hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アダマント薄膜の体系化と超高機能メカニカルコーティングの実現

真空アーク蒸着法とマグネトロンスパッタリング法を重畳した物理気相成長法によりa-BCN膜を作製し,作製条件の変化が構造と機械的特性に及ぼす影響を明らかにして三元図上に体系化することを目的とし,以下の知見を得た。1.真空アーク蒸着法によりa-C膜を作製するとき,アーク放電電圧およびコンデンサ静電容量の作製条件の変化は機械的特性に大きな影響を及ぼさない。2.マグネトロンスパッタリング法によりa-BN膜を作製するとき,窒素ガス流量を増加させると膜中の窒素含有量が増加するが,硬さと耐摩耗性が低下する。一方,基板温度を340°C以上とすると表面拡散が促進され,h-BN構造が形成されやすくなる。3.真空アーク蒸着法とマグネトロンスパッタリング法を重畳してa-BCN膜を作製するとき,窒素ガス流量を増加させると膜中のホウ素および窒素含有量が増加するが,硬さと耐摩耗性が低下する。また,基板温度が250°C以上で膜を作製すると耐熱性が向上する。さらに,プラズマCVDによる金属円管内へのアダマント薄膜の成膜と機械的特性評価を行った。自動車部品であるサスペンションに用いられるシリンダーなどへの耐摩耗性を備えたコーティングの需要は高く,アダマント薄膜の一種であるDLC膜を円管内面へコーティングする技術の研究が進んでいる。そこでナノパルスプラズマCVDを用いて,膜の均一性や密着性を向上させることを目的として,内径40 mm,長さ300 mmの高アスペクト比を有する金属円管内面へのDLC成膜を行い,膜の構造,機械的特性の評価を行った。その結果,ナノパルスプラズマを用いることで,従来の25100倍程度に相当する100500Paの圧力でほぼ均一にDLC膜をコーティング出来る事を示した。この際の原料ガス(メタン)からDLCへの変換率は最大で60%を超え,極めて高いことが明らかになった。ホウ素・炭素・窒素からなるアダマント薄膜をPVD法で作製し,三元図上への体系化を進めるとともに,新たに円管内面へのアダマント薄膜のコーティングに成功していることから,当初の計画以上に進展していると判断した。詳細を以下に述べる。1.本研究により開発した物理気相成長装置で作製したBCN膜を,ホウ素・炭素・窒素の三元図上に示すことが出来た。BCN膜について組成比により計34点のプロットを行った。窒素流量比の増加にしたがって,膜中のホウ素および窒素の含有量は一定のB:N比を保ったまま増加した。それと同時に炭素の含有量は減少したが,膜中のC=N結合およびC≡N結合は増加する傾向にあった。真空アーク蒸着法とスパッタリング法を重畳した本手法では,スパッタリング法による持続的なプラズマの中を真空アーク蒸着法により放出された高エネルギーのイオンが基板に向けて飛行する。スパッタリングガスとしてArに加えて窒素を導入すると,炭素イオンは飛行時に窒素イオン・ラジカルと衝突・反応し,膜中で炭素と窒素の結合を形成していると考えられる。2.ナノパルスプラズマCVD法により,内径40 mm,長さ300 mmの高アスペクト比を有する金属円管内面にDLC成膜出来ることを示した。ナノパルス放電では次の放電までの間に前放電での活性種が多く残存する圧力下ではパルス周波数の増加に対して成膜速度が向上する。周波数4 kHzと12 kHzで500 Paの圧力下で円管内面のプラズマの発光分光分析を行った結果12 kHzのほうがより電子温度が高かった。本研究では最大で520 Paの圧力下で成膜を行っているため,前回の放電での活性種が残存している。その理由として励起種の寿命はnsμsであるが,Arの準安定状態は2 ns (31P1)60 s (33P2)と長くペニング効果により原料ガスの解離が促進されていると考えられる。本研究は,アダマント薄膜を体系化し超高機能メカニカルコーティングを実現することを目的とするものである。ホウ素,炭素,窒素の共有結合からなるアダマント材料は高い機械的特性を有し,未来のコーティング材料としての期待が大きい。本研究は,アダマント膜の機能と構造との関係を明らかにしながら薄膜材料として体系化し,超耐摩耗性と透明性・防汚性を合わせ持つ理想のメカニカルコーティングを実現する。物理気相成長法によるアダマント膜について,昨年度に続き今年度にBCN三元図上への機械的特性のプロットを大きく追加出来た(計34プロット)ことで,アダマント薄膜の学術的体系化を進めることが出来た。その中で,研究当初にわかっておらず,かつ興味深いのは,B及びNが少量添加されたCベースのアダマント膜が良好な特性を示すことである。B及びNが多量に導入されたBCN膜は,報告にも述べたように硬さと耐摩耗性がC100%の場合と比較して大きく低下する。そこで,BとNを3at.%以下導入したアダマント膜について,組成と機械的特性の関係を詳細に調べることで,超高機能メカニカルコーティングを実現する。また,sp2/(sp2+sp3)比について,既に検討を行っているが多成分系のため測定値の信頼性が十分でなく,引き続きNEXAFSによる精密な測定を行うことで,アダマント膜の学術的体系化を推進していく。さらに,雑菌の着がアダマント膜の構造によりどのように変化するかについて検討を行う。

