hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規窒化物半導体共振器構造による光制御に関する研究

このMQW構造を活性層として、-c面InGaN/GaN MQW LEDの作製を行った。この結果、2.において、MOVPE法を用いて初めて-c面InGaN/GaN MQW LEDによる赤から青までの可視光全域波長での発光の実証に成功した。今後、p型GaN層の正孔濃度を向上させることで、LEDの発光効率の向上を行う。また、-c面の組成むらと発光機構の原因を解明することを目指す。昨年度に引き続き新規の面方位であるN極性(000-1)(-c面)InGaNの発光素子開発を進めた。まず、前年に作製した-c面InGaN発光ダイオード(LED)の微視的な構造・光学特性を測定し、その結果を基に、素子特性の改善を試みた。結果として、前年度に他機関に先駆けて発表した可視光波長全域での発光を有する-c面InGaN LEDにおいて、自己形成量子ドット的な発光中心からの狭線幅励起子分子発光を発見、その特異な発光機構を明らかにした。この狭線幅発光は、高スペクトル純度な量子光源として期待される。また、素子特性の向上を目的として-c面p型GaNの品質向上を行った。この結果、原料供給Mg/Ga比、原料供給V/III比、成長温度を最適化することで、正孔濃度を向上させることができることを明らかにした。加えて、InGaN/GaN量子井戸構造の組成および膜厚均一性を向上させるための下地GaN層の平坦化も行った。基板の微傾斜角の方向を90度変化させることでステップバンチングが抑制し、-c面GaNの表面平坦化ができることを示した。この際の表面の原子ステップの形状はステップ端の形成エネルギーで説明することができる。この平坦な-c面GaNテンプレート上に成長したInGaN/GaN量子井戸構造の微視的構造・光学特性を調べた。結果、微視的構造の均一性が向上していることが放射光施設でのマイクロビームX線回折測定より明らかになった。また、光学特性としてフォトルミネッセンス測定より発光スペクトルの半値全幅が狭くなっており光学的な均一性が向上していることが示唆された。以上は、可視光波長全域での発光を有する-c面InGaN発光素子の高品質化に有用な知見である。集積化が可能な窒化物半導体新規共振器構造を用いて量子光学的事象発現の実証を大きな目標として掲げ、本年度はその励起光源として、広い範囲での波長選択が可能なInGaNの特性を-c面という新規の面方位を用いることで充分に実証することができた。具体的には、初めて-c面InGaNを用いて赤から青色までの発光を有するLEDを実現した。これらの成果により応用物理学会講演奨励賞を始め5つの賞を受賞している。また、発光の狭線幅化につながる平坦な-c面InGaN/GaN MQW構造の成長技術の確立も行っており、おおむね順調に研究が進展していると判断できる。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、本年度行ったMOVPE成長-c面InGaN光学素子による全可視光域での波長発光の実証に続き、その発光効率向上のための-c面p型GaNの正孔濃度の改善を行う。また、初年度に明らかにしたMOVPE成長-c面InGaN成長におけるc面サファイア基板微傾斜角のInNモル分率への影響より、ステップ端におけるIn取り込みによる発光線幅の広がりが問題であることがわかったため、これの原因となるGaNテンプレート表面のステップバンチングの問題を解決し発光の狭線幅化を試みる予定である。
金利の期間構造と確率偏微分方程式

金利の期間構造に対しては種々のモデルが提唱されているが、どのモデルも一長一短があり、実証研究からも必ずしもどのモデルがよりよいか全くわからない状況である。金利の期間構造の究極のモデルとして確率偏微分方程式モデルが考えられる。本研究では、金利の期間構造の候補となり得る確率偏微分方程式について、解の存在や一意性、解の性質についての研究を行った。まず金利の期間構造のモデルとなり得る確率偏微分方程式のクラスとしてどのようなものがあるかを調べ、金利が非負であるという仮定の下ではno arbitrageの条件を満たすことを証明した。次に、確率偏微分方程式がマルコフ型である場合を研究した。まず、係数がリプシッツ連続である場合に解の存在し一意であることを証明した。さらに、金利が常に正となるための十分条件を与えた。金利の非負性を仮定したとき、先物金利がゼロとなる点があったとき、金利のゼロ点がどのように伝搬するかについて研究し、先物金利がゼロとなる時、no arbitrageの仮定の下ではその先物金利は満期までゼロにとどまることを示した。また、拡散項に対するある条件の下では先物金利のゼロ点が拡大していくことを示した。これらの結果は、金利は常に正であると仮定することが現実的であることを示している。このようなモデルにおいて現実のデータからどのように統計的にパラメータを推定するかについての研究、係数がリプシッツ連続性を持たない場合の解の存在と一意性に対する研究は今後の課題として残った。
小学生時代の教育・地域環境が非認知能力の形成に与える影響

本研究では、小学生時代の学校教育およびコミュニティ・神社仏閣の存在などの地域環境が、成人になってからの非認知能力・社会的選好へ与える影響と、それを通じて労働市場における成果に与える影響について実証的に明らかにする。日本の小学校教育は全国一律と思われているが、実際には教育方法には自由度があり、様々な違いが学校ごとにある。そのような学校ごとの教育手法の差やコミュニティの差は、非認知能力に差をもたらす可能性がある。アクティブラーニングを始めとする新しい教育手法や日本式教育手法の非認知能力の長期的影響を明らかにすることが本研究の意義である。
高転換効率を指向したトリブロモシラン再生反応の反応機構解明に関する系統的研究

