hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マルテンサイト変態におけるミクロ機構とメゾ組織

分子動力学法を用いて、B2相を母相とするTiNi合金におけるマルテンサイト変態を調べた。用いたポテンシャルはOh and Johnsonが合金に対して、適用できるように構成したEAMポテンシャルおよびLennard-Jones型ポテンシャルである。このEAMポテンシャルはTiNi合金を構成する元素金属であるTiおよびNiの物性を入力パラメターとして用いれば、実質的には付加的なパラメターなしにTiNi合金の物性を予測できる構造になっている。このEAMポテンシャルを用いて、TiNi合金の母相B2の性質はほぼ再現できて、さらにエネルギーが極めて近いマルテンサイト相が存在しえる事まで示せたが、マルテンサイト相と母相とのエネルギー順序を正しく与えるまでの精度は得られなかった。これに対して、原子半径が単一のLennard-Jones(L-J)型ポテンシャルではB2相は安定にならないが、TiNi合金ではTiおよびNiの原子半径が異なる事をL-J型ポテンシャルに取り入れてみると、B2相が安定になるばかりではなく、構造の異なるB2相より低いエネルギーをもつ、少なくとも構造の異なる二つのマルテンサイト相を生成できる事が分かった。さらに、このポテンシャルを用いて、TiNi合金B2相におけるフォノン分散関係を計算し、ナノメーター粒子におけるフォノン分散関係と巨視的大きさの結晶におけるそれとを比較し、これが格子振動エントロピーの自由エネルギーへの寄与を通して、ナノメーター粒子におけるマルテンサイト変態開始温度Msと巨視的大きさの結晶におけるMsとの顕著な相違の原因と深く関連する可能性を示した。
象牙質再生による歯髄の保存

本年度は骨髄細胞が硬組織形成細胞へ分化する条件を検討した。歯髄の細胞中には多分化能を有する細胞が少数ながらも存在している。本実験ではこれらの細胞を硬組織形成細胞へ分化せしめることにより歯髄の周囲に硬組織を再生させ保存を計ろうとするものである。申請者の教室では骨髄細胞を用いてそれを骨芽細胞へ分化させることを試みている。骨髄中には多分化能を有する細胞を歯髄細胞に比べ大量に含んでいるのでここで得られる結果は歯髄細胞にも十分あてはまると予想される。骨髄細胞の骨芽細胞への分化はデキサメサゾンやビタミンCとβグリセロリン酸で誘導されることが知られている。さらに近年骨芽細胞への分化がI型コラーゲンマトリックスによっても誘導されることが明らかとなった。この誘導はI型コラーゲンに特異的でIIからV型コラーゲンにはこのような効果は認められなかった。一方コラーゲンマトリックスによる誘導は、成長因子の一つであるTGFβにより促進された。以上のような結果が骨髄細胞の実験より得られているので、歯髄細胞についても同様の実験条件で行なったが、デキサメサゾン処理をしても分化の誘導は認められず、またコラーゲンマトリックスによっても誘導は惹起されなかった。このことは歯髄細胞中に多分化能を有する細胞が存在するものの、骨髄細胞中のそれに比べ細胞数や細胞自体の反応性が低いためと思われる。そこで骨髄細胞で最も良く骨芽細胞へ分化した条件であるTGFβ含有コラーゲンマトリックス上で歯髄細胞を培養したところ、アルカリフオスファターゼ活性が検出された。しかし骨芽細胞の形質である石灰化結節の形成は認められなかった。以上の結果はこれまでの培養条件では、歯髄細胞が硬組織を形成する細胞へと分化は認められなかったものの、硬組織形成細胞へと分化する可能性があることを示している。本研究は歯髄側より積極的に象牙質を再生させることを目的とし、残った歯髄細胞を細胞外マトリックスと接触させことにより、硬組織形成細胞へ分化させようとするものである。本年は歯髄細胞をコラーゲンゲル上で培養することで、形質発現がどのような変化を受けるのか検討した。I型コラーゲンゲル上で歯髄細胞は一部形態をポリゴナ-ル様へと変化させたものの、その多くは線維芽細胞様であった。細胞の増殖はゲル上でコンフルエントに達した後、著しく低下し、ゲル内へ侵入する細胞はわずかなものでしかなかった。一方、細胞をゲル内で培養すると細胞は著しく伸びた形態となり、細胞増殖も大幅に低下した。このことはコラーゲンゲル内にて細胞はその活性が抑制されていることを示すもので、これと比較するとコラーゲンゲル上で細胞は通常のディシュでの培養と同様に増殖することが明らかとなった。硬組織形成細胞へ変化したか否かをアルカリフォスファターゼ活性で調べたところ、コラーゲンゲル上での細胞は明らかに酵素活性を示したが、通常のディシュで培養した細胞や、コラーゲンゲル内で培養した細胞は、アルカリフォスファターゼ活性が認められなかった。このことはゲル上で歯髄細胞は硬組織形成細胞へ分化する可能性があることを示すものである。次に各型のコラーゲンがどのような影響を与えるかを検討した。II型からV型まで調べたところ、いずれもI型コラーゲンで認められたような効果を示さなかった。以上よりI型コラーゲンマトリックスが歯髄細胞の分化によって有利を思われる。しかし、コラーゲン単独ではその効果が弱いので、来年度はコラーゲンマトリックスを改良する予定である。

骨髄から採取した骨髄細胞ではTGFβにより分化が促進されることを申請者は見出しているので、成長因子等をコラーゲンマトリックスと複合させることで効率良く歯髄細胞を硬組織形成細胞へと分化させる条件を見出す予定である。本年度は実験計画の最終年度にあたるので、歯髄細胞に用いる実験を主として行った。歯髄の細胞中には多分化能を有する細胞が少数ながらも存在しているので、適当な条件をこれらの細胞に付与できれば硬組織を形成しうる細胞へと分化させることができると思われる。申請者の教室ではこれまで骨髄細胞を用いて、同様の実験を行ってきた。骨髄中には歯髄に比べ大量の多分化能を有する細胞が存在するので、ここから得られる結果は歯髄細胞にもあてはまることが十分予想される。骨髄細胞の骨芽細胞への分化はデキサメゾンによって誘導されることが知られている。最近骨芽細胞への分化はI型コラーゲンマトリックスによっても誘導されることが明らかとなった。この誘導はI型コラーゲンに特有でIIからV型コラーゲンにはこのような効果は認められなかった。一方コラーゲンマトリックスによる誘導は、成長因子の1つであるTGFβにより促進された。以上のような結果が骨髄細胞を使用した実験より得られているので、歯髄細胞も同様の条件で行った。歯髄細胞をデキサメゾン処理をしても分化の誘導は認められず、またコラーゲンマトリックスによっても誘導は惹起されなかった。このことは歯髄細胞中に多分化能を有する細胞が存在するものの、骨髄細胞中のそれに比べ細胞数や細胞自体の反応性が低いためと思われる。そこで骨髄細胞で最も良く骨芽細胞へ分化した条件である、TGFβ含有コラーゲンマトリックス上で歯髄細胞を培養したところ、アルカリフォスファターゼ活性が検出された。しかし骨芽細胞の形質である石灰化結節の形成は認められなかった。以上の結果はこれまでの培養条件では、骨芽細胞が硬組織を形成する細胞へと分化は認められなかったものの、硬組織形成細胞へ分化する可能性があることを示している。
側溝の清掃作業ロボットの試作

