hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経性食欲不振症の低栄養が脳機能・消化吸収能・代謝機能へ与える影響の客観的評価

神経性食欲不振症(AN)の脳波データをフーリエ変換にて、客観的に評価するスコア表を作成した。また、脳機能画像検査にて、ANでは栄養療法前後でposterior cingulatecortex (PCC)とmedial prefrontal cortex (MPFC)での活動性の変化の存在を検出した。この所見は安静時の過食行動と関連している可能性がある。ANではBody mass index(BMI)が12kg/m2以下の低栄養状態になると、飢餓時のエネルギー供給は、貯臓脂肪から筋肉などの分解へ移行する。この状態は身体的な危機である。これらの所見は有効な治療法の開発に貢献できると考える。神経性食欲不振症患者(AN)に対して、精神状態や身体状況(特に栄養状態)について、客観的指標<血液生化学検査、核磁気共鳴画像(Magnetic resonance imaging)等の脳機能画像、自律神経機能検査、体組成、胃排出能検査、基礎代謝、心理テスト>などを治療前後で測定し、やせが心身に及ぼす影響や治療抵抗群の特徴を明らかにして、心身両面からの有効な治療法の確立を目指ものである。実績1摂食障害患者において、低栄養による身体的要因のために緊急入院する危険度は、除脂肪量の減少と有意な相関をする。さらにBMI(Body mass index)が13kg/m2以下になると体重低下度が増加することを統計学的に証明した。(K Kawai, et al.Biopsychosco Med.5:14, 2011)。2栄養療法を行うと、摂食障害患者の痩せの程度によりその体組成の回復のパターンが異なること、安静時基礎代謝は健常人と同等を保っている(河合啓介ら心身医学vol 52, No,3.201-207, 2012。河合啓介ら心身医学vol 52, No,10 .911-917, 2012)。3AN患者の栄養療法において、リン含有の栄養補助食品(アルジネード)を予防的に使用するとRefeeding症候群を予防することが可能となる山下さきの、河合啓介ら日本静脈経腸栄養学会機関誌accepted 2013,第16回日本摂食障害学会研究奨励賞)上記結果を2012年アジア心身医学会シンポジウム(モンゴル)で発表した。神経性食欲不振症(AN)において、Body mass index(BMI)12kg/m2以下では、それ以上と比較して、体組成が変化(除脂肪量の比率が減少)する。これは、飢餓時のエネルギー供給がBMI12kg/m2前後を境に貯蔵脂肪から筋肉・内臓組織などが主になることが推察されることを明らかにした。さらに、栄養状態がこのstageになるとに身体的要因による緊急入院が増加することを明らかにし、生体の状態に合わせた効率よい適切な栄養療法の必要性を提案した。入院中のANに中鎖脂肪酸を6g/日、1ヶ月間経口投与すると食欲促進効果のある活性化グレリンが有意に上昇する。これは生体内で不活化したグレリンのオクタノイル化が進行することが要因であると推察されることを明らかにした。血中脂肪酸は、AN-R(制限型)とAN-BP(むちゃ食い排出型)ではそのプロファイルが異なる。AN-BPでは糖質からが合成可能な脂肪酸が増加している。その要因として過食中に糖質が吸収されている可能性が示唆された。AN患者の脳波データを定量的に扱い(高速フーリエ変換による周波数解析)、入院時の後頭部優位に出現する優位律動(α波)の周波数が遅い。この解析を開眼時、光刺激時のα波の抑制率及び過呼吸賦活時の徐波化の項目にも応用、脳波を定量的にスコア化する基準を開発した。fMRIを用いて安静時のDMNが栄養療法前後で、後部帯状皮質(posterior cingulate cortex,PCC)と内側前頭前皮質(medial prefrontal cortex, MPFC)での活動性の変化を検出した。入院治療を行う神経性食欲不振症患者(AN)に対して、精神状態や栄養状態について、客観的指標を治療前後で測定し、やせが心身に及ぼす影響や治療抵抗群の特徴を明らかにして、心身両面からの有効な治療法の確立を目指すことが研究の目的である。今年度の研究実績(1)機能的核磁気共鳴画像(functional MRI: fMRI)及び脳磁図(Magnetoencephalography: MEG)の研究:MRIは7名の遷延したAN患者で拡張テンソル(DTI)、エコ-プランナー(EPI)を測定した。ほぼ全例大脳皮質の萎縮を認めた。退院時萎縮は軽度改善していた。DTIとEPIは症例数の増加後、解析予定である。脳磁図の研究は準備段階として10例の治療前後のAN患者の覚醒時脳波を測定して、周波数解析中である。

覚醒脳波を極度の低栄養時に施行すると、刺激反応において、健常コントロールと周波数と振幅に違いがあることが明らかになった。今後、これらの結果は脳磁図の研究プロトコールを作成する資料にも用いる予定である。これらの解析による低栄養が認知機能に及ぼす影響を今後明らかにする予定である。(2)摂食関連ペプチドや体組成の研究脳機能画像検査とともにAN10名について、入院時、6週間後、10週間後、退院時に体組成・摂食関連ペプチドを経時的に測定した。BMI 12.5 kg/m2以下の群では、低栄養からの回復の時期は、主に除脂肪が増加、脂肪やレプチンの増加は抑えられる。可溶性レプチンレセプターや活性化グレリン、不活化グレリンは経時的に低下していた。さらに、栄養療法時に使用する栄養素の内容の違いで摂食関連ペプチドの血中濃度に違いが認められた。科学的根拠のあるより有効な栄養療法の開発をすすめている。神経性食欲不振症患者(AN)の精神状態や身体状況(特に栄養状態)について、客観的指標による評価では<血液生化学検査体組成、基礎代謝、心理テスト>に関する研究のデータ収集は概ね修了した。現在身体的要因で緊急入院をきたすANの社会心理的要因に関する原著論文、Refeeding症候群を予防に関する原著論文を作成中である。脳波、脳磁(Magnetoencephalography: MEG)等については、入院前後で10名程度のデータがあり、現在、脳波検査でのスペクトル解析解析中にて興味深い結果を得ている。今後さらに症例数を増加させる予定である。平成25年には予定症例数を修了できると考えている。二年間の予定症例数は30例である。初年度で10例近くの評価が終了した。さらに現在、測定中の症例が数例あるため研究はおおむね順調と考える。データ収集の修了した、体組成や生化学の研究については、論文化をすすめる。データ収集の遅れている脳機能画像研究を本年度は中心にすすめる。健常コントロールは平成25年4月の段階で8名確保できており、あと10ー15名を積極的に募集する。研究の方法は確立しているため、二年度は、脳機能画像・摂食関連ペプチド・体組成ともに症例数の増加を進める予定である。脳波検査では覚醒刺激の結果をまとめ、脳磁図での刺激内容を確定して脳磁図の測定を開始する。摂食関連ペプチドについては、新たにオキシトシン(子宮の収縮作用に加え、愛情や信頼と関連があると最近報告されている)の測定を追加する。脳機能画像の機材使用費(MRI、MEG,脳波)一名あたり約2万円x30回、学会発表の旅費、人件費・謝金、を予定している。MRI脳磁図使用料(20万学内の施設を利用。コントロール群の使用料も含む)オキシトシン等の摂食関連ペプチドの測定用:蛍光測定法のフィルター320nmマイクロプレートリーダー用のフィルター450nmの二点を新たに購入(計17万円)。摂食関連ペプチドや微量元素等の測定(市販キット購入及び業者委託計60万)研究成果発表のための旅費(約21万)。印刷費・関連書籍購入費(約5万)
有機相における錯体の凝集化現象の解明及び新規白金族抽出溶媒の開発