また,今年度成膜に成功した円管内へのアダマント薄膜コーティングについては,プラズマの計測と解析を進め,高圧力で,高変換率で薄膜が形成出来る学術的背景を明らかにしていく。昨年度に成膜を始めることが出来た化学気相成長法によるアダマント膜については,基板温度を変化させることで,水素量を減少させ,硬さ等の膜特性と水素量との関係を明らかにする。本研究は,アダマント薄膜を体系化し超高機能メカニカルコーティングを実現することを目的とするものである。今年度に開発した真空アーク放電・高エネルギースパッタハイブリッド合成装置に本年度前倒しして基板の加熱・回転機構を導入し,アークガンによる成膜を試み,室温および300°Cで基板を回転させながら成膜可能であることを確認した。まず,予備実験として黒鉛をターゲットとして,フィルタードアークにより単結晶Si基材上に各種条件で炭素膜の合成実験を行った。Arスパッタによるクリーニングの時間を30分とし,-500Vの高基板バイアスによる炭素イオンの打ち込みによる混合層形成+炭素膜の作製プロセスで炭素膜を作製した。元素分析の結果,生成膜は水素を含まない炭素のみからなる膜であった。ナノインデンテーション試験の結果,膜厚200 nmのサンプルについては,硬さ40 GPa,膜厚600 nmのサンプルについては,約70 GPaであった。70GPaの硬さ値は,ダイヤモンドの約70%に相当し,この膜は硬質のアモルファス炭素膜である。X線光電子分光分析法によりこれらの膜のsp3結合とsp2結合の割合を求めた結果,sp3結合の比は,200nm厚さの膜で0.4,600nmの膜で0.67であった。後者のsp3結合の比は0.5より高く,4面体構造の炭素の骨格構造を有するta-C(tetrahedral amorphous carbon)に分類される。次に,膜厚600nmのサンプルについて,ボールオンディスク試験により耐摩耗性を評価した結果,5×10^-8mm^3/Nmの低い比摩耗量を示した。これらのことから,この膜は高い耐摩耗性を有することを明らかにした。また,独立にh-BNのマグネトロンスパッタによる成膜を試み,硬さ6GPa程度,比摩耗量が10^-4 mm^3/NmのアモルファスBN膜を生成出来ることを確認した。前倒しして基板の加熱・回転機構を有する装置を開発し,成膜実験を行ったこと,以下に述べる結果が得られたことから,予定以上に進行していると判断した。詳細の理由を次に述べる。1.まず,早期からの設計上の問題点であったアークガンとマグネトロンスパッタの干渉を解消し,高真空度を保ったまま,真空アーク放電・高エネルギースパッタハイブリッド合成装置を開発することが出来た。特に,本装置に基板の加熱・回転機構を本年度に前倒しして導入したことは,本研究の目的とする,アダマント薄膜の体系化と超高機能メカニカルコーティングの実現に大きく寄与する。2.グラファイトをターゲットとしてta-Cを成膜し,この膜が高いsp3比を有しており,ナノインデンテーション硬さも4070GPaと高いことを明らかにした。これを基礎として,B,Nの添加が膜の機械的特性,電気的特性にどのような効果を及ぼすかを検討することが出来る。3.来年度以降の予定である,ホウ素を添加した炭素膜について,マグネトロンスパッタにより成膜し,機械的特性は高くないが,防汚性,生体親和性の高いコーティングの実現と医療デバイスとしての基礎特性評価として,少量のホウ素添加が抗血栓性に有効であることを見出した。
軟骨におけるアネキシンと複合糖質の役割

アネキシンはリン脂質結合タンパク質ファミリーであり、様々な組織に存在している。近年in vitroでアネキシンがグリコサミノグリカンや硫酸基・シアル酸含有糖タンパク質糖鎖などの酸性複合糖質を認識することが明らかになってきた。アネキシンがin vivoでレクチンとしての機能を発揮するにはそのリガンドもまた重要である。本研究では骨・軟骨に着目し、軟骨石灰化におけるアネキシンおよびそのリガンドの役割を明らかにすることを目的とした。I培養細胞におけるアネキシンの性質ニワトリ胚脛骨由来軟骨細胞、ラット軟骨肉腫細胞RCS-LTCのin vitro石灰化における外来性アネキシンVの影響について、蛍光性カルシウム検出試薬カルセインを用いて石灰化度の半定量的測定を行った。ニワトリ軟骨細胞ではアネキシンV非存在下で著しく石灰化し、アネキシンVによる影響は見られなかったが、RCS-LTCではアネキシンV添加により2倍の増加が見られた。そこで、ウェスタンブロットによりタンパク質発現量を調べたが、ニワトリ軟骨細胞およびRCS-LTCでアネキシンV発現量に大きな差はみられなかったことから、アネキシンVの石灰化促進活性は細胞種に依存している可能性が示唆された。II免疫組織化学ニワトリ脛骨の発達段階に応じたアネキシンVおよびそのリガンドの発現の変化を観察した。コンドロイチナーゼABCにより糖鎖を除去してエピトープを露出させた後、種々抗体およびレクチンを用いて免疫化学染色を行った。アネキシンVは成熟期、肥大期軟骨細胞および細胞外マトリックスに局在していた。ビオチン化GST-アネキシンで染色を行ったところ、12日目胚では成熟期および肥大期軟骨細胞が染色され、14日目、16日目胚では成熟期および肥大期軟骨細胞に加えて一部の骨幹部肥大軟骨細胞外マトリックスおよび内腔膜が強く染色された。よってアネキシンV結合分子が時間・空間特徴的に制御を受けて発現し、アネキシンVと相互作用していることが示唆された。III基質小胞アネキシンと複合糖質の相互作用ニワトリ胚脛骨軟骨細胞およびRCS-LTCから基質小胞の単離・精製を試みた。ラット軟骨肉腫細胞から抗アネキシンV抗体反応性画分を得ることが出来、基質小胞であると考えられたが、微量にしか単離できずその後基質小胞の特性を調べることはできなかった。
耳下腺腫瘍における酸性及び塩基性線維芽細胞増殖因子の検討