田舎では地域住民によって公共施設周辺や道路の清掃活動が労働奉仕の形で行われ、住環境保全と地域環境の美化に寄与している。側溝には土砂、枯葉、一般ゴミが溜まりやすく、これらの除去は機能の維持、住環境保全の意味からも重要な作業であるが、高齢化社会となり、この清掃活動は重労働であり困難な場合が多い。そこで本研究では、住環境整備作業を行う上で、できるだけ少ない側溝蓋の着脱回数で軽作業化を図り、わずかの人数でいつでも側溝内の清掃除去作業ができる移動型の作業ロボットの開発を目指した。○研究実施内容(1)住環境整備作業を実施する現地調査・確認と写真による記録・側溝蓋の重さ、土砂やゴミの堆積状況、種類、量、除去に必要な労力を検討した。(2)側溝蓋取り外し器具のwebによる調査と設計・製作・軽量で扱い易く、安価で小型で簡単に準備・収納できることを基本に調査・考察し、押してやることで側溝内を移動できる蓋除去リフタを製作した。(3)清掃作業ロボットの仕様策定と設計・製作・重量は10kg以下、手動操縦により動き、移動速度は12km/hの目標で製作した。実機の重量は7kg、移動速度は1.3km/hとなり、ロボット本体上部にCCDカメラ、LEDライトを搭載し、作業者がモニタを通して確認でき、状況に応じた作業ができるようにした。○研究成果として以下のことが分かった。あわせて今後の課題も明らかとなった。・ロボットの防水と回収ゴミ・土砂をある程度溜められるようにしなければならないので、目標の10kg以下とすることは難しい。・人間が屈んで側溝内のロボットが回収したゴミ等を取り出さねばならず、また製作の蓋除去リフタも高齢者には負担が大きい。・側溝の底面だけでなく、側面も同時に清掃できるような機構にする。実用には程遠く、満足できるものではない。仕様から考え直して今後も継続して取り組んでいく予定である。
胸部食道癌根治手術後の再建胃管の機能に関する臨床研究

【目的】:従来全迷切後の食道再建胃管内鬱滞防止を意図として習慣的に付加してきた幽門形成術の意義を、現在我々が用いている大弯側胃管の機能ならびに栄養面から評価を加えた。【対象と方法】1992年1月から1995年1月の間に胸部食道を亜全摘し、大弯側胃管で再建した67例(幽門形成術付加のP群34例、非付加のN群33例)で機能評価は(1)術後食状況スコア、(2)バリウム粒排泄時間、(3)^<99m>cシンチグラムによる胃管排泄機能、(4)75g-OGGTの4項目を、栄養面での評価は(1)Rapid Turn-over Protein(RTP)、(2)総リンパ球数(TLC)、(3)小野寺の予後推定指数(PNI)、(4)体重増減率の4項目で経時的に観察した。【結果】幽門形成術付加は機能面からは術後の逆流症状や愁訴を軽減する効果があり、特に胸壁前経路では有用と思われたが、胸骨後経路再建例では両群とも愁訴は少なく、P群ではむしろダンピング症状を伴う症例もあった。バリウム粒、^<99m>Tcシンチグラムによる胃内排泄機能検査はP群≧N群の傾向があった。栄養評価項目は何れも経時的変化はなかったが、N群のなかの胃管排泄遅延型症例では低栄養傾向を認め、社会復帰が遅れる例もあった。【結論】再建胃管の幽門形成術の付加は必須ではないが、食事に関するQOLに効果的に作用すると考えられた。本研究の結果は第47回日本胸部外科学会(1994年、10月千葉)第48回日本胸部外科学会(1995年、10月東京)なお本論文は胸部外科学会雑誌に投稿中(1996年6月掲載予定)である。【目的】食道癌切除術後の全迷切状況下における再建胃管の幽門形成術付加の意義をprospective rundomized trialにて胃管の機能、術後のQOLの面からの検討。【方法】I.機能的評価a)術後摂食状況のスコアリング、b)バリウム粒による胃管の排泄機能、c)99mTcーシンチグラムによる排泄機能測定栄養学的評価:a)Rapid Turn-over Protein測定、b)総リンパ球数測定、c)小野寺の予後推定指数、d)術前・術後体重増減率、e)75g-OGTTによる血糖測定。II.評価時期術後1ヵ月と6ヵ月後III.症例集積目標数胸壁前、胸骨後、後縦隔の3再建経路別にP群、N群各10例ずつ計60例とした。【症例集積と研究過程】平成6年度末迄に検討し得たのは63例で上記の検査を漸次施行した。平成7年1月末迄に4例症例を追加し、計67例とした。1症例検討は6ヵ月間要するので、全例の検査終了は平成7年7月であった。8月よりデーター最終分析を行った。更に幽門形成術付加と術後長期経過例に於ける胃食道内への消化液(特に膵胆汁液)の逆流、ダンピングに関する病態を解明するため、平成7年度からは24時間pHモニターを中心にした現在も検討を行っている。【検討結果】幽門形成術の付加は術後の逆流症状や食事に関する愁訴を軽減する効果があり、特に胸壁前経路再建で有用である傾向が得られた。

排泄試験で付加群は大部分が経時的改善を示したが、非付加群では半数は経時的改善がなく、遅延群の中に社会復帰が遅れる症例があった。栄養学的評価では両群に差はなかった。異常から再建胃管の幽門形成術付加は必須ではないが術後回復期の食事摂取に関するQOLに効果的に作用する結果が得られた。【今後の研究の展望】長期予後に於ける胃内十二指腸液逆流状態に関する幽門形成形成術の意義について更に研究が必要と考えられる。●平成8年1月論文作成日本胸部外科学会雑誌に投稿した。
オピオイド受容体相同物(ROR-C,MOR-C)の中枢神経系における機能

本研究の主な研究成果を以下に列挙する。(i)既に構造や脳内分布の明らかにされた、オピオイド受容体相同物(ROR-C,MOR-C)の内在性リガンドの同定を行った(Mol.Brain Res.in press)。実際にはスイスやアメリカの研究グループに先んじられたが、私も独立に脳内に存在するペプチド性のROR-Cリガンドを同定した。オピオイドリガンドとは逆に発痛因子として機能するとのデータから、その新規ペプチドはノシセプチンと命名され、ROR-Cオピオイド受容体相同物はノシセプチン受容体と呼ばれることになった。(ii)ノシセプチンは他の神経ペプチドと同様に前駆体から切り出され生成する。私はそのノシセプチン前駆体の全一次構造と脳内分布をそのcDNAクローニングから明らかにした(Biochem,Biophys.Res.Commun,219,714-719)。(iii)私はノシセプチン受容体欠損マウスの作製と解析を行い、その生理的機能を明らかにした(EMBOJ.in press)。得られた変異マウスはノシセプチン投与による疼痛閾値の低下や自発運動量の減少は欠失しているが、正常時の疼痛知覚や運動量には異常は見られない。これらの研究により、ノシセプチン、ノシセプチン受容体系の中枢神経系での生理的存在意義をほぼ明らかにすることができた。しかしながら、実際のノシセプチン-ノシセプチン受容体系の調節部位の同定など不明な点も多く残されている。
地域経済が示す産業革命-新潟県北魚沼郡の蚕糸業と小出銀行-