流通反応系において,テトラブロモシランと水素ガスによるトリブロモシラン再生反応をガスクロマト装置によるオンライン分析を行った。テトラブロモシラン転換率は700°Cで約50%に達した。テトラクロロシランによる同一条件下での実験から,テトラクロロシランでは転換率が低いことがわかった。この結果は,テトラブロモシランからトリブロモシランへの再生反応はテトラクロロシランに比べてエネルギー的に有利であることを示し,これは擬一次反応による熱力学計算からも明らかとなった。最後に,550°Cおよび600°Cでの反応速度定数は,それぞれ0.0162 s-1と0.128 s-1と見積もられた。光エネルギーを電力に変換する太陽光発電の導入が進んでいる。太陽電池の原料であるポリシリコン製造法の一つに,SiとHClによるクロロシランの製造と,続くトリクロロシラン(SiHCl3)からのSi析出がある。一方,Si析出の反応時に,テトラクロロシラン(SiCl4;低シリコン析出能)が大量に副生する問題がある。SiCl4からSiHCl3への再生反応が検討されてきたが,転換率が15-30%程度と低いために,クロロ系でのクローズドサイクルは達成されていない。本研究は,ブロモシランをシラン源としてテトラブロモシラン(SiBr4)からのトリブロモシラン(SiHBr3)の再生反応(1(SiBr4+H2→SiHBr3+HBr)と2(3SiBr4+2H2+Si→4SiHBr3))について,反応条件を系統的に変更した。また,等価な条件でクロロ系との再生反応との比較を行った。初年度,反応条件(H2濃度,流量,反応温度,Siの有無)について精査を行い,ブロモシランの転換率が50%(750°C)に達することを明らかにした。参考文献から,Siを含む反応2が有利であると報告されている。本研究においても反応2を検討し,SiHBr3の生成量は増加するが,同時にSiBr4がさらに副生することを明らかにした。また,得られたブロモシラン純度は導入するSi純度に影響されることもわかった。最終年度,Siに代わる充填剤の検討及び等価な条件でのクロロ系との比較を行った。SiO2およびSiCを検討した。SiO2では,吸湿性のために熱処理工程が必須であった。また,SiCは高純度品の入手が容易で,高い熱保持力・臭化水素に対して未反応性のため効果的な充填剤であることが分かった。結果,55%(750°C)の転換効率を達成した。700°Cでは等価な条件下で実施したクロロ系に比べて,ブロモでは2.5倍の転換効率であった。本研究の目的は,トリブロモシラン(SiHBr3)からポリシリコンを析出する工程で問題となっている大量に副生するテトラブロモシラン(SiBr4)を解決することである。具体的には,SiBr4からSiHBr3への再生反応について,反応条件を系統的に変更し,高い転換率の反応条件を明らかにする。平成24年度では,再生反応1(SiBr4+H2→SiHBr3+HBr)と2(3SiBr4+2H2+Si→4SiHBr3)について検討した。再生反応1について,反応パラメーター(反応温度,H2濃度,ガス流量)の最適化を行った。SiBr4のGC減少量から転換率を算出した。ガス流量:反応温度700°C,H2濃度を25vol%に固定し,ガス流量を20から120mL/minまで変更した。ガス流量が80mL/min以上で,SiBr4転換率が28%に達した。H2濃度:反応温度700°C,ガス流量80mL/minに固定し,H2濃度を25から75vol%まで変更した。H2濃度が50vol%以上において,SiBr4転換率が36%に達することがわかった。反応温度:ガス流量80mL/min,H2濃度50vol%に固定し,反応温度650°Cから800°Cまで検討した。反応温度が750°CでSiBr4転換率が51%に達し,800°Cで53%に達した。一方,再生反応2の場合,反応温度の上昇に伴って,SiBr4転換率が低下することがわかった。これは,副生したHBrがSiと反応することで,ブロモシラン(SiHBr3とSiBr4)を生成するためである。結果,Siを導入することで見かけのSiHBr3生成量は増加するが,同時にSiBr4がさらに副生することがわかった。また,生成されるブロモシランはSiの純度に左右されることが考えられる。

オンラインガスクロマトグラフィー装置を備えた自作の反応装置によりSiBr4からのSiHBr3の再生反応の追跡に成功した。また,反応パラメータとSiBr4転換率の相関性について明らかとした。現時点での最適条件は,ガス流量80mL/min,H2濃度50vol%,反応温度750°Cにおいて,SiBr4転換率が50%を超えることがわかった。これはクロロ系の再生反応の2025%に比べ,2倍の値であり,効率では3倍に達する。また,クロロ系の転換率(25%@1000°C)に比べて,ブロモ系ではより低温(750°C)で高い転換率(50%以上)を実現できることが分かった。一方で,反応系にSiを加えることで,SiHBr3の生成量も増加するが,原料であるSiBr4がさらに副生することがわかった。さらに,反応系に導入するSiの純度が生成するブロモシランに影響を与えていると考えられる。今後は,Si有無の差別化を実験的・理論的に考察する。Si有無に関する転換効率向上の検討を行う。また,速度論データを得るために反応パラメータ(反応温度)を変更し,速度定数k及び活性化エネルギーEの算出を試みる。反応速度解析は,充填剤(V)に対する反応ガス流量(u)の通過時間(=接触時間(t=V/u))から見積もるため,充填剤の体積変化がない実験を行う必要がある。Si無の再生反応において,充填剤として臭化水素と反応しない二酸化ケイ素(SiO2)及び炭化ケイ素(SiC)を検討する。反応温度と反応ガス流量を系統的に変更することで,速度定数を見積もり,活性化エネルギーの評価を行う。また,熱力学的考察を行い実測値との比較を行う。さらに,高純度のSiを用いることで,再生反応2について再検討を行う。該当なし
神経型ニコチン性アセチルコリン受容体の変異マウスにおけるCa依存型シナプス異常

Acetylcholine(ACh)やnicotine刺激によって神経型ニコチン受容体(N-nAChR)チャネルを通過するCa^<2+>(receptor-activity modulating intracellular calcium:RAMIC)が、共存する他種の受容体活性をコントロールするという著者らの仮説を中枢および末梢レベルで実証すること、及びM-nAChRのサブユニットβ2とα7がその機能に寄与している可能性を検討した。Changeux教授の研究室で作製したβ2(-/-)ノックアウトマウスの骨格筋終板および黒質緻密帯(substantia nigra pars compacta)におけるRAMIC特性の変化を、β2(+/+)wild-type siblingマウスと比較した。β2(-/-)マウス短指屈筋の単一細胞終板において、AChやcytisineによってRAMICが発生し、AChチャンネル電流の開口頻度の脱感作もβ2(+/+)マウスと変わらなかったので、α7(-/-)マウスでさらに検討する必要が出てきた。一方、β2(-/-)マウス黒質緻密帯においてnicotineによって動員されるRAMIC量はコントロールマウスに比べて非常に減少した。中脳における黒質ドパミン神経は線条体に投射に、運動機能を調節している。この機能の損傷が、固縮、無動、姿勢調節障害などを特徴とするパーキンソン病を起こす。黒質緻密体のドパミン神経には数種類のN-nAChRが発現し、神経の活動度を調節している。nicotine刺激によりβ2またはα7を含む2種類のN-nAChRがRAMICを動員し、ドパミンニューロンを活性化し、神経終末および樹状突起からのドパミン遊離を促進すると考えられる。一方,nicotineやepibatidineのようなN-nAChR活性薬が炎症性痛覚過敏や糖尿病性神経症モデルに治療効果を示し,耽溺性のない新しい鎮痛薬の探索研究が始まっている。正常マスス骨格筋終板のN-nAChR活性に対して、arachidonic acidとprostaglandin D_2がM-nAChRのチャネル電流の脱感作反応を促進し、両者の作用は相乗的であることが明らかにした。これらの病態による痛みやしびれなどの感覚障害が生ずるメカニズムを明らかにするきっかけが得られた。骨格筋のシナプス後部、即ち終板部位に、神経型の(N-)ニコチン性アセチルコリン受容体(nAChR)が共存し、Receptor Activity-Modulating Intracellular Ca^<2+>(RAMIC)を介した脱感作機構が作動して、筋型の(M-)nAChR活性をコントロールしていることを、本研究代表者のグループが発見した。次段階として、N-nAChRのサブタイプを構成しているサブユニットを推察し、決定する必要がある。そこで、本研究ではその方法論の一つとして、ノックアウトマウスを用いて、反応性の差異を検討する必要が出てきた。パスツール研究所のChangeux教授のグループはN-

