hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模観測データの統合による太平洋循環の実態把握とメカニズムの解明

本研究課題の目標の一つは入手可能な海洋観測データを有効に活用することで、鉛直混合を含む様々な物理観測と矛盾しないような鉛直混合強度の未知パラメタ最適値を得、それが実現する海洋環境場を四次元変分法データ同化手法を用いて求めることである。本年度は、地熱の効果等を組み込んだ最新のモデルを用いて、線形推定法を用いた物理パラメタの最適化実験を行った。さらに、この結果を元に初期推定場を作成し、水温・塩分等の従来用いてきた観測データを与えた四次元変分法によるデータ統合実験を開始した。データ作成の途中ではあるが、北太平洋における深層昇温の例にデータ同化システムのパフォーマンスを検証し、本研究で作成したシステムが良好に機能していることを確認した。また、乱流エネルギー散逸率εの観測データを効率的に同化するために、最適化コードの改良を進めた。また、マルチフラクタルシミュレーションモデルを構築し、εの観測データの算術平均と幾何平均の比率を見積もることでデータ同化の精度向上に資する結果を得た。この他に、同新学術課題他研究班との共同研究として、線形推定法を用いた最適化実験による中深層まで含めた全球海洋鉄分布の推定、風の短周期成分に関連した近慣性流に伴う鉛直混合の影響の調査を進めており、ベースとなるシステムの改変を実施した。本研究課題で得られた成果は論文や、学会発表、公開データセットの更新などを通じて発信している。乱流エネルギー散逸率εも統合することができる四次元変分法データ同化システムを精緻化し、より高精度の統合データセットを作成した。具体的には、物理パラメタの最適化を通じた初期推定場の改善、地熱導入によるベースモデルの精緻化を完了し、εの観測値を同化する際の統計処理方法を新たに提案した。一部気候変動解析を開始し、当初の年次計画に沿って、概ね順調に進展している。また、最終年に向け、他研究計画班との連携による研究も成果が出始めている。これまでの知見や技術を活かしながら、εの観測データを含めた最終的なデータセットを用い、科学的知見を獲得する。具体的には、完成したデータ統合システム、データセットの解析を進め、過去の知見と比較し科学的検証をさらに推進しつつ、海面高度変化、循環場の変化、深層昇温への影響などに注目し、「海洋混合学」の大きな目的の一つである、混合と循環の関係を解き明かしていく。また、新学術領域として、他計画研究班との連携による、生物地球科学研究への貢献にも資する。本研究では、外洋のさまざまな観測機会において鉛直混合観測を実施し、現在の海洋環境を正確に把握する。そこから得られた観測データや入手可能な多様なデータを活用し、鉛直混合・物質分布等の観測に合うような鉛直混合強度の未知パラメタの最適値を四次元変分法データ同化手法を用いて求める。推定された最適パラメタ(鉛直混合分布)を適用することでそれぞれの観測と矛盾なく海盆スケールでの海洋循環を再現できる。これは力学フィルターを用いたデータ統合(高度なマッピング)に相当し、循環や物質輸送のメカニズムを解明するためには有効な手法である。本年度はまず、海盆スケールの鉛直混合の事態を把握するため、インド洋I10測線における大規模観測を実施、マイクロライダMR6000で温度の微細構造のプロファイリングなどを行った。また、北太平洋P01測線の鉛直拡散観測解析により、海底付近で有効な観測のあった全てのキャストでのデータに対して、鉛直減衰の特徴的長さのパラメタを算出するなど、成果をあげた。続いて、四次元変分法データ同化手法を応用したデータ統合システムを改良し、鉛直混合観測を、直接同化できるプロトタイプを開発した。以上から、次年度以降の海洋循環場の鉛直混合による影響の解析に向けた基本的な道具が準備できたことになる。当初2年目以降に完成予定だったデータ統合システムのプロトタイプが想定より早く形になったことは今年度の大きな成果といえる。当初計画通り、海盆スケールの海洋観測を通して海面から海底までの詳細な水温塩分・溶存物質・鉛直混合観測データを用いて鉛直分布を明らかにするとともに、様々な観測機会において鉛直混合観測を実施し、現在の海洋環境を正確に把握するため、リピートハイドログラフィによる海洋環境中長期変動の解明(インド洋)に参加し、MR6000にて鉛直混合の観測を実施した。また、北太平洋の鉛直混合観測の解析を行い乱流散逸率の分布に関する新たな科学的知見を得るとともに、それらの知見を元に鉛直混合観測データを直接データ統合できるデータ統合システムのプロトタイプを開発した。MR6000はセンサーの安定性などを担保するため、当初予定より、取得金額が増大したが、データ統合の際の国立研究開発法人海洋研究開発機構の地球シミュレータ利用にあたり、公募研究課題に応募することで、計算機資源を減らすことができ、結果として当初想定通りの成果を獲得できた。H28年度は海盆スケールの高精度観測を実施し、そのデータを解析するとともに四次元変分法データ同化手法を応用した鉛直拡散パラメタの最適値を求め、高精度統合データセットを作成した。具体的には、海洋地球研究船「みらい」を用いた海盆規模での乱流観測を南大洋太平洋セクションP17測線で実施、マイクロライダMR6000で温度の微細構造のプロファイリングなどを行った。また、北太平洋P01