(1)パラジウム抽出率の抽出速度依存性に対する希釈剤効果及び有機相の性質ジヘキシルスルフィド(DHS) /n-オクタン/1-オクタノール系において、n-オクタン/1-オクタノール比率を変化させた際の、塩酸溶液からの二価パラジウム抽出速度データの取得を進め、実験誤差の低減を行った。抽出平衡時の二価パラジウム抽出容量のn-オクタン/1-オクタノール比率依存性を調べたところ、パラジウムとDHSのモル比は、その比率に関わらず全て1:2であった。DHS /n-オクタン/1-オクタノールと1 M塩酸溶液間の界面張力測定を、n-オクタン/1-オクタノール比率及びDHS濃度を変化させて行ったところ、界面張力は、n-オクタン/1-オクタノールの変化に大きく依存するが、DHS濃度による影響はほとんど観測されなかった。(2)抽出錯体構造解析塩酸溶液(1 M)とDHS/n-オクタン/1-オクタノール混合溶液がつくる液ー液界面の状態を構造化学的に調べた。実験には、大強度陽子加速器施設(J-PARC)に設置された中性子反射率計(BL16)を用いた。n-オクタン/1-オクタノールの体積比が100/0、90/10、0/100に調整された試料について測定を行ったところ、1-オクタノールに比べてDHSは界面活性能が小さいために界面を完全に覆い尽くしていないことが明らかになった。これは一般的な界面活性剤とは異なる性質である。DHSを用いてパラジウムを抽出する場合、その抽出速度には界面におけるDHSの局所濃度や凝集状態が強く関わっていることが予想されるため、今後さらに詳細な分析をする必要がある。また、界面近傍における水分子の局所濃度もパラジウムイオンの抽出挙動に影響を与えることが予想されるため、X線反射率計を用いた場合に得ることができる構造情報についてシミュレーション計算を行った。非平衡の抽出系に関し、平成29年度に引き続き多くのデータを取得することで信頼性の高い結果となった。また、抽出速度を支配する要因の一つである、有機相ー水相間の界面活性に関する知見も得られた。さらに、中性子反射率測定の実験もスタートさせたことから、これらをベースにして、最終年度にまとめを行うことが可能となった。抽出速度及び界面張力に関しては、基本データをほぼ取得しており、今後は再現性の確認等を中心に進める予定である。また、これまでの結果より、中性子反射率測定がメカニズム解明の鍵になることが示唆されていることから、最終年度は、この測定による構造解析試験を進めることで、パラジウム抽出速度に関する特異な希釈剤効果の要因特定を目指す計画である。(1)パラジウム抽出率の抽出速度依存性に対する希釈剤効果希釈剤にn-オクタン/1-オクタノールの混合溶媒を用い、塩酸溶液からのジ-n-ヘキシルスルフィド(DHS)による二価パラジウム抽出率の抽出振とう時間依存性を調べた。少量の1-オクタノール(10 Vol%以下)をn-オクタノールに添加した希釈剤を用いた際に、二価パラジウムの抽出速度は極めて小さくなった。この傾向は、塩酸濃度を0.13.0 mol/L(DHS濃度:0.02 mol/L)と変化させても確認された。また同じ硫黄ドナー系抽出剤であるN,N,N',N'-テトラ-2-エチルヘキシル-チオジグリコールアミド(TEHTDGA)を使用しても、n-オクタンへの1-オクタノールの少量添加による、二価パラジウム抽出速度の大幅な減少が観察された。一方、イオン対型(陰イオン交換型)抽出反応が優勢と考えられる、トリ-n-オクチルアミン(TOA)では、少量の1-オクタノールの添加の際も二価パラジウム抽出速度は低下せず、1-オクタノール濃度にその抽出速度は全く依存しなかった。しかしながら、DHS、TEHTDGAとは異なり、TOAによる二価パラジウムの平衡抽出率は1-オクタノールの増加と共に減少した。これは、TOAと1-オクタノールが相互作用することで、二価パラジウムの抽出に関与するTOAの濃度が減少したためと推測される。(2)抽出錯体構造解析試験の準備平成30年度以降に予定している構造解析試験に向け、重水素化したDHSの準備や、測定用石英板等の購入を行った。初年度である平成29年度に、二価パラジウム抽出速度の希釈剤効果について、配位型抽出系である硫黄ドナー系抽出剤では顕著に現れるが、イオン対型抽出系であるアミン系抽出剤ではみられない等、基本的な特徴を把握することができた。抽出速度の最小値が得られる1-オクタノール添加量に関しては、誤差が大きかったことから、平成30年度以降も、随時、測定データを増やしていく必要がある。

DHS /n-オクタン/1-オクタノールと1 M塩酸溶液間の界面張力測定を、n-オクタン/1-オクタノール比率及びDHS濃度を変化させて行ったところ、界面張力は、n-オクタン/1-オクタノールの変化に大きく依存するが、DHS濃度による影響はほとんど観測されなかった。(2)抽出錯体構造解析塩酸溶液(1 M)とDHS/n-オクタン/1-オクタノール混合溶液がつくる液ー液界面の状態を構造化学的に調べた。実験には、大強度陽子加速器施設(J-PARC)に設置された中性子反射率計(BL16)を用いた。n-オクタン/1-オクタノールの体積比が100/0、90/10、0/100に調整された試料について測定を行ったところ、1-オクタノールに比べてDHSは界面活性能が小さいために界面を完全に覆い尽くしていないことが明らかになった。これは一般的な界面活性剤とは異なる性質である。DHSを用いてパラジウムを抽出する場合、その抽出速度には界面におけるDHSの局所濃度や凝集状態が強く関わっていることが予想されるため、今後さらに詳細な分析をする必要がある。また、界面近傍における水分子の局所濃度もパラジウムイオンの抽出挙動に影響を与えることが予想されるため、X線反射率計を用いた場合に得ることができる構造情報についてシミュレーション計算を行った。非平衡の抽出系に関し、平成29年度に引き続き多くのデータを取得することで信頼性の高い結果となった。また、抽出速度を支配する要因の一つである、有機相ー水相間の界面活性に関する知見も得られた。さらに、中性子反射率測定の実験もスタートさせたことから、これらをベースにして、最終年度にまとめを行うことが可能となった。平成29年度は、液-液二相間における二価パラジウムの分配挙動に着目したが、平成30年度以降はこれらの挙動を踏まえ、界面張力等の溶液物性測定に加え、中性子反射率測定等の構造解析を行う。抽出挙動と溶液物性・構造解析データを組み合わせることで、特異な希釈剤効果の要因を調査する予定である。抽出速度及び界面張力に関しては、基本データをほぼ取得しており、今後は再現性の確認等を中心に進める予定である。また、これまでの結果より、中性子反射率測定がメカニズム解明の鍵になることが示唆されていることから、最終年度は、この測定による構造解析試験を進めることで、パラジウム抽出速度に関する特異な希釈剤効果の要因特定を目指す計画である。
生体組織切片上での質量分析を用いた網羅的代謝分子解析