nAChRのサブユニットの一つであるβ2のノックアウトマウスを作成・保持しているので、野島浩史及び恒枝宏史をパスツール研究所へ派遣したところ、Changeux教授の指導下に、そのノックアウトマウスでは電気生理学的にM-nAChRのチャネル電流の脱感作がなくなることを発見した。RAMICの測定は目下、実験途中である。一方、木村郁子と出崎克也は富山医薬大で、agonistの局所投与や灌流法によるRAMIC測定を可能にした。そのため、従来、神経筋標本を用いて、cholinesterase阻害剤存在下、神経刺激によって遊離されるAChによってのみ観察してきたRAMIC現象を、N-nAChRに固有な種々のagonistの作用にまで拡張して見ることが可能になった。その結果、agonistの濃度-Ca^<2+>反応曲線やantagonistの濃度-Ca^<2+>反応抑制曲線の体系的比較ができ、RAMICがα-bungarotoxin,methyllycaconitine-sensitiveであること、即ち、α7様の特性を持つことなどを明らかにできた。荻野信義教授、木村正康名誉教授はアメリカのテキサス大学サンアントニオ校や、ワシントンDCで開催されたnAChRの国際学会で、Changeux教授と共に現地参加し、以上の結果を討議した。中脳における黒質ドパミン神経は線条体に投射し、運動機能を調節している。この機能が損なわれると、固縮、無動、姿勢調節障害などを特徴とするパーキンソン病になる。黒質緻密帯のドパミン神経には数種類の神経型ニコチン性アセチルコリン受容体(N-nAChB)が発現しており、神経の活動度を調節していることが知られている。本研究では細胞内カルシウム動態を指標にして、そのメカニズムを検討した。実験には野性種およびN-nAChR-β2サブユニット遺伝子欠損マウスから摘出した脳の冠状スライスを用い、薬物を潅流した場合に、ニューロンの細胞体におけるカルシウム濃度変化をfura-2蛍光法により測定した。細胞内カルシウム濃度はニコチン刺激により比較的長時間(5-10分間)上昇した。この濃度上昇には外液カルシウムの流入に伴う細胞内カルシウム遊離機構の活性化が不可欠であった。β2欠損マウスではニコチン刺激によるカルシウム濃度の変化が著しく減少し、α7-N-nAChR拮抗薬メチルリカコニチンを添加することによりほぼ完全に消失した。α7-N-nAChR作動薬のコリンはいずれのマウスの標本においてもカルシウム動員を引き起こした。またニコチン刺激中および刺激後において、自発的にカルシウムスパイクを発生するドパミンニューロンの割合が増大した。この増大は少なくともβ2-N-nAChRの活性に依存的であった。以上の結果から、ニコチン刺激によりβ2またはα7サブユニットを含む2種類の11AChRが細胞内にカルシウムを動員し、ドパミンニューロンの活性化を引き起こすと結論できた。これらの変化が神経終末および樹状突起からのドパミン遊離を促進すると考えられる。
IL-28BのSNPとHCV遺伝子に関する研究

慢性C型肝炎患者に対する治療薬はペグインターフェロン・リバビリン併用療法が主なものである。近年慢性C型肝炎に対する治療抵抗性を規定するSNPがIL-28B遺伝子内に存在することが報告された。本研究では患者肝生検サンプルを用いて治療前の肝内インターフェロン関連遺伝子の発現状態を調べ、IL-28BのSNPが著効例に多いタイプでは抗ウイルス遺伝子の発現が低く、インターフェロンシグナルを負に制御する遺伝子の発現が高いことを報告した。C型漫性肝炎に対する治療はペグインターフェロンやリバビリンの併用により改善したが、難治性のgenotype 1b,高ウイルス量の症例ではウイルスを完全に排除できるのは50%程度であり、治療によるうつ病や肺線維症など重篤な副作用があることが問題である。治療薬のインターフェロンはサイトカインのひとつであることから、治療効果の差異の要因として、ヒトゲノムの微妙な差異(SNP等)に由来する免疫反応の差、感染したウイルスゲノムの配列の差異に由来するインターフェロン抵抗性の差などが考えられる。本研究ではこれら宿主側、ウイルス側の両者を詳細に検討し、C型慢性肝炎の治療の改善を目指すとともに新規治療のシーズとなる遺伝子の探索を行うことを本研究の目的とする。平成22年度の実施計画としては、IL-28BのSNPをタイピングしたHCV患者のウイルスのアミノ酸配列と臨床背景について詳細なデータベースを構築し、HCVcoreアミノ酸の配列、ISDR(NS5A)の変異数、血小板、組織学的進行、トランスアミラーゼなど種種の臨床データを調べ相関を解析する。さらに、HCV core,ISDR,IRRDRの領域に種々の変異を有するクローン化ウイルスを作製し、IL-28BのSNPがmajor,minor allele homo各々のヒト肝臓を持つキメラマウスを作製して感染実験を行い、これらのマウスにインターフェロン-αを投与し治療効果を検討することとした。IL-28B genotypeとHCV患者のウイルス学的検討、臨床情報との相関を解析したところ、日本人に多いrs8099917のgenotype TTの症例でγGTPは有意に低いが組織学的に進行している症例が多く、HCV coreはwild typeが有意に多いことを見出し報告した。また、治療前の肝内インターフェロン誘導遺伝子(ISG)の発現はIL-28B genotype TTの症例の方が有意に低いことがわかった。このことはインターフェロン治療の著効例のほうが非著効例よりもISGの発現が低いというこれまでの報告と一致する。今後、なぜIL-28BのSNPによってISGの発現量に差が生じるのかを検討する予定である。C型慢性肝炎に対する治療はペグインターフェロンやリバビリンの併用により改善したが、難治性のgenotype 1b,高ウイルス量の症例ではウイルスを完全に排除できるのは50%程度であり、治療によるうつ病や肺線維症など重篤な副作用があることが問題である。平成23年にはさらに、これらマウスの肝組織の発現解析を行い、インターフェロン応答の差異、ウイルスの抵抗因子の要因を明らかにすることとした。マウス肝組織の発現解析では、各種IL-28B allele間で、HCV感染によって発現量が変化する遺伝子、長期インターフェロン-α投与により発現量が変化する遺伝子を調べたところ、IL-28B genotype TTのマウスに長期間インターフェロン-α投与すると抗ウイルス遺伝子の発現は高値を維持いていた。反対に、IL-28B genotype GGのマウスではそれらの遺伝子の発現上昇は一過性のものであった。HCV感染による抗ウイルス遺伝子の発現上昇でIL-28B genotype間による差は認められないことからIL-28Bgenotype TTのマウスは長期インターフェロン-α投与により抗ウイルス遺伝子の発現を維持してウイルスを排除しやすい環境となっていることがわかった。C型肝炎ウイルスのインターフェロン抵抗性因子を見いだすため次世代シーケンサーを用いた解析を行い現在解析中である。
ストレス性慢性疼痛における脱髄および神経可塑的変調機構の解明