測線の鉛直混合観測のデータ解析により、海底付近で有効な観測のあった全てのキャストでのデータに対して、鉛直減衰の特徴的長さのパラメタ(H)を算出するなど実態の把握に努めた。さらに、鉛直混合観測という、観測データの存在する範囲が限られているデータの統合を実施するに当たり、鉛直拡散係数の最適化を通した海洋環境再現データセットの作成というアプローチをとり、限られた観測データ最大限活用して海洋循環や気候変動現象への影響を詳細に紐解くことが可能となるよう、乱流観測を直接取り入れられる新しいデータ統合スキームを完成させた。このスキームを用い、地球シミュレータを駆使して、海洋観測統合データセットのプロトタイプを作成した。鉛直混合が活発な海域の一つである一方観測的知見がほとんど得られていない南大洋海域において海盆規模の鉛直混合観測を実施するとともに、世界でも初めてとなる四次元変分法アジョイント法を用いた鉛直混合観測の直接的なデータ統合に取り組み、観測データを反映させてパラメタの最適値を評価できるすべての計算過程を地球シミュレータ上で実施できるシステムを完成させた点が今年度の大きな実績である。H28年度末に、当初計画通り、統合データのプロトタイプを作成した。世界的に見ても今後の海洋データ統合、海洋環境再現に関する一つの指針ともなりうる研究開発といえ、2年という短期間でプロトタイプデータまで創出出来たことは順調な進展といえる。また、当初計画通り、海洋地球研究船みらいによる南大洋での乱流混合観測を完遂している点も、進捗評価の理由である。前年度までに完成させた乱流エネルギー散逸率εを直接データ統合できる機能を持つ四次元変分法データ同化システムを用い、さまざまな海洋環境再現実験を行い、データセットを作成した。特に線形推定法を用いた物理パラメタの最適化実験を行い、モデルによる気候場の再現性を大幅に改善することに成功した。これは、データ統合実験における初期推定場の改善に対応する。この結果をもとにした比較実験を行い、潮汐鉛直拡散パラメタを制御することの有効性を確認できた。さらに、新たに地熱を表現するモデルコンポーネントを導入し、深層の水塊や循環に対するインパクトを評価し、その重要性を確認した。また、εを同化するうえで考慮すべき補正項についての検討を当新学術課題の他研究班と緊密に連携しつつ、進めた。これらは、より信頼性の高いデータ統合プロダクトの作成につながる重要な成果と言える。具体的には、四次元変分法を用いたデータ統合実験に先立ち、モデルの初期推定場と観測の一致性をグリーン関数法を用いた物理パラメタの最適化によって高めることができた。また、εに関して、モデルの値と観測値を比べると、概ね線形の関係にはあるものの、モデルの方が1桁以上大きい傾向があるという一般的な問題に関して、観測されたεが、モデルのεと同等のものかどうかについて乱流理論に基づき検討し、観測およびモデルにおけるεの統計量を統一的に解釈する手がかりを得た。後者はこれまでとことなるアプローチで次年度以降詳細を詰めて結果を公表していきたい。本研究課題で得られた成果は論文や、学会発表、公開データセットの更新などを通じて発信している。従来用いられてきた水温・塩分等の観測データに加え、乱流エネルギー散逸率εも統合することができる四次元変分法データ同化システムを完成させた。このシステムを用いて、実際にデータ統合実験を行い、システムの動作を確認するとともに、統合データセットを作成し、観測データとの比較を行った。
皮膚におけるポルフィリン代謝の分子機構

遺伝性ポルフィリン症の主要症状の1つに皮膚光線過敏症があるが、皮膚を構成する細胞(表皮角化細胞、線維芽細胞、メラノサイト、毛細血管内皮細胞など)におけるヘム合成系に関わる酵素群の発現についてはこれまで検討されていなかった。そこで今回、皮膚線維芽細胞を用いてヘム合成系に関わる8つの酵素(アミノレブリン酸合成酵素、アミノレブリン酸脱水酵素、ポルフォビリノーゲン脱アミノ酸酵素、ウロポルフィリノーゲンIII合成酵素、ウロポルフィリノーゲン脱炭酸酵素、コプロポルフィリノーゲン酸化酵素、プロトポルフィリノーゲン酸化酵素、フェロケラターゼ)の発現を調べることとした。その結果、皮膚線維芽細胞においては8つの酵素すべての発現がみられることが明らかになり、ヘム合成系酵素群の遺伝子発現検出法を確立できた。また、我々が本邦で初めて確定診断を行った家族性晩発性皮膚ポルフィリン症の患者において、今回確立した遺伝子発現検出法を適用したところ、スプライシング異常変異をRNAレベルで証明できた。ヘム合成系酵素に関わる8つの酵素すべての皮膚線維芽細胞における発現を確認し、検出法として確立した。これらの知見を家族性晩発性皮膚ポルフィリン症の病態解析に適用し、確定診断に必要な知見を得た。今回得られた知見をもとに、ヘム合成系酵素の発現を表皮角化細胞、メラノサイト、毛細血管内皮細胞を用いて検討する予定である。また、光線過敏を有する遺伝性ポルフィリン症の皮膚細胞が入手できれば、それらの細胞を用いてヘム合成系酵素の発現を解析し、光線過敏との関連性を検討するとともに病態解明、有効治療の確立に必要な知見を得ることを目指す。
樹木に学ぶバイオベースリンクル表面形成手法の確立

これまでに、『樹木に学ぶバイオベースリンクル形成手法』で生成するスキン層は、イオン架橋から成ることを解明した。この知見を基に、ポリイオンコンプレックス(PIC)スキン層の形成を鍵とする新しいリンクル形成手法の開発を行った。具体的には、汎用性の高いアニオン性多糖であるアルギン酸ナトリウム(AG)を用いるPICスキン層の創製と乾燥によって誘起されるリンクル表面について研究を行った。キトサン(CS)フィルムを,1.0 wt% AG水溶液に30°Cで24時間浸漬し、余分に付着したAGを取り除くためにフィルムを純水に30°Cで6時間浸漬した。得られたフィルムを40°Cで乾燥することで、リンクル-AG/CSフィルムが得られた。異なる分子量のAG(80-120 cps及び300-400 cps, 10 g/L, 25度)を用いて得られたフィルムのSEM画像から、80-120 cpsのAGでは約1.1 umのリンクルが見られ、300-400 cpsでは,同程度の大きさの半球状の凹凸構造が得られることが分かった。この形状の違いが現れる原因を調べるために、フィルム断面の光学顕微鏡観察を行った。リンクル構造が見られた80-120 cpsのAGでは、0.7 um程度のスキン層が観察されたのに対して、300-400 cpsのAGでは,スキン層は観察されなかった。このことから、高分子量のAGでは、スキン層が薄くなったことで、乾燥応力が低下し、半球状の凹凸構造が形成したと考えられた。以上の結果から、PICスキン層がリンクル形成に有効であること、並びに、PICスキン層を用いることでリンクルと半球状の凹凸構造が作り分けできることが明らかになった.我々は、樹木の細胞壁に着目することで、新しいリンクル形成手法の開発に成功した。この手法では、キトサン(CS)フィルムをフェノール酸(PH)の溶液に浸漬し、そのフィルムを西洋わさび由来ペルオキシダーゼと過酸化水素水で処理することでスキン層が形成する。そのフィルムを乾燥するとリンクル表面が生じる。これまでにリンクル形成メカニズムは明らかにしたが、リンクルのサイズを決定づける因子の解明には至っていない。そこで、本年度は、その解明を目的に、様々なサイズのリンクルの調製と同定を行った。この手法では、用いるPHの種類や、浸漬工程の温度の違いによって異なるサイズのリンクルが得られる。そこで、PHとしてフェルラ酸(FE)、カフェ酸(CA)及びp-クマル酸(CO)を用いて30, 40, 50,及び60°Cの浸漬処理にて様々なサイズのリンクルフィルムを調製した。一般的に、リンクルのサイズとフィルムの機械的性質には相関関係が存在する。つまり、浸漬温度の上昇によるフィルムの機械的特性の変化が考えられた。そこで、浸漬工程後のフィルムの弾性率測定を行った。その結果、全ての系において、浸漬温度上昇に伴う弾性率の低下が見られた。また、弾性率の低下に伴う波長の低下が見られたことから、浸漬温度の上昇に伴う弾性率の低下が波長の低下に関係していると示唆された。フィルムの分子量測定を行った結果、浸漬処理によるCSの低分子化と浸漬温度上昇による低分子化の促進が起こることが分かった。つまり、このようなフィルム表面の低分子化がスキン層の弾性率の低下を招き、リンクル波長の低下につながったと示唆された。また、表面硬度試験により浸漬温度の上昇に伴うリンクルフィルム表面の硬度低下も確認できた。以上の結果より、リンクルサイズの変化は、PHの分子構造や浸漬温度の違いによって、スキン層の弾性率が変化することで起こることが分かった。おおむね計画通り研究を遂行し、本年度の目的である『リンクルのサイズを決定づける因子の解明』を達成した。1.スキン層形成メカニズムの解明本手法におけるリンクルフィルムは、1浸漬、2スキン層形成、3乾燥という極めて単純な三工程のみで調製することができる。キトサンフィルムをp-クマル酸(CO)、フェルラ酸(FE)、カフェ酸(CA)のようなフェノール酸のメタノール溶液に30-60°Cで浸漬後(1浸漬)、フィルムを取り出し、水中でHRPと過酸化水素で反応することによりスキン層を形成する(2スキン層形成)。そのフィルムを自然乾燥すると(3乾燥)、リンクルフィルムが得られる。本年度は、FEとパラ位の置換基が異なるバニリン酸(VA)とホモバニリン酸(HO)を用いてリンクル形成を検討することで、スキン層の形成メカニズムついて研究を行った。その結果、スキン層形成メカニズムを以下のように結論付けることに成功した。『1浸漬』で、キトサンフィルム内に物理吸着やイオン結合によってフェノール酸がキトサンフィルムに取り込まれ、それと同時に表面ではフェノール酸がアミド結合を介してキトサンフィルム表面に固定化される。それらが酵素反応の反応点となることで架橋構造が形成する。架橋構造は、HRPの触媒作用によって生成するフェノール酸のオリゴマー残基とキトサンとのイオン架橋構造であった。また、SEM観察とTOF-SIMS分析から、生成しているスキン層の厚みは、約120 nm程度であることも分かった。2.細胞培養基材への応用FEを用いて得られるリンクルフィルムの液中AFM測定により、PBSへの浸漬5日後においてもそのリンクル構造が保たれることが分かった。