最終年度は、作年度中に達成目標である『神経刺激時に動態変化する代謝分子群の同定及び可視化』を既達成する実験結果を得たため、この成果の論文化と、確立した手法の様々な分野への応用、農学、医学、基礎神経科学への積極的な応用を行なった。すなわち,カイニン酸投与によるてんかん誘導マウスにおいては高度負飽和脂肪酸含有リン脂質とATP,ADP,AMPといったエネルギー代謝に重要な役割を果たすヌクレオチドが顕著に増減していることを示し,この様子を可視化した.より具体的には,カイニン酸投与によりてんかん発作を起こしているマウス脳において,海馬領域特異的に脂質およびアデノシン,グアノシン,ウリジンヌクレオチドが変動していることを明らかにした.特にATPを介したエネルギー代謝がマウス脳海馬CA3領域で顕著に亢進していることが明らかとなり,脳において細胞特異的にATP代謝が行われている様子を世界で初めて可視化することに成功した.さらにこの過程で確立した、本研究題でもある"生体組織切片上での質量分析を用いた網羅的代謝分子解析"の手法は様々な分野における代謝産物イメージング法として広く一般的に用いる事が可能であったため、積極的に応用展開を行なった。具体的には、農学分野において、食品中の栄養代謝産物成分を多く含有する食品部位を同定した。医学分野においては、統合失調症患者死後脳におけるリン脂質代謝異常を明らかにし、さらに代謝産物の異常な蓄積を示す疾患であるファブリー病患者の組織で、これらの蓄積部位を明らかにした。基礎神経科学分野においては、動物の脳組織切片、培養神経細胞を用いた基礎研究手法として導入するに至った。以上に示すように、最終年度はこれまでの成果を文献化し,計画書に記した研究計画を着実に進行させ、さらに手法の一般化に成功したと言える。特に,分野を限定しない応用実績は本提案手法の一般性を証明するものである。従って、将来的にさらに一般化が予想される代謝産物イメージング法としての基礎を確立する重要な研究が、本提案研究により成す事ができたと考える。採用第一年度目は、年次計画として掲げていた目標である『イメージング質量分析で得られたスペクトル間からの変動解析手法の確立』については方法論を確立した。具体的にはイメージング質量分析で得られたスペクトルの加工方法、処理方法およびピーク抽出方法を最適化した。本方法論の確立および評価については学術論文として本邦学術誌J.Mass Spectrom.Soc.Jpn誌および米国学術誌Proteomics誌に発表した。また、この方法を用いてマウス脳における動的な糖脂質の分布変化を発見し、米国学術誌PLOSOne誌に発表した。さらに、実際に薬物投与マウスから変動データを抽出することにも成功し、次年度の目標であるそれらの代謝分子群の同定についても一部ではあるが達成している。具体的には、カイニン酸投与マウス脳、特に海馬領域において、長鎖不飽和脂肪酸含有リン脂質が海馬領域特異的に変動していることを見出した。本成果については国内学会および国際学会において発表を行い現在学術論文として投稿準備中である。このように、本年度は計画書に記した研究計画を着実に進行させたといえると考える。特に、てんかんのモデルであるカイニン酸投与マウスにおいて、その痙攣発作と長鎖不飽和脂肪酸が深く関与していること、また長鎖不飽和脂肪酸はマウス海馬において非常に領域特異的に産生されていることを見出した。この成果は生物学、医学において重要な知見であると考えられ、インパクトのある研究成果として発表できるよう目下、学術論文作成に取り組んでいる。採用第二年度目は、当該年度の目標である『カイニン酸刺激で動態変化する代謝分子群の同定及び可視化』を達成した.すなわち,カイニン酸投与によるてんかん誘導マウスにおいては高度負飽和脂肪酸含有リン脂質とATP,ADP,AMPといったエネルギー代謝に重要な役割を果たすヌクレオチドが顕著に増減していることを示し,この様子を可視化した.より具体的には,カイニン酸投与によりてんかん発作を起こしているマウス脳において,海馬領域特異的に脂質およびアデノシン,グアノシン,ウリジンヌクレオチドが変動していることを明らかにした.特にATPを介したエネルギー代謝がマウス脳海馬CA3領域で顕著に亢進していることが明らかとなり,脳において細胞特異的にATP代謝が行われている様子を世界で始めて可視化することに成功した.海馬CA3領域のニューロンにはカイニン酸と強く結合する受容体が密集していることが知られており,この部位と疾患としてのてんかんの関連性に関心が持たれていた.本研究では,この細胞でATPの枯渇が起きていることを示唆しており,CA3ニューロン脱落の要因の一つとして新たに提示するものである.これには前年度に確立した『イメージング質量分析で得られたスペクトル間からの変動解析手法』を適用し,マウス脳海馬切片から位置情報を保持したまま質量スペクトルを抽出,変動ピークを同定行うことで実現した.さらに,データベース検索およびタンデム質量分析法による分子構造解析によりピークの由来分子種を同定した.その結果,ATP,ADP,AMPといったエネルギー代謝に深く関与する分子群が同定された.さらに本研究で中心解析手法と位置づけるイメージング質量分析では,この様子を可視化することができ,これによりてんかん誘導時の代謝産物の変化を視覚的に提示することが出来た.最終年度は、作年度中に達成目標である『神経刺激時に動態変化する代謝分子群の同定及び可視化』を既達成する実験結果を得たため、この成果の論文化と、確立した手法の様々な分野への応用、農学、医学、基礎神経科学への積極的な応用を行なった。