本研究は、リゾホスファチジン酸(LPA)を責任分子とした末梢性神経障害性疼痛時の基礎的概念に基づき末梢および中枢レベルでのストレス性慢性疼痛における脱髄ならびに神経可塑的変調機構解明を目的としている。神経障害によってひきおこるLPA特異的な脱髄は後根神経でのみおこる。このことは、脊髄でのLPA産生を示唆する事実であり、実際に脊髄および後根神経でLPAの前駆体であるリゾホスファチジルコリン(LPC)の産生上昇をNALDI-TOF-MS法を用いて定量することに成功した。このLPC産生上昇は、LPA合成酵素であるオートタキシン(ATX)ヘテロ欠損マウスでは増加したことから、神経障害によって産生されたLPCはATXによってLPAへと転換されたと考えられる。また、脊髄レベルで痛み刺激の入力を抑制するモルヒネを神経障害前投与しておくと、神経障害によって産生されるLPC産生増加は完全に抑制された。一方、ATX阻害剤である2ccPA投与は、神経障害性疼痛の形成を抑制し、連日投与により治療効果をもたらすことを明らかにした。これらの事実は痛み刺激がLPC/LPA産生を誘発し、産生されたLPAは痛み増幅機構を介して、自身の産生を増加させていると考えられる。そして、このLPAフィードフォワード機構は上位脳においても成立することを想定し、痛み刺激の第二中継点にLPAを投与すると過敏応答を誘発し、この過敏応答にミクログリアの活性化が関与することを明らかにした。この脊髄および上位脳でのLPA産生増幅機構は痛みの増幅に関与していると考えられ、今後のストレス性慢性痛研究の基盤となることが期待される。リゾホスファチジン酸(LPA)を責任分子とした末梢性神経因性疼痛時の基礎的概念に基づき末梢および中枢レベルでのストレス性慢性疼痛における脱髄ならびに神経可塑的変調機構の解明を遂行している。末梢神経系坐骨神経傷害に基づく神経因性疼痛モデルにおいて、後根神経での脱髄は末梢側よりも脊髄入力部位で顕著に観察されることを明らかにした。このことは傷害ストレスを受けた一次知覚神経は過剰な刺激を脊髄後角に伝達する事でLPAの産生を誘導したと考えられる。さらに脊髄後根での脱髄はLPA合成酵素であるオートタキシン(ATX)遺伝子改変マウスで抑制されることから、LPAの前駆体であるリゾホスファチジルコリン(LPC)がATXの働きによりLPAへと合成され、脱髄を誘導している可能性を見出した。中枢神経系(1)中枢神経系における脱髄及び神経可塑的変調機構の解析のため、より上位脳に近い脊髄に傷害ストレスを与える脊髄損傷モデルマウスを確立した。また、本モデルは臨床において脊髄損傷患者に観察される疼痛過敏及びアロディニア現象が観察されることから、本実験動物モデルの有用性を明らかにした。(2)LPAは末梢一次神経傷害時にその投射先である脊髄でde novoで産生されるので、LPAを痛みの伝達経路の第二中継地点である視床部位に直接投与することにより痛覚過敏およびアロディニア現象を確認した。また、その過敏応答にはLPA特異的なミクログリアの活性化が関与することを見出しており、神経可塑的変調機構解明の手がかりを見出した。(3)ストレス性慢性疼痛におけるLPA/LPC産生部位を同定するため、マウスの組織サンプルから脂質を抽出する方法を確立し、現在LPAの前駆体であるLPCをNALDI法により定量的解析を行っている。リゾホスファチジン酸(LPA)を責任分子とした末梢性神経因性疼痛時の基礎的概念に基づき末梢および中枢レベルでのストレス性慢性疼痛における脱髄ならびに神経可塑的変調機構の解明を遂行している末梢神経系(1)後根神経特異的脱髄:C57BL/6J系雄性マウスの坐骨神経部分結紮1週間後において後根神経と坐骨神経に脱髄およびミエリン関連タンパク質の一種であるMAGの発現低下を観察した。一方、LPA1受容体遺伝子欠損マウスでは後根神経のみの脱髄およびMAGの発現低下が消失した。さらに、坐骨神経、脊髄神経、後根神経を用いたEx vivo培養実験では、LPAはいずれの領域においても脱髄を誘発したので、神経障害による後根神経の脱髄はLPA産生部位と関連することが示唆される。(2)LPA産生:坐骨神経障害後の各種神経線維と脊髄をLPAのバイオアッセイ法を用いて定量を行ったところ、脊髄と後根神経でLPAの産生増加がみられた。さらに、脊髄腔内に投与されたLPAは、LPA自身の産生を増強することを見出し、このLPA誘発性LPA産生機構にはLPA3受容体が関与することを見出した。(3)MAGの分解機構:LPAによるMAGの分解機構には、calpainの活性化が関与することを見出した。さらにはcalpainの特異的阻害剤が神経因性疼痛を遮断することを明らかにした。中枢神経系(1)LPA視床内投与:LPAを痛みの第二中継地点である右脳視床部位に直接投与することにより1週間以上長期にわたる両側性の痛覚過敏およびアロディニア現象を確認した。さらに、その過敏応答にはLPA1受容体およびミクログリアが関与することを明らかにした。また、LPAによるミクログリア活性化は視床の右外側のみに限局しているにも関わらず、過敏応答は両側性で観察されることから情動的経路の関与が推測される。

