名強の方にインタビューを実施することができた。これでほぼ必要な資料を収集し終えたことになる。加えて、昨年度実施した調査票調査の資料を「育児支援ネットワーク」を中心にまとめ、家族関係学セミナー(家政学会家族関係部会)で報告した(業績の学会報告参照)。本研究「日本における家の歴史的展開と現状に関する実証的研究」では、1近世農村における家の変動仮説を新たな資料を用いて検証すること、2歴史的家の展開のうえに、現代都市居住者の親族間サポートの実態と継承に関する意識との関係について実地調査を行い家の現代的特質を明らかにすること、3近世の家研究を軸に家の現代的特性を考察し、現代家族論の新しい地平を切り開くこと、以上3つを目的に定め着手した。1については山口村(現在の山形県天童市)の事例分析を行い、従来の仮説を一部修正しつつ、全体としては「東北農村の家は19世紀に確立した」との仮説を補強する研究へ結実させることができた(おもな成果は、平井2012、HIRAI 2014、平井2015(以上学会発表)、HIRAI 2013、平井2013、平井2015)。2については、子育て期の家族に焦点化し、方法的にも新たな挑戦をしながら、愛知県刈谷市で調査票調査を行い、現代家族の育児ネットワーク・親族・家意識の実態、それらの相互関係について分析・考察を行った。そして、都市居住者にこそ伝統的な親族関係や家意識が保持されていること、他方で伝統からは切り離され孤立している家族も併存していることなど、従来、見落とされていた現代家族の特質が明らかになった(おもな成果は、山根・平井・李2014、平井2015a、2015b、山根2015(以上学会発表)、平井編2016)。3従来の家変動論の精緻化に加え、現代都市居住者の家的特質が見えてきたことから、家を取り込んだ新しい現代家族論の可能性が見えてきており、一部については学会報告(平井2015a、2015b)に組み込み、予想以上の手ごたえを得ることができた。今後、家的観点を踏まえた調査分析をさらに展開し、この家族論を大きく育てていく計画である。家変動論を精緻化しつつ、家的視点を用いた現代の家族・親族関係の解明をめざし、子育て期の家族についての資料収集・分析・考察を行った。その結果、大都市近郊都市の家族・親族の特徴は、地元層と非地元層に大きく分かれること、6割を占める地元層では30分以内に居住する祖父母から充実した育児支援を得ているが、3割の非地元層は孤立した育児を強いられること、地元層は伝統的「あととり」観念を持つが、家規範には否定的であることなど、家と現代都市家族との関連が明らかになった。現代家族の理解を一層深めるために家的視点を導入する意義ならびに道筋を明らかにすることができた。本研究は、家の歴史的展開に関する実証部分と、現状に関する実証部分から構成され、最終的に両者を結合させ、長期的観点から日本の家族変動論を再考することを目的としている。平成26年度の歴史的分析では、村山地域(山形県)の歴史人口学なライフコース分析を進め、研究成果を報告することを課題に挙げていた。結婚パターンを中心に歴史人口学的分析が予定通り進み、研究会で報告するとともに、論文にまとめる(成果の図書参照)など、予定以上の成果を上げることができた。平成26年度の現状分析では、名古屋地域で実施した調査票調査の分析ならびに補足調査を実施し、データ収集をほぼ完了させることを中心的課題としていた。実際、補足調査を12月から3月にかけて集中的に行い、考察への準備が整ったと評価している。
高強度・低弾性率と骨結合能を併せ持つ全非金属人工骨の創製と生体機能発現機構の解明

人工椎間板として実用化されているポリエーテルエーテルケトンに炭素繊維を充填した炭素繊維強化ポリエーテルエーテルケトンは、「金属に匹敵する高機械的強度」、「皮質骨に類似の低弾性率」、「金属アレルギーの回避」の3点全てを兼ね備えた、従来の金属製人工骨に代わる新世代の人工骨材料として位置づけられる。しかし、炭素繊維強化ポリエーテルエーテルケトンは骨と自発的に結合する性質を持たない。本研究では、炭素繊維強化ポリエーテルエーテルケトンの力学的特性とアパタイト核の高い生体活性を組み合わせることで、早期に骨と結合する高い生体機能、理想的な力学的性質、生体安全性の全てを併せ持つ骨修復材料の創製を目的とする。