さらに、リンクルフィルム上での3T3細胞の培養を行った結果、リンクルフィルムは培養皿と同等の培養効率を有することが分かった。計画通り、本手法におけるリンクル形成メカニズムの完全解明に成功した。また、計画に無い細胞培養基材への応用についても研究できた。これまでに、『樹木に学ぶバイオベースリンクル形成手法』で生成するスキン層は、イオン架橋から成ることを解明した。この知見を基に、ポリイオンコンプレックス(PIC)スキン層の形成を鍵とする新しいリンクル形成手法の開発を行った。具体的には、汎用性の高いアニオン性多糖であるアルギン酸ナトリウム(AG)を用いるPICスキン層の創製と乾燥によって誘起されるリンクル表面について研究を行った。キトサン(CS)フィルムを,1.0 wt% AG水溶液に30°Cで24時間浸漬し、余分に付着したAGを取り除くためにフィルムを純水に30°Cで6時間浸漬した。得られたフィルムを40°Cで乾燥することで、リンクル-AG/CSフィルムが得られた。異なる分子量のAG(80-120 cps及び300-400 cps, 10 g/L, 25度)を用いて得られたフィルムのSEM画像から、80-120 cpsのAGでは約1.1 umのリンクルが見られ、300-400 cpsでは,同程度の大きさの半球状の凹凸構造が得られることが分かった。この形状の違いが現れる原因を調べるために、フィルム断面の光学顕微鏡観察を行った。リンクル構造が見られた80-120 cpsのAGでは、0.7 um程度のスキン層が観察されたのに対して、300-400 cpsのAGでは,スキン層は観察されなかった。このことから、高分子量のAGでは、スキン層が薄くなったことで、乾燥応力が低下し、半球状の凹凸構造が形成したと考えられた。以上の結果から、PICスキン層がリンクル形成に有効であること、並びに、PICスキン層を用いることでリンクルと半球状の凹凸構造が作り分けできることが明らかになった.当初の計画通りに研究を推進する。繊維や粒子のような3D材料表面へのリンクル形成を実施する計画であったが、より波及効果の大きい『リンクルフィルムの細胞培養基材への応用』と『得られた知見に基づく新しいリンクルフィルム創製』に注力する。研究室で保有していた試薬・ガラス器具などを有効に活用することで消耗品費を節約できた。また、計上していた論文の英文校閲や学生アルバイトの費用には学内予算を用いた。購入予定であった主要な原料であるキトサンを企業から提供してもらえた。また、実験器具の購入が想定よりも少なかった。当初計画になかった細胞培養を始めることから、残金は、それらの消耗品費として利用する。次年度の消耗品費や研究論文のオープンアクセス化の費用にする予定である。
トロンビン受容体阻害による尿路結石症発生抑制

本研究ではThrombin receptorであるProtease-activated receptor(PAR)の腎での遺伝子発現と蓚酸負荷によるシグナル伝達を解析した。ヒト腎尿細管培養細胞HK-2細胞において遺伝子およびタンパクレベルでのPAR発現を確認した。酸刺激によるPAR1,2,3,4遺伝子発現のup regulationを明らかにした。また、蓚酸負荷による細胞内カルシウムイオン変動とInterleukin 6の産生からPARを介したシグナル伝達を解明した。本研究ではThrombin receptorであるProtease-activated receptor(PAR)の腎での遺伝子発現と機能解析を行い、受容体阻害からの尿路結石症の発生抑制を明らかとすることを目的とした。1)ヒト腎尿細管培養細胞HK-2細胞を用いたPCRではPAR1,2,3,4すべてのsubtypeの遺伝子発現を確認した。Western blotではPAR1,2のタンパク発現を確認した。加えて共焦点レーザー顕微鏡を用いた免疫蛍光染色ではHK-2細胞の細胞膜およびゴルジ小体に陽性所見を認めた。2)ヒト腎組織での免疫組織染色では近位および遠位尿細管に陽性所見を認め培養細胞での結果を反映する所見を確認した。本年度は腎尿細管培養細胞HK-2細胞でのPAR遺伝子発現とタンパク発現に加えreal time RT-PCRを用いた遺伝子発現量の定量蓚酸刺激(蓚酸濃度0.10.8mM)によるのシグナル伝達の検証を行った。3)培養細胞上清液中のインターロイキン6(IL6)濃度をELISA法で測定した。蓚酸刺激によりIL6濃度濃度の有意な上昇を認め、PARを介するシグナル伝達がヒト近位尿細管細胞で発生している事を解明した。3)腎尿細管細胞でのPARのシグナル伝達の有無を細胞内カルシウムイオン変動とInterleukin 6(IL-6)産生から検討した。蛍光probeとしてfura-2/AMを使用し細胞内Caイオン濃度の変化をAQUA COSMOSにて解析した。α-thrombin添加によりHK-2細胞内カルシウムイオンの変動を認めた。また蓚酸負荷(蓚酸濃度0.10.4mM)によってIL-6の産生が認められた。
長基線ニュートリノ振動実験OPERAにおけるV_μ→V_γ振動のV_γ直接観測