本研究は、リゾホスファチジン酸(LPA)を責任分子とした末梢性神経障害性疼痛時の基礎的概念に基づき末梢および中枢レベルでのストレス性慢性疼痛における脱髄ならびに神経可塑的変調機構解明を目的としている。神経障害によってひきおこるLPA特異的な脱髄は後根神経でのみおこる。このことは、脊髄でのLPA産生を示唆する事実であり、実際に脊髄および後根神経でLPAの前駆体であるリゾホスファチジルコリン(LPC)の産生上昇をNALDI-TOF-MS法を用いて定量することに成功した。このLPC産生上昇は、LPA合成酵素であるオートタキシン(ATX)ヘテロ欠損マウスでは増加したことから、神経障害によって産生されたLPCはATXによってLPAへと転換されたと考えられる。また、脊髄レベルで痛み刺激の入力を抑制するモルヒネを神経障害前投与しておくと、神経障害によって産生されるLPC産生増加は完全に抑制された。一方、ATX阻害剤である2ccPA投与は、神経障害性疼痛の形成を抑制し、連日投与により治療効果をもたらすことを明らかにした。これらの事実は痛み刺激がLPC/LPA産生を誘発し、産生されたLPAは痛み増幅機構を介して、自身の産生を増加させていると考えられる。そして、このLPAフィードフォワード機構は上位脳においても成立することを想定し、痛み刺激の第二中継点にLPAを投与すると過敏応答を誘発し、この過敏応答にミクログリアの活性化が関与することを明らかにした。この脊髄および上位脳でのLPA産生増幅機構は痛みの増幅に関与していると考えられ、今後のストレス性慢性痛研究の基盤となることが期待される。
BSAゲルと脂質二分子膜を複合した高感度酵素センサーおよび薬物放出システムの開発

本研究では,BSAヒドロゲルと脂質二分子膜の特性を組み合わせた『高感度・高ダイナミックレンジな酵素センサー』を新たに設計し,次世代の非侵襲的酵素センサー開発を第一の目的として研究を行っている。さらに,設計するセンサー系を応用し,新しい『基質応答型の薬物放出システム』の創出を第二の目標としている。平成30年度においては,以下の研究項目を遂行した。(1)高感度・高ダイナミックレンジなグルコース計測用GODセンサー:BSAゲルの作製条件を精査し,膜状や微粒子状ゲルとしての作製を可能とした。また,ゲルの膨潤・収縮に及ぼす温度やイオン強度の影響を精査した。これら予備検討を踏まえてBSAゲルへのGOD導入を行い,ゲル内での酵素触媒反応を確認した。また,GODを細孔内に導入したGOD固定化メソポーラスシリカ粒子を作製し,細孔内GODの酵素活性を確認した。上記の結果を踏まえて,GOD固定化メソポーラスシリカを内包したBSAゲル膜を作製し,擬似的に模倣した汗・呼気試料に対するグルコース計測を行ったところ良好なセンサー応答を得た。感度については今後の課題であり,センサー構造の再設計や信号物質の高感度計測プローブ分子の合成から解決していく予定である。(2)グルコース応答型の薬物放出システム開発:BSAゲルの特性を利用した薬物放出システムを作製する。平成30年度は,特に薬物タンクであるナノ多孔粒子との複合化を中心に検討を行い,目的とする100 nm以下のメソポーラスシリカ微粒子の合成を行い,そこへのBSAゲル被覆化を行ってきた。予備実験からは,BSAゲル被覆メソポーラスシリカナノ微粒子からの薬物放出が観察されている。「研究実績の概要」で記したように,汗や呼気を対象としたグルコースセンサーを試作し,応答確認を行ってきた。一方で,測定感度に問題があり,センサー構造の再設計や信号物質の高感度計測プローブ分子の合成から問題解決を図っているために若干の遅れがある。(1)高感度・高ダイナミックレンジなグルコース計測用GODセンサー:感度向上が最重要課題であり,センサー構造の再設計や信号物質の高感度計測プローブ分子の合成から解決していく。プローブ分子の合成と基礎物性評価は終了しているため,プローブ分子のセンサー導入法の適切化を行う。(2)グルコース応答型の薬物放出システム開発:メソポーラスシリカ微粒子へのBSAゲル被覆化条件を最適化し,安定的な被覆化を達成する。その後,温度などによる薬物放出応答を確認する。簡易診断技術は予防医療・テーラーメイド医療の進展を支える基盤技術の一つである。酵素センサーは,酵素の基質選択的触媒特性を利用した信頼性の高い簡易診断技術であるが,センサー応答(感度・ダイナミックレンジ)に関する技術的障壁がある。H29年度においては,以下の研究項目を遂行した。さらに,LB膜作製法を模したBSAゲルへの脂質膜被覆を行うことで,ゲル内酵素反応産物である色素蓄積が可能であることも確認した。上記の結果は,BSAゲルを利用することで,目的とする信号蓄積系が開発可能であることを示すものである。一方で,ゲル内酵素反応の信号物質として,GOD系で広く用いられているアミノアンチピリン系試薬が適さないことも分かってきた。そこで,信号物質の新規合成を研究課題として加えることとした。「研究実績の概要」で記したように,当初の計画であったBSAゲルの作製と脂質膜被覆に関する研究課題の進展があった。一方で,BSAゲル酵素反応産物として用いているアミノアンチピリン系試薬では,効果的な信号蓄積や高感度化に難があることも分かってきた。そのため,本系で適切な信号物質の開発も含めて,研究を遂行している。

感度については今後の課題であり,センサー構造の再設計や信号物質の高感度計測プローブ分子の合成から解決していく予定である。(2)グルコース応答型の薬物放出システム開発:BSAゲルの特性を利用した薬物放出システムを作製する。平成30年度は,特に薬物タンクであるナノ多孔粒子との複合化を中心に検討を行い,目的とする100 nm以下のメソポーラスシリカ微粒子の合成を行い,そこへのBSAゲル被覆化を行ってきた。予備実験からは,BSAゲル被覆メソポーラスシリカナノ微粒子からの薬物放出が観察されている。「研究実績の概要」で記したように,汗や呼気を対象としたグルコースセンサーを試作し,応答確認を行ってきた。一方で,測定感度に問題があり,センサー構造の再設計や信号物質の高感度計測プローブ分子の合成から問題解決を図っているために若干の遅れがある。これまでの研究を踏まえて,本研究で開発する系において適切な信号物質の開発も重要と考えている。この点も踏まえた今後の研究計画は以下の通りである。(1)高感度・高ダイナミックレンジなグルコース計測用GODセンサー:適切な信号物質として「可逆な発色応答を示す信号物質」を設計し,その新規合成を行っていく。新しい信号物質の基礎特性を明らかとした後,その特性に合わせた酵素センサーシステムを再設計し,作製していく。H30年度は,特に薬物タンクであるナノ多孔粒子との複合化を中心に精査していく。(1)高感度・高ダイナミックレンジなグルコース計測用GODセンサー:感度向上が最重要課題であり,センサー構造の再設計や信号物質の高感度計測プローブ分子の合成から解決していく。プローブ分子の合成と基礎物性評価は終了しているため,プローブ分子のセンサー導入法の適切化を行う。(2)グルコース応答型の薬物放出システム開発:メソポーラスシリカ微粒子へのBSAゲル被覆化条件を最適化し,安定的な被覆化を達成する。その後,温度などによる薬物放出応答を確認する。平成30年度に若干(5万円程度)の残額があったが,平成31年度予算と併せて予算の有効活用を図ることとした。平成30年度の繰越金と平成31年度の助成金は,実験で必要となる試薬など消耗品費,発表のための旅費,論文投稿料などで使用する。
携帯電話を用いた遠隔教育の質疑応答支援システムに関する研究