本研究では、従来は産業革命の「周辺」と思われてきた地域における着実な資本主義化を実証することにより、産業革命が時間差を伴いつつも日本経済を貫く現象であることを示すことを目的とした。そのため、具体的には新潟県を事例に、蚕糸業(養蚕業および製糸業)・金融業の展開を地域経済と関連づけて検討し、さらにそれを石油産業と地域経済の関係と比較検討した。その際、『日鑑』『貸附金元帳』『荷為替手形元帳』などの銀行の一次史料、中野重孝家文書、愛知大学所蔵の大正期日本石油産業史関係資料など、従来ほとんど利用されていない一次史料を中心とした膨大な史資料を利用した実証研究を行った。そして、そこで解明した個別研究の積み重ねを通じて、日本における資本主義経済システムの定着過程を、その中心ではなく周辺とされる新潟県のような地域を事例に実証することによって、明らかにすることができたと考えている。本研究では新潟県を事例に、蚕糸業(養蚕業および製糸業)・金融業の展開を地域経済と関連づけて検討し、さらにそれを石油産業と地域経済の関係と比較検討する。前者の蚕糸業・金融業の展開と地域経済の関係については、具体的には新潟県北魚沼郡の蚕糸業と、同地方の主要な金融機関であった小出銀行の動向、および両者の関連を中心に検討する。後者の石油産業の発展と地域経済の展開については、巨大原油採掘業者中野家と個人石油精製業者たちの活動との関連、および1914年に本社を東京に移転するものの新潟県を本拠地として活動を続けた日本石油を中心に検討する。最終的に、蚕糸業・金融業・石油産業と地域経済の関係を比較検討することにより、産業革命あるいはそれ以後も含めた広い意味での産業化と地域経済との関係を、新潟県という特定地域に即しつつも、より多面的に論ずることを目標とする。昨年提出した交付申請書中の「本年度の研究実施計画」に記した通り、基礎的史資料の収集から研究を始めた。まず『農商務統計表』『新潟県統計書』等、一部は本学未所蔵の基本統計を収集した。ついで小出銀行に関する『考課状』(営業報告書)等の基本資料や、『貸附金元帳』『総勘定元帳』『荷為替手形元帳』『日鑑』等の特定分野に関わる資料について、ホクギン経済研究所に数回赴いて閲覧・複写を行い、それらを整理・分析した。後者の過程で、研究計画調書中の「研究目的」4(2)に記した小出銀行の経営史的研究が良好に進捗すると見込まれたため、本年度はその成果のとりまとめを急ぐこととなった。そして、2007年10月20日に愛媛大学で開催された経営史学会第43回全国大会自由論題報告において、「銀行類似会社=地方銀行における健全経営と地域支援の相克小出金融社の事例」という題目で発表した。報告時に受けた幾つかのコメントを踏まえて報告内容を修正し、現在、『経営史学』に投稿すべく準備中である。上記の報告の内容は、1882年における小出金融社の設立から銀行条例施行により改称した小出銀行の明治末までの経営を、地域社会との関係と製糸金融を軸に包括的に論じたものである。これを成稿とすることで、新潟県のような産業革命の周辺地域における着実な資本主義化を示そうとする本研究の、核の部分ができあがる。更にそれは、小出銀行関連の諸一次史料を用いた初の実証研究という意義も持つであろうなお、同報告をまとめる過程で小出銀行と北魚沼郡蚕糸業との関係・小出製糸業の分析・新潟県内絹織物業地との関係等について、実証的に深めるべき点が残っていることが判明した。またこうした研究の比較対象となるべき石油産業と新潟県との関係についても、当初設定した平成22年度よりも前倒しして研究を開始する必要性を感じており、次年度(平成20年度)はそれらの研究から開始する予定である。昨年提出した交付申請書中の「本の研究実施計画」に基本的にもとついて、本年度の研究は遂行された。第一に、小出銀行の経営史的研究について、前年度10月に経営史学会全国大会で「銀行類似会社=地方銀行における健全経営と地域支援の相克」という題目で報告したが、そこで受けたコメント等を踏まえ加筆修正を施し、9月に論文「国用糸製糸業向け製糸金融を行う地方銀行のビジネス・モデル新潟県北魚沼郡小出銀行の事例」を学術雑誌『経営史学』に投稿した。

同論文は匿名外部査読者の査読と同誌編集委員会の審議を経て3月に返送されたが、査読結果は「修正の上、掲載可」というものであった。従って、同論文の更なる加筆修正が、次年度の第一の課題となる。同論文は、小出銀行の実証研究というに止まらず、国用糸製糸業、製糸金融、更には明治期地方銀行のビジネス・モールという、日本経済史・経営史研究総体に関わる事例研究としての意義を持ちうることが期待される。第二に、蚕糸業と地域経済の関係の比較対象となるべき石油産業と地域経済の関係に関する、新潟県の個人石油精製業者の活動の研究について、当初の予定通り、資料所蔵元の中野重孝氏宅に複数回赴いて資料の閲覧・収集・分析を行った。同家資料は膨大なため、本年度は一部の資料の整理・分析に止まった。次年度にも同様の作業を継続した上で、分析結果を踏まえて本学紀要『経済学研究』に投稿する予定である。第三に、本研究全体に関わる現在の考え方を整理し、その内容を、「日本の産業革命」という題目で11月に札幌大学経済学部で講演した。そして講演内容を整理・修正した上で、札幌大学経済学部附属地域経済研究所『地域と経済』No.6に投稿した。同論文は受理され、3月に刊行された。昨年提出した交付申請書中の「本年度の研究実施計画」に基本的にもとづいて、本年度の研究は遂行された。第一に、小出銀行の経営史的研究について、学術雑誌『経営史学』に投稿した論文が平成21年3月に返送されたのを踏まえ、加筆・修正を施し題目も「国用糸金融と地方銀行-小出銀行のビジネス・モデル-」と変更し、最終原稿を提出した。同論文は22年9月の第45巻第2号に掲載予定である。第三に、上記2論文の作成過程において、その中心であった小出銀行と中越地方の他の地方銀行との資金貸借関係を、「インターバンク市場」という視点から捉えることが可能ではないかという問題意識が形成されていた。21年6月に、その半年後に開催されるTCERコンファレンスでの報告を要請されたため、上記の問題意識をもとに資料収集とその整理・分析を行い、本年1月に論文「銀行条例体制下における地方銀行間の階層構造の形成-明治大正期新潟県中越地方の金融市場-」をディスカッション・ペーパーにまとめた上で、同じ題目で報告した。第四に、明治大正期における新潟県の石油産業の展開について、巨大原油採掘業者中野家と、同家から原油供給を受けて事業を展開した個人石油精製業者についての資料収集と整理・分析を進めた。本年度は中野家自体の事業展開をまとめ、12月の政治経済学・経済史学会北海道部会で「明治後期昭和初期における中野家の原油採掘業と原油販売」と題して報告した上で、同名の論文を紀要『経済学研究』第59巻第4号に投稿し、本年3月に刊行された。昨年提出された交付申請書中の「本年度の研究実施計画」に基本的に基づき本年度の研究は遂行された。第一に、明治期小出銀行の経営史的研究に関する論文「国用糸金融と地方銀行-小出銀行のビジネス・モデル-」が、『経営史学』第45巻第2号(2010年9月)に掲載された。なお、小出銀行と中越地方の他の地方銀行との資金貸借関係の研究については、インターバンク市場に関する研究史整理や、小出銀行の大正期の事業展開の概要把握に労力を費やし、論文等直接の成果を挙げるには至らなかった。第二に、大正期における日本石油産業の展開について、国内最大の石油会社で新潟県を本拠とした日本石油の第一次大戦後の活動を、当該期の国際・国内両石油市場・石油政策の展開との関連の中に位置づけ、「第一次世界大戦後における日本石油産業の転換」という題目で、政治経済学・経済史学会2010年度秋季学術大会(於:首都大学東京)で報告した。
半導体量子井戸と長波長赤外線レーザの研究