本研究の目的はミトコンドリアから発せられる活性酸素量とミトコンドリア膜電位およびマトリックス内のカルシウム濃度など他のミトコンドリア特性を同時に測定する事にあった。測定方法として多数の蛍光色素また蛍光蛋白はを試した結果、測定に一番有効な方法はミトコンドリア内に酸化還元状態によって蛍光が変化するroGFP(蛍光蛋白質)を発現させる事であった。ミトコンドリアの活性酸素の発生によって変わるミトコンドリア内の酸化還元状態をroGFPによって生きた細胞内で測定し、ミトコンドリア膜電位を減少させるによってミトコンドリアの活性酸素発生量が減少する事を証明した。このメカニズムは単離ミトコンドリアて良く知られているが、今回、生きた細胞内でミトコンドリア特異的測定をすることに初めて成功した。この結果をThe 15th European Bioenergetics Conference 2008で発表し現在論文を作成している。更にroGFPを用いてカロテノイド系色素物質であるアスタキサンチンが生理的な濃度でミトコンドリア内の酸化還元状態を酸化ストレスに対して還元状態に保つ事ができ、その事によってミトコンドリア膜電位やミトコンドリア酸素消費等ミトコンドリア機能を保護しアスタキサンチンが酸化ストレスに対して高い抗酸化作用を持つ事を証明できた。この結果の論文をJournal of Nutritional Biochemistryに投稿し受理された。2006年中、研究代表者はイタリア、グランサッソ国立研究所にてOPERA実験の検出器の一つChangeable Sheet(エマルジョン検出器)の生産Facility立ち上げと生産を行った。OPERAでは同検出器20万個を以って実験を行い、Facilityとしては一日に1000個の生産を目標としていた。このFacilityは名古屋大学、ローマ大学の共同研究者らにて設計建設され、2006年6月より日本、トルコ、ロシアの共同研究者らにて運転を開始した。さまざまな問題を乗り越え、2006年11月には1000個/日のスピードを達成し、12月には最高生産速度1700個/日を達成した。これはイタリアが担当する部分が100個/日程度しか達成できていなかった当時の現状に比べ、日本の技術力と実行力を示すものと成った。2006年の生産は2万4000個、全体の12%の生産を以って終了した。また、2006年中に行われたCERNからのニュートリノ照射8月と10月の2回に分けて行われそれぞれ7.6x10^<17>,0.6x10^<17>potの照射が行われた。(OPERA nominal intensity=4.5x10^<19>pot/year).8月の照射では、生産したChangeable SheetをOPERA検出器フレーム内に設置し、10例のニュートリノ反応起因の粒子の飛跡を捉えた。これにより、エレクトリックな検出器からエマルジョン検出器までの全体的なリハーサルが実現し、OPERAの解析の流れの中で最も難しいエレクトリック検出器とエマルジョン検出器のつなぎが妥当な効率で機能することが確認された。この結果はOPERA実験初のコラボレーションペーパーとしてNJPへパブリッシュされた。10月の照射ではわずかなビームと主検出器ながら、1eventのニュートリノ反応起因のミューオンが観測され、エレクトリック検出器よりChangeable Sheetへ、さらに主検出器へと解析が進めることを確認した。また主検出器中で測られたミューオンの運動量は、後方のマグネットミューオンスペクトロメータにて測られた運動量と精致し、双方が正常に機能していることを確認した。現在、OPERA実験を遂行するための鍵は主検出器の生産であり、コラボレーション全体でこれをトッププライオリティーに置き、取り組んでいる。2007年度は研究課題を念頭にOPERA実験で最も難しい原子核乾板中での「ニュートリノ反応点探」の方法確立を行った。特に、ニュートリノ反応点探索において中心的役割を果たす補助検出器(CS)の生産を進め、2007年度末までに全検出器の約80%(120,000個)の生産を終えた。検出器の生産は2008年6月までに終了見込みである。一方で、CS・主検出器を含め、大量のニュートリノ反応解析に必要な体制作りを行った。

2008年度のCERN・CNGSビームラインによるニュートリノ照射ではOPERA検出器内で38事象のニュートリノ反応が起き、この内24事象についてニュートリノ反応点探索を行う事ができた。CSでの検出率は90%であり、2008年度のニュートリノ反応解析を保証するもであり、次なるニュートリノ・ビーム照射が待ち望まれる。
Eラーニングによる看護職の再就職支援研修プログラムの開発と評価

