hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
紛争地域を抱える複数の大学間オンライン授業プログラム－その改善に向けた評価－

当該年度においては、担当研究者(研究代表者及び研究分担者)がそれぞれの事情により、残念ながら、研究を推進することができなかった。主に実施した内容は、これまでの調査結果の整理(録音データの文字化、内容の分析のための形式統一などの準備)とホームページ作成による研究成果公表のための準備である。各担当者が研究に注力できなかった事由は以下の通り。研究代表者:勤務校での教育に要する負担が増加したこと、それにより、体調を崩し、9月以降継続的治療が必要となり、医師から研究にかかる負担を減らすように命じられたこと。分担者1:勤務校での教育に要する負担が増加し、研究に注力できなくなったこと。家族の移動があり、居住環境が大幅に変化したことなども、影響した。分担者2:妊娠および出産があり、休暇を必要としたこと。2児の子育てのために、研究に注力できなくなったこと。転職により、勤務環境が大きく変わったことなど。以上のような状況に当該年度中盤において、当該年度で本科研費研究を修了させることが困難であると判断せざるを得なくなった。そのため、研究期間を3年から4年に延長することに担当研究者3名が同意し、延長の手続きを取ることとなった。今後の研究の展開として、研究の成果を国際学会で発表すること、それをベースにして、海外の学会誌に投稿すること、内外の研究者を集めて、公開シンポジウムを実施できないか、検討することなどを準備している。研究実績の概要に述べたように、当該年度は、担当研究者がそれぞれの事情により、本研究に注力することができない状態となった。そのため、当初予定していた学会誌への投稿、シンポジウムの開催などを実行できなかった。最終年度は総まとめの年として、これまでの研究成果を社会に公表すること、他の研究者と本研究課題について更なる検討を行うことなどを方向性として準備している。本年度は,本研究課題の対象となっている国際遠隔教育プログラムの評価のための調査を2回実施した。1回目は6月から7月にかけて,事前事後調査と,全5回行われた授業ごとのフィードバック情報を収集し,分析した。この調査結果をもとに冬に行われる教育プログラムへ向けた改善案を策定したものの,冬の授業は参加している各国の大学間の調整がつかなかったため,3か国の大学のみが参加した通常と異なる短縮カリキュラムが実施されたため,改善提案を十分に反映させることができなかった。また通常と異なるプログラムであったため,評価のための調査は行ったものの,参考情報に留まった。3月には,東京で行われた参加各国の大学教員が集まった会議の席で,それまでの調査結果を提示し,総括的な改善計画や,2017年度以降の共同的な研究活動の推進について議論を行った。海外出張では、11月にボスニアヘルツェゴビナに出張し、内戦時の状況とその後の様々な平和構築教育プログラムについて現地施設視察と専門家との意見交換を行った。研究成果の発表としては,南山大学の紀要論文が1編,国内学会での発表を4件行った。2016年度の進捗状況に影響を与えた要因として,本研究課題を遂行するうえで中核となるデータの収集を当初計画通りに進めることができなかった点が挙げられる。その理由として,本研究課題が対象としている国際遠隔教育プログラムが,参加校の都合で計画に沿った形で実施されなかった点が大きかった。このプログラムは週1回5週にわたるカリキュラムを夏と冬,年に2回行うものであるが,冬のプログラムは関係している国外の複数の大学間の調整がつかず,通常57大学が参加するところを3大学で3日間の短縮されたカリキュラムで実施された。そのため,この回のデータは参考情報にとどめざるを得ず,夏のプログラムで得られた成果をフィードバックする機会とならなかった。また,上記の教育プログラムを担当する国外の大学教員らとは,本研究課題採択前から研究協力体制を確認していた。しかし,研究を継続する中で,課題採択前に確認していたデータの収集とフィードバックのサイクルに対する協力体制が,一部,関連する国外の大学の中での講義担当者の交代により十分に引き継がれていなかった。その結果,データ収集に関わる情報が,調査対象者たる学生に適時に転送されない状況が発生した。その結果,夏のプログラムに対する調査回答も十分に得ることができなかった。これらの点に加え,1名の研究分担者が2015年度末に出産し,2016年度前半は育児のため,研究活動に携わることができる時間が大幅に減少した。この分担研究者は上記の教育プログラムのコーディネーションを担っていたこともあり,関係している大学担当者との連携が困難になったことも付記したい。昨年度は、予測が難しかった要因により、研究の進捗状況は遅れ気味であった。その反省から、2017年3月に教育プログラムに関わる各国の教員と東京で会議を行い、改めて調査への協力を要請するとともに、これまでのフィードバックを基に、授業改善のヒントを提案した。それによって、教員間の一体感が改善し、動機づけも高まったように見られた。しかし実際に2017年度が開始されると、各大学の様々な事情から、当該教育プログラムの開始時期がなかなか定まらなかったり、それによって、履修者数が変化したりと、運営上の問題が持ち上がった。それに伴い、質問紙への回答数も伸び悩んだ。これについては、前年度からある程度予想で来ていたことで、当該年度においては、実際に現地ではどのような問題を抱えているのか、海外の大学の様々な事情を直に確認する必要があると考え、現地調査を実施することにした。

2017年9月、研究代表者はスリランカ国ペラデニア大学に出張、同大学におけるGCPの現状について、担当教員、履修学生などから聴取した。その結果、同大学では、開始当初より、このプログラムをどの学部(学科)に位置づけるか、誰を担当責任者にするか、誰を履修者とするかなどについて、きちんとした位置づけが行われてきていなかった。授業担当者は講義を提供してくれていたが、ここ2,3年は履修者はいなかったことも判明した。2017年11月、研究代表者及び研究分担者1名は、パキスタン国カイデアザム大学に出張し、担当教員及び30名以上の履修学生にインタビュー調査を行った。その結果、現在海外の大学との人的交流がほとんど閉ざされている同国においては、オンラインでの他大学学生との交流授業は大変意味のある活動であり、教員も学生もたいへん高く評価していることが判明した。またプログラム改善のためのフィードバックも数多く寄せられた。・これまで同様の調査である毎回の授業評価については順調にデータを収集している。・定期的に共同研究者間のミーティング(ネット会議を含む)を実施している。・一方、研究担当者各人が、それぞれ所属する機関において、教育あるいは事務的業務の負担増、あるいは家庭事情により、本研究に打ち込める時間が十分に確保できず、制作物が十分に完成していないのは事実である。・しかしその反面、海外インタビュー調査を実施し、その結果をまとめて公表する準備に取り掛かっていることなどから、ほぼ順調に進んでいると考えている。当該年度においては、担当研究者(研究代表者及び研究分担者)がそれぞれの事情により、残念ながら、研究を推進することができなかった。主に実施した内容は、これまでの調査結果の整理(録音データの文字化、内容の分析のための形式統一などの準備)とホームページ作成による研究成果公表のための準備である。各担当者が研究に注力できなかった事由は以下の通り。研究代表者:勤務校での教育に要する負担が増加したこと、それにより、体調を崩し、9月以降継続的治療が必要となり、医師から研究にかかる負担を減らすように命じられたこと。分担者1:勤務校での教育に要する負担が増加し、研究に注力できなくなったこと。家族の移動があり、居住環境が大幅に変化したことなども、影響した。分担者2:妊娠および出産があり、休暇を必要としたこと。2児の子育てのために、研究に注力できなくなったこと。転職により、勤務環境が大きく変わったことなど。以上のような状況に当該年度中盤において、当該年度で本科研費研究を修了させることが困難であると判断せざるを得なくなった。そのため、研究期間を3年から4年に延長することに担当研究者3名が同意し、延長の手続きを取ることとなった。今後の研究の展開として、研究の成果を国際学会で発表すること、それをベースにして、海外の学会誌に投稿すること、内外の研究者を集めて、公開シンポジウムを実施できないか、検討することなどを準備している。研究実績の概要に述べたように、当該年度は、担当研究者がそれぞれの事情により、本研究に注力することができない状態となった。
ＰＳＴによる神経細胞因子ＮＣＡＭのポリシアル化機構の解明