本研究では、遠隔教育での遠隔地からの質問や反応情報を効率良く収集表示し、講師に学習者からの情報をわかりやすく伝える支援システムを開発することを目標としている。そこで、携帯電話のメール機能やブラウザアクセス機能を用いて、システムの実現を検討した。本年度は、以下の内容を検討した。1.講義内容の構造化と表示方法の検討:講義概要を抽出・整理するために、講義資料の記述を分析し、講義内容を構造化するために、自己組織化マップを用いて構造化して表示する方法を検討した。2.情報収集システムの開発:携帯電話のブラウザ機能やメール機能を用いて、情報を収集するシステムを開発した。本システムでは講義に関する選択肢の選択状況を集計したり、自由記述形式の質問文を分析収集する機能を実現した。質問文では、質問文に含まれる語彙によって、質問に関連する提示パターンを推定する方法などを検討した。3.レスポンス情報の表示システムの開発:得られた反応情報や質問は、遠隔講義をしている講師に、効果的に伝達する必要がある。そこで、収集情報を1画面のWebページに集約し、講師にわかり易い形式で表示できる画面を開発した。
雲・エアロゾルを介した中緯度大気海洋相互作用

領域研究全体の中で当計画研究の位置づけは、中緯度の大気海洋相互作用の担い手としてエアロゾルという物質科学を導入することである。本研究では、西部北太平洋などの下層雲の変動を、海面温度を含む気象場および海洋からのエアロゾル供給などの観点から,他の海域の下層雲との対比を含めて明らかにする。このために、航空機や船舶の現場観測による微物理プロセス(エアロゾルの雲・降水影響など)の解明、客観解析データ・人工衛星データ解析による各海域での雲量や雲水量の動態解明、そして数値モデルによるエアロゾルや海面温度などの下層雲への影響の定量化という統合的な研究を実施する。
慢性腎臓病患者におけるサルコペニア/フレイルの発症因子としてのADMA

近年、慢性腎臓病(CKD)患者では、サルコペニア/フレイルが多発し、身体活動のみならず、CKDや心血管病の進展、生命予後にも大きく寄与することが明らかとなり、その対策は喫緊の課題である。本研究では、「CKDで蓄積する尿毒素の一つであるADMAが内皮障害による局所の血流低下、慢性炎症、インスリン抵抗性を介し筋委縮に関与し、サルコペニア/フレイルの発症進展に密接に関与する」との仮説を立て、その検証を行う。さらには、新たな治療法確立のため、本病態における運動療法及びMyokineであるIrisinに着目し、その動態と治療標的としての可能性を探求することを目的とする。
低ホスファターゼ症の新生児スクリーニング

低ホスファターゼ症は組織非特異的アルカリホスファターゼ(TNSALP)の欠損によって発症する骨の石灰化障害である。われわれは、新生児スクリーニング用の濾紙血を用いて、アルカリホスファターゼ活性を測定する方法を開発した(特許出願中)。本研究では、従来の生化学的方法では不可能であった、濾紙血検体を用いた活性測定による新生児期の低ホスファターゼ症のスクリーニングをおこなった。この検査によって、疾患頻度、病型の多様性を明らかにし、適切な治療時期の検討を行うことで、低ホスファターゼ症の疾患概要を明らかにする。TNSALPの酵素活性測定を妨害せず、かつ乾燥血液濾紙から効果的に酵素を抽出することができる抽出液組成を見出した。そして直径3.2mmの乾燥濾紙血ディスクからTNSALP活性を測定することを可能とした。また、基質の安定化を図ることで、一度に多数の検体の同時測定が可能となった。すなわち、現行の新生児マススクリーニングで用いられている乾燥濾紙血を用いた低ホスファターゼ症のスクリーニング検査が可能になった。さらに、乾燥濾紙血の活性と重症度がどの程度相関しているのか確認をおこなっている。低ホスファターゼ症は病型によって適切な治療時期や、治療の適応が違うと考えられているため、新生児期の検査によって病型を正確に判断することができるかについて確認をおこなっている。本研究では、これらの課題について確認し、濾紙血検体を用いたTNSALP活性測定による新生児期の低ホスファターゼ症のスクリーニングを平成31年2月から、熊本県全域で出生した新生児を対象として開始した。そして、低ホスファターゼ症の疾患頻度、病型の多様性を明らかにし、適切な治療時期の検討を行うことで、低ホスファターゼ症の疾患概要を明らかにすることを目的とする。本研究において、既に新生児スクリーニング用の濾紙血を用いて、アルカリホスファターゼ活性を測定する方法を開発した(特許出願中)。また、従来の生化学的方法では不可能であった、ろ紙血検体を用いた活性測定による新生児期の低ホスファターゼ症のスクリーニング法を確立した。さらに平成31年2月から、熊本県全域の新生児を対象として新生児スクリーニングを開始している。この検査によって、疾患頻度、病型の多様性を明らかにし、適切な治療時期の検討をおこなうことで、低ホスファターゼ症の疾患概要を明らかにすることが可能である。TNSALPの酵素活性測定を妨害せず、かつ乾燥血液濾紙から効果的に酵素を抽出することができる抽出液組成を見出し、乾燥濾紙血ディスクからTNSALP活性を測定することを可能としている。すなわち、現行の新生児マススクリーニングで用いられている乾燥濾紙血を用いた低ホスファターゼ症のスクリーニング検査が可能となり、それを応用して新生児スクリーニングを実施することができた。さらに、乾燥濾紙血の活性と重症度がどの程度相関しているのか確認をおこなうことで、低ホスファターゼ症の疾患頻度、病型の多様性を明らかにし、適切な治療時期の検討をおこなうことで、低ホスファターゼ症の疾患概要を明らかにする本研究の目的が、予定通り達成できると考えている。これまでに、新生児スクリーニング用の濾紙血を用いて、アルカリホスファターゼ活性を測定する方法を開発し、従来の生化学的方法では不可能であった、ろ紙血検体を用いた活性測定による新生児期の低ホスファターゼ症のスクリーニングを開始している。今年度は、昨年度に引き続いて熊本県全域での低ホスファターゼ症の新生児スクリーニングを継続する。その中で発見されたアルカリホスファターゼ低値の新生児は、生化学検査におけるアルカリホスファターゼ測定、アミノ酸検査におけるホスホエタノールアミン測定、遺伝子解析などをおこない、低ホスファターゼ症の確定診断をおこなう。蘇飛手、低ホスファターゼ症の適切な診断、治療の時期と、疾患概要とを明らかにする。最近その酵素補充治療が可能となり、発症早期から治療を行うことで骨症状の改善が認められるようになった。さらに、乾燥濾紙血の活性と重症度がどの程度相関しているのかの確認を進めている。

