hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
代謝経路に基づいた肺癌個別化治療の開発

肺癌組織と非癌部組織のメタボローム解析による包括的な代謝パターンの比較により、乳酸などの解糖系の代謝産物や核酸代謝物および分岐鎖アミノ酸が癌組織で上昇していることを明らかにした。さらに2種類の標的の異なる血管新生阻害薬を用いた肺癌組織での代謝への影響をImaging mass-spectrometry法により検討し、癌組織の代謝に及ぼす影響が両者でまったく異なることを明らかにした。一方、高濃度酸素暴露がAMPK経路の活性化を介して肺癌細胞株に対して抗腫瘍効果を示すことを見いだし、治療への応用可能性を示した。平成27年度は、研究計画に基づき、1EGFR、EML4-ALKおよびKRAS変異を有する肺癌細胞株における代謝因子Bの発現及び増殖に与える影響を検討した。また平成28年度の研究計画を前倒しして、2肺癌症例における代謝因子Bの発現についての検討も行った。1EGFR、EML4-ALKおよびKRAS変異を有する肺癌細胞株における代謝因子Bの発現及び増殖に与える影響については、EGFR遺伝子変異を有するPC9では、EGFR-TKIであるgefitinibおよびerlotinibに対するそれぞれの耐性株であるPC9 GRおよびPC9 ERにおいては、いずれも親株に比し代謝因子Bの発現は亢進しており、増殖速度は有意に低下していた。一方同様にEGFR遺伝子変異株であるHCC827においては、gefitinibに対する耐性株であるHCC827 GRでは、親株に比しむしろ代謝因子Bの発現は有意に低下していたが、増殖速度は亢進していた。またEML4-ALK変異を有するH3122においては、ALK阻害剤であるalectinibに対する耐性株であるH3122 ARでは、親株に比し代謝因子Bの発現は有意に亢進し、増殖速度は低下していた。さらにヌードマウスを用いた移植実験において、PC9においては代謝因子Bの高発現により増殖速度が抑制されるものの、KRAS変異陽性のA549においては増殖速度は変化しなかった。以上の結果、代謝因子Bは必ずしも上記の阻害剤により誘導、あるいは耐性化により誘導される訳ではないが、発現亢進により一部の癌遺伝子を発現している腫瘍において増殖を抑制、すなわち癌抑制因子としての機能を有することが示唆された。2肺癌症例における代謝因子Bの発現については、免疫組織学的に、陰性、+1、+2の3段階での評価を行ったが、一部の肺癌症例において、代謝因子Bを高発現していることが明らかとなった。研究代表者が、平成27年度6月より呼吸器内科から同組織内ではあるものの臨床研究推進センタートランスレーショナルリサーチ(TR)部門教授として異動することになり、さらに同年9月からは同センターの臨床研究支援部門長としても兼務も行うこととなったため、想定外の業務が重なり、当初予定していた研究計画を遂行することが出来なかった。平成27年度までの成果として、代謝因子Bの発現亢進により一部のがん遺伝子を発現している腫瘍において増殖が抑制されることを見いだし、肺がん症例の臨床検体の一部においても代謝因子Bが高発現していることを確認したが、その発現誘導やその後の増殖抑制の機序については明らかにすることができなかった。そこで平成28年度は、研究計画に基づきより包括的な検討を行うため、現在当研究室にバイオバンクとして凍結保存してある肺がん手術検体を用いて、正常組織と肺がん組織における代謝パターンの違いをメタボローム解析により網羅的に比較検討した。まず腺がん5症例、扁平上皮がん4症例を対象に解析を行ったが、正常組織と肺がん組織ではまったく異なる代謝パターンを示すこと、さらにこれまで報告のないあるpathwayが共通して肺がん組織において活性化していることが明らかとなった。今後はEGFR、EML4-ALKやKRASなどドライバー癌遺伝子毎に代謝パターンが異なるのか、さらにどのような代謝経路が活性化しているのか、症例を増やして検討する予定である。一方、薬剤が代謝に与える影響を検討するため、2種類の剤型および標的の異なる血管新生阻害薬であるBevacizumab(抗VEGF抗体)とBIBF1120(VEGFRに対する低分子化合物)を用いて、肺がん細胞皮下移植マウスモデルにおける抗腫瘍効果と代謝への影響をImaging mass-spectrometry法により検討した。いずれの薬剤においても抗腫瘍効果は同等に認めたが、興味深いことに、がん組織の代謝に及ぼす影響は両者でまったく異なっており、同じ血管新生阻害薬でもその作用機序が異なる可能性が示唆された。平成28年度は、バイオバンクの肺がん臨床検体を用いて、包括的なメタボローム解析によりがん組織における特異的な代謝パターンが正確に同定できることが明らかとなった。今後症例を増やして行う予定のドライバー癌遺伝子毎の代謝パターンの同定も可能であることが示唆され、新たな代謝性の標的因子やバイオマーカーの発見に繋がる成果が得られたと考えられる。平成28年度以降は、研究計画に基づきより包括的な検討を行うとともに、高濃度酸素暴露ががん細胞に及ぼす抗腫瘍効果および代謝への影響につき検討を行った。まず研究室にバイオバンクとして凍結保存してある肺がん手術検体を用いて、正常組織と肺がん組織における代謝パターンの違いをメタボローム解析により網羅的に比較検討した結果、正常組織と肺がん組織ではまったく異なる代謝パターンを示すこと、さらにこれまで報告のないpathwayが共通して肺がん組織において活性化していることが明らかとなった。