1.目的酸性及び塩基性線維芽細胞増殖因子(aFGF,bFGF)はヘパリン結合性増殖因子群の一員であり,ともに血管内皮細胞の増殖効果や神経外胚葉系に対する生物活性を有する.また,種々の良性及び悪性腫瘍にも強い発現が見られ,腫瘍の分化や増殖への関与が示唆されている.本研究では,耳下腺多形腺種(PA)におけるFGFの関与を検討するために,aFGF及びbFGFの発現を免疫組織学的に検索するとともに,PA細胞からのaFGF及びbFGFの抽出・同定を行った.さらに,PA培養細胞へのFGFの影響について検討を行った.2.研究対象および方法(1)免疫組織学的検討:外科的に摘出した正常耳下腺組織を含む多形腺種(PA)50例を用い,抗aFGF抗体と抗bFGF抗体を一次抗体としてSAB法にて免疫染色を行った.(2)FGFの抽出,同定:PA摘出標本から,液体クロマトグラフィにてヘパリン結合蛋白を析出させ、得られた分画のウェスタンブロッティングにて抗aFGF及び抗bFGF抗体に陽性を示す蛋白を同定した.(3)FGFの腫瘍増殖促進活性の測定:摘出新鮮PA標本よりプライマリ-カルチャーを作製し,aFGFとbFGFを加え反応させた.[^3H]サイミジンにてラベルを行った後,取り込まれた[^3H]を液体シンチレーションカウンターにて測定した.3.結果とまとめ免疫染色では,正常耳下腺組織のaFGF及びbFGFの陽性率は各々62%、58%であり、PA組織では44%と58%であった.さらにPAから抽出したヘパリン結合蛋白のウェスタンブロッティングにて分子量18kDaの蛋白がaFGF及びbFGFと同定され,腫瘍内のFGFの存在が明らかとなった.さらに,PA培養細胞増殖の検討にて,aFGF及びbFGFによりPA培養細胞の増殖促進が確認され、aFGF及びbFGFのPAの増殖への関与が示唆された.1.目的酸性及び塩基性線維芽細胞増殖因子(aFGF,bFGF)はヘパリン結合性増殖因子群の一員であり,ともに血管内皮細胞の増殖効果や神経外胚葉系に対する生物活性を有する.また,種々の良性及び悪性腫瘍にも強い発現が見られ,腫瘍の分化や増殖への関与が示唆されている.本研究では,耳下腺多形腺種(PA)におけるFGFの関与を検討するために,aFGF及びbFGFの発現を免疫組織学的に検索するとともに,PA細胞からのaFGF及びbFGFの抽出・同定を行った.さらに,PA培養細胞へのFGFの影響について検討を行った.2.研究対象および方法(1)免疫組織学的検討:外科的に摘出した正常耳下腺組織を含む多形腺種(PA)50例を用い,抗aFGF抗体と抗bFGF抗体を一次抗体としてSAB法にて免疫染色を行った.(2)FGFの抽出,同定:PA摘出標本から,液体クロマトグラフィにてヘパリン結合蛋白を析出させ、得られた分画のウェスタンブロッティングにて抗aFGF及び抗bFGF抗体に陽性を示す蛋白を同定した.(3)FGFの腫瘍増殖促進活性の測定:摘出新鮮PA標本よりプライマリ-カルチャーを作製し,aFGFとbFGFを加え反応させた.[^3H]サイミジンにてラベルを行った後,取り込まれた[^3H]を液体シンチレーションカウンターにて測定した.3.結果とまとめ免疫染色では,正常耳下腺組織のaFGF及びbFGFの陽性率は各々62%、58%であり、PA組織では44%と58%であった.さらにPAから抽出したヘパリン結合蛋白のウェスタンブロッティングにて分子量18kDaの蛋白がaFGF及びbFGFと同定され,腫瘍内のFGFの存在が明らかとなった.さらに,PA培養細胞増殖の検討にて,aFGF及びbFGFによりPA培養細胞の増殖促進が確認され、aFGF及びbFGFのPAの増殖への関与が示唆された.
低酸素環境下の頸動脈小体における自律神経支配の三次元的解析ならびにその分子機構

(平成11年度)1.免疫組織化学的検討:IsoおよびHypocapnic hypoxiaでVIP陽性線維が有意に増加するが,Hypercapnichypoxiaでは変化は認められなかった。一方、NPY線維はHypercapnic hypoxiaでは有意に増加するが、IsoおよびHypocapnic hypoxiaでは変化は見られなかった。Calbindin D-28k陽性線維はHypocapnichypoxia環境下で減少し、NOS線維との関連が示唆された。2.共焦点レーザー顕微鏡による検討:主として血管周囲に密に分布することが明らかになり、血管系との関係がより明確となった。3.細胞内セカンドメッセンジャーおよびリン脂質(PI)代謝経路関連物質投与による生理応答の検討:cAMP系に関してはフォルスコリン等の投与を行ない細胞内小器官の運動の変化比較した。一方、IP3系に関しては、PLCのアゴニストの投与、また、Cキナーゼ関連物質を用い検討した。4.化学受容細胞内のカルシウム測定:多くの培養化学受容細胞において、化学受容刺激に応じて細胞内カルシウム量は増加するが、一部には増加の認められない細胞も認められた。(平成12年度)1.低酸素暴露解除後の微細形態学的および免疫組織化学的検討:3ヶ月間の低酸素暴露(Hypocapnic Hypoxia)後、正常大気圧環境に戻した(1ヶ月後)ラット頚動脈小体は、低酸素暴露で肥大した血管系はコントロールの血管系に近いレベルにまで戻り、それに伴い頚動脈小体自体の大きさは縮小傾向を示した。一方、各種神経ペプチド抗体を用いた免疫組織化学的検討により、SP、CGRPおよびVIP免疫陽性神経線維の分布密度には大きな変化は認められなかったが、NPY免疫陽性線維の密度には有為な増加傾向が認められた。2.低酸素暴露解除後の化学受容細胞内のカルシウム測定:Fura2による細胞内カルシウムの動態解析を行ない、自然刺激や化学刺激に対する細胞内記録で得られた脱・過分極細胞間の相互作用のメカニズムに関するモデルを提唱した。1.免疫組織化学的検討:IsocapnicおよびHypocapnic hypoxiaでVIP陽性線維が有意に増加するが、Hypercapnic hypoxiaでは大きな変化は認められなかった。一方、NPY陽性線維はHypercapnic hypoxiaでは有意に増加するが、IsocapnicおよびHypocapnic hypoxiaでは変化は見られなかった。TH陽性の化学受容細胞数は頚動脈小体の肥大に伴い増加した。これらの所見は、先に報告した血圧、心拍数および腎交感神経活動を記録した生理学的実験結果と一致することから、IsocapnicとHypocapnic hypoxiaでは副交感神経系が、Hypercapnic hypoxiaでは交感神経系が優位に働いていることが推測された。2.共焦点レーザー顕微鏡による検討:炭酸ガス濃度の異なる3種類の低酸素環境では主として血管周囲に密に分布することが明らかになり、血管系との関係がより明確となった。3.細胞内セカンドメッセンジャーおよびリン脂質(PI)代謝経路関連物質投与による生理応答の検討:未固定ビブラトーム切片を作成し、cAMP系に関してはフォルスコリンおよび膜透過性cAMPの投与を行ない細胞内小器官の運動の変化を正常環境群と長期間低酸素暴露群で比較した。一方、IP3系に関しては、PLCのアゴニストの投与、また、ジアニルグリセロール系に対してはTPA、OAG、H7等のCキナーゼ関連物質を用い検討した。試料作成の困難さから期待する様な結果が得られず、目下、培養細胞系に切り替え例数を重ね検討を進めている。