ポリシアル酸はシアル酸がアルファ2-8結合で直鎖状に重合した細胞表面の糖鎖である。ポリシアル化糖鎖の付加反応は特異性が高く、神経細胞接着因子(NCAM)などのごく一部の蛋白質にしか起こらない。本研究課題の目的は、ポリシアル酸の付加反応および重合反応の両方を一度に行う合成酵素PSTの構造生物学的研究であった。しかし残念ながら研究期間内に構造生物学的研究に必要な量の高純度な蛋白質を確保することができなかった。しかし、筆者のコア技術を積極的に領域内に供与し、共同研究として以下の成果を得た。1)抗ポリシアル酸抗体とオリゴシアル酸との複合体のX線結晶構造解析。ポリシアル酸は一部の病原菌の細胞壁の構成成分であり、その高感度な検出は感染症対策などで重要である。筆者らは抗ポリシアル酸抗体として知られるmAb735について、一本鎖抗体を作成し抗原であるオリゴシアル酸との結晶構造解析を行った。得られた構造は、複数の抗体が一つの抗原を認識するという珍しいものであった。これまでポリシアル酸の二次構造については諸説あり、ヘリックス構造をとるという説が有力であった。しかし我々の構造ではそのような特徴的な構造はとっておらず、代わりに抗体側が速度論的な機構によって高親和性を発揮している可能性が指摘された。2)髄液中に含まれるトランスフェリンの糖鎖構造および生化学的解析。髄液は血液とは異なる循環系である。近年、髄液中のトランスフェリンの糖鎖構造が、認知症の一つである特発性正常圧水頭症の診断マーカーになる可能性が示唆された。我々は髄液から高純度にトランスフェリンを精製し、質量分析を用いた網羅的な糖鎖構造解析を行った。その結果、N-GlcNAc型糖鎖という新奇な糖鎖構造を発見した。さらに生化学的な解析を行い、血清中に含まれるトランスフェリンとは疎水性色素の結合性などで顕著な差異がみられることを見出した。25年度が最終年度であるため、記入しない。ポリシアル酸は、シアル酸がα2ー8結合を介して重合した高分子であり、初期発生時に動物の脳内に豊富に存在する細胞外マトリックスである。ポリシアル酸は神経細胞接着因子NCAMなどのごく限られた蛋白質上のN結合型糖鎖に存在する。ポリシアル酸の生理機能についてはシアル酸の強い負電荷によって生じる静電反発が神経細胞間の非特異的な接触を防ぐ役割を果たしていると考えられている。ポリシアル酸の合成をつかさどる酵素がポリシアル酸合成酵素PSTである。PSTはNCAMへの最初のシアル酸付加(開始反応)から、その後の伸長反応まで単独で行うことができる。これは開始反応ではNCAMを認識し、伸長反応では末端のシアル酸を認識することを意味する。本申請課題はPSTの酵素反応のメカニズムを原子レベルで明らかにすることを目的としている。目的の達成のためには高純度のPSTを大量に調製することが必要不可欠である。一般に糖転移酵素は細胞内腔で働く蛋白質のため活性を保持した蛋白質の生産が難しいとされている。申請者は大腸菌、昆虫細胞、動物細胞の発現系をそれぞれ構築した。その結果、大腸菌の発現系では目的蛋白質が得られなかった。

また昆虫細胞の発現系では酵素活性を保持した蛋白質の産生には成功したが、溶解度が低く構造解析に適した蛋白質は得られなかった。そこで動物細胞を用いた発現系の構築に取り組み、膜結合型蛋白質の生産に成功した。次年度は構造解析に向けた系の最適化などに取り組む予定である。本申請課題はポリシアル酸を合成する酵素であるPSTについて、その酵素反応のメカニズムを原子レベルで明らかにすることを目的としている。糖転移酵素は内腔で働く蛋白質であるため、一般に大量発現系を用いた蛋白質生産が難しい。本申請課題が目指すX線結晶構造解析では、高純度に精製された蛋白質がミリグラム量以上必要である。このため初年度は蛋白質生産に向けた取り組みに注力した。生産コストを考え、大腸菌、昆虫細胞などの廉価な手段の検討に大部分の時間を割いたものの、目的蛋白質の大量生産はできなかった。そこで動物細胞を用いた大量発現系を構築に取り組み、膜結合型蛋白質の生産に成功した。こうした蛋白質生産の試行錯誤によって当初の研究計画からは若干の遅れがでている。本年度は、昨年度に構築した動物細胞の発現系を利用して蛋白質生産を推し進める予定である。PSTはN末端に膜貫通領域があり、C末端に触媒ドメインを持つ。本申請課題の目的はC末端側の触媒ドメインについて原子レベルの知見を得ることである。このためN末端にシグナル配列を付加してた触媒ドメインをベクターに組み込み、分泌蛋白質として生産する。PSTは糖蛋白質であるが、糖蛋白質の結晶化には糖鎖構造が均一であることが不可欠である。このため本研究では糖転移酵素のGnTIが欠失した細胞株HEK293 GnTI-/-細胞を使用する。大量の蛋白質を生産したのちには、精製系の構築する必要がある。本研究では、ヒスチジンタグをC末端に付加したコンストラクトを使用するため、アフィニティー精製を予定している。また高純度の蛋白質が得られたのちには、結晶化実験に順次取り組む予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。
農山村における環境保全と過疎問題