日本では少子高齢化の進展、医療の高度化により、看護職の不足が問題になっている。そこで看護の資格を持ちながら看護業務に従事していない者(潜在看護師)の再就職を支援するためのeラーニングによる研修システムを開発した。システムの大きな特徴は、1)100を超す看護実践事例を学習するコンテンツの中から、潜在看護職の離職年度や再就職希望診療科に対応したコンテンツを推奨できること、2)学習者の疑問に答えるメンター機能を有していることである。Eラーニングによる看護職の再就職支援研修システムの開発、研修ニーズ調査を実施した。(1)研修システムに搭載するデジタル看護教材コンテンツを作成した。未就労看護師に必要な実践的な事例学習教材コンテンツ8事例20シーン、看護技術映像コンテンツ7本、関連知識教材100枚。教材の内容は、AED,ME機器など、最新の医療現場に合致したもの、実践現場で遭遇する事象を含んだものとした。(2)システムの機能は、ユーザー登録時にユーザー基本情報を入力することで、適切な研修プログラムを構築し、教材を検索し提示することができる。また、ユーザーの希望により教材を追加、削除できる機能を有している。また、ユーザーからの質問を受けて、メンターが回答することができる。さらにeラーニング研修で学習した教材に対する評価を得ることができる。今後、システムの検証を行い、平成21年度に実証していく予定である。(3)未就労看護師の研修ニーズに関する調査を実施した。全国の200床以上の病院の看護管理者を対象に、郵送による調査を行った。雇用状況と医療機関の特性や取組との絶対値による関係では、強いリンクが「雇用あり」と多様な勤務形態の導入に「取り組んでいる」、採用条件の見直しに「取り組んでいる」、7対1基準との間に見られ、10対1基準、200299床、300399床との問に中間のリンクがあった。看護実践に関する再就職研修ニーズは多くの項目で未就労看護職を雇用したことのない病院のニーズが高く、ニーズの充足により雇用が促進されるのではないかと推察される。併せて未就労看護師に対してもニーズ調査を実施した。現在分析中である。未就労看護師を対象とした研修ニーズ調査の分析、およびEラーニングによる看護職の再就職支援研修システムの開発と未就労看護師へのWebによる研修の提供を行った。(1)未就労看護師の研修ニーズに関する調査を、全国のナースセンターの利用者を対象に郵送による調査を行った。(2)研修システムの開発○研修システムに搭載するデジタル看護教材を20事例コンテンツにより構築した。教材の内容は、AED, ME機器など、最新の看護実践現場で遭遇する事象、臨床の看護領域を包含するように構成した。教材の提供方法は、事例ごとに関連教材(事例、看護技術映像、知識カード)をパックした事例方式と研修受講者の背景により必要な教材を検索しレコメンドする検索方法の2タイプを開発した。○検索機能は、キーワード検索するために看護関係の用語に関する類義語のデータベースを開発した。ユーザーの希望により教材を検索し、希望する研修教材を検索できる機能を有している。○研修システムでは、ユーザーからの質問にメンターが回答し応答する機能を開発した。次年度には質問データをもとに自動回答機能を開発する予定である。(3)現在までに開発した研修システムをWeb上で公開し、未就労看護師に提供している。利用に関するシステムの有用性と実用性について、今後検討していく予定である。Eラーニングによる看護職の再就職支援研修システムを開発し、Web上に公開して、システム利用状況の分析、研修登録者への郵送調査を行ない、研修システムを評価した。(1)研修システムの開発2009年に開発した研修システムの一部改造を行ない、研修プログラム構成管理機能とメンター補助機能を完成させた。搭載している教材コンテンツを看護学習サポートシステムの教材を活用し、利用できる学習コンテンツを増加させた。また、サイトへのアクセスを高めるために、ホームページを開設しSEO対策を実施した。(2)研修システムの評価Webに公開しているサイトへのアクセス数は、2009年11月から2010年11までに2048件あった。事例学習コースが43%、コースが57%であり、推奨コースを選択する割合が高くなっていた。学習者には自己の希望や経歴から自動に学習コンテンツが推奨されることは、多くのコンテンツから求める学習コンテンツを選択しやすくなり、効果的な機能であると考えられる。システムへの登録者は60名あり、教材検索システムの利用は登録者の33%、メンター機能の利用は、わずかであった。システムへのアクセス回数は平均3.9回、1回あたりの時間は48分であった。登録者は、複数アクセスし、長い時間学習していることが明らかになった。また、システムおよび教材の評価は、概ね良好な評価が得られた。以上のことから、開発した研修システムは、有用性、実用性が高く、今後は広く利用されるように、周知活動を行っていくことが次の課題となる。
躊躇行動としての食物新奇恐怖反応を司る脳内メカニズムの解明

ヒトなどの雑食性動物は初めて経験する飲食物の摂取を躊躇する行動傾向(新奇恐怖,ネオフォビア)を示す。げっ歯類(ラット,マウス)を対象とした従来の行動神経科学的研究では、摂取量の変化を行動指標として特定の神経科学的操作による影響が検討されてきた。しかし、新奇恐怖は動物が飲食物の摂取時に引き起こす行動の変化であり、摂取量の変化は副次的な結果といえる。本研究では、ラットが新奇な飲食物を摂取する際の身体運動・姿勢の変化に注目し、躊躇行動としての新奇恐怖を捉えるための行動指標とその測定法を確立する。そして、行動薬理学的実験により、新奇恐怖反応を司る脳部位を特定し、関連する神経回路を解明する。
遷移金属-希土類非晶質垂直磁化膜を用いた磁壁の電流駆動とテラビット記録への応用

本研究では新規材料として、電流駆動磁壁移動の閾値電流密度が従来の材料の100分1であるTbFeCo非晶質垂直磁化膜を提案するとともに、新たなスピントルクを利用した情報ストレージデバイスの基盤技術を開発することを目的としている。具体的には、薄膜組成、磁気異方性、膜厚と臨界駆動電流密度、磁壁の移動速度そしてスピン分極率の関係を明らかにした。これによって次世代の小型大容量・高密度・低消費電力の不揮発性の情報ストレージデバイスの開発のための基礎技術を確立した。電流駆動型磁壁メモリーは次世代テラビット記録を実現ための最も有望なデバイスである。このメモリーの特徴は、磁区と磁区の間に形成される磁化スピンの方向の遷移領域、つまり磁壁に対して電流スピンが直接作用し、スピントルクによって磁壁が移動するものである。一般的な強磁性材料において、磁壁を電流駆動するための最小値、つまり閾値電流密度は約10^<12>A/m^2と非常に大きい。22年度では、フォトリソグラフィおよびFocused Ion Beam(FIB)装置を用いて、遷移金属-希土類非晶質垂直磁化膜TbFeCoのマイクロワイヤを形成し、その磁区構造、磁壁構造、異常ホール効果、スピン分極率を測定した。垂直磁化TbFeCoマイクロワイヤ中の磁壁に電流を印加し、磁壁の振舞いを観測した。印加電流の密度が1.5×10^<10>A/m^2(しきい値)以上になると、磁壁が電流の向きに依存して移動する現象を確認できた。このしきい値駆動電流がこれまで一般材料の約100分の1と極めて低い点にある。これらの研究結果は、飽和磁化M。を調整することによって臨界駆動電流密度を制御可能であることを示している。一方、TbFeCo薄膜の磁壁の厚さは約5nmであるため、その理論的なビット密度は、一ビットを5nmとすると、線密度では一インチ当たり5×10^6ビットを見積もることができる。すなわち、今年度の結果は、遷移金属-希土類非晶質垂直磁化膜を用いた電流駆動型磁壁メモリーが超高密度記録への応用が期待できることを明らかにした。平成23年度において、「研究の目的」、「研究実施計画」に基づく、磁壁電流駆動を用いた新規情報記録デバイスのための基礎研究を行った。より低い磁壁駆動の閾値電流の実現のため、TbFeCo薄膜の作製条件や組成、添加元素とその磁気的・電気的性質(磁気特性ならびにスピン分極率)の依存性を明らかにした。特に、Ta等下地層を用いて、磁気細線の保磁力を大幅に低減する形成方法を開発した。電子の上向きスピンと下向きスピンの状態密度の差から定義されたスピン分極率は、電流駆動磁壁移動の効率を左右する基本的なパラメーターである。平成23年度において、磁壁抵抗効果の測定により、TbFeCoのスピン分極率の間接的な測定方法を開発した。実験結果から、TbFeCo垂直磁化細線中の磁壁抵抗効果は約18%と極めて高いことを明らかにした。加えてメモリとしての高速動作も重要な因子であるため、磁壁移動速度をリアルタイムで測定できるように、微細加工した素子に対して、磁壁の導入や磁壁位置の検出の具体的な方法を開発した。これらの方法により、実用化ための記録ビットの書き込み、読み出すが可能になった。また、電流駆動磁壁の移動速度と材料の飽和磁化、保磁力の関係を明らかにするため、計算機シミュレーションを行った。これらのシミュレーションにより具体の素子、材料やメモリデバイスの開発指針を得た。今年度は、垂直磁気異方性を持つ遷移金属-希土類アモルファス合金のTbFeCo, DyFeCo磁性細線の電流駆動による磁壁の移動速度とスピントルクの関係、磁壁のピン止めと電流駆動による複数磁壁の位置制御の検討、電流のジュール熱の評価及びそのスピントルクへの影響に関して、研究を行った。磁壁磁気抵抗効果の測定によって、遷移金属-希土類アモルファス合金のスピン偏極率の評価の手法を確立した。この手法を用いて、希土類の種類と材料のスピン偏極率の関係を明らかにした。局所イオン注入の手法を用いて、磁壁の有効なピン止め及び複数磁壁の位置制御を成功した。局所イオン注入後、薄膜の表面の形状変化や磁気特性の変化を確認した。特に、一般的な磁性材料の場合は、局所イオン注入により保磁力の低減が報告されたが、本研究は、イオン注入量の精密な制御により、保磁力の増加を明らかにした。これらの基礎研究を基づく、TbFeCo磁性細線を形成し、複数の磁壁を導入して、その電流駆動による磁壁移動速度の計測、温度の影響に関して具体的に研究を行った。さらに、電流駆動磁壁移動の効率とスピントルク、温度の関係を明らかにした。TbFeCo