すなわち,カイニン酸投与によるてんかん誘導マウスにおいては高度負飽和脂肪酸含有リン脂質とATP,ADP,AMPといったエネルギー代謝に重要な役割を果たすヌクレオチドが顕著に増減していることを示し,この様子を可視化した.より具体的には,カイニン酸投与によりてんかん発作を起こしているマウス脳において,海馬領域特異的に脂質およびアデノシン,グアノシン,ウリジンヌクレオチドが変動していることを明らかにした.特にATPを介したエネルギー代謝がマウス脳海馬CA3領域で顕著に亢進していることが明らかとなり,脳において細胞特異的にATP代謝が行われている様子を世界で初めて可視化することに成功した.さらにこの過程で確立した、本研究題でもある"生体組織切片上での質量分析を用いた網羅的代謝分子解析"の手法は様々な分野における代謝産物イメージング法として広く一般的に用いる事が可能であったため、積極的に応用展開を行なった。具体的には、農学分野において、食品中の栄養代謝産物成分を多く含有する食品部位を同定した。医学分野においては、統合失調症患者死後脳におけるリン脂質代謝異常を明らかにし、さらに代謝産物の異常な蓄積を示す疾患であるファブリー病患者の組織で、これらの蓄積部位を明らかにした。基礎神経科学分野においては、動物の脳組織切片、培養神経細胞を用いた基礎研究手法として導入するに至った。以上に示すように、最終年度はこれまでの成果を文献化し,計画書に記した研究計画を着実に進行させ、さらに手法の一般化に成功したと言える。特に,分野を限定しない応用実績は本提案手法の一般性を証明するものである。従って、将来的にさらに一般化が予想される代謝産物イメージング法としての基礎を確立する重要な研究が、本提案研究により成す事ができたと考える。
軟骨、骨の発生と再生における副甲状腺ホルモンとその関連蛋白の役割

PTHとPTHrPの軟骨分化に及ぼす作用の一部はレチノール結合蛋白(RBP)を仲介していることを明らかにした(Ohya et al.Endocrinology,)。さらに未分化間葉系細胞へPTHで誘導されるDEC1遺伝子(転写因子)を過剰発現させたところ軟骨への分化が誘導された(Shen et al.投稿準備中)。以上の結果は、PTHによる軟骨分化の制御機構に、Ihh、CDEP、DEC1などの新規シグナル分子およびレチノール結合蛋白が関与していることを示している。私達は、DEC1と類似した構造をもつ新規転写因子DEC2のクローニングにも成功した(Fujimoto et al., BBRC in press)PTHとPTHrPの軟骨分化に及ぼす作用の一部はレチノール結合蛋白(RBP)を仲介していることを明らかにした(Ohya et al.Endocrinology,)。私達は、DEC1と類似した構造をもつ新規転写因子DEC2のクローニングにも成功した(Fujimoto et al., BBRC in press)軟骨、骨の発生と再生における副甲状腺ホルモン(PTH)と副甲状腺ホルモン様ペプチド(PTHrP)の作用機構を追究するために、日本側では、まず、軟骨細胞初代培養系におけるレチノール結合蛋白(RBP)遺伝子の発現およびRBP蛋白の合成と分泌に及ぼすPTH,PTHrP,PTH各種フラグメントおよびPTH,PTHrPのアミノ末端フラグメント1-34の作用を仲介するcAMPの作用を検討した。その結果、PTH,PTHrPのアミノ末端フラグメント1-34およびcAMP誘導体ジブチリルcAMPはいずれも3時間以内にRBPmRNAレベルを10倍以上に上昇させて、その効果は24時間まで時間とともにさらに増強された。またレチノイン酸自身もRBPmRNAレベルを上昇させた。しかし他の成長因子やホルモンは影響しなかった。なおPTHのC末端フラグメントはRBPmRNA合成に影響しなかった。またPTH,PTHrPのアミン末端フラグメント1-34およびジブチリルcAMPは、RBP蛋白の合成と分泌10倍以上促進した。さらに培養液に添加したRBP蛋白はレチノイン酸による軟骨分化抑制を阻止することが判明した。これらの知見は、PTH,PTHrP軟骨分化に及ぼす影響の少なくとも一部は、RBP遺伝子の発現とその蛋白の合成、分泌の亢進を介していることを示唆している。なおこの知見の一部は、米国の内分泌学会雑誌、Endocrinologyに本年掲載される予定である(印刷中)。またPTH/cAMP系によって誘導される遺伝子として新規RhoGEPであるCDEPと新規bHLH転写因子であるDEC1をクローニングした(BBRC、1997)。ウサギ初代軟骨細胞培養系に各種の成長因子を添加してIndian hedgehog(Ihh)のmRNA発現に及ぼす影響を検討した。数回の実験で、PTHとPTHrPのみが顕著にIhhの発現を抑制して、BMPとレチノイン酸は強力に促進した(骨代謝学会発表1999)。本研究ではPTHとレチノイン酸の作用をさらに詳細に検討した。PTH/PTHrPの作用は環状AMPの上昇により仲介されていることが判明した。また蛋白合成阻害剤存在下でもPTHとPTHrPはIhhの発現を抑制した。一方、レチノイン酸のIhh発現促進作用は蛋白合成阻害剤により完全に阻止された。またRNA合成阻害剤であるactinomycinD存在下で、PTHとPTHrPはIhh mRNAの半減期に影響しなかった。すなわち、PTHとPTHrPはIhh遺伝子発現を直接抑制することが示唆された。軟骨細胞培養系にRBPを添加すると、PTHの添加と同様に、レチノイン酸の軟骨分化抑制効果を部分的ではあるが、減少させた。また新規RhoGEFであるCDEP mRNAの発現を、PTHと環状AMPは一時間以内に促進した。さらに未分化間葉系細胞へPTHで誘導されるDEC1遺伝子(転写因子)を過剰発現させたところ軟骨への分化が誘導された。以上の結果は、PTHによる軟骨分化の制御機構に、Ihh、CDEP、DEC1などの新規シグナル分子が関与していることを示している。Indian hedgehog(Ihh)は生体内の成長板で肥大化前の軟骨細胞に強く発現しており、軟骨分化に重要な役割を果たしていると示唆されている。私達のウサギ成長板軟骨培養系でも、Ihhは肥大化前の軟骨細胞に強く発現してしていた。軟骨分化に伴うIhhの発現を調節する内在性因子を探究するために、各種の成長因子を、本培養系に添加してIhhの発現に及ぼす影響を検討した。その中で、PTHとPTHrPのみが顕著にIhhの発現を抑制した。PTHは肥大化マーカーであるX型コラーゲンの発現を12-24時間後に抑制するが、Ihhの発現に対しては2-4時間以内に抑制した。以前に、IhhはPTHrPを誘導することが報告されているので、本研究で見い出されたPTHrPによるIhh合成の直接的抑制は、PTHrPが軟骨で過剰に蓄積するのを抑制するために、PTHrP:Ihh系によるnegative-feedback機構が作動していることを新たに示すものである。

またPTHrP:Ihh系は、骨膜のbone collarの形成にも重要であることが示唆された。一方、レチノイン酸は、肥大化マーカーであるX型コラーゲンの発現を6-24時間後に促進するが、Ihhの発現に対しては3時間以内に強く促進することが判明した。つまりレチノイン酸は、内軟骨性骨形成において、Ihhを仲介して軟骨細胞の増殖、分化および骨形成に関わることが明かとなった(Exp.Cell Res.In press)。
形質転換困難な植物の遺伝子機能解析のための新規ベクター系の開発