波長3μmを超える長波長赤外線レーザへの応用をめざして、ホットウォールエピタキシー(HWE)法によるバンド間遷移IV-VI族半導体薄膜・量子井戸及び伝導帯のサブバンド間遷移を利用するAlGaN系量子井戸の研究を行った。IV-VI族半導体においては、波長34μm帯PbSrS/PbSレーザや波長46μm帯PbCaTe/PbTeダブルヘテロ及び量子井戸レーザの作製を行い、PbCaTe/PbTe量子井戸レーザにおいて235Kまでのレーザパルス動作が得られた。また、波長620μm帯PbSnTeレーザのクラッド層・量子障壁層として、PbSnTe活性層と格子整合したPbSnCaTe4元混晶薄膜を成長し、PbSnCaTe/PbSnTe超格子も作製した。この超格子の光学透過特性を測定し、この超格子がPbSnTe側に電子と正孔を閉じ込めできるタイプIの超格子となることが分かった。また、サブバンド間遷移量子カスケードレーザへの応用を目指して、AlGaN、AlN薄膜の作製を行った。HWE法により、平坦性の良いAlGaN、AlN薄膜が作製できることが分かった。AlGaN/GaNを量子カスケードレーザへ応用する場合、量子井戸に現れる巨大なピエゾ電界によりレーザ構造の設計が難しくなる。そこで、この問題を解決する方法として、10原子層程度のGaNに1原子層程度のAlNを周期的に挟んだ(AlN)_1/(GaN)_n短周期超格子を発光層に用いることを提案し、この構造をHWE法により作製した。この短周期超格子のX線回折測定により良好な量子井戸が作製できることを示した。さらに、AlN/GaN系量子井戸に発生する巨大なピエゾ電界を励起サブバンドへの電子注入に利用する[(AlN)_1/(GaN)_<n1>]_m/(AlN)_<n2>量子カスケード構造を提案・作製し、X線回折および透過電子顕微鏡測定によりその構造を評価した。平坦で転位密度の少ないGaN上へカスケード構造を作製することにより、周期性と平坦性の優れた量子カスケード構造が作製できることがわかった。本年度は、GaN系薄膜作製装置の改造,AlGaN/GaN及びAlN/GaN超格子の作製・評価,レーザ実装器具の製作,レーザ基板用PbTeSe,PbSSe単結晶の成長,PbS/PbSe超格子,PbSnCaTe薄膜・量子井戸の作製・評価に取り組んできた。AlGaN/GaN超格子に関しては,AlGaN層のAl組成の揺らぎは十分ではないが,周期性のよい超格子構造の作製に成功した。(窒化物半導体ワークショップ9月,名古屋発表)サブバンド間遷移赤外線レーザ用に原子層制御したAlN/GaN超格子を作製し,ピエゾ効果の小さい,バンド間発光効率の高い超格子が作製できることを示した。(MSSへ投稿中)また,56μm帯光励起サブバンド間発光をGaAlN系超格子ではじめて確認した。(Appl.Phys.Lett.投稿予定)

長波長バンド間遷移レーザ用PbSnCaTe薄膜,PbSnCaTe/PbSnTe超格子を作製し,PbSnCaTe薄膜が波長10μm以上のPbSnTe系赤外線レーザのクラッド層,量子井戸障壁層として,格子整合,キャリヤ制御,バンド不連続の点で適することを明らかにした。サブバンド間遷移赤外線デバイス用A1N/GaN系量子井戸及び量子カスケード構造の作製とPbSnCaTe系薄膜を用いたバンド間遷移量子井戸レーザの作製に関する研究を行なってきた。A1N/GaN系量子井戸に関しては、10原子層前後のGaNに周期的に1原子層のA1Nを挟んだ(A1N)_1/(GaN)_n短周期超格子を作製し、その構造をX線回折とフォトルミネッセンスにより評価した。(Physica E印刷中)この超格子は、薄いA1N障壁層により伝導帯第1サブバンドに大きな広がりをもち、第2サブバンドへ効率よく電子を注入できれば、第2-第1サブバンド間で比較的容易に反転分布状態が得られるものと考えられる。GaN系薄膜に現れる大きなピエゾ効果は、発光デバイスの発光効率を下げたり、デバイス設計を難しくするなどの、悪影響を及ぼすが、逆にこのピエゾ効果を利用して第1サブバンド電子を第2サブバンドに注入する[(A1N)_1/(GaN)_<n1>]_m/(A1N)_<n2>量子カスケード構造を提案した(JJAP 41,L.236(2002))。さらに、ホットウォールエピタキシー法を用いてこの構造を作製し、X線回折((0002)面2θ-ω及び(10-14)面マッピング)測定により評価し、制御性良く量子カスケード構造が作製できていることを確認した。(第26回半導体物理国際会議及び窒化物半導体国際ワークショップへ投稿中)PbSnCaTe/PbSnTe量子井戸中赤外線レーザに関しては、PbSnCaTe薄膜及び量子井戸の作製と評価(JJAP印刷中)、PbSnCaTe薄膜と格子整合するPbSnTeおよびPbTeSe基板結晶の作製とレーザストライプ構造、埋め込み構造の作製に関する検討を行ってきた。波長3μmを超える長波長赤外線レーザへの応用をめざして、ホットウォールエピタキシー(HWE)法によるバンド間遷移IV-VI族半導体薄膜・量子井戸及び伝導帯のサブバンド間遷移を利用するAlGaN系量子井戸の研究を行った。IV-VI族半導体においては、波長46μm帯PbCaTe/PbTeダブルヘテロ及び量子井戸レーザの作製を行い、235Kまでのレーザ動作が得られた。また、波長620μm帯PbSnTeレーザのクラッド層・量子障壁層として、PbSnTe活性層と格子整合したPbSnCaTe4元混晶薄膜を成長し、PbSnCaTe/PbSnTe超格子も作製した。この超格子の光学透過特性を測定し、この超格子がPbSnTe側に電子と正孔を閉じ込めできるタイプIの超格子となることが分かった。また、サブバンド間遷移量子カスケードレーザへの応用を目指して、AlGaN、AlN薄膜の作製を行った。HWE法により、平坦性の良いAlGaN、AIN薄膜が作製できることが分かった。AlGaN/GaNを量子カスケードレーザへ応用する場合、量子井戸に現れる巨大なピエゾ電界によりレーザ構造の設計が難しくなる。そこで、この問題を解決する方法として、10原子層程度のGaNに1原子層程度のAlNを周期的に挟んだ(AlN)_1/(GaN)_n短周期超格子を発光層に用いることを提案し、この構造をHWE法により作製した。この短周期超格子の,X線回折測定により良好な量子井戸が作製できることを示した。
痴呆モデル動物における実験薬理学的研究