4.化学受容細胞内のカルシウム測定:多くの培養化学受容細胞において、各種化学受容刺激に応じて細胞内カルシウム量は増加するが、一部には増加の認められない細胞も認められた。目下、培養液の酸素濃度を変えて同実験を試みている。1.低酸素暴露解除後の微細形態学的および免疫組織化学的検討(平成12年度)低酸素環境下における動脈系化学受容器(頚動脈小体)のこれまでの研究は、低酸素暴露が及ぼす変化を調べたものが主であったが、今回は低酸素暴露解除後の頚動脈小体における形態変化ならびに神経支配の変化について検討し、以下のような結果を得る事が出来た。3ヶ月間の慢性低酸素暴露(Hypocapnic Hypoxia)後、正常大気圧環境に戻した(1ヶ月後)ラット頚動脈小体は、低酸素暴露で肥大した血管系はコントロールの血管系に近いレベルにまで戻り、それに伴い頚動脈小体自体の大きさは縮小傾向を示した。一方、各種神経ペプチド抗体(SP,CGRP,VIP,NPY)を用いた免疫組織化学的検討により、SP、CGRPおよびVIP免疫陽性神経線維の分布密度には大きな変化は認められなかったが、NPY免疫陽性線維の密度には有為な増加傾向が認められた。これまでの研究成果から、慢性低酸素暴露時における頚動脈小体内の血管系拡張には、有為に増加する血管拡張性のVIPが関与する可能性を示唆して来たが、今回の低酸素暴露解除後に起こる小体内の血管収縮には、有為な増加傾向を示した血管収縮性のNPYが関与する可能性を新たに見い出した。2.低酸素暴露解除後の化学受容細胞内のカルシウム測定(平成12年度)Fura 2による細胞内カルシウムの動態解析を行なった。化学刺激に対して、過分極応答する化学受容細胞(glomus cells)と脱分極応答する化学受容細胞が見られるが、求心性神経線維の終末に活動電位が発生するのは、脱分極する化学受容細胞とシナプス結合する部分だけであった。求心性には活動電位はあまり発生しない。相接する化学受容細胞間はgap junctionにより相互作用が起こる。求心性線維の活動電位は逆行性に他の化学受容細胞に影響し、その感度を修飾する等の点が明らかとなった。
酸化LDLによるプロテインキナーゼCの活性化に及ぼすパラオキソナーゼの抑制効果

本計画の遂行にあたり、平成14年度に得られた研究成果は以下の通りです。1.酸化LDLによるPKC活性化の検討平成13年度に確立したプロテインキナーゼC(PKC)アイソフォーム特異的活性測定系を用いた検討により、酸化LDLによって、大動脈平滑筋細胞においてはPKCαおよびPKCδの活性化が、血管内皮細胞においてはそれらに加えてPKCβの活性化が起こることを明らかにした。2.PONの機能解析-PONは酸化LDLによるPKC活性化を抑制するか-酸化LDLによるPKC活性化がパラオキソナーゼ(PON)により抑制されるか否かを検討するために、大腸菌を用いて数種類の長さの異なるPON recombinant蛋白を作成したが、不溶性で添加実験に使用することはできなかった。次に、哺乳動物細胞および昆虫細胞を用いて同蛋白を作成したが、発現量が不十分で実用化に至らなかった。このため、PONが存在する高比重リポ蛋白(HDL)を超遠心機で分離し、実験に用いた。その結果、HDLは酸化LDLによるPKCアイソフォームの活性化を抑制することを明らかにした。3.PKCβ遺伝子多型と動脈硬化糖尿病血管障害に関連すると考えられるPKCβ遺伝子の5'上流に5つの遺伝子多型を見い出し、このうち互いに連鎖不平衡にあるC(-238)G、C(-287)TおよびA(-348)G多型が、糖尿病大血管障害、特に虚血性心疾患に関連することを明らかにした。4.総括酸化LDLは、血管組織においてPKCα,β,δアイソフォームを活性化し、HDLの抗酸化作用を担うPONは、PKC活性化を抑制する可能性が高い。今後、PON合成の調節機序を解明することが、糖尿病血管障害の進展抑制のための創薬につながる可能性がある。本計画の遂行にあたり,平成13年度に得られた研究成果および経過は以下の通りである.1.PKCアイソフォーム特異的活性測定の確立各PKCアイソフォームに対する特異的抗体を用いた免疫沈降法と合成ペプチド(QKRPSQRSKYL)を基質としたキナーゼアッセイを組合せ,測定系を確立した.2.酸化LDLによるPKC活性化の検討(1)培養血管平滑筋細胞を酸化LDLで刺激後,上記アッセイを用いてPKC活性を測定するとともに,PKCアイソフォームの細胞内分布(各アイソフォーム特異的抗体によるWestern blotting),MAPキナーゼ活性(抗リン酸化MAPキナーゼ抗体を用いたWestern blotting)の経時変化を検討中.(2)(1)において,PKC発現・活性を検討中であるが,加えて酸化LDLによるPKCの転写活性の変化を検討するために,PKCβアイソフォームの5'上流域834bpを組み込んだLuciferase reporter vectorを作成し,転写活性の検討を可能にした.すでに,HepG2細胞を用いた基礎的検討(Luciferase assay)を終えている.3.PON融合蛋白の作成酸化LDLによるPKC活性化がPONにより抑制されるか否かを検討中.これまでに,大腸菌およびHepG2細胞を用いたPON融合蛋白の作成に成功したが,それぞれ可溶化困難および発現量不足の間題があり,実用化に至っていない.現在,昆虫細胞を用いて同蛋白の作成を試みている.本計画の遂行にあたり、平成14年度に得られた研究成果は以下の通りです。
熱帯上部対流圏における大規模波動の伝播および増幅過程の解明