さらに薬剤が代謝に与える影響を検討するため、2種類の剤型および標的の異なる血管新生阻害薬であるBevacizumab(抗VEGF抗体)とNintedanib(VEGFRに対する低分子化合物)を用いて、肺がん細胞皮下移植マウスモデルにおける抗腫瘍効果と代謝への影響をImaging mass-spectrometry法により検討した。いずれの薬剤においても抗腫瘍効果は同等に認めたが、がん組織の代謝に及ぼす影響は両者でまったく異なっており、前者は血流の正常化による低酸素環境の改善により、後者は血流低下によるいわゆる兵糧攻めにより抗腫瘍効果を発揮することが明らかとなった。一方、我々は50%高濃度酸素暴露が肺癌細胞株に対して抗腫瘍効果を示すこと、さらにその作用機序に関して網羅的な遺伝子発現およびパスウェイ解析を行い、代謝経路に大きな影響を及ぼすAMPK経路の活性化が関与していることを見いだした。また肺がん臨床検体を用いた検討でも、正常組織ではほとんど発現していないリン酸化AMPKが、がん組織では半数以上で発現していることを確認しており、高濃度酸素あるいはAMPK経路の活性化が肺がん治療に応用できる可能性を示すことができた。肺癌組織と非癌部組織のメタボローム解析による包括的な代謝パターンの比較により、乳酸などの解糖系の代謝産物や核酸代謝物および分岐鎖アミノ酸が癌組織で上昇していることを明らかにした。さらに2種類の標的の異なる血管新生阻害薬を用いた肺癌組織での代謝への影響をImaging mass-spectrometry法により検討し、癌組織の代謝に及ぼす影響が両者でまったく異なることを明らかにした。一方、高濃度酸素暴露がAMPK経路の活性化を介して肺癌細胞株に対して抗腫瘍効果を示すことを見いだし、治療への応用可能性を示した。平成28年度は、臨床研究推進センター支援部門長としての任務は終了する予定であり、まずは当初平成27年度に予定していた研究計画をしっかり実施する。肺癌症例における代謝因子Bの発現についても、さらに症例を増やし、臨床情報との関連についても検討を加える。また種々の薬剤に対する感受性を予測しうる代謝性バイオマーカーの検索についても実施していく。平成29年度は、バイオバンクの肺がん臨床検体を用いて、ドライバーがん遺伝子毎の代謝パターンの違いを検討し、さらにNGSを用いた包括的なゲノム解析を組み合わせて、新たな治療標的や診断マーカーの同定を行う。臨床腫瘍学研究代表者が、平成27年度6月より呼吸器内科から同組織内ではあるものの臨床研究推進センタートランスレーショナルリサーチ(TR)部門教授として異動することになり、さらに同年9月からは同センターの臨床研究支援部門長としても兼務も行うこととなったため、想定外の業務が重なり、当初予定していた研究計画を遂行することが出来なかった。平成28年度には当該年度の計画に加えて平成27年度に予定していた研究計画を含めて実行する予定であるため。平成28年度はほぼ適正に使用できたが、残額にいては金額が少なく購入できる物品がなかったため一部次年度に繰り越しとせざるを得なかった。平成28年度は、まずは当初平成27年度に予定していた研究計画をしっかり実施する。
微視的有機反応系としてのイオン・分子反応ダイナミクスの研究

本研究では、有機化学反応論を反応動力学的に検証することを目的として、量子状態と衝突エネルギーを同時制御した分子イオンビーム反応装置を開発した。振動・回転状態を規定したメチルラジカルカチオン、アリルラジカルカチオンなどの有機イオン分子ビームを発生させ、多重極型イオンガイドによって反応領域に効率よく導入するシステムを完成させた。衝突エネルギーの制御能は1 eV程度までの低エネルギー領域においても高い分解能を示し、有機イオン分子反応の微視的挙動を考察するための反応性散乱測定が可能となった。今年度は、波長可変紫外光源システムを導入して、状態選別した分子イオンビームの発生実験およびその性能評価を行い、イオン・分子反応装置への接続を行った。パルスバルブにより超音速NO分子線を発生させ、そのA-X遷移(226nm領域)を経由する共鳴多光子イオン化法により、状態選別NO^+イオンビームを発生させた。また、YAGレーザーの第3高調波(266nm)によるCD_3Iのレーザー光解離法とCD_3ラジカルの共鳴多光子イオン化法を併用したCD_3^+イオンビームの発生実験も行った。得られたスペクトルは、並進温度に近似される分子線回転温度が4Kまで冷却されていることを示し、衝突エネルギーを制御した衝突実験においてエネルギー幅の下限を与える速度幅が120m/sまで抑えられたイオンビーム源となっていると評価できた。このイオンビーム源を、8重極イオンガイドを含むイオン・分子反応装置に組み込み、状態選別した反応実験装置の主要部分を完成させた。イオンガイドに加えるRFポテンシャルは、市販のRF発生器とRF増幅器に加えて、複数のトロイダルコアを持つ共振式インターフェース回路を用いることにより、プロトン生成物や高発熱反応からのイオン生成物の再捕捉が可能となる1-30MHzの範囲での100Vp-pのRF供給を可能とした。衝突エネルギーを制御する電極群の挙動が数値シミュレーション結果と大きく異なったことから、引き込み電極群の詳細を明らかにする目的を含めて、散乱分布測定の予備実験としてイメージング法を行い、その画像解析を行った。イオン発生部分の電極群の問題点を明らかにして、来年度に散乱実験を行うための条件を精査することができた。今年度は、これまでに開発したイオンビーム源を用いたH_2O^+(水カチオン)の状態選別イオンビーム発生実験と、イオン・分子反応装置の大幅な改良を行った。ヘリウムに希釈したH_2O分子をピエゾ駆動型パルスバルブにより超音速分子線として、240-260nmの波長可変紫外光を照射することによりH_2O^+を発生させた。この領域の光学遷移は、二光子吸収によりリドベルグ状態(C状態、D状態)へ共鳴したのちイオン化する共鳴多光子遷移である。H_2O分子の対称伸縮(v1)、変角(v2)モードの励起状態を含む複数のバンドへ共鳴させたイオン化スペクトルが得られた。回転構造解析の結果、共鳴励起状態あるいはイオン化状態での解離・失活を示唆する広いスペクトル線幅および回転構造の消失が確認された。画像観測法により発生イオンの反跳速度を観測したところ、イオン性解離はなく、中性励起状態での前期解離が線幅広がりの原因であり、安定した状態選別イオンビームの発生が確認できた。状態選別イオンビーム発生実験と並行して、前年度に見出されたイオン・分子反応装置におけるイオン輸送効率とイオン検出効率の問題点を改善する大幅な改良を行った。イオン発生点とイオンガイドの間に、引き込み電極群を追加した。ここではイオンガイド内への引き込みとともに衝突エネルギーを制御する設計とした。また、イオン検出には、質量分析分野で近年多く取り入れられている直交再加速方式を新たに採用した。いずれの改良も、電極電場およびそれによるイオントラジェクトリーの数値シミュレーションに基づいた最適化した設計とした。化学反応熱による速度広がりを持つ生成イオンを、イオンガイドと直交する方向に設置された検出器に向けて再加速する設計であり、これに対するシミュレーション上ではほぼ100%の検出効率が達成されるとの結果が得られた。本年度は、本研究課題の主要項目である量子状態と衝突エネルギーを制御したイオン分子ビーム源と、RFイオンガイド法を用いた反応実験装置を完成させた。また、完成したイオン・分子反応実験を適用する多原子イオン分子種として、メチルラジカルイオン(CHI_3^+)、アリルラジカルイオン(C_3H_5^+)の状態選別ビーム生成法を確立した。NO^+イオンを用いた反応実験装置の開発では、前年度までに問題点が見出されたイオン光学系および8重極イオンガイドのRF電極条件を改良することにより、1eVまでの低並進エネルギーを持つイオンを1000mmの経路にわたり効率よくガイド・検出するシステムを実現させた。特に並進エネルギーを3eV以上に設定した場合、RFガイドによる反応分子イオンの検出器までの輸送効率として、ほぼ100%が達成された。