幼児のスプーンから箸への食具使用行動の発達過程と養育者・保育者の食教育ニーズ

昨年度、家庭で、同一の幼児がスプーンから箸を初めて導入する時期に、食具による使用行動の相違点と類似点を握し、その後どのように箸の使用行動を習熟させていくのか、縦断的な発達変化を検討した。その結果、(1)利き手の定着、(2)手づかみと食具使用の比、(3)箸にのせる操作(4)箸ではさむ直前・はさむ時、口に運ぶ時の持ち方の移行(5)両手の協調、(5)1口量の調整等の観点を行動評価項目として重視する必要のあることが明らかになった。この結果をふまえ、本年度は、研究1として、箸を使い始めの時期2・3歳児を担当する保育士約5名と,養育者10人を対象に、平成13年5月に保育士及び養育者にとって箸を使い始める時期に重要度の高い情報と,その活用例について,グループフォーカスインタビューを実施し、箸を初めて使う時期の食具使用行動をめぐる養育者や保育者自身の食教育ニーズを質的に把握した。研究2として、甲府市内幼稚園及び保育園計10園に在園する2・3歳児クラスの養育者約300人,保育者50名を対象に、平成13年9月に,幼児のスプーンから箸への移行過程での行動評価のチェックリストを含んだ質問紙を作成し,実際に養育者や保育者が使用可能であるか,チェックリストの有効性を確認し,食教育のニーズの量的な実態を把握した。以上の結果、幼児のスプーンから箸への移行過程での行動評価チェックリストを作成し、食教育プログラムを提案することができた。今年度の目的は,家庭で,同一の幼児がスプーンから箸を初めて導入する時期に,食具による使用行動の相違点と類似点を握し,その後どのように箸の使用行動を習熟させていくのか,縦断的な発達変化を明らかにすることである.11か月から1歳6か月のA児(手づかみからスプーン使用期の8か月間),2歳7か月から3歳3か月のB児(スプーンから箸の移行期10か月間),3歳4か月から3歳3か月からのB児(箸使用期11か月)のべ333食の家庭での食事場面をVTRで収録して観察し,スプーン使用行動と箸使用行動の行動比較を行った.その結果,(1)利き手の定着,(2)手づかみと食具使用の比,(3)箸にのせる操作(はさむ,つきさす,すくう,かきこむ等),(4)箸ではさむ直前・はさむ時,口に運ぶ時の持ち方の移行,(5)両手の協調(食器の保持と食物の固定,箸の開く時の箸を持たない手のサポート),(5)1口量の調整(こぼす行動)等の観点を行動評価項目として重視する必要のあることが明らかになった.また,箸の使用開始時には,養育者が幼児にどのように教えたらよいのか迷う場面が見受けられたことから,この時期に最も必要な情報の抽出の必要性が明らかとなった.以上を基に,次年度は,保育者・養育者を対象に,グループフォーカスインタビューの質的な分析により,幼児が箸を初めて使う時期の食教育のニーズを検討し,幼児のスプーンから箸への移行過程での行動評価チェックリストを作成し,食教育プログラムを提案する予定である.昨年度、家庭で、同一の幼児がスプーンから箸を初めて導入する時期に、食具による使用行動の相違点と類似点を握し、その後どのように箸の使用行動を習熟させていくのか、縦断的な発達変化を検討した。
リグニン分解系・プロトカテク酸メタ開裂経路の遺伝子・酵素群の全容解明

Sphingomonas paucimobilis SYK-6株は様々なリグニン二量体化合物をバニリン酸、プロトカテク酸(PCA)に分解し、さらに生じたPCAをPCA4,5-開裂経路によって代謝する。本研究では遺伝学的な知見のない主要な芳香環メタ開裂経路であるPCA4,5-開裂系の全容解明を目的とした。ligKは684bpの読み枠からなり、ligIの上流に同じ転写方向で存在した。この結果からPCA4,5-開裂系はligJABCとligK-ligIの2つの逆向きの転写単位から構成されると考えられた。大腸菌で高発現させたLigKを単一に精製し酵素学的諸性質を明らかにした。LigKは150kDaのホモ6量体と推定され、CHAに対するK_mは11.2μM、V_<max>は265U/mgであった。一方、ligJは、ligAの上流72bpに存在する1,023bpのORFであることが示された。ligJを大腸菌内で高発現させ、遺伝子産物を単一に精製した。