熱帯域上部対流圏から圏界面付近で卓越する波動、およびその励起源となる雲活動の特性について解析を行った。2011年9-12月の国際共同観測において取得されたデータを用いて波動と巻雲活動の関係を解析し、数日の周期をもつ顕著な変調を巻雲の分布に検出し、それが赤道捕捉慣性重力波によることを見いだした。また、熱帯収束帯付近でみられる特徴的な雲帯の大規模同時南北分割について、いくつかのデータを合わせ用いることによって、その特性をはじめて明らかにした。さらに、波動励起に関係の深い雲活動を高時空間分解能で検出できる静止衛星を用いた雲頂データベースを完成させ、インターネット上で公開した。*赤道波の解析: 2011年の熱帯インド洋における集中観測データや、ECMWF客観解析データを用いて、熱帯圏界面にみられる赤道波(ケルビン波とn=0東進慣性重力波)の温度偏差の重ね合わせにより、巻雲が発生する高度やタイミングが決まっていることを初めて明らかにした。この結果は、巻雲の時空間変動性の解明のために重要である。*熱帯域巻雲分布に関する研究:大規模波動の雲活動への影響は本課題のテーマのひとつである。対流圏上部の雲活動を系統的に研究するためのデータセットCTOPの改良を行った。静止気象衛星の赤外2チャンネルを用いた雲頂高度同定法を開発していたが、これまでそれを実際に用いた統計的解析は行っていなかった。本年度はCTOPによる雲頂高度分布と、雲レーダー搭載衛星CloudSatの直接観測を精密に比較した。その結果、雲頂11km以上の雲に対しては、CTOPは良い推定値を与えていることが明らかになったが、いくつかの問題点もみつかった。赤外データから雲頂を推定するルックアップテーブルに関して、CloudSatデータの同定スキーム、静止衛星とCloudSatの各ピクセルの位置合わせ、推定テーブルのパラメタレンジによる信頼性の見直しを行い、データセットの第2版発行への準備を進めた。*大規模雲域の解析:熱帯波動の波源となる大規模雲システムの解析と理論的考察を行った。従来より見いだしていた数千kmスケールの東西雲帯が南北に同時分割する現象について、現象の見方を一部改めるとともに最新のデータで解析をやり直し、論文として発表した。雲頂高度を中心とした雲データベースCTOPの改訂を行い、新しい版をweb上で公開することができた(http://database.rish.kyoto-u.ac.jp/arch/ctop/)。多くの改訂点があるが、その中で最も大きなものは、光学的にごく薄い巻雲の推定精度向上である。CloudSat衛星の雲レーダーによる雲頂高度直接観測と、MTSATの赤外2チャンネルデータの同時測定サンプルを用いて、MTSATだけで雲頂推定ができるテーブルを作製する時に、CloudSatが雲なし、MTSATが雲ありを示唆する問題の分析を行った。その結果、この問題は視線方向のずれに由来する観測サンプルのずれによる影響は小さく、むしろCloudSatが検出できないごく薄い雲の存在が多いためであることがわかった。そのため、両者を比較する際にCloudSatが雲なしと判断したサンプルは用いないことで対応した。この対応を含む今回の改訂を通じて、当プロダクトは安定した品質をもつ実用的なプロダクトとして、ほぼひとつの完成形となったと考えられる。赤道擾乱の伝播にともなう上部対流圏圏界面変動に関する研究熱帯インド洋上に同時に出現した、数日の周期をもつ2種類の赤道波によって、巻雲の出現と消滅がもたらされていることを複数のデータセットから多面的に明らかにし論文発表を行った。従来から指摘されている2週間またはそれ以上の周期をもつ波動に加え、数日周期の波動の介在によっても巻雲と水蒸気場は変動していることを観測データから見出した。さらに客観解析データから、その数日周期波動が赤道ケルビン波とn=0東進慣性重力波であることを示した。特にn=0東進慣性重力波による巻雲変動への寄与については、初めての事例報告となり、上部対流圏圏界面変動を解明する上で、短周期波動に注目する必要があることを明らかにした。[ケルビン波の上方伝播に伴う振幅の変化についての解析]ケルビン波成分に関する振幅変化の気候値についての定義を改訂し、定量的評価に足りる表現でケルビン波成分の経度・季節分布を表した。解析領域を下部対流圏まで拡張し、波源との関連において振幅分布を整理した。その結果、分布の多くは既存の知識で解釈できたと考えるが、西インド洋での振幅増大およびその鉛直パターンの説明がもっとも困難であることがはっきりした。[インド洋域での定在安定層と水蒸気量の関係に関する観測および解析]熱帯インド洋で北半球夏季の対流圏上部に認められる定在的安定層について、本年度実施した集中観測のゾンデデータを用いて北半球秋季についての解析をおこなった。安定層は秋季にも見られ、ライダーで観測された巻雲の雲頂