反応実験における衝突エネルギー分解能は、低エネルギー領域の3eVにおいてもΔE/E<5%が達成され、未知のイオン・分子反応機構を検出して動力学的に考察することができる。反応実験装置の開発と並行して進めた量子状態選別イオン種の生成法開拓では、光イオン化画像観測法による解離反応の散乱分布測定の結果を踏まえて、パルス放電法と紫外レーザー光解離法を共鳴多光子イオン化法と組み合わせることにより、CH_3^+とC_3H_5^+の副生成物のない高純度発生法を確立した。いずれもRFガイド法による反応実験装置への適用に十分なイオンビーム強度が得られている。CH_3^+はCH対称伸縮モードと面外変角振動モードの励起状態が選択可能であり、C_3H_5^+は複数の炭素骨格振動モードの励起状態を幅広く選択することができる。本研究計画の目標とした有機反応論の検証に向けて、必要とされる低エネルギー領域での高分解能化された有機イオン分子ビーム反応性散乱実験装置を開発し、新しい知見を得る研究段階に移行するに至った。
神経信号による外部機器制御のための神経再生型電極の開発研究

1.神経再生型電極の設計・制作フレキシブル基板上にマイクロマシニング技術を利用して、神経再生型電極の設計、製作を行った。具体的には、ポリイミドフィルム上にリフトオフ法によって白金のパターン層を形成し、カバーレイ層として液体ポリイミドをコートして、エッチングによって電極部を露出させた。この作成法によって、微細化と多チャンネル化、及び電極金属の生体適合性の向上が可能となった。さらなる長期安定性、多チャンネル化、微細化、生体適合性の向上を念頭に置いて、電極のサイズや形状の違う様々なタイプの試作品を作成し、適宜ラットへの埋め込み実験を行って形状などに関して評価実験を行い、設計へのフィードバックを行った。2.電極の動物への埋込実験・神経信号の計測及び解析試作した電極の性能を評価するために、電極をラットの神経に埋め込み、一定期間後に神経信号の計測、および病理標本による神経再生の確認を行った。また再生を待たず、通常のフィルム型電極としての性能も、評価実験として確かめた。計測された多チャンネル神経信号から、電極の形状(穴のサイズ、個数、配置など)に関してフィードバックを行い、電極の改良に役立てた。3.神経信号による外部機器制御システムの試作計測した神経信号を利用して、外部機器(人工心臓)をリアルタイムで制御するシステムを試作した。計測した神経信号の中から、意味のある情報を抽出する方法についても検討を行なった。1.神経再生型電極の設計・製作フレキシブル基板上にマイクロマシニング技術を利用して、神経再生型電極の設計、製作を行った。具体的には、従来の電極金属として銅を使用する方法を改良し、ポリイミドフィルム上にリフトオフ法によって白金のパターン層を形成し、カバーレイ層として液体ポリイミドをコートして、エッチングによって電極部を露出させた。この作成法の改良によって、微細化と多チャンネル化、及び電極金属の生体適合性の向上が可能となった。さらなる長期安定性、多チャンネル化、、微細化生体適合性の向上を念頭において、電極のサイズや形状の違う様々なタイプの試作品を作成し、適宜ラットへの埋め込み実験を行って形状などに関して評価実験を行い、設計へのフィードバックを行った。電極と神経の接合部における神経再生促進因子塗布など、再生促進に関する検討も行った。これに関しては、培養神経細胞(後根神経節細胞)などによっても再生条件の検討を行った。2.電極の動物への埋め込み実験・神経信号の計測及び解析試作した電極の性能を評価するために、電極をラットの神経に埋め込み、一定期間後に神経信号の計測、および病理標本による神経再生の確認を行った。物理的刺激部位と神経信号との関係などから、計測神経信号の支配域などを同定した。病理標本作成による、電極孔を通過した再生軸策の本数などの評価についても現在実行中である。
子どもの学習プロセスを視座とする算数科・授業改善システムの開発

本研究は、子ども一人ひとりの学習プロセスを解明し、授業改善の具体的な提案としての授業改善を図る授業研究方法の開発を目的としてきた。平成12年度は、すでに開発した算数科授業改善のためのチェックリスト表を改善し、アンケート、授業観察、インタビュー、検討会という一連の授業研究の流れによる、授業研究システムを改善した。この授業研究システムで用いたアンケートは、教師に数学観・指導観・児童観を問い、普段の授業を振り返る機会を与え、子どもたちが教師の働きかけをどのように受け止めたかがフィードバックされるようデザインされている。評価の観点として外国の認知的な視点による授業分析の研究を参考にし、課題・学習環境・談話・評価という4つの次元を授業評価の視点として導入した。また、実際にそれを使用して研究授業を実施し、アンケート、観察カード、インタビューなどを授業者、子ども、観察者の三者に授業前、授業案作成時、授業中、授業後に適用することでこのシステムの検証と検討をおこなった。この結果、このシステムを活用することによって、教師が自らの授業を自己評価し、さらに観察者と子どもからの他己評価を通して、授業改善への欲求を起こさせることが明らかになった。今後の課題として、教師の子どもの学習プロセスに沿った授業をつくる力の変化と、またそれに伴う子どもの算数の学力の変化を測れるような項目をシステムに取り入れることや、さらにシステムの改善が残っている。子ども一人ひとりの学習プロセスを記述し,授業改善を図る授業研究方法の開発を目的としている。平成10年度は,愛知教育大学にある重松鷹泰氏の研究記録や授業記録を今日的な視点から整理した。また,重松鷹泰氏による授業研究の影響を強く受けている富山市立堀川小学校を訪問し,授業参観することで,授業における実践的成果を確認することができた。これらの結果,重松鷹泰氏の解釈学的授業分析の原理《既成の仮説の排除,中核的関連の考察,構造的把握,思考体制の動きの追究》と授業分析の方法《分節に分ける,構造把握,問題指摘,分析する分節の選択》を確認した。とくに授業記録を分析する中で,・文節がキーワードであること,・数名の抽出児を設けること,などが明らかになった。堀川小学校訪問の結果としては,・子どもの論理で授業すること,・子どもの学びは総合的横断的であること,・子どもが納得できるまで追及させること,・ビデオを子ども理解に生かしていること,などを確認することができた。また,重松鷹泰氏の授業研究の批判についてもケーススタディーした。その結果,重松鷹泰氏固有の授業分析は,・活用しにくいこと,・教材開発に至らないこと,・算数力の向上の評価に結びつきにくいこと,などが明らかになった。この結果を踏まえて,平成11年度は,他の量的・質的授業分析の目的・展開・視点・分析方法の共通性と異質性を検討し,堀川小学校の授業を分担者の視点からケーススタディーし,授業研究方法のシステムを提案するとともに試行してみたい。子ども一人ひとりの学習プロセスを解明し、授業改善を図る授業研究方法の開発と授業改善の具体的な提案を目的としている。平成11年度は、愛知教育大学にある重松鷹泰氏の研究記録や授業記録を分析した。また、富山市立堀川小学校の授業方法や授業記録を分析した。さらに、ドイツのビットマンなどの授業研究方法を収集・分析するなど国際的な視点での検討を行った。これらの結果、授業研究と授業改善の枠組み試案の視点を明らかにした。例えば、教師の授業観、教材観、教師論、授業技術論、授業環境論、授業評価論、子ども論(とくに、学習目的、成長感、自己効力観、集団性、selfquestioning)などの視点である。中でも、社会の変化につれて、授業観も変わり、教科書をうまく指導できる視点から、子どもが自ら「数学する」授業の視点の枠組みが大切であることを明らかにした。例えば、子どもの数学的な問いを生み出す授業構成のあり方など。具体的には、授業研究と改善を検討できる問いのチェックリスト表の試案を作成した。この結果を踏まえて、平成12年度は、量的・質的授業分析の目的・展開・分析方法の共通性と異質性を一層検討し、今年度開発したチェックリスト表を用いてケーススタディーし、授業研究方法のシステムの改善と授業の改善視点を新たに提案する。