テッポウユリ雄性生殖器官由来のcDNAライブラリーを用いた大量塩基配列決定を行い、得られた配列情報と、リバースノーザン法による発現解析により選定した、生殖細胞特異的な遺伝子に関して、それらの機能解析を進めた。平成15年度においてはテッポウユリ雄性配偶体特異的に発現し、核小体に局在するM532タンパク質の詳しい性状解析を行った。先ず、核小体に局在するために必要なタンパク質部位の同定を試みた。具体的には、M532の欠失変異導入タンパク質にGFPを連結し、タマネギ表皮細胞に導入し、GFP蛍光の局在により、その細胞内所在について検討した。その結果、M532タンパク質の4カ所の塩基性アミノ酸に富むクラスターが各単独では核移行シグナルとして機能する場合もあるが、核小体への局在には、RNA結合ドメインと思われる領域を含む、少なくとも3カ所の塩基性領域の存在が必要であることが明かとなった。さらに、テッポウユリ雄性配偶体特異的に発現するタンパク質リン酸化酵素遺伝子であるMISKに関しても詳しい検討を行い、そのシロイヌナズナ相同遺云子(AtMISK3)を同定し、形質転換植物を用いた詳しい機能解析を試みた。その結果、CaMV35Sプロモーターを用いて、AtMIK3遺伝子を強制発現させた場合、生殖器官に著しい形態変化を生じる例が観察された。具体的には花弁ががくに、雄しべが雌しべに形態変化する形質転換個体が現れた。野生型の花粉を受粉させることにより得られた種子は半数がカナマイシン耐性であったことから、この表現型はT-DNAの挿入による遺伝子破壊による結果では無いことが確認された。また、カナマイシン耐性株の後代からも同様な表現型を示す個体が得られた。一方、ウイルスベクターの構築は難航したが、ユリ潜在ウイルスの完全長クローンが得られ、その配列を検討したところ、最近韓国で報告されたユリ潜在ウイルスと高い相同性を示すことが明かとなった。しかし、多くの塩基置換が認められたので、日本株と韓国株は同じテッポウユリを宿主としながらも、異なる系統であることが判明した。完全長のウイルスcDNAが得られたので、今後はウイルスベクターとして改変し、前述の2種類の遺伝子機能をテッポウユリを用いて検証する予定である。テッポウユリの雄性配偶体由来cDNAライブラリーを作成し、それらの大量塩基配列解析を行った。その結果、約1000クローンの新規塩基配列を得ることが出来、それらの機能分類と発現解析を試みた。大量サンプルの発現解析にはリバースノーザン法を用いた。その結果、興味深い性状を示す数クローンを同定することが出来た。それらのうち、既知のデータベース中のタンパク質と相同性を示さず、核移行シグナルを持つ4クローンに関して、GFP融合タンパク質としてタマネギ表皮細胞内で発現させたところ、M355とM404の2クローンは核に局在することが判明した。それらの発現は特異的であることから、雄性配偶体形成あるいは減数分裂に関与する、新規な核タンパク質をコードする可能性が示唆された。

また、M532がコードするタンパク質は核小体に局在することが判明し、出芽酵母のRfp2タンパク質との相同性から、雄性配偶体形成期に特異的に発現するリボソーム生成関連タンパク質であることが強く示唆された。M532のシロイヌナズナホモログを単離し詳細に調べたところ、それは単一遺伝子で、発現組織特異性を示さなかった。また、アンチセンス法を用いて発現抑制を試みたところ、矮化する植物体が得られた。一方、雌性生殖器官に関しても、テッポウユリを用いて同様にcDNAライブラリーの大量解析を行い、約1000クローンに関して新規な遺伝子配列情報を得ることが出来た。それらの中には予想アミノ酸配列が既知の抗菌性タンパク質と相同性を示すものが多く含まれていたが、機能未知なタンパク質をコードすると考えられるcDNAも大量に得られた。以上を要するに、当初の目標であった、テッポウユリ生殖器官由来cDNAライブラリーの大量塩基配列決定により、重要な新規配列情報を得ることが出来た。また、テッポウユリcDNAライブラリーからLily symptomless virusのcDNAも得られたので、ベクター開発に活用する予定である。テッポウユリ雄性生殖器官由来のcDNAライブラリーを用いた大量塩基配列決定を行い、得られた配列情報と、リバースノーザン法による発現解析により選定した、生殖細胞特異的な遺伝子に関して、それらの機能解析を進めた。平成15年度においてはテッポウユリ雄性配偶体特異的に発現し、核小体に局在するM532タンパク質の詳しい性状解析を行った。先ず、核小体に局在するために必要なタンパク質部位の同定を試みた。具体的には、M532の欠失変異導入タンパク質にGFPを連結し、タマネギ表皮細胞に導入し、GFP蛍光の局在により、その細胞内所在について検討した。その結果、M532タンパク質の4カ所の塩基性アミノ酸に富むクラスターが各単独では核移行シグナルとして機能する場合もあるが、核小体への局在には、RNA結合ドメインと思われる領域を含む、少なくとも3カ所の塩基性領域の存在が必要であることが明かとなった。さらに、テッポウユリ雄性配偶体特異的に発現するタンパク質リン酸化酵素遺伝子であるMISKに関しても詳しい検討を行い、そのシロイヌナズナ相同遺伝子(AtMISK3)を同定し、形質転換植物を用いた詳しい機能解析を試みた。その結果、CaMV35Sプロモーターを用いて、AtMIK3遺伝子を強制発現させた場合、生殖器官に著しい形態変化を生じる例が観察された。具体的には花弁ががくに、雄しべが雌しべに形態変化する形質転換個体が現れた。野生型の花粉を受粉させることにより得られた種子は半数がカナマイシン耐性であったことから、この表現型はT-DNAの挿入による遺伝子破壊による結果では無いことが確認された。また、カナマイシン耐性株の後代からも同様な表現型を示す個体が得られた。一方、ウイルスベクターの構築は難航したが、ユリ潜在ウイルスの完全長クローンが得られ、その配列を検討したところ、最近韓国で報告されたユリ潜在ウイルスと高い相同性を示すことが明かとなった。しかし、多くの塩基置換が認められたので、日本株と韓国株は同じテッポウユリを宿主としながらも、異なる系統であることが判明した。完全長のウイルスcDNAが得られたので、今後はウイルスベクターとして改変し、前述の2種類の遺伝子機能をテッポウユリを用いて検証する予定である。
社会的基盤としての自覚的公民形成のための哲学・倫理学研究教育に関する総合研究