磁性細線中に、磁壁の内因性ピン止め効果の影響で、磁壁移動の速度が制限されたことを明らかにした。これに基づく、反強磁性結合した二層磁性細線構造を提案した。シミュレーションや実験では、反強磁性結合した二層磁性細線構造は単層のTbFeCo磁性細線の10倍以上の駆動速度を示している。本研究の研究結果は磁性細線を基づく新規なメモリーの高速性とその実現方法を明らかにした。当初計画した平成23年度の目標の遷移金属-希土類アモルファス材料の磁気及びスピン伝導特性の評価に関して、順調に完成した。複数磁壁の位置制御と自己組織化磁壁ピンニングサイトの導入に関しても、ホール測定により実現した。従って、本研究はおおむね順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題の目的達成のため、薄膜作製、微細加工、磁気特性測定、スピン伝導特性測定、高周波測定、そして物性解明の計算機シミュレーションなど各プロセスを緊密に提携して、これまでのように効率的に行う。平成24年度は、電流駆動磁壁移動速度に関して、今までの顕微鏡法とともに、ホール効果により電気的な測定法を導入して、効率的に推進していく。
三端子容量法を用いた強相関電子系における精密熱膨張・磁歪測定

1.UPd_3における四極子転移の研究UPd_3における四極子転移のオーダーパラメータを明らかにする目的で純良単結晶における帯磁率,磁化,室温までの熱膨張,及び15テスラまでの磁歪測定を行った.転移点以上の高温域での帯磁率,熱膨張の振る舞いは四極子O_2^0の四極子間相互作用を考慮した結晶場モデルでよく説明されることが明らかになった.また転移温度の磁場依存性を測定し,単結晶における磁場ー温度相図を作成した.これらの相図と中性子散乱実験で示唆されている四極子の対称性(空間的構造)をうまく説明できるモデルを検討し本論文として投稿中である.2.UGa_2の構造相転移と磁気転移UGa_2は六方晶の結晶構造を持ち,約122Kで強磁性転移すると共に,この磁気転移点以下で格子が僅かに斜方晶にひずむことが知られていた.熱膨張測定では強磁性発生に伴い大きな自発体積磁歪と思われる歪みが低温で観測された.また転移点以下の100K付近に熱膨張異常を発見した.この異常は磁場を容易軸方向[0001]に印加し磁気的にシングルドメインにして測定を行うと消失してしまうことから,面内のスピン構造の変化に起因するものではないかと結論された.3.マルテンサイト変態を示す強磁性インバー合金における巨大磁歪最近マルテンサイト相における内部双晶(バリアント)を磁場で回転・配向させることにより大きな磁歪を発現する現象に興味が持たれている.海外での研究が盛んでありNi_2MnGaに注目して研究が進められているが,国内での研究は少ない.本研究ではこのような現象を示す候補物質として鉄基系合金のFe_3PtとFe-Pd合金に着目し,その磁気特性を熱膨張,磁歪のみならず様々な測定により研究を行っている.Fe_3Ptでは4.2Kで約2%にも及ぶ初期磁歪(不可逆的磁歪)を観測し,以後の磁場印加では約0.5%の可逆的磁歪が観測された.低温の磁化測定やX線測定から,この大きな磁歪はマルテンサイトバリアントを磁場により制御(回転・配向)することにより発現していることが明らかになった.1.UPd_3における四極子転移の研究UPd_3における四極子転移のオーダーパラメータを明らかにする目的で純良単結晶における帯磁率,磁化,室温までの熱膨張,及び15テスラまでの磁歪測定を行った.転移点以上の高温域での帯磁率,熱膨張の振る舞いは四極子O_2^0の四極子間相互作用を考慮した結晶場モデルでよく説明されることが明らかになった.また転移温度の磁場依存性を測定し,単結晶における磁場-温度相図を作成した.その結果四極子転移に起因すると思われる転移は磁場印加とともに高温側へシフトしていくことがわかった.また六方晶のc軸方向では複雑な磁気相図が得られ,磁気転移と四極子転移が複雑に絡み合っていることが示唆された.これらの相図と中性子散乱実験で示唆されている四極子の対称性(空間的構造)をうまく説明できるモデルを現在検討中である.(一部の実験結果はすでに投稿済み,論文準備中)2.UGa_2の構造相転移と磁気転移UGa_2は六方晶の結晶構造を持ち,約122Kで強磁性転移すると共に,この磁気転移点以下で格子が僅かに斜方晶にひずむことが知られていた.熱膨張測定では強磁性発生に伴い大きな自発体積磁歪と思われる歪みが低温で観測された.また転移点以下約100Kに熱膨張異常を発見した.この異常は超音波測定にも反映されるが,この温度以下で六方晶面内の帯磁率に異方性が生じることから面内のスピン構造の変化に起因するものではないかと考えられる.(論文準備中)2.PrSn_3における近藤効果PrSn_3の電気抵抗測定では約40K以下で近藤効果を連想させる電気抵抗の上昇が観測されていた.Ceを含むいくつかの金属間化合物ではコヒーレント近藤状態の出現による体積(格子)の急激な収縮が観測されるが,PrSn_3ではそのような現象は観測されず,熱膨張からは近藤効果の明確な証拠は得られなかった.1.UPd_3における四極子転移の研究UPd_3における四極子転移のオーダーパラメータを明らかにする目的で純良単結晶における帯磁率,磁化,室温までの熱膨張,及び15テスラまでの磁歪測定を行った.転移点以上の高温域での帯磁率,熱膨張の振る舞いは四極子O_2^0の四極子間相互作用を考慮した結晶場モデルでよく説明されることが明らかになった.また転移温度の磁場依存性を測定し,単結晶における磁場ー温度相図を作成した.これらの相図と中性子散乱実験で示唆されている四極子の対称性(空間的構造)をうまく説明できるモデルを検討し本論文として投稿中である.2.UGa_2の構造相転移と磁気転移UGa_2は六方晶の結晶構造を持ち,約122Kで強磁性転移すると共に,この磁気転移点以下で格子が僅かに斜方晶にひずむことが知られていた.熱膨張測定では強磁性発生に伴い大きな自発体積磁歪と思われる歪みが低温で観測された.また転移点以下の100K付近に熱膨張異常を発見した.