高度と対応があった。巻雲付近では、水蒸気は過飽和かつ混合比の小さい状態にあり、巻雲により脱水が生じていることが確認できた。対流圏上部の安定層が巻雲の出現高度を下げることを通して、脱水量の増大につながっていることが示唆される。[雲頂高度データベースを完成させ、それをもとに予備的な解析]熱帯域雲頂高度データの品質確認を行い、京都大学生存圏データベースの一部として第1版を一般に公開した。20N-20SにおけるMTSAT衛星視野のほぼ全域を納める汎用的なデータベースで、研究から観測時のリアルタイムモニターまで広範に利用可能だと思われる。このデータを用いて各種熱帯擾乱の解析を行った。6-9km付近に雲頂をもつ比較的珍しい雲クラスターのライフサイクルをCloudSatデータと併せて解析した。また、3000kmにおよぶ熱帯収束帯域の雲域の同時南北分割について、力学的解釈に基づく解析を進行中であり、次年度の早い時期にまとまった成果が公表可能になる見込みである。主に昨年までの雲頂データベースについての研究をまとめて、国際学会での発表を行った。また、昨年度に作製した雲頂データベースの新しい版および各種衛星の雲頂直接観測データを用いて、対流圏上部の巻雲の特性についての解析を行った。その結果、特に高度の高い圏界面付近に雲頂をもつ雲については、従来考えていたように対流圏の深い積雲活動にともなうものと圏界面付近で比較的独立に生成するもののあいだに明確な区別をつけることは、難しいことがわかり、当データベースがめざす対流圏積雲活動由来の雲頂高度を定義するためには、光学的厚さに関するかなり精密な調査が必要になることが明らかになった。この解析結果をもとに、雲頂データベースの今後につながるまとめを行った。まず、現在公開している版でおこなっているような静止衛星の赤外観測とCloudSat衛星のレーダー直接観測とを比較による方法に加え、特に光学的に薄い巻雲についてCALIPSO衛星のライダー観測をCloudSatの代わりに用いる方法を併用したハイブリッドな換算テーブルを作ること、次に、極軌道衛星と静止衛星の代替わり時期が異なるために両者の共通観測時期が存在することを利用して、衛星測器の放射特性を補正しながら過去のデータを作成するという順序で拡充していくことが最も有効な方法であると結論した。また、次年度運用を開始するひまわり8号についても、同様の補正方法を用いて、プロダクトを速やかに作成することができるという結論に達した。熱帯気象学研究全体としてみると順調に進行しており、論文や学会発表も滞りなく行っている。特に、巻雲活動の解析やケルビン波の活動度に関しての解析は進度が大きい。一方、衛星COSMICの温度データを用いた熱帯波動の精密解析や、力学機構による波動や循環に関する数値実験は本年度までには十分な成果をあげているとはいえない。研究全体のバランスは、研究の進行につれてかなり変化したので、交付申請時の研究内容とは必ずしも一致してない。雲データベースおよびそれを用いた研究に大きな重点が置かれたので、その分野では当初の計画を越えて進んだ面がある。
局所共振現象を取り入れた弾性波動・電磁メタマテリアル構造の創成

本研究ではトポロジー最適化を用いて、局所共振現象を組み込んだ新しい特性を有するメタマテリアルの創成を試みる。多材料からなる単位構造の周期構造に対し、波動問題の解析手法として適した境界要素法を用い、周期構造の解析に必要な高速化を行い、多材料に対するトポロジー最適化アルゴリズムや新しい形状表現法を開発する。これらを基に局所共振弾性波動・電磁メタマテリアルのトポロジー最適化法を開発し、弾性波ダイオード、波動変換、クローキングデバイス等のメタマテリアルを創成する。複数の材料から構成されるメタマテリアルの特異な波動現象に着目し、音、振動、電磁波、熱エネルギー等の移動を制御しようとすることを目的に、機械構造形状の設計手法として成功しているトポロジー最適化や境界要素法を用いて、局所共振現象を組み込んだ新しい特性を有するメタマテリアルの創成を試みるものである。メタマテリアルの局所共振現象が音波のみならず弾性波、電磁波でも引き起こすことが可能か、また可能な形状、材料定数の組み合わせは何で、振動遮断以外にどのような有益な性質を与えることができるかという不明な点を数値計算やトポロジー最適化の手法で検討をすることは学術的意義が高い。これらの結果をもとに、弾性波ダイオード、波動変換、クローキングデバイス等のメタマテリアルを創成することが期待できる。
在宅看護における死後の処置の実態とケアの見直しに向けた取り組み