社会の真の基盤である自覚的な公民育成のために哲学・倫理学の研究教育の在り方を探求した。高等学校における「倫理」と内容的に接続する、大学学部4年間で完成する新たな哲学・倫理学専門教育の在り方を構築するための教材を開発するのみならず、実際に授業実践の中で検証する試みを開始した。この取組の理論的・理念的基礎は、カントの啓蒙に関する思索の中核にある公民の概念及び古代ギリシヤ哲学以来の弁論術と哲学との関係を巡る議論の蓄積に関する専門的研究であった。研究の成果は、香港での国際学会、日本哲学会、日本倫理学会において発表して議論を喚起した。理性的「公民」の育成という観点から、大学における「哲学」、「倫理学」教育と高校「倫理」との有機的連携を図るため、本年度は、(1)昨年以前からの準備に引き続き、高等学校における「倫理」の授業がどのように行われているかを、全国の高校にネット上でアンケートを実施し、300校を超える高校から回答を得た。(2)2009年5月17日に慶応大学で開催された日本哲学界における高校倫理に関するワークショップで発言し、当日その直後に別室で開催された、日本哲学会、日本宗教学会、日本倫理学会、日本印度学仏教学会連合で高校「倫理」との連携を図る打ち合わせ会合にも参加し、2010年秋に予定されている学術会議の高校「倫理」に関する公開シンポジウムへ木阪も協力していくことになった。(3)従前通り、高校教員との勉強会を継続した。(4)また、ミュンヘン大学へ、2009年9月に研究調査に出かけ、また2010年1月にも出張して講演発表を行い、「公民」の淵源となる市民社会における啓蒙に関する基礎的な研究を進めて、現代における啓蒙=「公民」育成に関しても意見交換を行った。(5)研究協力者の野津悌もミュンヘン大学のブッフハイム享受と連絡を取り、「弁論術」に関する連携研究を進めた。昨年度に引き続き、高等学校公民科「倫理」及び「現代社会」と大学における哲学・倫理学教育の連携のために、カントにおける啓蒙と「公民」概念、アリストテレスにおける「弁論術」と哲学的対話との連関を研究の基盤に据えて、具体的に高等学校における教育内容の開発へ向けた研究を続けた。木阪は、2010年5月15日に大分大学で行われた日本哲学会69回大会におけるワークショップ「「高等学校の「哲学・倫理」教育で何をどのように教えるか-大学での哲学教育・教養教育と高校教育との連携に向けて」」の3人の提題者一人として、高大連携のための教材コンテンツを提供し、「思想史に問いかけてみると」というタイトルでまとめた。理性的思考が宗教的思想と接する場面を、ヨーロッパ的理性に留まらず、インド、中国の思想伝統まで視野に入れ、思想内容を自ら考えつつ理解するための教材例である。また、ミュンヘン大学に滞在中の野津と連携しながら、カントの公民概念、特に人格概念と理論的な自己の捉え方について、日本における宗教教育の問題を視野に入れつつドイツに赴いて資料等を収集した。さらに、環境倫理学的な問題関心から教養教育教材を開発し、国士舘大学人文学会におけるシンポジウムに提題した(「景観とは何か」)。重ねて「利害と信頼」というテーマで国士舘大学文学部倫理学専攻におけるシンポジウムを開催し、教養教育教材開発コンテンツを蓄積した。野津は在外研究の成果を「Der Toposbegriff der Aristotelischen Rgetorik」としてミュンヘン大学において2011年2月7日に講演発表し、同大学哲学科のブッフハイム教授との連携を深めた。また、2010年7月及び12月に開いた勉強会では、それぞれ、冷戦時代以降の韓国における哲学教育の歴史と現状(国士舘大学教授:関根明神)、また、日本の文化伝統の中でヨーロッパの伝統に連なる宗教教育を哲学的に行う実践例とその問題点等の検討が報告され(東北大学大学院准教授村山達也)、論議を深めた。最終年度である本年度は、哲学・倫理学研究教育へのアプローチを特に宗教教育との連関という観点から深化させることとなった。これには、大学における教育実践とともに高校現場における教育実践との連携を強化する中で、ある種の閉塞感にもかかわらず、どうしようもない不幸に対しても、素朴ながら本質的に深いところで反応する人間的資質を高校生から大学生の若者に確認できるということが、教材開発とその授業実践の試みの中で明瞭になってきたことによる。具体的には、カントを基礎にした理性と宗教との関係を巡るテーマをニーチェの宗教否定の思想と比較対照して考えさせる教材を開発し、富山県の県立高校で実際に授業展開をしてこれを試してみた。この成果を踏まえて、富山大学で開催された日本倫理学会第62回大会ワークショップ「初等・中等教育に対する倫理学の貢献可能性」において発表した。大学学部生のためのシンポジウムによる教材開発も進めた。

またこれに先立ち、理論的研究において、霊魂不死に関するカントの立場と関連して、いわゆる外界存在問題を巡るカントのテキストを精読する研究を行い、日本カント協会WSや、合宿を伴う研究会で関連テキストを読み、議論している。意識とその外の物質の実在を巡る問題は、不死の霊魂-自己意識の実体性をカントがどのように論じたかということに関わり、カントの霊魂不死要請論を通して宗教の理性的基礎に関わっている。宗教教育における理性と信念の問題は上のカントに即した教材開発の基礎となった。さらに、日本人の宗教意識を踏まえた教材開発と実践的研究のために高校国語科で定番教材である夏目漱石の『こころ』における罪の問題を掘り下げ、宗教的倫理と近代日本的罪悪観とが交錯するところで「倫理」と「国語」双方にかかわる教材開発へと道を開き、これを展開しつつある。『こころ』については兵庫県神戸市の私立高校の国語科教員の協力を得て、国語の授業で倫理的観点から問題を考察させ、その結果を小論文に書かせる等により蓄積しつつある。
フォトン走査トンネル顕微鏡のナノ環境プローブ・チップの開発

本年度は、フォトポリマーを用いて、サブマイクロメートル寸法の近接場顕微鏡用光ファイバー・プローブを製作した。シリカの光ファイバー表面にモノマー溶液を塗布し、紫外線によりポリマー化して固定化した。これにより、さまざまな機能をもつ光波長以下の光ファイバー・プローブが製作可能となった。実験は、1.光ファイバー表面の活性化、2.モノマー溶液の塗布、3.紫外線による固定化、の3段階に分けて行った。その結果、以下の知見が得られた。1.光ファイバー表面の活性化は必ずしも必要でないこと。これは、塗布するモノマーにもよるが、我々が使ったモノマー(HEMA)では表面の活性化の効果はあまり大きくなかった。2.粘性の小さいモノマーが必要であること。モノマーを光ファイバーの先端に塗布する時に、モノマーを毛細管に入れて塗布した。粘性が大きいと、表面張力により毛細管の先端までモノマーが行かなく、塗布できないことがわかった。3.空気中でも光重合が可能なこと。連鎖反応による光重合反応では、酸素がポリマー化を邪魔をするということが知られており、窒素雰囲気中で行うことが知られている。しかし、我々が固定化の量が極めて小さいことから、窒素雰囲気中でなくともある程度可能なことがわかった。
看護学実習における学習状況自己評価システムの開発-看護学生の学士力育成に向けて-