本研究は、子ども一人ひとりの学習プロセスを解明し、授業改善の具体的な提案としての授業改善を図る授業研究方法の開発を目的としてきた。平成12年度は、すでに開発した算数科授業改善のためのチェックリスト表を改善し、アンケート、授業観察、インタビュー、検討会という一連の授業研究の流れによる、授業研究システムを改善した。この授業研究システムで用いたアンケートは、教師に数学観・指導観・児童観を問い、普段の授業を振り返る機会を与え、子どもたちが教師の働きかけをどのように受け止めたかがフィードバックされるようデザインされている。評価の観点として外国の認知的な視点による授業分析の研究を参考にし、課題・学習環境・談話・評価という4つの次元を授業評価の視点として導入した。また、実際にそれを使用して研究授業を実施し、アンケート、観察カード、インタビューなどを授業者、子ども、観察者の三者に授業前、授業案作成時、授業中、授業後に適用することでこのシステムの検証と検討をおこなった。この結果、このシステムを活用することによって、教師が自らの授業を自己評価し、さらに観察者と子どもからの他己評価を通して、授業改善への欲求を起こさせることが明らかになった。今後の課題として、教師の子どもの学習プロセスに沿った授業をつくる力の変化と、またそれに伴う子どもの算数の学力の変化を測れるような項目をシステムに取り入れることや、さらにシステムの改善が残っている。
表面吸着した分子およびクラスターのトンネル電子励起発光分光法の開発

今年度はエレクトロスプレーと飛行時間型質量分析計を組み合わせた、巨大負イオンクラスターの光電子分光のための装置の設計、製作とその立ち上げを行った。ヨウ化カリウム、塩化カリウム水溶液などの電界質溶液をエレクトロスプレーイオン源に導入し、ヨウ化物イオン、塩化物イオンの巨大水和クラスターの生成を試みた。水溶液をそのまま導入した場合、これらのイオンは1000個以上の水分子に取り囲まれた状態で真空中に導入されているようであったが、クラスターが非常に巨大で我々が作成した飛行時間型質量分析計はこれらのクラスター負イオンを水1分子を分離する質量分解能で検出することができなかった。次に我々は、このエレクトロスプレーイオン源の構造を一部改良し、イオンを取り囲んだ溶媒分子を加熱蒸発させる機構を考案した。その結果、ヨウ化カリウム水溶液において、ヨウ化物イオン1個に水分子が0-30個程度まで溶媒和したクラスター負イオン(I^-・(H_2O)_<0-30>)の生成に成功し、かつこれらを水1分子単位まで分離して質量分析することに成功した。次に、このヨウ化物イオンの水和クラスターを対象として、イオントラップを用いたイオン検出効率の向上をめざした。エレクトロスプレーは連続的にイオンを生成させるイオン源であるが、これをパルス動作する飛行時間型質量分析計と効率よくマッチングさせるために、このイオン源と飛行時間型質量分析計の間にイオントラップを配置した。このイオントラップにイオン源からの連続イオンビームをある一定時間捕捉し、その後質量分析計へと導入した。様々な実験条件を最適化することにより、最終的にはイオントラップを使用している場合、使用しない場合に比べてイオンの検出効率が約1000倍へと向上することが確認された。今年度は、二酸化炭素クラスター負イオンへの水分子の吸着構造を明らかにする事を目的として実験を行った。これまでの研究では、二酸化炭素クラスター負イオンにおける水分子は、クラスター内部ではなく表面に吸着しているのではないかと考えられてきた。そこで、この二酸化炭素-水混合クラスター負イオンに赤外光解離分光法を適用し、その構造決定を試みた。実験は、タンデム型質量分析計と、Nd : YAGレーザー励起の光パラメトリック発振を用いて行った。光解離スペクトルの測定範囲は3000-3700cm^<-1>である。また、この様にして得られた光解離スペクトルを解析する目的で、ab initio分子軌道法による安定構造、振動数計算、垂直電子脱離エネルギーの計算を行った。この実験と計算の結果を比較することにより、二酸化炭素-水混合クラスター負イオン[(CO_2)_n(H_2O)_m]^-の構造を明らかとした。まずm=1について、n=2、3では、3500-3650cm^<-1>の領域に吸収バンドを観測した。これらのバンドは、CO_2^-負イオンと水1分子で形成された環状構造に由来するものであることが分子軌道計算により明らかとなった。n=4では、n=2、3のバンド位置から約40cm^<-1>低波数にバンドを観測した。やはり分子軌道計算の結果から、n=4のこのバンドを、ダイマーイオンコアC_2O_4^-に溶媒和し環状構造を形成した水分子の振動準位であることが明らかとなった。m=2についても同様の実験、計算を行い、その構造を決定した。n=1ではCO_2^-イオンコアに対し1分子は環状構造を形成し、もう1分子はその環状構造に対して溶媒和する構造をとる。n=2についてもこの構造を取るが、n=3になると今度はCO_2^-イオンコアと水2分子で環状構造を形成することが明らかとなった。以上の結果については、J.Chem.Phys.の122巻にて報告を行った。またこれに加え、その他の無機クラスターイオン中での水分子の吸着状態についても同様の研究を行い、学術雑誌にて発表した。
冷戦下の日本・アジア・アメリカにおける「生産性」の制度と連鎖