2018年2月25日より育児休業を取得しており、本研究を中断しているため、当該年度に実施した研究の成果はない。アンケートの調査項目について、妥当であるかどうかの検討に時間を要した。また、学生教育に時間をさいていたため、アンケートの分析に時間を要している。現在育児休業取得中であり、本研究は中断中である。本研究を再開次第、調査内容の分析を行い結果をまとめる。その結果を踏まえ訪問看護事業所に勤務するがん看護専門看護師や、がん看護を専門とする研究者にスーパーバイズしてもらい、研究の第2段階としている死後の処置に関する研修会について検討していく。病院での看取りが主流となり、それまで遺族や親戚が担っていた死後の処置は看護師が担うようになった。近年、死後の処置の見直しが進み、教育機関で使用している教科書に記載された従来の処置方法では効果がないことが指摘されている。看護師の多くは死後の処置を臨床経験から学ぶという現状がある。特に在宅看護の場合、単独でケアを行うことが多く、看護師個人の経験や知識によって死後の処置に差があることが予測される。現在、在宅緩和ケアの需要が増え、在宅での看取りの質の向上が求められている。したがって、本研究は在宅での死後の処置とケアの現状を調査し、その結果をもとに訪問看護師を対象とした死後の処置に関する研修を行い評価することで、在宅での死後のケアの課題を検討することを目的としている。研究の第1段階として、福島県内の訪問看護施設で勤務する看護師に向けて、現在行っている死後の処置やケアの方法に関するアンケート調査を行う。アンケートの内容は、対象となる看護師の属性、看護師経験年数、訪問看護経験年数、現在勤務する施設での看取りの有無、過去の看取りの有無、現在勤務している訪問看護施設の概要について、現在行っている死後処置の具体的な方法、死後の処置の際気をつけていることや難しいと感じていること等である。アンケートの内容が妥当であるか、研究者の所属する大学の教員や大学院生、訪問看護事業所に勤務しているがん看護専門看護師にプレテストを行い、質問項目の追加や回答困難な質問事項の有無を確認してもらった。また、がん看護を専門とする研究者に意見をもらった。その後、本学の倫理委員会に本研究を申請し、実施を承認された。現在アンケート用紙作成し、6月30日までに返送してもらえるよう、5月中に福島県内の訪問看護事業所に発送する予定である。アンケートの調査項目について、妥当であるかどうかの検討に時間を要したため進捗が遅れた。アンケートの妥当性については、本学大学院でがん看護学を専攻している大学院生と訪問看護事業所に勤務するがん看護専門看護師、がん看護を専門とする研究者それぞれに意見をもらい、整合性をもって調査項目について吟味した。研究の第1段階として、福島県内の訪問看護施設で勤務する看護師に向けて、現在行っている死後の処置やケアの方法に関するアンケート調査を行った。アンケートの内容は、対象となる看護師の属性、看護師経験年数、訪問看護経験年数、現在勤務する施設での看取りの有無、過去の看取りの有無、現在勤務している訪問施設の概要について、現在行っている死後の処置の具体的な方法、死後の処置の際気をつけていることや難しいと感じていること等である。また、がん看あんk護を専門とする研究者に意見をもらった。アンケートは福島県内の訪問看護事業を135施設に各3部発送し、208通回収された。回収率は51%であった。現在アンケートの記載内容を集計、分析中である。また、学生教育に時間をさいていたため、アンケート結果の分析に時間を要している。福島県内の訪問看護事業所に勤務する看護師を対象とした死後の処置の実態に関するアンケートを5月中に発送し、6月30日までに返送をお願いする。78月にアンケートから得られたデータの入力を行う。

本年度中にアンケート内容の分析を終了し、その結果を踏まえ訪問看護事業所に勤務するがん看護専門看護師や、がん看護を専門とする研究者にスーパーバイズしてもらい、研究の第2段階としている死後の処置に関する研修会について検討していく。また、アンケート調査から得られた結果を平成30年度に開催される学会等で発表する。30年度は本研究を中断中であるが、再開しだい調査内容の分析を行い結果をまとめる。その結果を踏まえ訪問看護事業所に勤務するがん看護専門看護師や、がん看護を専門とする研究者にスーパーバイズしてもらい、研究の第2段階としている死後の処置に関する研修会について検討していく。本研究を再開次第、調査内容の分析を行い結果をまとめる。研究計画の進行が遅れ、予定していた使用額に至らなかったため。(理由)研究計画の進行が遅れ、予定していた使用額に至らなかったため。(使用計画)次年度は本件急を中断するが次年度以降データ入力等の人件費や、研究内容に関するスーパーバイズを受ける際の旅費に使用する。また、研究結果の研修会を開催する場合の会場費、交通費等に使用する。(理由)研究計画の進行の遅れと、現在育児休業を取得し本研究を中断しているため、予定していた使用額に至らなかった。(使用計画)本研究を再開後、データ入力等の人件費や、研究内容に関するスーパーバイズを受ける際の旅費に使用する。アンケートの回収後、データ入力等の作業のための補助員を予定する。また、データ分析用のソフトを購入予定である。研究内容に関してがん看護を専門にしている研究者にスーパーバイズを受けるに当たり、所在地へ出向くための旅費が発生する。本研究の第2段階である死後の処置の研修会の開催に向けて、がん看護専門看護師と在宅看護専門看護師との会議を行う予定であり、その費用が発生する。
位置センサーによる視覚障害者のキ-タイピング動作の分析

本研究は、視覚障害者のキ-タイピング動作の特徴を明らかにし、コミュニケ-シュン手段の一つとして、確固たる位置を築き上げつつある、コンピュータやワードプロセッサの利用をより正確にかつ迅速に行えることを目指したものである。1.実験機器のセットアップ、プログラムの開発測定機器は、本助成金で購入した位置センサーと、従来よりあるパーソナルコンピュータを接続することで利用可能となった。しかし、測定機器コントロール用のソフトウェアは自己開発となり、二ヶ月程度の日時を要した。命令送信、データ受信のタイミングに問題があったが、実験時には、十分な能力を発揮できる程度のソフトウェアとなった。2.晴眼者における予備実験、特徴抽出晴眼者における実験は、システム全体の検討、晴眼者のキ-タイピングの特徴の抽出のために行った。実験システムに問題はなく、計画通りに行った。実験課題は、アルファベットのaからzまでを順にタイピングするもので、計測対象は、タイピング中の両手親指の動揺とした。時間経過に伴う、親指の位置の変化が見られた。また、動揺の大きさに左右差が見られた。3.視覚障害者における実験、解析視覚障害者においても、晴眼者と同様な変化が見られた。しかし、親指の動揺の量に個体差はかなりあった。今回は、計測が比較的容易な親指を対象としたが、今後、他の指の動きの検討や、訓練機関等との関係を更に詳しく、行う予定である。
周波数領域テラヘルツ・トモグラフィの研究