低ホスファターゼ症は病型によって適切な治療時期や、治療の適応が違うと考えられているため、新生児期の検査によって病型を正確に判断することができるかについて確認している。本研究では、これらの課題について確認し、濾紙血検体を用いたTNSALP活性測定による新生児期の低ホスファターゼ症のスクリーニングをおこなっている。そして、低ホスファターゼ症の疾患頻度、病型の多様性を明らかにし、適切な治療時期の検討を行うことで、低ホスファターゼ症の疾患概要を明らかにすることを目的とする。本研究において、既に新生児スクリーニング用の濾紙血を用いて、アルカリホスファターゼ活性を測定する方法を開発した(特許出願中)。また、従来の生化学的方法では不可能であった、濾紙血検体を用いた活性測定による新生児期の低ホスファターゼ症のスクリーニングをおこなっている。この検査によって、疾患頻度、病型の多様性を明らかにし、適切な治療時期の検討を行うことで、低ホスファターゼ症の疾患概要を明らかにすることが可能である。。さらに、TNSALPの酵素活性測定を妨害せず、かつ乾燥血液濾紙から効果的に酵素を抽出することができる抽出液組成を見出し、乾燥濾紙血ディスクからTNSALP活性を測定することを可能としている。また、基質の安定化を図ることで、一度に多数の検体の同時測定が可能となった。すなわち、新生児スクリーニングの実行に必要な準備が完了し、現行の新生児マススクリーニングで用いられている乾燥濾紙血を用いた低ホスファターゼ症のスクリーニング検査が可能になった。また、乾燥濾紙血の活性と重症度がどの程度相関しているのかの確認をおこなうことで、低ホスファターゼ症の疾患頻度、病型の多様性を明らかにし、適切な治療時期の検討を行うことで、低ホスファターゼ症の疾患概要を明らかにする本研究の目的が予定通り達成できると考えている。低ホスファターゼ症は組織非特異的アルカリホスファターゼ(TNSALP)の欠損によって発症する骨の石灰化障害である。われわれは、新生児スクリーニング用の濾紙血を用いて、アルカリホスファターゼ活性を測定する方法を開発した(特許出願中)。本研究では、従来の生化学的方法では不可能であった、濾紙血検体を用いた活性測定による新生児期の低ホスファターゼ症のスクリーニングをおこなった。この検査によって、疾患頻度、病型の多様性を明らかにし、適切な治療時期の検討を行うことで、低ホスファターゼ症の疾患概要を明らかにする。TNSALPの酵素活性測定を妨害せず、かつ乾燥血液濾紙から効果的に酵素を抽出することができる抽出液組成を見出した。そして直径3.2mmの乾燥濾紙血ディスクからTNSALP活性を測定することを可能とした。すなわち、現行の新生児マススクリーニングで用いられている乾燥濾紙血を用いた低ホスファターゼ症のスクリーニング検査が可能になった。さらに、乾燥濾紙血の活性と重症度がどの程度相関しているのか確認をおこなっている。低ホスファターゼ症は病型によって適切な治療時期や、治療の適応が違うと考えられているため、新生児期の検査によって病型を正確に判断することができるかについて確認をおこなっている。
江戸時代蘭学資料における漢文訓読語法の国語史的研究

日本において長い伝統を有し、多方面に影響を与えている漢文訓読語法に焦点をあて、それと比較しつつ、蘭学資料の中に用いられた語法を調査することにより、翻訳語法及び欧文直訳体の形成過程とその特徴を解明していくことがこの研究の目的である。このため、本年度は、以下の14のような調査・研究を行った。1.昨年度調査・収集した資料を整理し、補充すべき資料を、書籍・CD-ROMで購入した。2.パーソナルコンピュータを使い、蘭学資料に関する以下のようなデータベースを作成した。まず、このデータベースには、蘭学資料の名称・編著者・翻訳者・書写/刊行年・所蔵場所・原本についての情報、を入力し、また本文についても、OCRソフトを利用し、部分的な入力を行った。このデータベースをもとに、今後蘭学資料関係の総合データベースを構築していく予定である。3.また、漢文訓読資料のテキストデータベース化も試みた。振り仮名・返り点・送り仮名などの情報を正確に記すためにどのように処理していくかが今後の課題として残った。このテキストデータベース作成段階で、江戸時代の漢文訓読資料について再調査の必要が生じたので、東京大学附属図書館等を訪問し、確認作業を行った。4.作成したデータベースを利用することにより、江戸時代から明治時代にかけての漢文訓読語法と比較検討し、翻訳語法及び欧文直訳体の形成過程を解明しでいく見通しが得られた。なお、その成果の一部は雑誌論文として発表した。このため、本年度は、以下の13のような調査・研究を行った。1.漢文訓読資料及び蘭学資料関係書籍を購入、マイクロフィルムの形で出版されているものはそれを購入し、焼き付け、また、東京大学付属図書館を訪ね、そこに所蔵されている江戸時代の漢文訓読資料・蘭学資料を調査した。2.オランダ・ライデン大学日本学韓国学センターにおいて、研究者(齋藤)がこれまでに行ってきた研究、および今回の研究の内容を説明し、今後の研究遂行上のアドバイスを受けた。また、同センター図書室およびライデン大学図書館所蔵の蘭学資料とその原本の調査を行い、当時日本語に翻訳された原本がオランダにおいてどのような価値を有していたのかについてのレビューを受けた。3.以上1において収集した資料は、漢文訓読語法を中心に整理し、翻訳語法及び欧文直訳体の形成過程を解明していく上での基礎資料を作成した。なお、平成10年度には、パーソナルコンピュータを使用して、本年度調査した資料及び語法のデータベースを作成する予定である。
新規有機電子供与体、受容体の合成とそれらの電荷移動錯体の合成、物性研究