精製LigJは69.5kDaのhomodimerであり、OMAを4-carboxy-4-hydroxy-2-oxoadipateに変換することをelectrospray ionization-mass spectrometryによって明らかにした。また動力学的パラメーターを含む酵素学的諸性質についても明らかにした。ligJ遺伝子のリグニンモデル化合物代謝における真の役割を明らかにするためにSYK-6株のligJを破壊した。その結果、ligJ破壊株はバニリン酸(VA)とシリンガ酸(SA)の生育能を完全に失った。このことと以前の結果からVAはPCA 4,5-開裂系を経由して代謝されるのに対して、SAは3-O-methylgallateに変換された後、PCA4,5-開裂系とは異なる経路で代謝され、最終的にCHMでPCA4,5-開裂系に合流することが明らかとなった。
書き換え可能ハードウェアを用いたタイルフォールトトレラント手法の実現

1.前年度に提案したタイルフォールトトレラント手法を概存の書き換え可能アーキテクチャに適用する変更,及びその実現可能性について議論を行った。既存のアーキテクチャでは,部分的に回路を再構成する機能を持ったものはそれほど多くなく,また仮に機能を持っていてもそれを利用する上での制限が多いが,本研究ではその問題を本手法上の工夫で解決しアーキテクチャに大きく依存することなく実現が可能であることを示した。2.実現可能であることを検証し,現実に広く利用されている回路に対して本手法を適用するということを行った.具体的には,組み込み用のプロセッサとして利用されているSuperHMPUコアを利用し,:の内容を変更せずにモジュールレベルの分解に留め,書き覚え可能ハードウェア上に実装しその機能溺正常に動作するか確認した。これは,現段階では回路使用率等の問題が挙げられるが,規則牲の少ないMPUコアに対し本手法を適用できたというで本手法の有効性を示すことができたと思われる。3.これらの成果をまとめて学会発表を行った.また,一般向けへの紹介など,企業などへの技術移転も考慮した活動も行った.システムを構成する集積回路について考えた場合,この部分の損傷は他の部分以上に致命的な影響を与えることが多い.このためシステムの信頼性向上では集積回路の耐故障性向上が重要であり,ソフトウェアのエラーだけでなく,ハードウェア的な損傷についても議論を行う必要がある.そこで本研究提案では,ディペンダブルコンピューティングを意識した,受動的な耐故障性の向上(モジュールの多重化と多数決によるエラーの低減)と能動的な耐故障性の向上(損傷モジュールの切離しと正常動作する回路の動的な生成)を組み合わせたタイルフォールトトレラント手法について提案した.集積回路システムに誤動作・故障を引き起こす主な原因の一つとしては,宇宙線・太陽風及びα線などの放射線による影響が広く知られている.この放射線に影響に対する研究結果は数多く発表され現在までに多くの成果をもたらしている.しかし一方で,すべての放射線から集積回路システムを守るのは非常に難しく,また特殊環境下における面積単価は非常に高いため,冗長化構造による受動的な耐故障性の向上にも限界があることが知られている.そこで,タイルフォールトトレラント手法では能動的な耐故障性向上手法を取り入れることで,以上の改善を図っている.具体的には,FPGAの構造を考慮した,タイルと呼ばれる細かいユニットを基本単位とした回路再構成を用いることで故障部分の修復を行うことである.また,本提案手法のもう一つの特徴として,スペアをあらかじめ用意するのではなく故障した段階で正常な回路を能動的に複製することにより,システムの冗長性及び面積使用効率などを従来手法より高めている点を挙げることができる.以上のように本提案では回路再構成機能を用いることで使用面積に対する効率の向上を図っており,これらの知見は,ReConFig2006, EWME2006, AHS2006,の国際学会及びSWoPP高知2006などの国内の研究会で報告を行った.1.前年度に提案したタイルフォールトトレラント手法を概存の書き換え可能アーキテクチャに適用する変更,及びその実現可能性について議論を行った。3.これらの成果をまとめて学会発表を行った.また,一般向けへの紹介など,企業などへの技術移転も考慮した活動も行った.