「反西洋文明、反資本制の場所」から「グローバル経済の優等生」へと20世紀の後半のアジアはどのように変化を遂げたのか?その鍵となるものとして、「生産性」という概念に注目し、195060年代に生産性運動をアジアに広げようとしたアメリカと日本の連携を、東アジアの経済成長の起点として検証することが本研究の目的である。この問いに国際的視座から取り組むため、生産性運動をアジアで広げようとしたアメリカのフィランソロピーや日本の社民勢力を射程に入れて戦後日本の政治経済史を描く。
多価金属-カルコゲン系液体半導体の局所構造に関する研究

As-カルコゲン系における電子的性質の特異性が系の局所構造とどのような相関を持つのかに着目し、本研究ではAs_XX_<1-X>(X=Se,Te:x=0.571,0.5,0.4,0.333,0.27,0.2)に対し融点直上において中性子回折実験(日本原子力研究所改造3号炉4G回折装置使用)を行い、化学量論組成前後での構造特異性を追求した。得られた構造因子S(O)における構造パラメータ最小自乗fitting及び部分二体分布関数の導出により、As-Se系では結晶As_2Se_3に見られる共有結合性As-Se bondが全組成において保持されていることが明らかにされた。一方、As-Te系ではAs_2Te_3においてすでにAs-Te bondの配位数が小さくなり、代わって結晶にはないAs-As bondが出現することが示唆された。また、As-Se系ではS(O)の1.3ÅA^<-1>付近のpre-peakが全組成に渡り明瞭に観測されるのに対しAs-Te系では明らかなpeakとしては見えないことから、As-Se系ではAsSe_<3/2>ユニットから成る中距離秩序が保持され、As-Te系では融解と同時に共有結合性As-Te bondの切断が起こっていることが明らかとなった。ラマンペクトルにおいても、As-Se系ではAsSe_<∫/∵>ユニットの振動モード(230cm^<-1>)が観測された。しかし、As-Te系においては測定温度が比較的高いことによりAs-As bondに帰属されるバンドの確認はできなかった。また、Se系Te系ともにカルコゲン過剰組成ではAs-X bondに加えて純カルコゲン液体に見られるX-X相関が現れることも明らかにされた。以上の結果から、As-Se系の電子的性質は共有結合性As-Se bondによって支配され半導体的振る舞いを示し、融解と同時に金属的になるAs-Te系の性質As-Te bondの切断及びAs-As bond、Te-Te bondの出現によって特徴づけられるものと考えられた。本研究結果は、現在、J.Phys.Soc.Jpn.に投稿準備中である。
戦前期に日本国内（内地）・台湾・朝鮮で使用された漢文教科書に関する基礎的研究

本研究は、従来研究蓄積が少ない戦前期の日本国内(内地)・台湾・朝鮮・満州において使用された漢文教科書を対象として、その収録内容および漢文教育に関わる制度・組織・人物を総合的に研究することを目的とするものである。計画の1年目にあたる2018年度は、研究の基盤となる資料調査に力点を置くとともに、共同研究メンバーによる研究会を重ねて共通認識を高め、また個別の研究発表を行った。資料調査に関しては、国立国語政策研究所教育図書館、玉川大学教育図書館、文部科学省図書館、国立国会図書館、二松学舎大学東アジア学術総合研究所において実施した。また三回の研究会を実施し、菊池隆雄(研究協力者)「満洲における漢文教科書」、張三尼(二松大院)が「朝鮮総督府における漢文教科書」に関して報告した。更に9月15日に香港城市大・二松学舎大共催国際ワークショップ「日本漢文学の射程」(香港城市大)において川邉雄大が「戦前期台湾公学校の漢文教科書」を報告した。10月28日に国際日本文化研究センター主催第3回東アジア日本研究者協議会国際学術大会において「戦前期に日本国内・台湾・朝鮮で使用された漢文教科書」のパネルを組織し、合山林太郎(慶応大)「近代日本における漢詩についての教養のあり方とその位置づけ」、宮本雅也(二松大院)「文検漢文科からみる漢文教育の概観」、川邉雄大(二松大)「戦前期台湾における日本人教師の漢学的素養ー伊藤賢道を例としてー」、白栁弘幸(玉川大)「日本植民地統治下台湾における漢文教師ー明治期の彰化公学校を中心にしてー」、朴暎美(韓国檀国大)「`日帝強占期'朝鮮における漢文教育」を報告した。12月22日の二松学舎大学第118回人文学会において張三尼(二松大院)が「関東州」における中国人用教科書の編纂事情と教材採録について」を報告した。日本国内の資料調査に関しては、1年目に当たる2018年度にある程度の実績を上げることができた。国外資料の調査に関しては、台南・台北における実地調査に着手したが、なお全貌の把握には時間が必要である。韓国資料の調査に関しては、韓国在住の研究協力者が概要を把握しつつある。満洲資料の調査に関しては、必ずしも見通しが立っていない。しかしながら、2018年度調査の結果、「漢文教科書」という切り口で、日本・中国・台湾・朝鮮・満洲の各地における20世紀初頭の教育状況とその研究状況を検証することの意義、本研究の意義が十分に確認でき、問題の所在が認識できた。当初から予定している日本・台湾・朝鮮・満洲の漢文教科書を対象として、個別にその編纂状況・組織・人員、漢字・漢文教材の内容やカリキュラムの異同を明らかにし、またそれらの相互比較を通して各地における近代教育の形成状況や教育政策を明確にするとともに、漢字文化圏諸地域における漢字文化の相違を浮かび上がらせるように努めたい。また、日本国内であっても沖縄や島嶼地域や外国人居留地、逆に外地であっても日本企業進出地域では教育状況が異なった可能性があるので、そうした地域にも可能な限り配慮したい。

しかしながら、2018年度調査の結果、「漢文教科書」という切り口で、日本・中国・台湾・朝鮮・満洲の各地における20世紀初頭の教育状況とその研究状況を検証することの意義、本研究の意義が十分に確認でき、問題の所在が認識できた。当初から予定している日本・台湾・朝鮮・満洲の漢文教科書を対象として、個別にその編纂状況・組織・人員、漢字・漢文教材の内容やカリキュラムの異同を明らかにし、またそれらの相互比較を通して各地における近代教育の形成状況や教育政策を明確にするとともに、漢字文化圏諸地域における漢字文化の相違を浮かび上がらせるように努めたい。また、日本国内であっても沖縄や島嶼地域や外国人居留地、逆に外地であっても日本企業進出地域では教育状況が異なった可能性があるので、そうした地域にも可能な限り配慮したい。1年目に行えなかった国外調査を積極的に行うとともに、国外研究機関との共同研究や国外学会での成果報告などに2019年度の助成金を活用したい。
単核シリレン錯体から出発する非対称なシリレン架橋二核錯体の合成