現代日本の山村では、限界集落が増加し、集落の消滅が進行している。山村の過疎化は、高齢化問題を生むだけでなく、農地の耕作放棄や森林管理の放棄による環境問題をも生んでいる。今年度の研究では、四国の山村調査(高知県池川町等)を実施し、山村再生の具体策を検討し、以下の3点を明らかにした。第1は、2000年4月実施に入ったわが国の農業の直接支払精度の問題点を指摘し、その改善すべき点を明らかにした。第2は、山村再生には林業の直接支払制を早期に創設することが必要であることを提起した。第3は、山村を再生していくためには、山村住民が自分たちの地域を自分たちの手で活性化していくための主体を育てなくてはならないことを指摘した。以上の3点の指摘によって、わが国の山村が<人間と自然>を豊かにしていく重要な役割を果たしている地域であることを明かにしている。1、本年度は研究の初年度に当たるため、5月に研究計画を確認し、引き続き吉沢は奈良県川上村、大野は高知県大豊町、十和村、中道は愛媛県内子町を対象に過疎、環境保全の現状と対策の調査を実施した。8月-9月にかけてEU共通農業政策(CAP)のもと環境保全型農業政策を実施してきたドイツ、スウェーデン、EU加盟を目指して農業政策を実施しているルーマニアにおける過疎の実態、条件不利地域(LFA)における農業政策を明らかにするため、政策担当者との面接に加え、村レベルおける農家調査を実施した。2、ドイツ、スウェーデンにおける条件不利地域では、環境保全のため、農家に対する直接所得補償(デカップリング)が行われており、スウェーデンの山村では酪農家に対して、農家所得の5割を補助していた。こうした政策が工業化・都市化の中で過疎化した農村を支えている。ルーマニアでは、EUに加盟した場合、EUの環境基準に合致しているか、またEUの高い生産性をもった農業と競争できるか、など農業の近代化政策を模索している。このための資金をEUが助成している。しかし零細な農家をかかえ、環境保全型農業の確立には大きな課題が残っている。3、本年度に実施した国内、海外調査から、われわれは来年度の課題を次のように考えている。市場経済の発展は、工業の飛躍的発展と農林業の停滞をもたらし、このことが地域の不均等発展をもたらし、都市への資本・人口の集中と農山村の過疎化を導いている。日本の限界集落に見られるのはまさに人間の貧困化と自然の貧困化である。条件不利地域下にある集落が再生するためには、住民自身のエンパワーメントとEUにみられる環境保全政策が必要なのである。集落の自立・内発的発展の条件とモデルを定立すことが、来年度の課題である。1.本年度は本研究の2年度に当たるため、2つの研究課題を持った。1つは昨年度実施した調査(海外ではEU共通農業政策のもと環境保全型農業を実施してきたスウェーデン、ドイツ、EU加盟を目指して農業政策を実施しているルーマニアにおける過疎の実態、条件不利地域の農業政策と農家の実態、国内では奈良県川上村、高知県大豊町、十和村、愛媛県内子町の過疎の実態と環境保全対策を調査)に加え、海外ではブラジルにおける環境保全農業と熱帯雨林の保全の実態を調査し、国内では昨年の調査地に加え北海道津別町、大分県直川村、宮崎県諸塚村、高知県香我美町、日高村において平成12年より実施した農林水産省の直接支払制度の実施状況を調査した。2.2つめの課題は、昨年度の調査と本年度の調査結果を分析し、その結果を2つの学会で報告したことである。1つは第10回世界農村社会学会(平成12年8月、ブラジル、リオデジャネイロ)で吉澤・大野・中道が報告した(Rural Development Issues in Less Favored Area:A Comparative Study of Japan and EU Countries)。このなかでわれわれは条件不利地域における集落が再生するためには、住民自身のエンパワーメントとEUにみられる環境保全政策が必須であることを強調した。もう1つは第48回日本村落研究学会(平成12年11月、愛媛県明浜町)で大野・吉澤・中道が報告した(「条件不利地域農業の現状と地域再生への主体形成-日本とルーマニア・スウェーデンの比較研究」)。このなかでわれわれは日本の直接支払制度が対象農家に直接交付金を支払うこと、また農地のもつ国土保全機能に着目した点で評価できるが、集落協定を必要としたこと、また全国一律の適用条件を地域特性から検討すべき問題もあることを明かにした。

現代の農山村は、過疎化が進行し、人口、戸数の激減と高齢化の急速な進行で集落が限界集落化してきている。このため、田畑や山林が管理できなくなり、耕作放棄地の増大と山林の放置林化によって「山」が荒廃の一途をだどりつつあり、保水力の低下となって下流域の都市住民や漁業者に大きな問題を投げかけている。本研究では、大半が条件不利地域で占められている四国の山村を中心とした実態調査を通して山村再生の具体策を検討し、その道筋を明らかにしている。その第1は、2000年4月に農林水産省が実施に入った条件不利地域に対する直接支払制度の内容と問題点を検討し、地域のもつ特性を生かせる制度に改善すべき点を明らかにしている。第2は、農山村の直接支払制度を考えるとき、農業だけでなく、林業の直接支払制度の早期創設が山村再生に不可欠であることを問題提起している。第3は、山村地域の「山」の荒廃による保水力低下等の環境保全問題に森林組合が大きな役割を果せる様な公的支援の必要性を明らかにしている。第4は、条件不利地域にある農山村の住民が、自分たちの地域を自分たちの手で活性化していく、その主体形成の重要性を指摘している。以上の4点を通して農山村の<人間と自然>の豊かさを創造していく方向を明らかにしている。
紛争解決類型の比較史-前近代における社会的調整のありかた-