都心地下空間における街区・地下道一体型防災計画手法の開発

ターミナル駅周辺等に形成される都心地下空間について、街区・地下道を一体開発し、街区側に自然排煙を設置して火災時の避難安全性を確保する計画手法を提示するとともに、水害時の地下空間浸水範囲の抑止、地下の主要鉛直交通路であるエスカレータを利用する避難計算法を誘導した。更に、これらの予測手法を津波避難にも適用できるように拡張した。都心地下空間の防災の基本的可能性について、以下の検討を行なった。(1)都心地区における地下道・公共的地下空間の実態調査東京、上海、ハルビン、ソウルにおいて、駅等を中心に展開する地下道・公共的地下空間とその周辺の土地利用及び空間構成について実態調査し、煙制御等の施設整備及び避難動線の確保の可能性を検討した。(2)街区・地下道一体型計画のプロトタイプの設計とモデリング街区・道路を組み合わせたユニットとして、地下道付道路に囲まれた20000m^2の街区の再開発を想定し、次の2種類の基本計画を、(1)に基づいて行った。建物の地上部分は都心の一般的な容積率のもとで実現可能な規模とする。計画には、施設内容以外に、災害時に想定すべき避難人数の設定等も含む。(1)在来型街区建物地階が地下道と独立に計画され、接点となる開口部を特定防火設備等とする場合。(2)街区・地下道一体型地下道・街区周縁部を開放的にし、地下道へのバリアフリーアクセス、地下道の排煙・避難機能を街区側に持たせる。(3)大規模地下空間の火災時の煙流動の槙型実験及び豪雨水害時の浸水性状に関するCFDシミュレーション地下空間に特徴的な斜路・踊り場等の複合空間について1/20規模の模型実験を行った。次に地下空間全体を含む煙流動及び豪雨水害時の浸水性状の数値実験を行い、煙流動性状に関する再現性の確認と各種計画条件が煙流動性状及び浸水性状の及ぼす影響の把握を行った。(4)エスカレーターの避難利用可能性に関する実験研究エスカレーターを避難に積極活用した場合の群集を想定し、昇降機メーカーが保有する実験用エスカレーター及び大学校舎のエスカレーターによる避難行動実験を行い、エスカレーター避難の予測計算に必要なパラメータを把握した。実験では、停止・起動時の減速・加速、避難群集の密度、高齢者・妊婦等の避難要支援者の有無等をパラメータとした。最近の大都市の都心開発の典型として、ターミナル駅周辺の大規模地下空間の形成が挙げられる。こうした地下開発は、日本のみならず、中国、韓国等にも多く、防災的には、火災、水害等の危険がもともと大きいうえ、規制法令や建築年代が大きく異なる施設の複合を背景とする安全管理・災害対応の困難性等、複雑な課題を抱えている。巨大な歩行交通を有するターミナル駅周辺では、本来、地下空間は、道路交通から安全で気象条件等の影響を受け難い歩行者本位の空間として前向きに計画されるべきであるとの考えから、日本及び韓国、中国の地下開発の調査及び地下空間の火災時の煙制御、豪雨時の浸水緩和とこれら災害時のエスカレータ等を使用した避難計画に必要な設計手法、計算モデルの構築を行なった。特に地下空間では、火災と水害の危険が大きいが、避難誘導は災害を問わず標準化させることが混乱の発生を最小限にすると考えられるため、煙制御と浸水緩和の両方の影響緩和に有効な計画手法を考案し、それに基づく煙流動・新巣シミュレーションモデルを構築した。また、避難については、深層地下等ではエスカレータの使用が不可欠であるとの考えから、エスカレータの作動/停止の両条件で群集避難における歩行速度、入口の有効流動係数の測定等を行ない、階段(上昇歩行)のみならずエスカレータも使用することを前提とする避難計算法を構築した。本計算法のうち、階段歩行部分は、津波避難ビルの計画にも応用可能であり、その検討も行なった。海外の都心地下空間開発については、中国では、都市によって地下空間開発の都市計画的な位置付けが大きく異なり、空間構成も大きく異なること、韓国(ソウル、インチョン)では、防災上、日本の比較的古い地下開発に準じた特性を有すること等を明らかにした。地下道等の公共的地下空間で接続する大規模地下空間だけでなく、避難・煙制御上、地下空間と類似の性格を有する大規模駅舎の通路、大規模駅周囲の地下型通路の火災時の煙制御手法を検討し、その計画指針を誘導した。都心地下空間では、歩行者の鉛直交通経路としてエスカレータが常用化しており、その傾向は駅において特に顕著なため、エスカレータの避難活用可能性を実験により検討し、エスカレータ利用避難計算に必要な移動速度、流動係数の同定を行ったうえ、エスカレータを使用した場合の避難時間、滞留人数・面積等の計算モデルを開発した。エスカレータ利用避難については、自力での鉛直移動が困難な高齢者・障がい者の避難に役立てるという観点から、エスカレータを避難方向に走行させて避難利用する可能性も含んだ計算法となっている。