原料となる単核シリレン錯体としてビス(シリレン)錯体Cp(Ph_3P)Ru{SiMe_2...O(Me)...SiMe_2}およびCp^*(CO)Ru{SiMe_2...O(Me)...SiMe_2}を用いてPt(C_2H_4)(PPh_3)_2等の容易に配位不飽和種を発生する錯体との反応を試みた。しかし、いずれの場合にもシリレン錯体は未反応のままであった。これは、シリレン配位子に対するメトキシ基の分子内配位が強く、ドナーフリーのシリレン錯体が発生しにくいためと考えられた。そこで次に、ドナーフリーのシリル(シリレン)錯体を光化学的に発生する鉄錯体Cp(CO)_2FeSiMe_2SiMe_3と当量の白金錯体PtMe_2(cod)(cod=1,5-シクロオクタジエン)との光反応を行なった。その結果、Cp(CO)_2FeSiMe_3およびSiMe_4が主生成物として生成した。ルテニウム錯体Cp^*(CO)_2RuSiMe_2SiMe_3を用いた場合にも同様にSiMe_4の生成が見られた。一方白金錯体が存在しない場合にはSiMe_4は全く生成しなかった。これらの結果は、シリレン配位子が非対称なシリレン架橋錯体を経由して白金上に移動してシリレン白金錯体が生成し、その上でシリレン上へのメチル基の1,2-移動が起こったことを示唆している。現在この反応の詳細な機構的研究を行なっている。これに関連し、新しい二座配位子(9,9-ジメチルキサンテン-4,5-ジイル)ビス(ジメチルシリル)(xantsil)をもつルテニウム錯体(xantsil)Ru(CO)(η^6-toluene)を開発した。この錯体は室温で容易にトルエン配位子を放出してヒドロジシラン類と反応し、シリル(シリレン)錯体を経由すると推定されるオリゴシラン生成を起こすことを見出した。
大脳新皮質における神経細胞の発生および維持に関与する分子機構の解析

胎生期マウス脳において、神経細胞は神経幹細胞から生み出される。本研究により、この神経細胞への分化過程に関与する新たな仕組みを明らかにした。また、胎生期に誕生した神経細胞は、生涯を通して維持されなければならない。私共は、この維持機構に関与する分子を見出した。また、筋萎縮性側索硬化症(ALS)のモデルマウスにおいて、この機構を人為的に活性化すると、ALSの発症を遅延させることができた。LKB1は、様々な動物種の初期胚の極性を制御することが知られる極性分子であり、発生期の大脳新皮質において、神経細胞の移動および成熟に重要な役割を果たす。私共は神経細胞移動におけるLKB1の下流シグナリングを精査した。大脳新皮質において、神経細胞が移動する際は、(1)進行方向に先導突起が伸長し、(2)中心体が先導突起内を移動し、(3)核が中心体の方向に移動する、というサイクルを繰り返して移動する。この移動プロセスにおいてLKB1は、中心体の前方への移動を司り、神経細胞移動に必須であることを見出した。さらに、先導突起の先端部においてLKB1がGSK3βと呼ばれるSer/Thrキナーゼをリン酸化して不活性化することを明らかにした。この結果として、APCと呼ばれる微小管結合タンパク質が微小管の先端に結合し、微小管を細胞膜にアンカーする。これにより、微小管が進行方向に引っ張り上げられ、同時に、微小管の重合中心である「中心体」が進行方向に移動する、というモデルを提唱できた。LKB1の機能を阻害すると、上述した細胞内現象が観察できなくなり、中心体の移動が停滞する。さらに重要なことに、神経細胞の移動が停止する。これらの研究成果は、中心体が移動するために必要な分子基盤を明らかにしたものであるのと同時に、中心体の前方移動が神経細胞の移動において中心的な役割を果たすことを世界に先駆けて示した知見である。大脳皮質神経細胞は神経前駆細胞から生み出される。この神経細胞への分化過程には様々な細胞外からの情報が利用されることが知られている。しかしながら従来、G蛋白質共役受容体を介したシグナリングが神経前駆細胞の運命決定に寄与しているという報告は皆無であった。私共は、GPRC5Bと呼ばれるG蛋白質共役受容体がマウス大脳新皮質の神経前駆細胞に特異的に発現していることを見出した。GPRC5Bに対するshRNAを神経前駆細胞にインビボ遺伝子導入すると、神経前駆細胞が神経分化しなくなることを見出した。さらに、これら細胞は最終的にアストロサイトへと分化した。このGPRC5Bの下流経路を解析した結果、GPRC5Bは三量体G蛋白質G12と共役すること、さらにβカテニンを介したシグナリングを調節することを明らかにした。大脳新皮質の発生の後期課程では、βカテニンを介したシグナリングは神経細胞への分化決定に重要な役割を果たすことが知られており、GPRC5BはG12を介してβカテニンシグナリングを調節し、神経前駆細胞の神経分化をコントロールしていると考えられた。またGPRC5B以外のG蛋白質共役受容体について、神経前駆細胞に特異的に発現するオーファン受容体をいくつか同定できた。現在、それら分子の機能について解析中である。本研究の結果、従来の研究では全く見過ごされてきた、神経前駆細胞の運命を決定する新たなシグナリングを同定することができた。このことは、神経前駆細胞の複雑な運命決定のメカニズムを理解する上で極めて重要な発見である。中枢神経系を構成する神経細胞は、一生涯にわたって健全に維持されなければならない。そのため神経細胞には、様々な細胞傷害性ストレスから自己を保護するための神経保護システムが内在すると考えられる。この神経保護システムの理解を前進させることは、神経細胞のストレス抵抗性を上昇させる手法の開発に繋がる。この手法は、神経変性疾患等において神経細胞の変性や細胞死を遅延したり、抑止するための治療戦略の指針になる可能性がある。本研究では、培養した神経細胞において、種々の細胞傷害性ストレス暴露に伴って、bZIP型転写因子Nfil3が発現上昇することを見出した。さらに、Nfil3を過剰発現すると、神経細胞は神経毒に対して頑強になった。一方、Nfil3を発現抑制した場合には、神経細胞は神経毒に対して脆弱になった。このことから、Nfil3は細胞傷害性ストレス暴露に伴って発現上昇し、神経細胞を保護する役割を担うことが判明した。そこで、Nfil3を神経系で過剰発現するマウスを作製した。さらに、神経変性疾患の一つである筋萎縮性硬化症モデルマウス(ALSマウス)との二重変異マウスを作製した。その結果、ALSマウスと比較して、Nfil3を過剰発現したALSマウスでは、体重の減少および四肢の筋力低下といったALS様の症状の発症が顕著に遅延することが判明した。同様の現象は、他のNfil3過剰発現マウスを利用した場合にも観察できた。