英・独・仏・日の前近代における紛争解決類型について、事例を分析するなかから、共通の特徴と認められるものを析出するとともに、それぞれの要素の各地域別の比重の違いについて検討した。その結果、前近代の紛争解決を考察する際には、国家に一元化された裁判を原則とする近代のモデルは適切ではないこと、前近代特有のさまざまな論点に留意して考察すべきであることが確認された。(1)英・独・仏・日の前近代紛争解決研究の現在の学会状況についての情報を共有し、それぞれの研究領域での現時点での研究成果情報を交換して、2008年度後期以降のそれぞれの具体的研究の方向性を調整した(8月第1回研究会:招待報告を含む)。(2)前近代紛争解決類型の比較的理解のための理論モデルの試案について意見交換し、修正案に向けての検討を行った(12月第2回研究会:招待報告を含む)。(3)若曽根のライフワーク・テーマである「紛争と平和」を巡って、これまでの研究業績を総合的・体系的に整理し、理解を深めるための意見交換を行った(2月第3回研究会)。この過程で、史料にはすでに生じている紛争の解決と将来起こりうる紛争の回避とを区別することが必ずしも容易でない記述が見られる可能性があることが確認され、これについては、紛争の解決と紛争の回避を予め類型的に区別するのではなく、むしろ紛争の回避も広義の紛争解決に含めることで、前近代における「紛争」の観念を再検討する必要があることで合意した。分析の作業においては、断片的史料から記載内容がすでに生じている紛争の解決であるのか、将来起こりうべき紛争の回避であるのかをただちに判断することが難しい場合が少なくない。しかし逆に、この観点を導入することにより、従来は単なる契約文書と考えられてきた文書をも対象にして、紛争の危険性の認識という角度から、前近代の多用な社会における「法」の観念あるいは感覚と社会生活におけるその効用について視野を広げていけるものと考えている。紛争と解決のかかわりについて、同一当事者間の、法社会学的には同類型と捉えて良い紛争が、時間的には移行的に出現する複数の解決類型で処理され、そのうちのあるものが「裁判」と観念されるに至るある種の典型的な解決方法として特化してくることを、史料分析から経験的に析出した。しかし、これら、各国各時代それぞれの、類型的には同一と考えて良い現象の根底にある(可能性がある)理論的なメカニズム、あるいはその存在の有無についての理論的に十分な分析には至っていない。この理論的解明の糸口となるのは、法社会学的な現象としての紛争とはレベルを異にする、より精密度の高い、法類型学的な解決であろうという見通しを得ている。この法類型学の識標が手続法であるのか実体法であるのかの解明には、各国各時代によりこととなる社会の法的構造、とりわけ、ある種の専門家のみならず当事者にも自覚されるに至っていた「しかるべきかたち」「しかるべき事態」の認識を、同時代的な基準と、比較史的な水準との双方において、とりあえず別個に想定される「法」のイメージに照らして考察する必要があるという認識が、本年度の研究の到達点である。紛争と解決のかかわりについて、現象を類型的に捉えるための視点として、以下が有効であることを確認した。(1)紛争解決の機構の内部で稼働する手続と基準(紛争解決のソフトウェア)および、紛争解決の環境としての解決機構(紛争解決のハードウェア)の関連性。(2)ハードウェアが「裁判」に一元化される以前の前近代社会で複数並存する解決機構のそれぞれの内部で稼働する手続。(3)狭義の法に収斂しきらない、紛争の環境の、紛争解決基準としての類型化。たとえば、当事者および解決関係者の社会的位置づけ(身分的脈絡and/or政治的脈絡)など。これらの視点に立つ比較は事例分析の精度に比例して拡散的になる危険性があるが、地域・時代を越える共通の分析軸として、「紛争解決効確保のための公証力のかたちとその基盤」を据えることが可能である。具体的な比較の軸としては、紛争解決とりわけ裁判における「文書」の位置づけに注目することが特に有効である。これらの視点と軸での比較研究には、法学系の研究者と歴史学系の研究者の、知識と手法の共有・相互補完が有効である。
体腔内マイクロ波ラジオメトリによる非侵襲温度計測法の開発

(1)1.2GHzE2帯ラジオメータを新たに開発し、既存の5周波ラジオメータシステムに組み込んで、システムの性能を向上した。ラジオメータ受信機に内蔵されている基準温度熱雑音源の制御回路の中のステッピングモータをD/A変換器に置き換える改良を行い、輝度温度分解能0.036K(積分時間5秒)を得た。理論値0.032Kに近い値を達成した。(2)誘電体(εr=60)充填型導波管アンテナ(開口面4.6cmx4.6cm)開発した。このアンテナと一様組織モデル(筋肉)及びこのアンテナと4層生体モデル(ボーラス、皮膚、脂肪、筋肉)との電磁結合をモド展開法及びFinite-Difference Time-Domain法で3次元解析し、現実的なモデルに基づいたラジオメトリック重み関数を導出した。さらに、この重み関数を使った温度プロフィル回復アルゴリズムを開発した。(3)寒天ファントム(寒天:4%、NaCl:0.24%、NaN_3:0.4%、蒸留水:95.36%)内の温度プロフィル測定実験を行った。ラジオメトリによる測定結果は熱電対による測定結果と良く一致した。温度測定分解能(2σ信頼区間)は、深さ2cmで0.2°C、3cmで0.7°C、4cmで1.6°Cであった。(4)体腔内加温/測温用アンテナを開発した。このアンテナを寒天ファントム内に挿入し、2.4GHz単一周波数バンドラジオメータを使って、加温された寒天内の最高温度を推定する実験を行った。加温は、同じアンテナを切り換えて使用し、2.45GHzにて行った。ラジオメトリによる測定結果は、熱電対による測定結果より約0.5°C高い値を示した。使用した温度プロフィルモデル関数について検討する必要がある。(1)1-2GHz帯のラジオメータシステムの設計および製作を行った。ラジオメータシステムは、熱輻射受信用アンテナ、Dicke型超低雑音マイクロ波受信機、マイクロ波受信機用低雑音安定化直流電源、基準温度熱雑音源、アンテナの温度制御回路、受信機の温度制御回路、基準温度熱雑音源の動作温度制御回路、システムの動作をコンピュータ制御するためのインターフェイス回路などから構成される。現在、各部がほぼ出来あがり、ラジオメータシステムを組み上がりつつある。(2)同時に、測定データの理論解析法について強力に研究を推進した。ラジオメータは、生体が放射する熱輻射電波を、見かけ上の温度である輝度温度、即ち、体内の組織温度の重み付け平均値として測定される。輝度温度データから組織温度を求める問題は、いわゆる逆問題で、適切なデータ解析法の開発が必要である。我々は、モデル適合法とモンテカルロ法を組み合わせた温度対深さプロフィル推定法を既に開発したが、この方法を臨床データに適用する数値シミュレーション法を開発し、その有用性を示した。さらに、本年度は特に、アンテナと生体組織との結合問題について、モード展開解析法を用いた解析法および有限差分法(FDTD法)を用いた解析法を開発した。これらの解析結果にもとずいて、組織温度と輝度温度を結び付ける重み関数を導出した。この様にして導出された重み関数を使って組織温度プロフィルを推定する方法について、研究が進展している。(1)新しく設計したラジオメータシステムを製作した。ラジオメータシステムは、熱輻射受信アンテナ、Dicke型低雑音マイクロ波受信機、基準熱雑音源とその制御回路、システムの動作を制御するコンピュータ(PC)、データ解析用PC等から構成される。新しいアンテナを2種類開発した。

一つは開口面4.6cmx4.6cm(ε_r=60)の導波管アンテナで体表から4cm程度の深さの温度が分解能±0.6°C以下で測定できる。他の一つは、2.4GHzで動作する体腔内測温用アンテナである。(2)導波管アンテナと生体との電磁結合状態を、Finite-Difference Time-Domain(FDTD)法及びモード展開法で3次元解析し、現実的なモデルに基づいた重み関数を導いた。開発したラジオメータシステム及び既存のラジオメータシステムと新しく導いた重み関数を使い、寒天ファントム内の温度プロフィルを測定する実験を行った。ラジオメータによる測定結果は、比較のために寒天内に刺入した熱電対による測定値と良く合った。深さ2cm、3cm、4cmにおける温度測定分解能(2σ信頼区間)は、±0.1°C、±0.4°C、±0.7°Cであった。(3)体腔内測温用アンテナと2GHz帯ラジオメータシステムを用いて、加温された寒天内の温度の最高値を測定する実験を行った。加温には、2.45GHzを用いた。ラジオメータによる測定値は、比較のために刺入した熱電対による測定値に比して、約0.5°C高い値を示した。データ解析に用いた温度プロフィルモデル関数について検討する必要がある事が示唆された。
新たな食中毒細菌Arcobacter属菌の簡易同定法の開発とその生態