第1に、『看護学実習中の学習「経験」自己評価尺度』を開発した。第2に、開発した尺度と『看護学実習中の学習「行動」自己評価尺度』を用いた全国調査を行い、その結果を基に、学生が実習目標達成に向けて達成すべき「経験」・「行動」基準得点を設定した。第3に、これらの成果を統合し、看護学実習における学習状況自己評価システムを作成した。学生対象のフォーカスグループインタビューを実施し、システムの効果を確認した。この研究の目的は、看護学生が実習中の学習状況を自己評価し、学習の改善に役立てる自己評価システムの開発である。平成21年度は、学生が実習中の学習経験を自己評価する尺度の開発に向けて、研究計画書・尺度の作成に取り組んだ。その具体的内容は、次の通りである。この尺度開発研究は、学生自身が「実習目標達成に結びつく学習経験」をどの程度累積してきたのかを確認し、学習経験の質を把握できる尺度の開発を目ざす。また、質問項目作成の基盤として、質的帰納的研究の成果である看護学実習中の学習経験を表す11概念を用いる。これら11概念は、看護学実習中の学習経験の総体を表す。そのため、11概念の中には、実習目標達成に結びつく学習経験に加え、直接結びつかない学習経験も包含される。そこで、質問項目作成に先立ち、各概念がどのように「実習目標達成に結びつく学習経験」を包含するのか、「実習目標達成には直接結びつかない学習経験」しか包含しない場合には、それをどのように改善・調整すれば「実習目標達成に結びつく学習経験」となるのかを考察した。その結果は、「実習目標達成に結びつく学習経験」9種類の存在を示した。次に、これら9種類を下位尺度とし、質問項目の作成・尺度化・レイアウトに取り組んだ。本研究は、学生の自己評価に主眼を置く。そのため、学生にとって活用しやすい尺度となるよう、質問項目の内容・順序、説明文などを可能な限り学生に分かりやすく表現した。平成22年度は、尺度の開発を目ざし、質問項目の選定、尺度の信頼性・妥当性の検証に向けて、全国調査を実施する。この尺度は、学生による学習経験の自己評価を可能にするとともに、学生自らによる学習の改善に繋がり、目標達成度を向上するという意義を持つ。また、これまで、このように看護学生が実習中の学習経験を自己評価するための尺度は開発されておらず、この尺度の開発は非常に重要である。研究目的は、看護学生が実習中の学習状況を自己評価し、学習の改善に役立てる自己評価システムの開発である。平成21年度、実習中の学習経験を表す11概念を考察した結果は、「実習目標達成に結びつく学習経験」9種類を示した。平成22年度、これを下位尺度とした尺度の開発に向け、尺度の作成とそれを用いた調査に着手した。その具体的内容は、(1)(2)(3)(4)の通りである。(1)「実習目標達成に結びつく学習経験」9種類を下位尺度とし、学生がその学習経験をどの程度しているのかを問う質問項目を作成した。その際、回答者が各項目を正しく解釈できるよう、平易な言葉を用い簡潔に表現した。また、1下位尺度7質問項目、合計63項目を作成した。(2)尺度の内容的妥当性検討に向け、学生および教員による尺度の検討会を行った。看護系大学・看護専門学校に在学し、かつ看護学実習に取り組んだ経験を持つ学生に対し、意味のわかりにくい項目、回答しにくい項目の検討を依頼した。また、看護学実習の指導経験を持ち、実習中の学生の経験を熟知している教員に対し、各項目の内容の妥当性、表現の明確性などの検討を依頼した。(3)(1)(2)を経た尺度を用い、学生51名を対象に予備調査を実施した。無回答の項目や回答上の問題の有無を確認した。(4)(1)(2)(3)を経た尺度を用い、全国調査に着手した。便宜的に抽出した看護系大学・短期大学、看護専門学校に所属する教員に研究協力を依頼し、看護学実習に取り組んだ経験を持つ学生に質問紙を配布している。回収には、対象者が個別に投函する方法を用いている。今後、目標数回収までデータ収集を継続し、分析を開始する。これまで、看護学生が実習中の学習状況を自己評価する尺度は開発されておらず、この尺度の開発は非常に重要である。平成23年度、看護学実習中の学生の経験を表す概念を基盤に『看護学実習中の学習「経験」自己評価尺度』を作成し、その信頼性・妥当性を検証した。

また、この尺度ど『看護学実習中の学習「行動」自己評価尺度』を用いた全国調査を行った。さらに、調査結果を基に、学生が実習目標達成に向けて達成すべき「行動」基準得点・「経験」基準得点の設定に向けて、基準の設定方法に関する文献検討を行った。その具体的内容は、1.2.3.4.の通りである。1.看護学実習中の学生の経験を表す概念を基盤とし、9下位尺度63質問項目から成る『看護学実習中の学習「経験」自己評価尺度』を作成した。2.1.の尺度と先行研究の成果『看護学実習中の学習「行動」自己評価尺度』を用い、看護基礎教育機関31校に在籍する学生1,882名を対象とする全国調査を行った。3.α係数相関係数、因子分析の結果に基づき項目を選定して45質問項目から成る尺度を再構成し、尺度の信頼性・妥当性を検討した。4.基準得点の設定方法に関する文献検討を行い、本研究の基準設定方法として、学生の目標達成状況に基づいて基準を設定する方法である「対照群法」を選択した。本研究の開発を目ざす『看護学実習における学習状況自己評価システム』は、学生が実習中め学習状況を「行動」のみならず「経験」からも自己評価することを可能にする。また、学生による学習の改善に繋がり、目標達成度を向上するという意義を持つ。さらに、これは、自らを律して行動できる自己管理力や卒業後も自律・自立して学習できる生涯学習力を向上し、学生の学士力の育成に結びつく。これまで、看護学生が実習中の学習状況を「行動」のみでなく「経験」からも自己評価するシステムは開発され,ておらず、このシステム開発は非常に重要である.平成24年度、前年度までに実施した調査の結果を基に、学生が実習目標達成に向けて達成すべき「経験」基準得点・「行動」基準得点を設定した。また、これまでの成果を統合し、『看護学実習中の「学習状況」自己評価システム』を作成した。さらに、システムの有効性検証に向けてフォーカスグループインタビューを行った。その具体的内容は、1234の通りである。1学生が実習目標達成に向けて達成すべき「経験」基準得点・「行動」基準得点の設定に向けて、基準の設定方法に関する文献検討を行った。その結果、到達度評価の「対照群法」を選択した。21の「対照群法」を用い、学生が実習目標達成に向けて達成すべき「経験」基準得点・「行動」基準得点を設定した。3『看護学実習中の学習「経験」自己評価尺度』と「経験」基準得点、『看護学実習中の学習「行動」自己評価尺度』と「行動」基準得点を統合した。これを通して、看護学生が実習中の学習状況を自己評価し、学習改善に役立てるための『看護学実習中の「学習状況」自己評価システム』を作成した。4システムの有効性検証に向け、研究協力に同意の得られた看護学実習中の学生に『看護学実習中の「学習状況」自己評価システム』の活用を依頼した。システム活用後、これらの学生を対象とするフォーカスグループインタビューを実施した。学生は、システムの有効性に関する多様な意見を述べた。質問紙調査のデータ収集に想定を超える約5ヶ月間を要した。それは、データ提供者となる学生が研究参加の拒否を表明しにくい立場にあることを考慮し、可能な限り研究者が直接学生と対面して研究協力を依頼したためである。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究目標達成に向けて、次の1.2.3.4.5.を進める。1.基準設定方法として選択した「対照群法」を用いて、一次的な「行動」基準得点・「経験」基準得点を設定する。
強磁場と人工構造による低次元有機導体の電子物性制御