このことから、Nfil3は生体内においても、神経保護作用を示すことが推察できた。従来の研究から、神経変性疾患の一つである筋萎縮性硬化症モデルマウス(ALSマウス)において、転写因子Nfil3を過剰発現すると、ALSの進行が顕著に遅延することが判明した。そこで本研究では、Nfil3が神経保護を担うことを直接的に調べた。その結果、Nfil3の発現に伴って、motor axonの数の減少が抑制されていた。また、脊髄前核における運動ニューロンの数の低下が顕著に緩和されていた。このことからNfil3は、ALSにおける運動ニューロン変性を抑制し、その結果としてALSの発症を遅延させることが明らかになった。一方、大脳新皮質の神経細胞は神経前駆細胞から生み出される。この神経細胞への分化過程には様々な細胞外からの情報が利用されることが知られている。しかしながら従来、G蛋白質共役受容体を介したシグナリングが神経前駆細胞の運命決定に寄与しているという報告は皆無であった。これまで私共は、GPRC5Bと呼ばれるG蛋白質共役受容体がマウス大脳新皮質の神経前駆細胞に特異的に発現していること、さらに神経前駆細胞の神経分化能に寄与することを見出した。さらに本研究により、神経分化に寄与する新たなG蛋白質共役受容体を見出した。また、誕生した神経細胞は脳表層側へと放射状移動するが、移動を開始する際にbipolar-shapeをとることが知られる。この過程にも他のG蛋白質共役受容体を介したシグナリングが重要な役割を果たしていることを見出した。このように、大脳新皮質における神経細胞の初期発生過程に、種々のG蛋白質共役受容体を介したシグナリングが重要な役割を果たしていることが示唆できた。本研究では、Nfil3の役割を培養神経細胞およびマウスを用いて調べることを目的とした。本年度の研究により、培養神経細胞および個体において、Nfil3が神経保護を担うことが明らかになった。このことから、研究はおおむね順調に進展していると言える。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度はNfil3を過剰発現したALSマウスに関して、個体レベルでの研究を実施した。今後は、ALSマウスにおける運動神経の変性やアストロサイトの活性化なども、Nfil3の過剰発現によって緩和されていることを確認し、Nfil3がALSモデルマウスにおける運動神経の変性を抑制し、その結果としてALSの発症が遅延していることを明らかにする。
医療におけるリスク感性を高めるためのシミュレーション型CAI教材の開発

医療に於いて、患者の安全は最優先課題である。しかし、ヒューマンエラーによる事故報告は後を絶たない。そこで、現実に起きた事故の分析結果を反映させた事例を作成して、危険予知能力の向上を目的としたe-learning用の教材を開発した。開発したシミュレーション型Web教材は、転倒のリスクが潜む患者2事例、メディケーション・エラーのリスクが潜む看護場面3事例から構成される。学習コースは次の特徴を持つ。(1)随所にリスクの判断を求め、判断内容を自ら入力させることにより主体的学習を促す。(2)解説は、学習者の判断の適切性や十分性を考えさせると共に、一般的知識に繋がるように提示している。(3)判断すべきリスクに対して、適切な対処方法を提示している。(4)危険予知に関するQ&Aにより、知識の強化を図っている。(5)最後に、学習を振り返り、その時点の自分のリスク感性についての評価を入力させることにより、その後の学習で自己のリスク感性の高まりを確認できるようにしている。次に、運用評価を新人ナースと看護学生を対象に行い、システム上の「アンケートに回答する」に入力された内容を分析し、その効果をみた。学習の結果、危険予知に関して知識・観察力が不足していることに気付いた、今後このような場面に遭遇したときの対応を考えることができた、危険がひそんでいるところを見逃していることに気づいた、学生の実習にも看護師の仕事にも生かせる教材だと思った、等の評価が得られた。本システムは新人ナースと看護学生の両者にとって効果的であることを確認した。その要因は、シミュレーションを通して、タイムリーなフィードバックが与えられ自己の傾向をリフレクションすることができるプログラム構成であることが大きいと考える。また、勤務シフトに影響されずに学習できるe-learning環境は主要なファクターであると言える。医療・看護における安全管理の問題は、看護基礎教育では一般に知識として教えられる。また、医療過誤に関する文献レビューからは、事故やインシデントを起こしやすい対象や場面、ミスの原因が分析され、改善策や重要な対策が講じられている。しかし、看護学生や新人看護師のヒヤリ・ハットやインシデントレポートの発生は後を絶たない。それは、彼らには医療過誤(事故)に通じるさまざまな状況に対するリスク感性が備わっていないからだと考えられる。そこで、学生時代からリアルな擬似体験を通してリスク感性を高めるために、現実に起きたヒヤリ・ハットやインシデントの分析結果を反映させた事例を豊富に取り入れたシミュレーション教材の開発が有効であると考えた。そこで、本研究は次の2つの目的のもとに着手した。第一の目的は、「医療安全に関して実際に生じた問題を広く収集し、教育内容を設計、それに基づき、医療におけるリスク感性を高めるためのCAI教材を開発する」ことである。第二の目的は、「開発した教材を看護基礎教育課程において自己学習用教材として運用し、その効果を測定する」ことである。医療過誤に関する文献レビューによると、事故やインシデントを起こしやすい対象や場面・ミスの原因が分析され、改善策や重要な対策が講じられているが、看護学生や新人看護師のヒヤリ・ハットやインシデントレポートの発生は後を絶たない。それは、看護学生や新人看護師には、医療過誤(事故)に通じるさまざまな状況に対するリスク感性が備わっていないからだと推測する。そこで、学生時代からリアルな擬似体験を通してリスク感性を高めるために、現実に起きたヒヤリ・ハットやインシデントの分析結果を反映させた事例を豊富に取り入れたシミュレーション教材の開発を最終目的としている。今年度は、研究計画に挙げていた2名の研究協力者と新たに加入した2名の研究協力者と共に、6回の研究会議を開催し、当初の計画に沿って以下のように研究を進めた。