本研究は、Arcobacter属菌の我が国における分布状況を疫学的に明らかにすることを目的としている。具体的には(1)one-stepPCR法による簡易Arcobacter属菌同定法の確立、(2)日本の家畜、および食肉におけるArcobacter属菌感染状況の検討、(3)日本の食中毒事例からの本菌分離の検討、(4)食肉処理工程における本菌による汚染の可能性の検討。の四つの項目について検討した。本研究期間中に得られた主な成績は以下の通りである。1)Arcobacter属菌(A.butzleri,A.cryaerophilus 1A,1B,A.skirrowii)を同定する種特異的PCR法を確立した(Kabeya et al.,Int.J.Food.Microbiol.,2002)。2)本菌が日本の家畜(牛、豚、鶏)の糞便中から高率(3.614.5%)に検出され、とくに鶏において広く分布することを明らかにした(Kabeya et al.,Vet.Microbiol.,2003)。3)日本の市販食肉における本菌の汚染状況について併せて検討したところ、高率(2.223.0%)に検出され、やはり、鶏肉において特に高い値を示した。特に、A.butzleriが日本では広く分布することが明らかとなった。さらに分離菌の各種抗生物質に対する感受性を明らかにした(Kabeya et al.,Int.J.Food.Microbiol.,投稿中)。4)我が国の食鳥処理施設において、各処理行程における試料から本菌の検出について検討したところ、湯付けの過程においてA.butzleri,A.cryaerophilus1B,A.skirrowiiが分離された(Kabeya et al.,投稿準備中)。我が国の食鳥処理施設での本菌の汚染について初めて明らかにした。5)日本の食中毒事例からの本菌分離に関しては、引き続き数例試みているものの、現在までのところ分離されていない。本研究は、近年欧米諸国において新しい食中毒起因細菌として注目されているArcobacter属菌の我が国における分布状況を疫学的に明らかにすることを目的としている。本研究は以下の4つの手順により実施される。(1)one-stepPCR法による簡易Arcobacter属菌同定法の確立、(2)日本の家畜、および食肉におけるArcobacter属菌感染状況の検討、(3)日本の食中毒事例からの本菌分離の検討、(4)食肉処理工程における本菌による汚染の可能性の検討。本年度までに得られた主な成績は以下の通りである。1)ヒトおよび家畜において病原性を有するArcobacter属菌(A. butzleri, A. cryaerophilus 1A, 1B, A. skirrowii)を同定する種特異的PCR法を確立した(Kabeya et al.,投稿中)。2)日本の家畜、および市販食肉(それぞれ牛、豚、鶏)におけるArcobacter属菌の汚染状況を検討した。本菌が日本の家畜の糞便中から高率(3.614.5%)に検出され、とくに鶏において広く分布することを明らかにした(Kabeya et al.,投稿準備中)。さらに、日本の市販食肉における本菌の汚染状況について併せて検討したところ、高率(2.223.0%)に検出され、やはり、鶏肉において特に高い値を示した。分離されたArcobacter属菌については、前述1)のPCR法により同定し、A.butzleriが日本では多く分布することが明らかとなった。さらに分離菌の各種抗生物質に対する感受性を明らかにした(Kabeya et al.,投稿準備中)。3)日本の食中毒事例からの本菌分離に関しては、数例試みているものの、現在までのところ本菌は分離されていない。

4)我が国の食鳥処理施設において、各処理行程における試料から本菌の検出について検討したところ、湯付けの過程においてA.butzleri,A.cryaerophilus1B,A.skirrowiiが分離された(Kabeya et al.,投稿準備中)。我が国の食鳥処理施設での本菌の汚染について初めて明らかにした。5)日本の食中毒事例からの本菌分離に関しては、引き続き数例試みているものの、現在までのところ分離されていない。
診断治療支援のための脳シミュレータの構築

【研究の目的】計算脳神経科学において脳機能の概念研究や神経回路シミュレータ研究は進んでいるが,これらとリンクすべき実体解剖(肉眼および組織)モデルが存在しない.我々は工学的技術を応用し全く新しい大脳半球標本作製技術を確立した.この方法により日本人脳を用いて,定位脳手術に特化した形状可変型脳座標アトラスの開発が可能になった.本研究ではこのアトラスを拡張・発展させ,より普遍的な,脳半球全体を対象とした計算解剖モデル「脳シミュレータ」を構築する。【研究実施計画および成果】脳アトラス作製法をさらに効率化し,日本人1体の完全脳標本(連続1mmスライスでサンプリング)を平均化し,内部整合性を持つ標準的計算解剖モデルを構築する。脳表や脳室など形状全体を基準とした自由度の高い3D変形手法を確立する。この形状可変標準脳アトラスを患者脳(MRI形状)にfusionし,MRIでは同定できない顕微鏡構造(神経核,亜核)の位置を推定してテイラーメイド脳手術での検証を可能にする。MRI画像から脳形状の個人差,年齢・疾患別,人種別の脳局所萎縮係数(変形パラメータ)をMRI画像から算出しマップ化する。MRI拡散テンソル画像から白質線維の密度と方向を抽出し座標登録する。【意義と重要性】一体分の全大脳半球の完全連続なスライス標本作成・染色・組織像デジタル化蓄積作業と並行し,複数の正常人の医用画像から標準化・再構築した3Dモデルを利用すれば,世界初の計算解剖モデル「脳シミュレータ」が開発できる。この技術を中核として,臨床医学では画像診断や手術・治療シミュレーション,基礎医学では解剖学教育や法医学における外傷シミュレーション,科学産業では自動車事故シミュレーション,神経科学では神経回路シミュレータ開発のプラットフォームとなり,さまざまな分野で発展させることができる。日本人に特化したヒト脳大脳半球座標アトラスがほぼ完成した。MRI抽出による脳表面形状モデルの作成も進んでいるが,標準化と変形がやや遅れているのみであり,おおむね順調と言える。MRI画像からの脳形状抽出・平均化・標準化作業を効率化する。現在作成中の変形アルゴリズムを用いて,標準脳モデルを外郭として組織アトラスを変形し,次世代型の脳座標アトラスへと発展させる。【研究の目的】計算脳神経科学において脳機能の概念研究や神経回路シミュレータ研究は進んでいるが,これらとリンクすべき実体解剖(肉眼および組織)モデルが存在しない.我々は工学的技術を応用し全く新しい大脳半球標本作製技術を確立した.この方法により日本人脳を用いて,定位脳手術に特化した形状可変型脳座標アトラスの開発が可能になった.本研究ではこのアトラスを拡張・発展させ,より普遍的な,脳半球全体を対象とした計算解剖モデル「脳シミュレータ」を構築する.【研究実施計画および成果】脳アトラス作製法をさらに効率化し,日本人1体の完全脳標本(連続1mmスライスでサンプリング)を平均化し,内部整合性を持つ標準的計算解剖モデルを構築する。MH拡散テンソル画像から白質線維の密度と方向を抽出し座標登録する。【意義と重要性】一体分の全大脳半球の完全連続なスライス標本作成・染色・組織像デジタル化蓄積作業と並行し,複数の正常人の医用画像から標準化・再構築した3Dモデルを利用すれば,計算解剖モデル「脳シミュレータ」が開発できる。