本研究の目的は、強磁場・強電場といった極限環境や人工構造を用いて、有機導体の低次元電子系が示す新たな電子物性を探索・解明することである。本研究では、磁場中電荷密度波と層状伝導体の層間磁気伝導という2つの電子物性の問題を扱った。磁場中電荷密度波については、電荷密度波転移温度が低くエネルギー利得が軌道量子化エネルギーやZeemanエネルギーと競合する場合に発現する複雑な逐次相転移や臨界点の問題を扱った。有機導体α-(BEDT-TTF)_2KHg(SCN)_4に関する40T級パルス強磁場実験による相図決定と、磁場誘起スピン密度波転移の標準模型にZeeman効果を加えて拡張した平均場理論で現象を解明した。層状伝導体の磁場中層間伝導については、特に磁場方位依存性の問題を扱った。まず従来の半古典的Fermi面描像を超えて、磁場中層間伝導機構に関するトンネル描像を確立した。これは層間伝導を層間結合強度をパラメータとして摂動展開する方法で、dirty系(incoherent系)からclean系(coherent系)まで系統的かつ量子論的に扱うことが出来る。有機導体を模した各種のGaAs/AlGaAs系半導体多層構造を作製して層間結合を人工的に制御した実験を行うことにより、トンネル描像が予測する種々の角度依存磁気抵抗現象の層間コヒーレンス依存性を確認しその正当性を実証した。また半古典論が無効な量子系である磁気貫通系における磁気抵抗角度効果の振舞いをトンネル描像を用いて理論的に考察し、電荷密度波ギャップによる磁気貫通系である有機導体α-(BEDT-TTF)_2KHg(SCN)_4に関する2軸回転実験でそれらを実証した。さらに多層Dirac電子系における負の層間磁気抵抗をトンネル描像により予測し、負性磁気抵抗が報告されていた有機導体α-(BEDT-TTF)_2 I_3におけるDirac電子系の存在を根拠づけた。本研究の目的は、強磁場・強電場・微細構造という3種の極限環境を用いて有機導体の低次元電子系が示す新たな極限機能を開拓することである。強磁場については従来行われて来た実験を遥かに凌ぐ500T級の超強磁場領域まで実験範囲を広げ、新しい極限電子相の探索を行うことを目的としている。そのため今年度は電磁濃縮法および一巻きコイル法による単発破壊型パルス超強磁場下で電気伝導測定を行うための技術開発を行った。これらの磁場発生法に伴う巨大な誘導電圧や放電雑音の影響を局限するため、数10350MHzの高周波バイアスを用いて周波数・位相検波を行う高周波反射係数法による伝導測定技術の開発を行った。強電場の効果については、低温で異常相にあるα-(BEDT-TTF)_2KHg(SCN)_4単結晶の積層方向に強電場を印加し、層間磁気抵抗の磁場方位依存性をパルス電場法で測定したところ、擬1次元的な板状Fermi面構造を反映したLebed共鳴が、電場効果で2重に分裂する現象を発見した。この現象を「有効磁場」の概念を用いて半古典理論により説明した。またこの現象が擬1次元導体のFermi速度決定に利用できることを指摘し、この物質のFermi速度を見積もった。

微細な空間構造については、有機導体ヘテロ接合構造の形成するために、TMTSF系擬1次元有機導体の「電解再成長(Electro-chemical Overgrowth)」法技術の開発を行った。(TMTSF)_2PF_6/(TMTSF)_2ClO_4接合の作製を試み、局所的な電気伝導測定から、マクロにはバルク単結晶の接合が形成されていることを確認した。本年度は、有機導体α-(BEDT-TTF)_2KHg(SCN)_4の低温強磁場中での多彩な電子相転移を、磁場中電荷密度波という観点から、理論的・実験的に調べた。α-(BEDT-TTF)_2KHg(SCN)_4の低温相「異常相」の正体は長い間未解明であったが、近年PougetらのX線散乱の実験により電荷密度波(CDW)相の可能性が強く示唆された。一方、この異常相は傾斜磁場下で複雑な逐次相転移を示すことが27Tまでの磁場領域で見出された。そこでCDW状態と考えられる異常相の磁気相図を、広い磁場範囲と磁場方位で決定することを目的として、40Tまでのパルス強磁場下で磁気抵抗の実験を行った。その結果、27Tから40Tまでの磁場領域でも逐次転移が続くこと、相図は磁場の2次元面の法線から磁場を傾けた角度(天頂角)には依存するが、磁場を傾ける面内方位(方位角)には依存しないことを確認した。これは逐次転移の起源が2次元軌道効果によることを示唆する。次にZeeman効果と軌道効果を取り入れた平均場モデルで密度応答関数を評価し磁場中CDW不安定性を理論的に調べた結果、相図の定性的振る舞いを説明することに成功した。零磁場のCDW相(CDW_0)はZeeman分裂により磁場中で不安定化し、単一スピンのCDW相(CDW_x)に転移するが、Fermi面が完全にネスティングしない場合、半金属相であるCDW_y状態がCDW_0とCDW_xの間に現れ軌道効果により逐次転移を示す。40T以上の強磁場極限でCDW_x相が現れることを実証するために、100T以上の超強磁場下で高周波磁気抵抗測定を計画している。そのために測定の最大の障害となる渦電流による試料の自己発熱を抑えるため、酸素プラズマによる微細加工技術の開発を行った。(1)Lebed共鳴に対する電場効果擬1次元導体の基本的磁気抵抗角度効果であるLebed共鳴は半古典的には1対の平板状フェルミ面上の電子軌道の整合性(周期性)に起因する。層間に強電場をかけると各々のフェルミ面上の電子軌道が異なった方向に傾くので、対応するLebed共鳴は2重に分裂する。この効果を半古典論および量子論的トンネル描像により説明し、有機導体α-(BEDT-TTF)_2KHg(SCN)_4を用いた実験で実証した。この結果はPhysical ReviewLetters誌に掲載された。(2)インコヒーレントな層間結合を持つ層状導体の層間磁気抵抗における諸現象の起源擬2次元導体(有機導体・層状酸化物など)の層間磁気抵抗が示す角度依存磁気抵抗振動(AMRO)、ピーク効果、バックグラウンド反転現象について、半導体多層系を用いた実験によりその起源を明らかにした。少数層試料(2層系など)の層間伝導を調べたところAMROは依然として現れるが、ピーク効果は消滅することがわかった。