本研究では新しい有機電導体の合成と物性研究を目指したがその最も有力な候補化合物は電荷移動(CT)錯体である。従って本研究では先ずCT錯体の重要な構成成分となる新規有機電子供与体と受容体の合成に取り組んだ。電子供与体に関してはNaphthalene環の両peri-位に二箇の7π電子系Cycloheptatrieneと16族へテロ原子2個を含む1,2-Dichalcogenoleが縮合し強いドナー性が期待出来るPleiadiene誘導体の合成を行った。Acenaphtheneから出発し数段階の反応で1,8-Bis(dibromomethyl)-4,5-dichloronaphtaleneを合成しこれとcis-4,5-bis(pinacolatoboranyl)-4-octeneとの鈴木-宮浦coupling反応を行い7員環の形成に成功した。これを脱水素してPleiadiene環とした後塩素をChalcogen原子で置換してヘテロ環を構築し標的分子を得る予定である。電子受容体については大きなヘテロ原子の効果が期待される2,5-Tellurophene-TCNQ,p-Quinoidのみならずο-Quinoid環を含む3,6-Phenanthrene-TCNQ,広がったπ-共役系の効果とdianion状態でのCoulomb反発の減少が期待される2,8-Chrysene-TCNQの合成について研究を進めた。Tellurophene-TCNQについてはBis(trimethylsilyl)-1,3-butadiyneから合成した母核Telluropheneを数段階の反応でTellurophene-2,5-dicarbonylchlorideに誘導し現在dicyanomethylene基への変換につき研究中である。残る二つの化合物中前者はV.Snieckusらの提案した手法で適切な位置に必要な置換基を持つよう調製したBenzene誘導体を,後者も同様に準備したNaphthaleneとBenzene誘導体を鈴木-宮浦反応で結合し必要な変換を行い母核を形成する反応を行っておりそれぞれまず対応するQuinoneを合成したのちcarbonyl基をdicyanomethylene基に変える変換を行い目的物へと進む予定で目的の合成に見通しがつけられる段階に到達した。本研究では新しい有機電導体の合成と物性研究を目指しているがその最も有力な候補化合物は電荷移動(CT)錯体である。電子供与体に関してはNaphthalene環の両peri一位に二箇の7π電子系Cycloheptatriene環と16族ヘテロ原子2個を含む1,2-Dichalcogenole環が縮合し強いドナー性が期待出来るPleiadiene誘導体の合成を行っている。Acenaphtheneから出発し数段階の反で1,8-Bis(dibromomethyl)-4,5-dichloronaphtaleneを合成しこれとBis(pinacolato)diboronとの鈴木-宮浦cross-coupling反応を行い7員環の形成に成功した。電子受容体については大きなヘテロ原子の効果が期待される2,5-Tellurophene-TCQ,p-Quinoidのみならずo-

Quinoid環を含む3,6-Phenanthrene-TCNQ,広がったπ-共役系の効果とdianion状態でのCoulomb反発の減少が期待される2,8-Chrysene-TCNQの合成について研究を進めた。Tellurophene-TCNQについてはBis(trimethylsnyl)butadiyneから合成した母核Telluropheneを数段階の反応でTellurophene-2,5-dicarbonylchlorideに誘導し現在dicyanomethylene基への変換につき研究中である。残る二つの化合物中前者はV.Snieckusらの提案した手法で適切な位置に必要な置換基を持つよう調製したBenzene誘導体を,後者も同様に準備したNaphthalene及びBenzene誘導体を鈴木-宮浦反応で結合し必要な変換を行い母核を形成する反応を行っておりそれぞれまず対応するQuinoneを合成したのちcarbonyl基をdicyanometylene基に変える官能基変換を行い目的物へと進む予定であり目的の合成にほぼ見通しがつけられる段階に到達している。
シナプス膜タンパク質ELFNによる代謝型グルタミン酸受容体の局在と機能の制御機構

神経膜タンパク質であるElfnによる代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)の制御機構を明らかにすることを目的とする。Elfn遺伝子欠損マウス、発達障害患者で認められたミスセンス変異導入マウスを利用してmGluRsの局在変調の脳地図を作製し、イメージング解析によりElfnによるmGluRsのシグナル制御機構を解明する。更に、野生型または変異型Elfnによる機能レスキュー実験を行うことで仮説を検証する。ヒト遺伝学解析から、ELFN1はてんかんやADHDに関連しており、mGluRsは、神経発達障害、統合失調症、気分障害等に関連している。本研究は、これらの疾患の病態理解、治療薬の開発に大きく貢献する。
高圧環境下における応力分布測定センサの開発

現在,社会インフラに使用される構造材料の破壊原因の7割以上は,応力集中によるものとされており,応力集中の可視化は国内外における緊急の課題となっている.一般的な応力測定用ひずみゲージとして,抵抗線ひずみゲージ,半導体ひずみゲージ,光ファイバーひずみセンサなどが開発されているが,現在までに,高圧水素ガス環境下で安定的に使用出来る応力測定用ひずみゲージは開発されていない.高圧水素ガス環境下における対象物のひずみ・応力分布を全視野的に可視化することができれば,対象物の健全性評価や設計にとって極めて有益な知見となることから,来るべき水素社会を見据え,リアルタイムな応力分布の可視化に対し産業界からの強いニーズがある.本研究では,高圧環境下における応力分布および,疲労き裂の進展挙動の可視化をすると共に,来るべき水素社会を見据え,高圧設備等の安全設計に資することが目的である.応力発光センサを用いた実験的なアプローチにより圧力容器内部の応力分布測定を行うため,大きく分けて「(1)水素暴露試験による応力発光特性の検討」,「(2)圧力容器に応力発光センサを実装し,疲労サイクル試験の実施」の2点について詳細な実験を実施した.その結果,(1)については十分な目標値を達成した.また,(2)圧力容器のサイクル試験では,これまでに測定が不可能であった応力分布(応力集中)を可視化することに成功した.今後は,高圧容器や高圧設備の健全性を評価するシステムの構築を進める予定である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
単一溶射粒子の変形・急冷凝固過程の伝熱モデリングとその場計測

100kW級ハイブリッドプラズマ溶射装置に単一容射粒子の変形・凝固挙動を系統的に調べるために開発した計測システムで、粒子の速度、粒径、特に基板衝突解きの表面温度変化を測定する。測定原理は、基板直上と基板表面を視野に入れた2つの光ファイバーにより粒子の放射光を取り込み、基板表面では粒子の温度を測定するため、放射光を2つの波長に分光する。これを光電子増倍管により電気信号に変換・増幅し、最高時間分解能10nsのデジタルオシロスコープにより高速サンプリングを行ない、その強度の時間変化や強度比などから飛行中の粒子の速度及び粒径、変形・凝固過程の粒子の表面温度変化などの粒子パラメータを求める。ハイブリッドプラズマ中の粒径6388μmのYSZ(Y_2O_3安定化ZrO_2)粒子の速度分布を調べて、DC電流を200Aから400Aまで変化させた時の平均粒子速度を測定した。RF入力が低い場合はDC入力依存性が大きく25m/sから40m/sと変化した。これに対しRF入力が高い場合はDC電流にほとんど依存せず25m/s前後であった。また基板衝突時の粒子の変形・凝固時間を求め、変形時間は13μs凝固時間は100400μsとなっており、変形過程は凝固過程に比べて遙かに短時間で完了していることが言える。2波長(λ_1=500nm,λ_2=700nm)の強度比から求めた温度変化から、凝固過程ではYSZの融点である3000Kでほぼ一定になっており、冷却速度は約10^6K/sであった。凝固時間は従来言われていた値よりも長く、冷却速度も小さいことが分かった。平成7年度は、粒子パラメータの相関関係及び変形・凝固に対する基板の材質や表面形状、基板温度の影響を系統的に調べていく予定である。