この異常は磁場を容易軸方向[0001]に印加し磁気的にシングルドメインにして測定を行うと消失してしまうことから,面内のスピン構造の変化に起因するものではないかと結論された.3.マルテンサイト変態を示す強磁性インバー合金における巨大磁歪最近マルテンサイト相における内部双晶(バリアント)を磁場で回転・配向させることにより大きな磁歪を発現する現象に興味が持たれている.海外での研究が盛んでありNi_2MnGaに注目して研究が進められているが,国内での研究は少ない.本研究ではこのような現象を示す候補物質として鉄基系合金のFe_3PtとFe-Pd合金に着目し,その磁気特性を熱膨張,磁歪のみならず様々な測定により研究を行っている.Fe_3Ptでは4.2Kで約2%にも及ぶ初期磁歪(不可逆的磁歪)を観測し,以後の磁場印加では約0.5%の可逆的磁歪が観測された.低温の磁化測定やX線測定から,この大きな磁歪はマルテンサイトバリアントを磁場により制御(回転・配向)することにより発現していることが明らかになった.
培養表皮シート移植のシステム化の研究

1)採取皮膚および培養表皮シートの保存および輸送法の開発:培養表皮シート移植のシステム化のためには培養センターを設置し、培養表皮シートを供給する必要があるとの考えより、遠隔地で採取した皮膚片を送付するために採取より4日間冷蔵保存可能な保存液の検討を行った。この結果、L-15培地が最適であること明らかになった。冷蔵条件下(4°C)での培養表皮シートの保存期間を検討したところ、ハンクス液中で、12時間程度は保存可能であるが、24時間は困難であった。従って、凍結培養表皮シートの凍結および輸送法の開発を検討した。培養表皮シートの冷凍保存の目的で種々の保存液を検討したところ、ポリエチレングリコール600を用いた保存液がもっとも有効であった。輸送のために使用するドライアイスの影響を検討したところ、72時間までは細胞接着率に影響を与えなかった。冷凍培養表皮シートの保存は超低温フリーザ-(-150°C)を用いると3カ月間は可能であった。なお、培養表皮細胞の凍結保存は、DMSOおよびウシ胎児血清を混合した培養液を用いることにより、液体窒素下では数十年は保存可能であるとの結果が得られた。2)培養表皮シートの臨床評価:冷凍及び非冷凍培養表皮シートの効果を比較検討した。その結果,両者間では特に有意な差違はなく、臨床的には冷凍培養表皮シートで十分な効果が得られることが明らかとなった。培養表皮シート移植を実施した症例は、下腿潰瘍、先天性表皮水疱症、熱傷、などで、原則として自家移植を実施した。これらの疾患中、先天性表皮水疱症に対する効果がもっとも優れており、潰瘍の上皮化の期間の著明な短縮、機械的刺激に対する水疱形成の抵抗性などが確認された。再発性の下腿潰瘍では長期間冷凍保存した表皮細胞を用いることにより、細胞銀行として培養表皮シート移植が可能であり、有用であった。1)採取皮膚および培養表皮シートの輸送法の開発培養表皮シート移植を一般病院で使用するためには、一般病院から培養センターへの皮膚片の送付、培養センターから一般病院への培養表皮シートの送付が必要となる。a)一般病院から培養センターへの皮膚片の送付遠隔地で採取した皮膚片よりの表皮ケラチノサイトの培養を可能とするために、皮膚採取より4日間冷蔵保存可能な保存液を検討した。この結果、L-15培地が最適であることが明らかになった。L-15培地にて保存し、冷蔵ク-ル宅急便を使用することにより、日本全国からの皮膚の送付が可能となった。b)培養センターから一般病院への培養表皮シートの送付培養表皮シートを培養プレートより剥離した後、培養液中で良好な生存率を保持できる期間を検討したところ、ハンクス液中では、12時間程度は保存可能であるが、24時間は困難であった。従って、培養表皮シートを冷凍保存し送付する方法を開発する必要があると考えられた。2)表皮細胞の冷凍保存法細胞バンクとして臨床応用するための表皮ケラチノサイトの大量かつ長期間保存の至適条件を検討した。保存期間については液体窒素下では数十年は保存可能であろうと考えられる結果が得られた。一方、大量保存の点からは超低温ディープフリーザ-(-150°C)が優れていると考えられた。しかし、本研究中、神戸大震災があり、液体窒素保存用容器は堅牢で細胞に異常はなかったが、超低温ディープフリーザ-は電源の故障により細胞が使用不能となった。これは細胞の保存は数カ所に分散保存し、保存法も液体窒素中と超低温ディープフリーザ-を併用すべき事を示唆していると考えられる

1)採取皮膚および培養表皮シートの保存および輸送法の開発:培養表皮シート移植のシステム化のためには培養センターを設置し、培養表皮シートを供給する必要があるとの考えより、遠隔地で採取下皮膚片を送付するために採取より4日間冷蔵保存可能な保存液の検討を行った。この結果、L-15培地が最適であることが明らかになった。冷蔵条件した(4°C)での培養表皮シートの保存期間を検討したところ、ハンクス液中で、12時間程度は保存可能であるが、24時間は困難であった。従って、凍結培養表皮シートの凍結および輸送法の開発を検討した。培養表皮シートの冷凍保存の目的で種々の保存液を検討したところ、ポリエチレングリコール600を用いた保存液がもっとも有効であった。輸送のために使用するドライアイスの影響を検討したところ、72時間までは細胞接着率に影響を与えなかった。冷凍培養表皮シートの保存は超低温フリーザ-(-152°C)を用いると3カ月間は可能であった。なお、培養表皮細胞の凍結保存は、DMSOおよびウシ胎児血清を混合した培養液を用いることにより、液体窒素下では数十年は保存可能であるとの結果が得られた。2)培養表皮シートの臨床評価:冷凍及び非冷凍培養表皮シートの効果を比較検討した。その結果、両者間では特に有意な差違はなく、臨床的には冷凍培養表皮シートで十分な効果が得られることが明らかなった。培養表皮シート移植を実施した症例は、下腿潰瘍、先天性表皮水疱症、熱傷、などで、原則として自家移植を実施した。。これらの疾患中、先天性表皮水疱症に対する効果がもっとも優れており、潰瘍の上皮化の期間の著明な短縮、機械的刺激に対する水疱形式の抵抗性などが確認された。再発性の下腿潰瘍では長期間冷凍保存した表皮細胞を用いることにより、細胞バンクとして培養表皮シート移植が可能であり、有用であった。
シリコン結晶成長の計算機シミュレーション:欠陥の形成・消滅過程の解析