地下空間で課題となる災害としては当初、火災を想定していたが、水害が懸念される地下施設も多いため、集中豪雨による内水氾濫時の地下空間の浸水予測モデルを開発し、浸水時に避難遅れの発生が懸念される地下駅、中小ビル地階部分を想定して、火災時の煙流動・避難シミュレーションに対応する浸水・避難シミュレーションを行って、水害時の避難誘導方策及び避難を有効にするための施設的改善策の提案を行った。更に、水害時の避難は、臨海部の津波避難と共通点が多いことを考慮して、浸水・避難シミュレーションモデルに基づいて津波避難計画手法を開発し、東日本大震災において顕著な津波被害を受けた南三陸町を対象に高台避難の経路整備、津波避難ビルの整備等のための提案を行った。
大型フッ化鉛結晶の開発とγ線・中性子線に対する応答特性の研究

(1)高エネルギー電子ビーム実験の解析KEK-PSのπ2ラインでおこなったビーム実験の解析を引き続きおこなった。特に以下の2点について、コンピュータシミュレーションも含めて詳細に検討した。◇エネルギー分解能データでみられるノイズ項の存在通常のシンチレータ結晶では観測されない大きなノイズ項があることが判明した。これが光電子増倍管などの回路系によるものなのか、結晶本体によるものなのか考察した。◇応答直線性に見られるゼロ点付近の性質データは良い直線性を示していたが、ゼロエネルギー付近では原点を通らなかった。この特性はGEANT4などのシミュレーションでも見られるが、実験結果は計算値からかけ離れたものになっている。上記との関連性も含め研究した。(2)γ・中性子線・K^O応答のコンピュータシミュレーションGEANT4やEGS4などのシミュレーションコードを用いて、結晶形状、他物質との組み合わせ、粒子ビーム条件など、さまざまなパラメータに対する応答特性を研究した。(3)放射線源や宇宙線を用いた応答特性の測定PbF2,鉛ガラス,PWO4,BSOなど種類の異なる結晶について実測し比較した。今年度は中性子線源Am-Beを購入した。中性子に対する応答特性も今後研究していく。不完全ながらも生成に成功した大型結晶を、20×20×100mmのサイズにカット研磨し、10本のチェレンコフ輻射体を得ることができた。まずは、これらの結晶の透過率の波長依存性を測定し、目視による判断も加えて、ビームテストに使用する9本の結晶を選択した。PbF_2結晶のそれぞれにφ=3/4"の光電子増倍管を装着し、3×3にくみ上げ、断面積60×60mm、奥行き100mm(輻射長=11X_o)の検出器とし、ビームテストを行った。実験は高エネルギー加速器研究機構(KEK)のKEK-PSの2次粒子ビームライン(π2)で行われた。使用ビームは、1.5-4.0GeV/cの電子およびハドロン(π,p,d, etc)である。このエネルギー領域における電子は、検出器内で電磁シャワーを形成するので、それに対する応答特性を調べることは、γ線に対する応答特性を調べることとほぼ同義である。また、陽子線に対する応答を調べることは、将来の中性子線に対する応答を研究していく上で大いに参考になる。実験結果は、電子線に対して、良好なエネルギー応答の直線性を得ることができたが、エネルギー分解能のノイズ項の寄与が大きい様子も観測され、その原因は今後の解析が必要である。ビームテストのデータを適宜、GEANT4やEGS4のシミュレーションと比較検討していきながら、研究を進めた。
理想的なジーントラップ法の開発と国際的マウスゲノムプロジェクトへの実質的貢献