アルツハイマ-病のアセチルコリン仮説に基ずく、動物モデルとして、Wistar系ラットの腹側淡蒼球をカイニン酸あるいはイボテン酸で破壊し、以下のことを検討した。1)大脳皮質のコリン系マ-カ-を中心に神経化学的に計測し、アセチルコリン、コリンアセチルトランスフェラ-ゼの破壊直後から始まり1年以上続く減少状態、ムスカリン性受容体の解離定数、最大結合量の一時的な上昇とそれに続く低下などがおこり、アルツハイマ-病における状況と類似していることを認めた。2)組織学的、組織化学的に検討し、破壊部位が目的の部位であることを確認した。また、破壊側で1年以上持続するアセチルコリンエステラ-ゼの活性の低下、1年6ヵ月以上経過した動物における神経細胞の有意の減少を認めた。この条件の動物において外国(Arendash,1987)で報告されたような神経原線維変化、老人斑は認められず、その報告の所見は否定された。3)受動回避学習装置を用いて、この動物モデルにおいて学習の獲得、保持が障害されることを明らかにした。4)この動物モデルにおいて、コリンエステラ-ゼ阻害薬であるフィゾスチグミン、テトラヒドロアミノアクリジン(THA)、NIK-247を用い、脳内のアセチルコリンの有意の増加を見ることを明らかにした。5)コリンエステラ-ゼ阻害薬を用い、この動物モデルにおいて学習能力が改善されることを認めた。ことにテトラヒドロアミノアクリジン、NIK-247において、2週間の短期使用、1年以上の長期使用のいずれにおいても、学習能力の改善がみられた。6)コリンおよびアセチルコリンを持続性浸透圧ポンプにて脳室内に2週間持続注入し、学習能力に対する有意の効果があることを認めた。1.腹側淡蒼球(Ventral globus pallidus,VGP)破壊病変の免疫組織化学的検討:ーVGPに10nmolのカイニン酸を注入したラット脳において,コリンアセチルトランスフェラーゼ(CAT)活性を免疫組織化学的(PAP法)に検討し,コリン系ニューロンが選択的に破壊されていることを確認した.2.VGP破壊ラットの大脳皮質CAT,Achのムスカリン性受容体の変化:一側のVGP破壊によって大脳皮質のCAT活性は減少する(7日後63.4%,12週後87.0%).また, Achのムスカリン性受容体は,過感受性を示し,それが検討した期間中(12週)持続した.これは,ヒトのアルツハイマー型痴呆における後シナプス性受容体の所見を説明可能とするものである.3.VGP破壊ラットの学習能力について:stepーthrough型受動的回避学習装置を用いて次の学習能力を調べた.対照は偽手術群を用いた.(1)保持能力に及ぼすVGP破壊の影響;まず正常ラットに学習を獲得せしめたのちVGPを破壊し,その後の学習内容の保持能力を調べた.(2)VGP手術後の短期学習保持能力:獲得試行を1回だけ行い, 30分, 24時間48時間後に,どの程度学習が保持されているかを調べた.(3)獲得能力および長期保持能力に及ぼすVGP破壊の影響:まずVGPを破壊し,その後,学習獲得能力の障害の程度を調べた.また,一たん獲得された学習が,どの程度保持されるかを検討した.その結果, (1)(2)(3)のいずれにおいても, VGP破壊ラットは対照の偽手術群とくらべ学習能力は障害されていた.4.VGP破壊による学習能力

障害へのコリンエステラーゼ阻害剤の効果の検討:ーphysostigmine,THA,NIKー247などについて調べた. physostigmineは有意の効果なく, THA(3mg/kg),NIKー247(1mg/kg,3mg/Kg)において,それぞれ有意の効果が認められた.本研究においてVGP破壊ラットの痴呆モデルとしての有用性が示された.1.ラットの腹側淡蒼球をカイニン酸によって破壊し1年以上生存せしめ、その間経時的にアセチルコリン、コリンアセチルトランスフェラーゼの測定をおこない、また、受動回避学習による学習能力の検討をおこない、これらの動物において、前年度に検討し明らかになった短期間の変化に留まらず、実験期間中の長期にわたりアルツハイマー病で知られているようなコリン系マーカーの変化、学習能力の低下を引き起こすことを認めた。2.アメチルコリンエステラーゼ阻害剤であり、また近年、米国でアルツハイマー型痴呆の治療に用いられたことで注目されているテトラハイドロアミノアクリジン(THA)、および、それに近似の構造式をもつNIK-247の両薬剤を、ラットの腹側淡蒼球をカイニン酸にて破壊した直後より1日一回経口投与し、これら薬剤の学習能力に対する影響を8か月目に検討した。その結果、この、動物モデルにおける学習能力に対し改善作用のあることを認めた。3.腹側淡蒼球をカイニン酸にて破壊したラットを長期間生存せしめて、2.4.6.8.10か月目に、その大脳皮質を光学顕微鏡・電子顕微鏡を用いて神経病理学的な変化を、また免疫組織化学的にアセチルコリンエステラーゼの変化を検討した。その結果、2.4.6か月目においては、腹側淡蒼球破壊側にのみ免疫組織化学的に認めることのできるアセチルコリンエステラーゼの著名な減少のみであり、Arendashほか(1987)が1年4か月目に出現すると報告しているようなBodian染色、HE染色などによる老人斑様の変化は認めされなかった。8か月目の動物の大脳皮質には電子顕微鏡で観察すると、軸索の膨化した像が一部散在性に認められ、その変化は10か月目の動物の大脳には光学顕微鏡にて観察された。現段階では老人斑といえるものではないが、さらに1年、1年4か月目の動物について検討すべく研究を進めている。アルツハイマ-病のアセチルコリン仮説に基ずく、動物モデルとして、Wistar系ラットの腹側淡蒼球をカイニン酸あるいはイボテン酸で破壊し以下のことを検討した。1)大脳皮質のコリン系マ-カ-を中心に神経化学的に計測し、アセチルコリン、コリンアセチルトランスフェラ-ゼの破壊直後から始まり1年以上続く減少状態、ムスカリン性受容体の解離定数、最大結合量の一時的な上昇とそれに続く低下などがおこり、アルツハイマ-病における状況と類似していることを認めた。2)組織学的、組織化学的に検討し、破壊部位が目的の部位であることを確認した。また、破壊側で1年以上持続するアセチルコリンエステラ-ゼの活性の低下、1年6カ月以上経過した動物における神経細胞の有意の減少を認めた。この条件の動物において外国(Arendash,1987)で報告されたような神経原線維変化、老人班は認められず、その報告の所見は否定された。3)受動回避習装置を用いて、この動物モデルにおいて学習の獲得、保持が障害されることを明らかにした。4)この動物モデルにおいて、コリンエステラ-ゼ阻害薬であるフィゾスチグミン、テトラヒドロアミノアクリジン(THA)、NIKー247を用い、脳内のアセチルコリンの有意の増加を見ることを明らかにした。5)コリンエステラ-ゼ阻害薬を用い、この動物モデルにおいて学習能力が改善されることを認めた。
解釈可能なAIシステムの実現に向けたナレッジグラフに基づく推論・推定技術の体系化