この技術を中核として,臨床医学では画像診断や手術・治療シミュレーション,基礎医学では解剖学教育や法医学における外傷シミュレーション,科学産業では自動車事故シミュレーション,神経科学では神経回路シミュレータ開発のプラットフォームとなり,さまざまな分野で発展させることができる。日本人に特化したヒト脳大脳半球座標アトラスがほぼ完成した。MRI抽出による脳表面形状モデルの作成も進んでいるが,標準化と変形がやや遅れているのみであり,おおむね順調と言える。MRI画像からの脳形状抽出・平均化・標準化作業を効率化する。現在作成中の変形アルゴリズムを用いて,標準脳モデルを外郭として組織アトラスを変形し,次世代型の脳座標アトラスへと発展させる。
超低損失ミリ波帯フィルタ実現のための構成要素技術の研究開発

本研究では、超低損失ミリ波帯フィルタ実現のための構成要素技術の開発として、フィルタ設計基礎資料となるミリ波帯材料定数データベースの構築と高Q共振器構造および狭帯域フィルタ構造の検討を行った。その結果、遮断円筒導波管法とWGモード誘電体共振器法を用いて、30-110GHz帯における材料定数データベースを構築した。また、極低温下,30GHz帯にて無負荷Q値が15,000を得られる平面回路構造共振器および常温,常温、60GHz帯にて無負荷Q値5000が得られる立体回路構造共振器を見出し、目標を達成した。これらの共振器を用いた狭帯域フィルタは、従来フィルタの1.5-3dB程度挿入損失の改善が可能であることを計算により見出し、その有効性を実証した。本研究により得られた今年度の成果を以下にまとめる。(1)研究代表者らが開発した遮断円筒導波管法、WGモード誘電体共振器法によりPTFE,サファイアおよび各種ミリ波回路基板の複素誘電率測定を行い、その特性を明らかにした。その結果をもとに、30-75GHz帯における材料定数データベースを作成した。(2)同一測定試料を測定することにより、遮断円筒導波管法とWGモード誘電体共振器法の測定結果が一致することを見出し、両測定法による測定結果の信頼性を向上させた。(3)2サファイア誘電体共振器法を用いた20,30GHz帯における導体・超電導体の表面抵抗測定系(常温および液体窒素温度下)を構築した。また同帯域における銅導体の表面抵抗評価を行い、その特性を明らかにした。一方、液体窒素温度下による測定系では、試作した超電導体BSCCOバルクの一部しか超電導性を示さなかったため、その測定が行えなかった。引き続き、測定系の改良を行い、その評価を行う。(4)(1)-(3)の測定結果に基づき、ミリ波超電導共振器の構成要棄として、基板材料としてサファイア、超電導体材料としてYBCOを選択した。(5)2種類のコプレーナ線路構造ミリ波超電導共振器に関して、3次元電磁界シミュレータにより共振周波数および無負荷Qの観点から検討を行った。その結果、低温条件下にてQ値が15,000@30GHzを有するミリ波超電導高Q共振器の構造を見出した。超低損失ミリ波平面フィルタ設計のための基盤を整えることができたため、今後も継続して本研究課題に取り組む予定である。(1)研究代表者らが開発してきた遮断円筒導波管法の適用周波数範囲の拡充を行った。これにより、W帯における複素誘電率測定が行えるようになった。この成果を用いることで、30-110GHz帯における材料定数データベースの作成が可能となった。(2)H21年度に見出した低温条件下にてQ値が15,000@30GHzを有するコプレーナ線路構造ミリ波超電導共振器を用いて、結合係数および外部Qに関して検討を行い、フィルタ設計の基礎資料を得た。(3)同共振器を用いた30GHz帯2重モード超電導バンドパスフィルタの設計を行った。その結果、中心周波数29.97GHz,3dB帯域幅290MHz(比帯域幅0.97%)、挿入損失0.12dB程度の値が得られることをシミュレーションにより実証した。この値は、銅導体を用いた場合に比べ、3dB程度の改善であることが分かった。(4)立体回路構造高Q共振器として、NRDガイド励振サファイア円板誘電体共振器の検討を行った。常温、60GHzにおいて、無負荷Q値5000程度が得られることが計算によりわかった。サファイア共振器は周波数・無負荷Q値一定の関係があるため、30GHz帯に換算すると無負荷Q値10000程度となる。(5)NRDガイド励振サファイア共振器を用いて、60GHz帯向け狭帯域バンドパスフィルタの設計及び試作を行った。その結果、中心周波数57.0GHz,3dB帯域幅540MHz(比帯域0.95%)、挿入損失0.6dBの低損失バンドパスフィルタを試作した。この値は従来構造フィルタの挿入損失に比べ、1.5dB程度の改善に成功した。しかしながら、5GHz程度離れたところにスプリアスが生じたため、この特性改善は今後の課題である。以上の結果により、極低損失ミリ波フィルタの実現に向けた構成要素技術を開発し、研究目標をほぼ達成した。今後、多段化等によるフィルタ特性改善や超電導フィルタ試作に向けて、研究を継続していく。
摩耗面マルチスケール構造解析による人工関節の統一的生体内摩耗モデルの構築