現在、マウス・ゲノム科学の研究者のほとんどは、「ES(標的)細胞中で発現していない遺伝子群をランダムにトラップし、それらの機能を完全に破壊することは困難である」と考えている。我々は、この障壁の本質がnonsense-mediated mRNA decay (NMD)と呼ばれるmRNAサーベイランス機構にあることを突き止め、新しい遺伝子トラップ法「UPATrap」を開発し、NMDによって引き起こされる問題点を完全に克服することに成功した。UPATrap法を用いてES細胞中で休眠中の遺伝子をランダムにトラップし、それらの機能を完全に破壊することにより、「The Knockout Mouse Project」(最近になり提唱された大規模な国際的共同研究計画。Nat.Genet.36,921-924,2004)に対し、我々は非常に大きな貢献を果たすことができる。我々は、オリジナル型UPATrapベクターとマウスES細胞を用いてジーントラップ実験を実施し、内在性遺伝子がランダムに破壊されたES細胞クローンの数をさらに増加させ、その関連情報をインターネット上で公開した(http://bsw3.naist.jp/kawaichi/3kenfile/index.html)。同時に、UPATrapベクターの新しいバージョンを完成させ、ノックアウト・マウスを作製する際に問題となるIRES配列を利用しなくともNMDを抑制することが可能であることを示した(未発表)。この間、カナダの国家的ゲノムプロジェクトのひとつであるCMHD(http://www.cmhd.ca/)は、我々が開発したUPATrap法を用い、マウスES細胞中の遺伝子をランダムに破壊するプロジェクトを我々との共同研究としてスタートさせ、既に多くのクローンを得ることに成功している。現在、マウス・ゲノム科学の研究者のほとんどは、「ES(標的)細胞中で発現されていない遺伝子群をランダムにトラップし、それらの機能を完全に破壊することは困難である」と考えている。我々は、この障壁の本質がnonsense-mediated mRNA decay(NMD)と呼ばれるmRNAサーベイランス機構にあることを突き止め、新しい遺伝子トラップ法「UPATrap」を開発し、NMDによって引き起こされる問題点を完全に克服することに成功した。UPATrap法を用いてES細胞中で発現されていない遺伝子をランダムにトラップし、それらの機能を完全に破壊することにより、「The Knockout Mouse Project」(最近になり提唱された大規模な国際的共同研究計画。平成17年度、我々は、論文(Nucleic Acid Res.33,e20,2005)で報告したオリジナル型UPATrapベクターとマウスES細胞を用いてジーントラップ実験を実施し、内在性遺伝子がランダムにトラップ(破壊)されたES細胞クローンの数を増加させた。同時に、UPATrapベクタ・の新しいバージョンを完成させ、ノックアウト・マウスを作製する際に問題となるIRES配列を利用しなくともNMDを抑制することが可能であることを示した(未発表)。この間、カナダの国家的ゲノムプロジェクトのひとつであるCMHD(http://www.cmhd.ca/)は、我々が開発したUPATrap法を用い、マウスES細胞中の遺伝子をランダムに破壊して行く方針を決定した。

UPATrap法を用いてES細胞中で休眠中の遺伝子をランダムにトラップし、それらの機能を完全に破壊することにより、「The Knockout Mouse Project」(最近になり提唱された大規模な国際的共同研究計画。Nat.Genet.36,921-924,2004)に対し、我々は非常に大きな貢献を果たすことができる。平成18年度、我々は、オリジナル型UPATrapベクターとマウスES細胞を用いてジーントラップ実験を実施し、内在性遺伝子がランダムに破壊されたES細胞クローンの数をさらに増加させ、その関連情報をインターネット上で公開した(http://bsw3.naist.jp/kawaichi/3kenfile/index.html)。同時に、UPATrapベクターの新しいバージョンを完成させ、ノックアウト・マウスを作製する際に問題となるIRES配列を利用しなくともNMDを抑制することが可能であることを示した(未発表)。この間、カナダの国家的ゲノムプロジェクトのひとつであるCMHD (http://www.cmhd.ca/)は、我々が開発したUPATrap法を用い、マウスES細胞中の遺伝子をランダムに破壊するプロジェクトを我々との共同研究としてスタートさせ、既に多くのクローンを得ることに成功している。