将来,AI応用システムは社会に広く普及すると期待されている.しかし,安全安心に社会の中でAIを活用するためには,システムが正しく動作しているかを確認しなければならない.本研究では,システムが判断に至った理由を説明できるAI技術の開発を目指す.特に,帰納的な機械学習と演繹的な知識活用を融合したAI技術の開発に向け,(1)共通の評価セットとして,現実の社会問題や人間関係など複雑で構造的な関係性を含んだナレッジグラフを構築し,(2)オープンサイエンスの一手法としてナレッジグラフ群を公開し,幅広くAI技術者から推論・推定に関する手法を結集し,適切な指標を設計した上で,客観的な評価,分類,体系化を行う.将来,AI応用システムは社会に広く普及すると期待されている.しかし,安全安心に社会の中でAIを活用するためには,システムが正しく動作しているかを確認しなければならない.本研究では,システムが判断に至った理由を説明できるAI技術の開発を目指す.特に,帰納的な機械学習と演繹的な知識活用を融合したAI技術の開発に向け,(1)共通の評価セットとして,現実の社会問題や人間関係など複雑で構造的な関係性を含んだナレッジグラフを構築し,(2)オープンサイエンスの一手法としてナレッジグラフ群を公開し,幅広くAI技術者から推論・推定に関する手法を結集し,適切な指標を設計した上で,客観的な評価,分類,体系化を行う.
成長期広範小腸切除後の消化管運動機能におよぼすアルギニンの効果

【目的】成長期短小腸モデルで、胃、十二指膓,空腸および回腸の運動機能を無拘束下に記録しアルギニンの添加効果を対照と比較・検討した。【対象と方法】1)SD系4週齢雄ラットに近位側90%小腸切除(SBR)を行い、回盲弁より5cm口側で切離・再吻合したラットを対照(C)とし、エレンタールPを基本食にアルギニンまたはグリシンを添加投与し4群を作製,等窒素・等熱量で1匹づつ飼育した。2)術後3週または6週目に再開腹しforce transducer(FT)を、胃幽門部、幽門十二指腸および吻合部から2cm肛門側向腸の漿膜面に縫合固定し、3日目以後に1224時間絶食後12時間実験食投与。12時間絶食を1クールとし多チャネルテレメータシステム(スターメデカル社製)で消化管運動を収録・解析した。【結果】1)C群では、実験食投与直前の十二指腸では35分持続する振幅の大きい蠕動波(MMC)が35分毎に出現し、空腸に伝播し34分持続するMMCとして観察された。MMCは摂食開始で消失するが34時間後から出現した。低頻度で絶食となる12時間目以後増加し、18時間目以後35分毎に出現した。以後実験食の開始で同様の蠕動波の出現パターンを繰り返した。2)SBR群でも、実験食投与直前の十二指腸で、35分続くMMCが摂食開始で消失した。MMCは34時間後に再び12時間毎に観察され、18時間目以後23分持続するMMCが810分毎に出現した。3)C及びSBR群とも吻合部以下の回腸に十二指腸からMMCの明らかな伝播を認めなかった。4)アルギニンのMMCの伝播に及ぼす効果は認めなかった。【結論】SBR群で、アルギニンの添加による胃腸運動に差は認めず、十二指腸MMCの残存回腸への伝播は抑制されていた。【目的】短小腸モデルで、残存回腸の運動機能と吸収機能に対するアルギニンの効果を明らかにする。【方法】1)実験群はSD系4週齢雄ラットに近位側90%小腸切除を行い、回盲弁より5cm口側で切離・再吻合したラットを対照とし、各々にアルギニンあるいはグリシンを投与し4群を作成した。2)テレメータシステムを利用し消化管運動を非制御下に収録した。先ず、幅が4mmの1チャネルforce transducer (FT、マウス用)で回腸運動機能を収録した。送信器は腹腔内で腹壁に固定し、FTは吻合部から肛門側2cmに縫合固定した。24時間絶食後に6時間の消化管収縮運動の積分値を記録し基準値とした。その後24時間を1クールとし12時間実験食投与、12時間絶食を繰り返し72時間運動を記録した。実験食開始後に収縮波の積分値を求め、基準値を100として変化率を求め、motility Index (MI)として群間で術後3と6週に摂食時と絶食時の変化を比較した。3)3チャネルFTによる消化管運動の伝播に及ぼす効果の検討。

4)吸収能は術後3週と6週目に、D-xylose50mgを経食道投与し、10時間蓄尿し尿中排泄量から吸収率を求め比較した。【結果】1)絶食時でのMIの減少が短小腸モデルで認められた。2)吸収能は、4週齢、術後3および6週に測定した。アルギニン投与効果は術後3週で4週齢と同様の吸収能を示した。しかし6週での増大は認めなかった。3)消化管運動の伝播についての検討は装置上雑音が多く解析まで至らなかった。【まとめ】短小腸モデルで吸収能におよぼすアルギニンの効果は3週以後認めなかった。消化管運動におよぼすアルギニン投与効果については実験数を増やした検討が必要である。3チャネルによる消化管運動の評価は、収録時の雑音が多く解析に更なる工夫が必要である。【目的】アルギニンの重要性をin vivoで検討するのに適した我々の短小腸モデルで、残存回腸の運動機能と吸収機能の評価をin vivoで同時に行う実験系を確立することを目的とした。【方法】1)実験群はSD系4週齢雄ラットに近位側90%小腸切除を行い、回盲弁より5cm口側で切離・再吻合したラットを対照とし、各々にアルギニンあるいはグリシンを投与し4群を作成した。2)消化管運動は多チャネルおよび1チャネルテレメータシステムで収録、解析した。術後3週あるいは6週で再開腹しforce transducer(FT)を、硫酸アトロピン(0.1mg/kg)皮下注し、胃幽門部、十二指腸、空腸および回腸の漿膜面に縫合固定した。運動は3日目以後に多チャネルおよび1チャネルテレメータシステムで収録、解析した。消化管運動の伝播と回腸運動の24時間絶食前後の収縮波の1時間毎の積分値で比較した。3)吸収能は術後3週と6週目に、D-xylose50mgを経食道投与し、10時間蓄尿し尿中排泄量から吸収率を求め評価した。【結果】1)空腹時と摂食時の胃から回腸にかけての消化管運動の伝播を観察した。空腹時にはMMCに相当すると考えられる大きい収縮運動の収縮運動数と持続時間が4群とも観察され、摂食時に一時的に消失した。回腸に比較して十二指腸でMMC様運動が多く観察された。アルギニン投与効果は術後3週では4週齢、6週齢とも同様の吸収能を示した。【まとめ】吸収能についてはアルギニンの投与効果はないと考えられた。消化管運動におよぼすアルギニンの効果については多数例による検討ではないため結論を出すに至っていない。更なる検討が必要である。
知的生産性向上に向けた認知由来操作潜時に基づくPC作業者の認知資源配分の推定