本年度は多方向滑りピン・オン・プレート摩耗試験機を用いて,現在臨床において摩耗が大きな問題となっている超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)に関する摩耗試験を行った.一連の摩耗試験では,摩擦相手面材質および潤滑液組成がUHMWPE比摩耗量,およびUHMWPEの摩耗面形態に及ぼす影響について評価を行った.その結果,以下のような点が明らかとなった.1.摩擦相手材としてアルミナセラミックスを用いた場合,人工関節用耐食性金属材料であるCoCr合金を相手材とした場合と比較し,UHMWPE摩耗量が1/2程度となった.このような摩擦相手材の違いによる比摩耗量の変化は,生体内から抜去されたポリエチレン部品に見られた傾向と定量的に一致しており,このことからこの多方向滑り摩耗試験の有効性が確認された.2.摩擦相手材はUHMWPE摩耗面の微細な形態に対しても大きな影響をもつことが確認された.アルミナセラミックスを相手材とした場合,UHMWPE摩耗面には粒径数十数百nm程度の粒状構造が特徴的に観察されたのに対し,CoCr合金を相手材とした場合には,長さ数百nm程度の繊維状構造が多数観察された.このような摩耗面形態の相違は定性的に臨床結果と一致した.3.摩耗試験に用いる潤滑液の組成も,UHMWPE比摩耗量および摩耗面形態の両者に大きな影響を及ぼした.生体内環境に近い希釈牛血清潤滑下では比摩耗量,摩耗面形態とも生体内から抜去されたポリエチレン部品に近くなるものの,タンパク質等の成分を含まないリン酸干渉生理食塩液中では,比摩耗量が有意に小さく,また摩耗面形態も大きく異なっていた.このようなことから,タンパク質等の生化学成分が生体内における摩耗機構に大きな役割を果たしていることが示唆された.また上記の摩耗試験と平行し,摘出人工膝関節について摩耗状態の詳細な観察を行い,その形態的特長と摩耗機構について検討を行った.本年度は多方向滑りピン・オン・プレート摩耗試験機を用いて,現在臨床において摩耗が大きな問題となっている超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)に関する摩耗試験を行った.一連の摩耗試験では,摩擦相手面材質および潤滑液組成がUHMWPE比摩耗量,およびUHMWPEの摩耗面形態に及ぼす影響について評価を行った.その結果,以下のような点が明らかとなった.1.摩擦相手材としてアルミナセラミックスを用いた場合,人工関節用耐食性金属材料であるCoCr合金を相手材とした場合と比較し,UHMWPE摩耗量が1/2程度となった.このような摩擦相手材の違いによる比摩耗量の変化は,生体内から抜去されたポリエチレン部品に見られた傾向と定量的に一致しており,このことからこの多方向滑り摩耗試験の有効性が確認された.2.摩擦相手材はUHMWPE摩耗面の微細な形態に対しても大きな影響をもつことが確認された.アルミナセラミックスを相手材とした場合,UHMWPE摩耗面には粒径数十数百nm程度の粒状構造が特徴的に観察されたのに対し,CoCr合金を相手材とした場合には,長さ数百nm程度の繊維状構造が多数観察された.このような摩耗面形態の相違は定性的に臨床結果と一致した.3.摩耗試験に用いる潤滑液の組成も,UHMWPE比摩耗量および摩耗面形態の両者に大きな影響を及ぼした.生体内環境に近い希釈牛血清潤滑下では比摩耗量,摩耗面形態とも生体内から抜去されたポリエチレン部品に近くなるものの,タンパク質等の成分を含まないリン酸干渉生理食塩液中では,比摩耗量が有意に小さく,また摩耗面形態も大きく異なっていた.このようなことから,タンパク質等の生化学成分が生体内における摩耗機構に大きな役割を果たしていることが示唆された.また上記の摩耗試験と平行し,摘出人工膝関節について摩耗状態の詳細な観察を行い,その形態的特長と摩耗機構について検討を行った.
原子層エピタキシー法を用いた希薄窒化物半導体の窒素空間分布制御

本研究では、希薄窒化物半導体であるGaAsN膜中の窒素(N)原子の空間分布と、エネルギーバンド中にN原子が作るN局在準位(E_N)との関係を明らかにし、E_Nの変化が電気特性に与える影響を明らかにする事を目的とした。本材料系は、GeやSiに格子整合可能でバンドギャップが制御可能な材料として期待されているが、N原子の導入によりキャリアの移動度等の電気特性が大きく低下してしまう問題がある。この原因の一つとして、N原子分布の不均一が指摘されているが、実際に膜中の分布観察は困難である。本研究では、まず、N原子の分布を明示的に変化させたGaAsN薄膜の成長を試みた。原子層エピタキシー法を用い、GaAsNの1ML成長に対してGaAsを任意の層数導入した成長を繰り返す事で、N原子が成長方向に対して一定間隔で分布する超構造を作製し、N分布を意図的に制御した薄膜試料の作製を行った。この時、膜中の平均N組成を同一にするために、中間のGaAs層数に応じてGaAsN層に1MLあたりのN組成を大きくした。作製した試料は、X線回折測定により、平均N組成および膜厚がほぼ同じでで、ほぼ設計した原子層の位置にN原子が分布している事を確認した。次に、作製した試料のキャリア移動度をホール効果測定により評価した。この際、移動度に対するN原子起因の影響と他の影響を分離するため、温度依存性を測定し、キャリアに対する散乱過程を分離した。この結果、N分布の偏りが最も大きな薄膜で、測定温度の1/2乗(T^1/2)に比例する散乱が増加した。T^1/2に比例する散乱はN原子起因として報告されている。以上の結果は、N原子の分布が、電気特性に影響を与える事を直接支持する結果である。研究途中の装置不具合等により、大きな目標であったE_Nの測定は間に合わなかったが、試料準備が完了しており、近日中に測定し報告を行う予定である。本研究では、希薄窒化物半導体であるGaAsN膜中の窒素(N)原子の空間分布と、エネルギーバンド中にN原子が作るN局在準位(E_N)との関係を明らかにし、E_Nの変化が電気特性に与える影響を知る事が目的である。E_NはGaAsNのバンドギャップエネルギー(Eg)を決定づけるパラメータであり、これまで一定値として理解されてきた。しかし、我々はN組成の増加にともない減少することや、N組成が同じでも成長手法が異なると変化する事を見いだしている。E_NはEgを決定する値であることから、本材料の電気特性に大きく影響することが予想され、実際に先述の異なる成長手法で作製したGaAsN膜では、電気特性が向上している。ここで、異なる成長手法とは、成長中のN原子の取り込み過程を変化させる手法であり、膜中のN原子の空間分布の変化が期待される。しかし、膜中のN原子の空間分布が、E_Nおよび電気特性に与える影響は明らかになっていない。そこで本研究では、原子1層単位でN原子混入量を制御可能な原子層エピタキシー(ALE)法をGaAsN膜作製に適用することで意図的に膜中のN原子の空間分布を制御した試料を作製し、N原子の空間分布、E_N、電気特性の相関を明らかにすることを目的としている。本年は、ALE法を用いたGaAsN結晶成長において、GaAs層とGaAsNをそれぞれ1原子層成長させる原料供給シーケンスを組み合わせることにより、膜中の平均N組成が同じで、N原子の混入層を03層おきに制御した試料の作製に成功した。また、比較のため化学ビームエピタキシー(CBE)法により作製したGaAsN薄膜のE_Nの評価も進め、基板面方位とE_Nの関係を見出している。次年度以降にALE法で作製したGaAsN膜のE_Nを評価し、N空間分布と比較することで、これらの関係性を明らかにする。ALE法を用いたGaAsN結晶成長において、成長プログラムの更新を行い、GaAs層とGaAsNをそれぞれ1原子層成長させる原料供給シーケンスを任意に組み合わせた成長を可能とした。本成長プログラムを用い、膜中の平均N組成が同じで、N原子の混入層を03層おきに制御した試料の作製を試みた。XRD測定により、N組成と結晶性の確認を行い、設計どおりのN組成とN分布の制御が可能で、良好な結晶性を有することを確認した。また、詳細な解析は途中であるが、作製したN分布が異なるGaAsN薄膜に関してフォトリフレクタンス(PR)測定を行なった。また、ALE法により作製したGaAsN膜との比較のため、CBE法を用いて作製した薄膜に関してもE_Nの評価を行なった。この際、膜中のN分布が変化することを期待し、基板面方位を(001)面から[010]方向に210度傾斜した異なるGaAs基板上に作製した試料を用いた。PR測定によりE_Nを算出した結果、基板傾斜角度が大きいほど、E_Nの値が小さくなることが見出された。この結果は、Nの空間分布がE_Nに影響を与えることを強く示唆している。以上の結果を踏まえ、当初の28年度計画であった「ALE装置を用いてシーケンスを制御し、平均N組成を一定にしてN原子の空間分布の異なるGaAsN薄膜を作製する条件を確立させる。」および「上記で作製したGaAsN試料にPR測定を行いE_Nを測定する。」を達成しており、順調に進展していると考える。