本年度は大規模な融液Siからの結晶成長シミュレーションを行い、成長条件に対する導入点欠陥種の依存性について主に解析した。その結果と前年度までの知見を併せ、実験(V/G則)とのより直接的な対応を試みた。計算に供した系は原子数約11万個で、最長6nsに渡り原子の軌跡を追跡した。結晶の成長条件は、温度勾配Gが10^210^8K/mm、引き上げ速度Vが0(結晶を引き上げない)、および10^010^8mm/minとした。結晶を引き上げない(V=0)場合、全てのGにおいてInterstitialが優勢となり、Si固/液界面は本質的にInterstitialが多いということが示唆された。またGを一定にしてVを大きくしていくと、Vacancyの形成数が増加していった。この傾向は実験(V/G則)と一致している。しかし冷却速度VGが10^<12>K/minまで大きくなると、急な結晶成長によって界面5員環の取り込みが起こり、再びInterstitialが多くなった。一方でV/G則におけるG依存性は再現できなかった。これは現実より遙かに大きな冷却速度によって、Gの影響が隠されてしまったためと考えられる。また、固/液界面の形状変化と欠陥形成とを詳細に解析した結果、Vacancyは結晶が再融解し、かつ固/液界面形状が大きく変化している時に形成されやすいということが分かった。結晶成長途中、系はミクロには凝固と再融解を繰り返しているが、その相対的な持続時間の差が優勢な点欠陥種に影響していると考えられる。また欠陥形成に間接的に影響を与える因子として、固/液界面近傍に存在する遷移層の温度勾配依存性などを解析した。その結果、遷移層は原子の非平衡拡散係数として現れ、およそ10Åの厚みを持つことが分かった。これは高分解能電子顕微鏡によって確認されているSi固/液界面のコントラスト異常の厚さとほぼ一致している。
ストレスに伴う食欲減退のメカニズムを探る

ストレスによる摂食障害のメカニズムを、ラットやマウスを用いて脳内セロトニン(5-HT)、行動量・摂食量・摂水量、一酸化窒素(NO)量等の測定により調べた。ストレス負荷は、拘束、電気刺激やアルコール投与を用いた。ストレス下では5-HT3と5-HT4受容体の機能異常が観察された。活動期にストレス負荷をすると摂食量や行動量を著しく減少した。また、糖尿病による高血糖状態はストレス抵抗性を低下させたが、NOとの関係は明確ではなかった。ストレスによる摂食障害のメカニズムを調べる。本研究においては、ストレス(拘束、アルコール、電気刺激)を負荷したラットおよびマウスを用いて、ストレスが摂食障害を引き起こす機序を探るものである。ストレス負荷の時刻(活動期直前、休止期直前)による摂食・摂水量や行動量の差を観察する。ストレスによる学習・記憶への影響も調べる。そして、摂食行動に密接に関与する脳視床下部からのコルチコトロピン放出ホルモン(CRH)や神経伝達物質セロトニン(5-HT)の受容体(脳海馬には5-HT1から5-HT3の受容体が存在)の作動薬と拮抗薬を脳内投与して、摂食・摂水量、行動量の日内リズムへの影響および5-HTやドーパミンなどの神経伝達物質の脳海馬で濃度を調べる。これらを通して、どのようなファクターがストレスによる摂食障害に関与しているかを吟味する。糖尿病患者では抑うつの合併頻度が一般人口よりも有意に高く,ストレスに対する抵抗性が低いことが知られている。そして糖尿病患者および糖尿病動物の脳における神経伝達物質の放出量の有意な低下も最近知られるところとなっている。そこで本年度は健常ラットと糖尿病ラットを用いて,ストレス抵抗性が糖尿病に伴う高血糖により低下することを確かめた。一般にストレス負荷により脳内神経伝達物質の放出は増加する。それによりストレス反応に抗するためである。繰り返しのストレス負荷により次第にその放出量は減少していくが,ストレスに対する抵抗性が低下すると,より減少することになる。本研究では糖尿病ラットとしてWBN/Kobラット,健常ラットとしてWistar系ラットを使用する。拘束ストレス(100分間)を自由行動(100分間)を挟んで2回負荷し,脳海馬からのセロトニン(5-HT)の2回目放出量と1回目放出量の比をストレス抵抗性の指標とし,糖尿病ラットと健常ラットで比べた。5-HTはin vivoマイクロダイアリシス法により調べた。ストレス抵抗性の指標は,健常ラットで0.87±0.21(n=4)であったが,糖尿病ラットでは0.35±0.26(n=4)と有意に(p<0.05)低下した。この差が糖尿病による高血糖状態に起因するのではないかと考え,健常ラットにおいて,脳内還流液のグルコース濃度を,0mg/dl,100mg/d1,500mg/dl,1000mg/dlと次第に増加するとグルコース濃度とは逆にストレス抵抗性の指標は低下し,1000mg/dlにおいては0.46±0.26(n=4)と有意に減少した。このことは高血糖状態ではストレス抵抗性の指標が低下することを意味し,糖尿病状態の持続に伴う高血糖がストレスに対する抵抗性を低下させている一因となっていることを示唆している。神経伝達物質であるセロトニン(5-HT)作動性神経が投射している海馬での5-HTの食欲低下への関わりを探る実験を行った。糖尿病の脳では5-HTレベルが記憶に関係している海馬で低下していることが知られており、このレベル低下と糖尿病者で高頻度に合併するうつ病との関係が注目されている。そこで、うつ病の軽減を図るために使用されているのが抗うつ剤で、三環系、四環系、セロトニン再取り込み阻害剤(SSRI)、セロトニン・ノルエピネフリン再取り込み阻害剤(SNRI)などがあるが、ここではSSRIの一つであるフルボキサミンをマウスに投与して、拘束ストレスを明期(7:0019:00)または暗期(19:007:00)の始め30分間負荷し、摂食・摂水行動に及ぼす効果を調べた。糖尿病では5-HTの海馬でのレベルは低下しているので、健常マウス(C57BL/6J;約63週、約39g)とともに自然発症糖尿病マウス(KK/Ta;約64週、約39g)を用いて比較した。フルボキサミンは血中濃度が1mMになるように腹腔内に投与した。マウスは夜行性であるから夜間(暗期)の行動量は明期の2倍以上である。拘束ストレスは明期に負荷すると両群マウスで行動量は明期より暗期に減少した。しかしSSRI前投与により、暗期の行動量は増加し、とくに糖尿病マウスで顕著だった。一方、暗期始めのストレス負荷は、暗期の行動量に影響を及ぼさなかった。摂食・摂水量も行動量とほぼ類似の経過を示した。