本研究は,オフィス勤務者の集中度の実時間での定量的推定に向けて,注意の分配が認知パフォーマンスを低下させることから,集中度を主たる作業に振り向けている認知資源の割合と再定義し,「日常的な不特定PC作業に潜在する,定型ではあるが認知や判断を含む操作の潜時(認知由来操作潜時)」に着目して,その統計的傾向の変動から,オフィス勤務者の作業への集中度を推定する可能性を,環境およびタスクを統制した実験から始め,実オフィスと同様に不特定のタスクに従事する条件において実験的に検証する.本研究は,オフィス勤務者の集中度の実時間での定量的推定に向けて,注意の分配が認知パフォーマンスを低下させることから,集中度を主たる作業に振り向けている認知資源の割合と再定義し,「日常的な不特定PC作業に潜在する,定型ではあるが認知や判断を含む操作の潜時(認知由来操作潜時)」に着目して,その統計的傾向の変動から,オフィス勤務者の作業への集中度を推定する可能性を,環境およびタスクを統制した実験から始め,実オフィスと同様に不特定のタスクに従事する条件において実験的に検証する.
中性子過剰な中重核の多核種多チャネル法を用いたインビームγ線核分光

中性子過剰な中重核における中性子魔法数の変化に対する知見を得るための研究として、次のことを行った。本年度は、2005年12月に行った、TOFスペクトロメータを用いた実験の、データ解析の仕上げにあたる部分を主に行った。実験は、液体水素標的を二次標的とし、70Zn破砕片(中性子過剰なTi同位体)のインビームγ線核分光実験である。現在、これまでの研究を投稿論文にまとめているところである。昨年度までの解析では、Ti同位体の偶偶核(54,56,58Ti)に注目し、58Tiの2+励起エネルギー、陽子非弾性散乱による56,58Tiの2+励起状態生成断面積の導出を行った。本年度は、上記の結果や核の変形度から、中性子過剰なTi同位体やその周辺核(pf殻核)における核の集団性を議論した。その結果、中性子過剰なpf殻領域の核では、主にCr同位体を中心として集団性が増すことが分かった。同調体で比べれば、Ti同位体はCr同位体よりも陽子欠乏な、言い換えれば中性子過剰な核にも関わらず、Cr同位体よりも集団性は小さいという示唆が得られた。つまり、陽子の欠乏によってのみ変形が進むわけではなく、陽子側の配置も原子核の形に大きな影響を及ぼすことが分かった。これらの情報は、周辺の核における核構造の解明に非常に重要なものである。本年度はさらに、Ti同位体のうちの奇核(53,55Ti)にも注目した。Ti同位体の奇核は、pf殻の中性子の1粒子軌道に関する情報を得ることが出来るからである。解析によりこれらの核に新しい低励起状態を発見した。また、奇核の低励起状態を比較することで、核内の中性子軌道のエネルギー差に関する情報を得た。この情報により、今まで2+励起エネルギーの変遷から示唆されていた核の閉殻性に関して、新たな知見を得た。質量数80近辺の中性子過剰核における、中性子魔法数の変化に対する知見を得るための実験の準備として、次の2点を平行して行った。1.TOFスペクトロメータの発展(開発の続き)インビームγ線核分光実験における二次標的散乱粒子の質量識別を行うための装置である。前年度の12月に行ったRIビームを用いたテスト実験の結果を元に、装置の性能評価、及び改良を行った。(1)装置の性能について陽子数(Z)の決定精度は0.75%(r.m.s.)、質量数(A)の決定精度は0.51%(r.m.s.)であることが分かった。これは陽子数30、質量数80近辺の中重核を分離した場合、それぞれ4.4σ(Z)、2.5σ(A)での分離が可能である。また装置の輸送効率は、陽子非弾性散乱実験の場合、80%から90%であることが分かった。(2)装置の改良についてイベント数の少ない実験においては、装置の輸送効率を少しでも向上させることが重要である。そこで超伝導電磁石の発生させる磁場形状を精度良く計算に入れ、輸送効率が最大になるような設定を求める手法を確立した。2.今後の実験に向けての準備前年度の12月に行った、液体水素標的を用いた70Zn破砕片のインビームγ線核分光実験のデータを用い、陽子非弾性散乱チャネルだけでなく、他のチャネル(荷電交換反応、破砕反応等)がどの程度得られるかを解析している。また解析に伴い、63Cr,61Cr,59Ti,58Ti,57Ti等で新しいγ線を発見した。中性子過剰な中重核における中性子魔法数の変化に対する知見を得るための研究として、2点を平行して行った。1点目は、2005年12月に行ったTOFスペクトロメータを用いた実験のデータ解析である。実験は、液体水素標的を二次標的とし、^<70>Zn破砕片のインビームγ線核分光を行った。データの解析により、中性子過剰なTi同位体(^<58>Ti等)で未知のγ線を発見した。^<54>Ti,^<56>Ti,^<58>Tiにおいては、陽子非弾性散乱による2^+励起状態への励起断面積を求め、核内における陽子分布と中性子分布の変形が等しいという仮定の下に、これらの核の変形度を導出した。これらは、中性子過剰核において理論的に予想されていた新魔法数34の出現や従来の(擬)魔法数28,40の消失に関係する新しい情報であり、近辺の核種の励起エネルギーや変形度と合わせて比較することで、付近の核構造を理解する重要な手がかりとなる。周辺の核種の2^+励起エネルギーを比較したところ、Ti同位体(Z=22)はCr同位体(Z=24)よりも励起エネルギーが高く、これはCa同位体(Z=20:陽子魔法数)の強い閉殻性を示唆していると考えられる。現在、Ti同位体に関する上記の研究に関して投稿論文を執筆中である。2点目は、理化学研究所に建設したBigRIPSビームラインのビーム輸送開発に加わったことである。BigRIPSは入射核破砕反応法により生成した不安定核を分離、タギングする装置である。これは、質量数80近辺の中性子過剰核における中性子魔法数の変化を調べる実験の準備として行ったものである。