本研究では、希薄窒化物半導体であるGaAsN膜中の窒素(N)原子の空間分布と、エネルギーバンド中にN原子が作るN局在準位(E_N)との関係を明らかにし、E_Nの変化が電気特性に与える影響を知る事が目的である。E_NはGaAsNのバンドギャップエネルギー(Eg)を決定づけるパラメータであり、これまで一定値として理解されてきた。しかし、我々はN組成の増加にともない減少することや、N組成が同じでも成長手法が異なると変化する事を見いだしている。E_NはEgを決定する値であることから、本材料の電気特性に大きく影響することが予想され、実際に先述の異なる成長手法で作製したGaAsN膜では、電気特性の向上を観察している。ここで、異なる成長手法とは、成長中のN原子の取り込み過程を変化させる手法であり、膜中のN原子の空間分布を変化させている事が期待される。したがって、膜中のN原子の空間分布が、E_Nに影響を与え、本材料の電気特性を決定していると考えられるが、これらの関係性は明らかになっていない。そこで本研究では、原子1層単位でN原子混入量を制御可能な原子層エピタキシー(ALE)法をGaAsN膜作製に適用することで意図的に膜中のN原子の空間分布を制御した試料を作製し、N原子の空間分布、E_N、電気特性の相関を明らかにすることを目的としている。本年度は、N原子の混入層を0,3,5層おきに制御した試料の作製を試みた。実際に作製した試料は、X線回折測定により超構造形成が確認され、想定どおりN原子の混入層制御が確認され、PR測定を行なった結果、E_Nを算出するために必要な信号が検出された。また、電気特性評価をおこなった結果、N原子分布が偏った薄膜では移動度が低下するが、成長後の加熱処理により改善した。これらの結果は、N原子分布のばらつきが移動度低下に影響し、加熱によりN原子分布が均一化した可能性を示唆する結果である。研究開始年度(2016年度)に、ALE法の成長プログラムの更新を行い、GaAs層とGaAsNをそれぞれ1原子層成長させる原料供給シーケンスを任意に組み合わせた成長を可能とした。さらに、このプログラムを利用して膜中の平均N組成が同じで、N原子の混入層を03層おきに制御した試料の作製を試み、良好な結晶性を有することを確認した。ただし、平均N濃度が低く、E_Nを算出するためのフォトリフレクタンス(PR)測定では明瞭な信号は得られなかった。そこで本年度(2017年度)は、成長条件を見直し、N原子の混入層を0-5層おきに制御した試料の作製を試みた。実際に作製した試料は、X線回折測定により超構造形成が確認され、想定どおりN原子混入層が制御できている。さらに、これらの薄膜はPR測定により、E_Nを算出するために必要な信号が検出されている。ただし、信号強度が弱く、より詳細な検出のためには、薄膜構造のさらなる修正が必要である。また、N原子の分布が異なるGaAsN薄膜の電気特性評価として、キャリア移動度の測定を行なった。成長直後では、N原子の混入層を5層おきに作製した、もっともN原子の分布が偏った薄膜のみ、他と比較して低い移動度であった。この移動度低下は、成長後の加熱処理により他の薄膜と同等の移動度まで向上した。これは、N原子分布のばらつきが移動度低下に影響し、加熱によりN原子分布が均一化した可能性を示唆する結果である。ただし、年度途中でALE装置に置いて原料が供給ライン中を逆流するトラブルが発生し、装置の分解洗浄および修理が必要となった。
脊髄慢性圧迫による前角細胞の遺伝子発現とアポトーシス

Wister rat(体重250・300g)を用い、全身麻酔の下、第5・6頸椎椎弓下に膨張性ポリマーを挿入して局所脊髄圧迫を作成した。対照として、ポリマーを通過させただけで留置しないシャム手術群を設けた。術前より自発性運動量を回転式運動量測定ケージで、また強制運動能力をトレッドミルならびに傾斜姿勢維持測定板にてそれぞれ計測した。術後はポリマー挿入操作による急性脊髄損傷のないことを確認した上で、3週ごとに上記の運動能を計測した。動物は術後3週、6週、9週、12週、24週の各時点に屠殺した。経心灌流固定ののち全脊髄を摘出し、スライサーにて圧迫部位を含む連続切片を作成した。免疫組織化学的手法により、代表的即初期遺伝子産物でるc-Fos,c-Junの産生を検討した。自発運動量が24週の観察期間中にシャム群と圧迫群との間に差を認めぬこと、強制運動能力が18週より24週まで進行性に低下することは過年度の結果と相違なかった。c-Fosならびにc-Jun免疫染色による検討によっても、形態学的変化すなわち前角の運動ニューロン密度の低下に先だってapoptotic changeが現れていることが示唆された。過年度の成果を併せて考慮すると、研究者らが用いているモデルにおいて、脊髄慢性圧迫による前角細胞脱落と虚血後の遅発性神経細胞死とがcommon pathwayを持つ可能性が示唆された。今後は、同モデルを用いて脊髄血流量の測定を行う予定としている。Wister rat(体重250300g)を用い、全身麻酔の下、第5・6頸椎椎弓下に膨張性ポリマーを挿入して局所脊髄圧迫を作成した。動物は術後3週、9週、24週の各時点に屠殺した。経心灌流固定ののち全脊髄を摘出し、パラフィン包埋後圧迫部位を含む連続切片を作成した。これにへマトキシリン-エオジン染色をほどこして形態学的検討を行い、1,000マイクロメートルあたりの片側前角の運動ニューロン密度を測定した。別グループの動物を準備して上記の各時間に屠殺、経心灌流固定ののち全脊髄を摘出し、スライサーにて圧迫部位を含む連続切片を作成した。これにはTUNEL染色を行ってアポトーシスの関与を検討した。自発運動量は24週の観察期間中にシャム群と圧迫群との間に差を認めなかった。強制運動能力は18週より低下し始め、24週まで進行性に低下した。前角の運動ニューロン密度は3週には有意な変化がなかったが、9週、24週においてはそれぞれ術前の83%、66%に減少していた。また、TUNEL染色による検討では、これら形態学的変化に先だってapoptotic changeが現れていることが示唆された。