(1)学生が最も起こしやすい事故である「転倒・転落」の学習コースを試作することを決定した。(2)転倒・転落に関する文献レビューを実施し、転倒・転落事故の状況や要因を明確にした。(3)村中が試案した教材のコースアウトラインをもとに、教材に取り込む2事例(認知・理解力に問題のない歩行不可能な患者、認知・理解力に問題のある歩行可能な患者)のシナリオを作成した。(4)シナリオに基づき、テルモメディカルプラネックス(神奈川県)にて開発教材の素材作成(医療場面のムービー撮影)を行った。患者役にはプロの俳優を2名雇用し、看護師役は研究メンバーおよび実際の看護師が演じた。テルモメディカルプラネックスの医療環壕が整った撮影現場を借用できたことにより、開発教材に使用できる看護場面の動画がDVDとして仕上がった。(5)ムービー撮影を終了している2事例について、開発教材に必要なコンテンツを検討した。次の段階として、コンピュータに取り込むコンテンツを完成させ、学習コースのプログラミングを行いシステムを構築していく。平成19年度に構築した開発教材のコースアウトラインに沿って、システム開発を行った。第一段階として、転倒のリスクが潜む患者2事例(事例1:認知・理解力に問題のない歩行不可能な患者、事例2:認知・理解力に問題のある歩行可能な患者)の学習コースを試作した。システムの流れについては、以下の4つのデータベースをもとにしている。1.学習者データベース:教材を利用した人すべての学習経過を蓄積する。初めて学習する場合には、学年あるいは看護師経験年数を選び、IDを入力し、2回目以降利用する場合は、初めに入力した年数とIDを入力することによって正しく学習管理を行うことができる。2.事例データベース:患者プロフィール、看護場面のムービー、判断すべきリスクファクター、リスクに応じた対処法、Q&Aが含まれる。3.診断結果データベース:過去のすべての学習履歴(学習した事例、患者プロフィールから捉えたリスクファクター、ムービーから捉えたリスクファクター、Q&Aの結果、入力された自己のリスク感性の評価)を確認できる。それによって、自己の回答の見直しや、再学習を可能とする。4.コミュニケーション診断データベース:シミュレーションの結果、学習者が自己のコミュニケーション傾向に問題があると自覚した場合、村中ら(2007)が開発したWeb教材「看護者のコミュニケーション・スキルを学習する教材」で事例の追学習ができるようにリンクさせている。本システムは、現実の問題に準拠した事例によるシミュレーション、危険予知に関する知識の診断テスト、学習管理等の多様な機能を有していることが1つの特徴である。これを使って、医療事故に関する自己の知識とそれに基づく観察力や注意力、コミュニケーション傾向を自己診断でき、さらに安全管理に必要な判断力を時間や場所に制限されることなく、必要に応じて訓練することができると考える。
光結合型走査トンネル発光による単一分子の高速分光

走査トンネル顕微鏡(STM)は、試料表面の原子構造の観察だけでなく、探針と試料間の電位制御により個々の原子・分子の分光が可能である。しかしながら、トンネル電流を検出する装置上の制約により、STMの時間分解能はせいぜい数十ミリ秒程度に限られている。本研究では、従来のSTM装置に高い時間分解能を有するレーザー光を組み合わせたトンネル顕微鏡を構築することを目的とした。単一ナノ構造および有機分子を用いた自己組織化単分子膜構造の形成過程を明らかにし、それらの局所領域における動的過程を明らかにすることができた。本研究の目的は、従来のSTM装置にレーザー光を組み合わせてより高い時間分解能を有するトンネル顕微鏡を構築し、単一分子さらには分子内における動的過程を明らかにすることである。平成19年度の研究成果は下記の通りである。1外部分光測定機器の構築本補助金で購入したロックインアンプをSTM装置と組み合わせることで、外部制御によるSTS分光およびIETS分光ができるようになった。また、電流導入端子付きの加熱蒸着源を自作し真空装置に取り付けることにより、超高真空下で粉末状の分子を試料表面に吸着させることが可能となっだ。2試料基板の調製酸化膜による絶縁層形成が可能なNiAl(110)基板を購入し、基板表面の清浄化を行った。Arスパッタリングおよびアニーリングの繰り返しにより、清浄化された原子フラットな表面が得られた。またSTM測定により基板の原子配列を確認した。3金薄膜におけるレーザー誘起発光測定チタンサファイアレーザー光照射による金薄膜からの時間分解発光計測を行った。その結果、2光子吸収による金薄膜からの発光を捉えることに成功した。発光寿命は240ps程度であることが見積もられ、これはSTM測定で得られた寿命と同程度であることがわかった。4理論計算環境の構築計測された発光スペクトルおよび電子状態の解釈は容易ではなく、実験結果の理論的裏付けが必要である。そこで、ワークステーションおよび密度氾関数理論のソフトウエア(VASP)を購入し、理論計算を行う環境を整備した。平成20年度の研究成果は下記の通りである。1. Au(111)表面にカーボンナノチューブを固定化させ、その吸着状態をSTMにより局所観察した。ドライコンタクト法を用いることにより、表面の汚染なくカーボンナノチューブを金属基板に保持できることを確認した。また、STM探針からの電圧パルスをカーボンナノチューブに印加することにより、局所的にカーボンナノチューブ構造を変化させることができることを見いだした。さらに、加工されたカーボンナノチューブの発光現象をSTM発光分光により調べた。その結果、局所的に構造変化したカーボンナノチューブの発光スペクトルは、無加工のスペクトルと比較してブルーシフトすることがわかった。2.ベンゼン分子を吸着させたCu(110)表面を測定試料とし、レーザー照射の有無に伴うSTM発光スペクトルの変化を高い精度で計測することを試みた。その結果、表面プラズモンに起因するブロードな発光スペクトルと併せて、レーザー光照射に起因するスパイク状のピークが出現することを見いだした。スパイク構造のピーク間隔は、ベンゼン分子のC-H伸縮振動のエネルギーに相当することが同位体置換されたベンゼン分子を用いることにより明らかとなった。
湖沼における植物プランクトンの物質代謝の研究

湖沼における植物プランクトンの物質プランクトンの物質代謝、特に光合成に続く有機物の合成・消費は、環境要因の影響をうけ植物プランクトンの生理状態を反映するとともに、湖沼生態系のエネルギ-・物質の流れの基礎となっていると考えられる。そこで、本研究では、現場観測とそれに付随した実験・解析をおもに行った。まづ、茨城県竜ケ崎市の中沼において、植物プランクトンによる生産物質、特に糖・アミノ酸の季節的変動を調べた。糖・アミノ酸量は顕著な季節変化を示し、植物プランクトンの活動とともに増減をしていることがわかった。糖のうち、グルコ-スが顕著な変動をし植物プランクトンの生理状態を反映していた。アミノ酸とグルコ-スの比は、無機態窒素の影響をうける季節とうけない季節にわかれていた。更に解析するとリンと無機態窒素の比が特に影響を与える季節が観察され、栄養塩制限と物質代謝との密接な関係を示していた。光合成活性・栄養塩取込活性との相互関係については、リン制限状態とリン制限のかかっていない状態で、現場培養実験を約半月続けて、糖・アミノ酸の変動と活性との関係を調べた。その結果、リン制限が解除されると、アミノ酸に対するグルコ-ス量の比が小さくなり、逆に、制限がかかるとその比が大きくなることがわかった。活性にたいする栄養塩制限の影響は栄養塩取込より炭素取込にたいするほうが少なく、栄養塩制限の糖・アミノ酸にたいする影響と対応関係にあった。糖・アミノ酸の日周変化も調べてみると、やはり、これらの成分の代謝の差があらわれていた。実験室実験に関しては、生育と栄養塩との関係を調べた。現在は、現場のデ-タとの比較検討を行っているところである。