TOFスペクトロメータの開発で得たビーム輸送の知識を元に、BigRIPSビームラインにおけるビーム輸送のための計算を行い、粒子識別図における核種分離の能力向上に努めた。中性子過剰な中重核における中性子魔法数の変化に対する知見を得るための研究として、次のことを行った。本年度は、2005年12月に行った、TOFスペクトロメータを用いた実験の、データ解析の仕上げにあたる部分を主に行った。実験は、液体水素標的を二次標的とし、70Zn破砕片(中性子過剰なTi同位体)のインビームγ線核分光実験である。現在、これまでの研究を投稿論文にまとめているところである。昨年度までの解析では、Ti同位体の偶偶核(54,56,58Ti)に注目し、58Tiの2+励起エネルギー、陽子非弾性散乱による56,58Tiの2+励起状態生成断面積の導出を行った。本年度は、上記の結果や核の変形度から、中性子過剰なTi同位体やその周辺核(pf殻核)における核の集団性を議論した。その結果、中性子過剰なpf殻領域の核では、主にCr同位体を中心として集団性が増すことが分かった。同調体で比べれば、Ti同位体はCr同位体よりも陽子欠乏な、言い換えれば中性子過剰な核にも関わらず、Cr同位体よりも集団性は小さいという示唆が得られた。つまり、陽子の欠乏によってのみ変形が進むわけではなく、陽子側の配置も原子核の形に大きな影響を及ぼすことが分かった。これらの情報は、周辺の核における核構造の解明に非常に重要なものである。本年度はさらに、Ti同位体のうちの奇核(53,55Ti)にも注目した。Ti同位体の奇核は、pf殻の中性子の1粒子軌道に関する情報を得ることが出来るからである。解析によりこれらの核に新しい低励起状態を発見した。また、奇核の低励起状態を比較することで、核内の中性子軌道のエネルギー差に関する情報を得た。この情報により、今まで2+励起エネルギーの変遷から示唆されていた核の閉殻性に関して、新たな知見を得た。
昆虫類の体表上に見られる中気門ダニ類の分類学的研究及び地理変異の解析

1.今年度は北海道・本州・九州の演習林、農場などを中心に5地点でオサムシ科、シデムシ科、コガネムシ科に属する地表性・食糞性甲虫類の採集を行い、それらの甲虫の体表上から中気門ダニ類21種類を採集することができた。2.現在までの同定作業により、上記の甲虫類体表上から、ハエダニ科3属10種、ヤリダニ科4属6種、ダルマダニ科1属1種、ヤドリダニ科2属2種、Rhodacaridae科2属2種、合計5科12属21種の中気門ダニ類を確認している。これらのダニ類のうち、ハエダニ科4種、ヤリダニ科3種、ヤドリダニ科2種、Rhodacaridae科2種が本邦初記録であり、ヤリダニ科1種、ハエダニ科3種が新種であると考えられる。また、今回、ハエダニ科1種の飼育を試み、牛糞内の線虫類を餌として飼育可能であることがわかり、未成熟ステージを得ることができた。これまでハエダニ科の多くは、雌を中心とした記載によるもので、幼生、若虫といった未成熟ステージの記載はあまりなされてこなかったが、同胞種と思われる種類もいくつかあり、これらを分類する上で、幼生、若虫の形態形質は非常に重要なものとなる。今後、飼育実験を続けることにより、各発生ステージを揃えることが可能となり、より強固な分類ができるものと思われる。今回採集された新種、初記録種に関しては、記載・再記載の論文を現在準備中である。3.個体群内個体間の変異に関しては、現在、背板・腹板の形状・彫刻、表面の毛の形態の変異を中心にサンプルの検鏡を行っている。同定に使用されている形態形質の多くはほぼ安定しているものの、かなりの変異もみられ、種内変異に関する詳細な記述が必要と思われる。これらの種内変異に関しては、データがまとまり次第、種の記載・再記載の論文中で記載を行う予定である。4.地理変異に関しては、形態形質の計測を行っている段階であり、明らかな傾向を見いだすには至っていない。また、採集されたサンプルの数が本州以南で少なく、採集地点によるサンプル数のばらつきがあるため、今後再度、本州以南を中心とした調査を行い、より正確な結果を出したいと考えている。
立体培養間葉系幹細胞集塊の細胞分化を制御するメカノトランスダクション機構の解析

申請者はこれまでに、間葉系幹細胞(MSCs)移植歯周組織再生治療技術として、MSCsと細胞自身が産生する細胞外基質(ECM)をもちいて立体的間葉系幹細胞集塊Clumps of MSCs/ECM complexesを樹立していた。C-MSCsは直径1mmほどの細胞集塊で、人工材料を用いることなく欠損組織に移植可能で、骨・歯周組織再生を促進する。C-MSCsの臨床応用のために、その生物学的細胞性質を明らかにする必要がある。特に、C-MSCsは浮遊状態で培養される3次元的な細胞集塊であるため、独特なメカノトランスダクションが生じている可能性が高い。そこで、本研究課題では、C-MSCsに生じるYAP/TAZメカノトランスダクション経路について解析を行った。その結果、C-MSCsは浮遊状態にあるため、場の硬さを感知できず、YAP/TAZ活性が著しく低下していることがわかった。さらに、そのYAP/TAZ活性の低下がC-MSCsの骨分化を抑制し、軟骨・脂肪分化傾向に導くことがわかった。一方、C-MSCsを骨分化誘導培地で培養するとI型コラーゲン(COLI)の産生が増加し、ECMの硬化が進むことでYAP/TAZ活性が上昇することが示された。さらにこの上昇したYAP/TAZ活性がさらにCOLIの産生を促進するpositive feed back loopを形成し、YAP/TAZ活性の継続的な上昇に関与することがわかった。このYAP/TAZ活性の継続的な上昇が、通常のC-MSCsでは見られない効果的な骨分化傾向に導かれることも明らかにした。申請者の研究室では、間葉系幹細胞(MSCs)と細胞自身が産生する細胞外基質(ECM)を用いて間葉系幹細胞集塊Clumps of MSCs/ECM complexesを樹立していた。C-MSCsは三次元的な構造を有し、浮遊状態で培養されるため、従来から行われている2次元培養とは明らかに異なる微小環境を有している。そこで本研究では、C-MSCs内のメカノトランスダクション機構と細胞分化の関連を詳細に解析することで、その細胞生物学的性質を理解することを目的とする。研究初年度には、浮遊状態にすることが転写共役因子YAP/TAZの活性低下を促し、その結果、脂肪・軟骨誘導に向かいやすいことを示した。さらに、石灰化誘導培地でC-MSCsを培養すると、ECM産生が増加し、これが十分な足場を提供することでYAP/TAZ活性を回復させることを見出した。さらに、この活性化したYAP/TAZはポジティブフィードバック機構を有しており、さらにECMの産生・YAP/TAZの活性化を向上させながら骨分化方向に細胞運命を決定していることがわかった。現在、STEM CELLSに研究成果を論文投稿中である。さらに、C-MSCsのECMが細胞に保護的な作用を有することに着想し、C-MSCsは凍結保存を経てもそのECMによる保護作用の結果、細胞機能を損なわないことを明らかとした。この成果をStem Cell Research & Therapyに論文発表した。C-MSCs内では研究計画申請当時に予想したメカノトランスダクションが存在しており、極めて順調に研究が進展し、論文投稿にまで至っているため。本年度中にはSTEM CELLSでの論文出版が可能と期待される。さらに、そのメカノトランスダクション解析のデータから、C-MSCsにおけるECMの生物学的役割に気づき、それを凍結保存に応用することで申請時には予期しなかった成果が上がり、論文発表に至っている。このことは計画以上の進捗状況であるといえる。前述したように、すでにC-MSCsにおけるメカノトランスダクションについて詳細に解析し、論文投稿に至っている。今後は、その明らかとした骨分化に関与するメカノトランスダクション経路を活性化させる方法を見出し、より骨再生能の高いC-MSCsを開発していく予定である。

研究初年度は、申請計画以上に実験が順調に進展したため、僅かな誤差ではあるが当初より少ない研究資金での研究遂行となった。残額分を次年度に組み込み、初年度の成果をさらに発展させる。