近年、テラヘルツ・パルス波を利用して物体の3次元断層画像を得る「テラヘルツ時間領域トモグラフィ技術」が、非破壊検査・診断の分野で利用され始めている。本研究では、システムの小型化、低価格化、高性能化を目指し、次世代のテラヘルツ・トモグラフィ技術として、テラヘルツ波スペクトルを制御することによる「周波数領域トモグラフィ技術」の研究に世界に先駆けて着手し、動作原理の実証と実用上の技術課題を明らかにした。当該年度においては、最終目標である周波数領域THzトモグラフィシステムの開発に向け、まず「広スペクトル幅(低コヒーレンス)テラヘルツ信号源」を用いた3次元イメージング(時間領域トモグラフィ)システムの開発に着手した。時間領域THzトモグラフィシステムを構成するコア技術として、(1)300GHz帯において、スペクトル幅とその中心周波数を連続的に変化させることのできるテラヘルツ信号源の開発(中心周波数:250GHz400GHz、スペクトル幅:10GHz100GHz、最大平均出力:>50μWを達成)、(2)小型マイケルソン干渉計の開発(ビームスプリッタの設計手法を開発し最適化を達成)を完了し、今年度の目標としていた、時間領域トモグラフィシステムによる3次元イメージング画像の取得に世界で初めて成功した。2次元方向ならびに深さ方向の空間分解能は、それぞれ、2nm、1nm程度であり、上記テラヘルツ信号源の中心周波数、帯域ならびに光学系から理論的に得られる限界値と一致したことから、さらなる分解能向上のためには、より高い周波数のTHz波を利用することが最も有効であることが明らかになった。本成果を国際会議において発表し、最優秀学生論文賞の獲得や、OCT News (Optical Coherence Tomography専門ニュースサイト)に取り上げられるなど、国内外からの高い評価と反響を得た。また、今年度開発した技術をベースにして、次年度から、周波数領域THzトモグラフィシステムの開発に展開するために、周波数を高速に掃引するTHz波信号源の開発に着手し、200GHzから500GHzを0.1秒以内で連続掃引できる信号源の開発に成功した。以上、当初の計画どおり、時間領域THzトモグラフィシステムを所期の性能で実現し、該システムで最適化した干渉計を用いて周波数領域型トモグラフィに展開できる見通しが得られた。最終年度にあたる本年度は、「周波数掃引型領域トモグラフィ(THz-OCT)システム」の実用化に不可欠な、高空間分解能化と画像取得の高速化の2つのポイントに注力し、プロトタイプシステムを開発した。具体的に得られた成果は以下のとおりである。1)高空間分解能化:周波数逓倍を利用した全電気技術により、430GHz750GHz帯の周波数掃引型トモグラフィシステムを開発した。奥行き分解能として、該帯域から理論的に予想される分解能、約0.7mm(空気中)を実験的に実証し、目標としていたサブミリメートル分解能を達成した。2)全電気技術と光技術との比較:並行して、昨年度開発した光技術を用いた周波数掃引型THz-OCTシステムの性能向上を推進し、奥行き分解能0.6mm、横方向分解能0.45mmを達成した。また、奥行き方向の測定精度として±3umが確認され、ペットボトル、ICカード、ケーブル等の単層・多層膜の厚み計測に有効であることを示した。また、光技術を用いた場合、より広帯域の信号発生が可能であり、検出器の広帯域化により、一層の高分解能化が期待できる。一方、全電気システムでは、光技術に比べて約10倍の高出力化が可能であり、損失の大きな物体へ適用することができる。3)測定時間短縮化技術の開発:システムの測定時間を支配している要因は、2次元平面方向の画像を得るためにメカニカルステージで被測定物を動かすところにあった。そこで、新たに設計したFθレンズとガルバノミラーを組み合せることにより、1次元のビームスキャナーを開発し、上記の全電気方式THz-OCTシステムに導入した。±30mmの範囲を0.2秒で計測可能となり、今後、2次元スキャナーの導入によるリアルタイム計測の実現の見通しが得られた。上記の成果に対し、国内学会の論文賞2件、海外学会の論文賞1件、ならびに招待論文2件と、高い評価が得られた。当該年度においては、昨年度の「時間領域型トモグラフィシステム」で確立した小型干渉計システムをベースに、本計画の目標である「周波数掃引型トモグラフィシステム」の研究を進めた。得られた成果は以下のとおりである。1)波長可変レーザとフォトダイオードを用いて、240GHz450GHzの帯域で単一周波数の電磁波を連続的に掃引する「周波数掃引型トモグラフィシステム」を開発し、3次元イメージングに世界で初めて成功した。また、理論限界に近い、奥行き分解能1.55mm、横方向分解能1.7mmを達成するとともに、昨年度開発の時間領域型システムと比較して、測定時間が約40%に短縮された。画像に関しては、信号源の総帯域が同じであれば、時間領域、周波数領域で大きな差がないことが確認された。

2)光技術の代わりに、周波数逓倍技術を用いて300GHz帯電磁波を連続掃引する全電気システムを開発し、光技術を用いたシステムとの比較を行った。電気部品の制限により180GHz380GHzまでしか掃引できなかったが、帯域により決まる分解能を達成した。加えて、光技術に比べて約一桁を超える出力パワーが得られており、測定対象に応じて、光技術と電気技術をすみ分けることができると結論できる。3)適用領域の拡大を目指し、物質透過率が高くなり、より深度の大きな情報が得られる30GHz帯のトモグラフィシステムの開発を行い、コンクリート内部の亀裂や木質材料の診断などに適用できることが明らかになった。4)光技術を用いた450GHz730GHzの広帯域の信号発生に成功し、これを周波数掃引型システムに導入して予備実験を行った結果、1mm以下の奥行き分解能が得られる見通しを得た。上記の成果に対して、2名の学生が国際会議および国内研究会での最優秀論文賞を獲得するなど高い評価が得られた。目標としていた、300GHz帯の低コヒーレンステラヘルツ信号源を用いた「時間領域トモグラフィ」システムを構築し3次元イメージングに成功、国際会議に発表し、最優秀学生論文賞として高い評価を受けたこと、また、周波数領域トモグラフィへの展開に向けて、高速周波数掃引型信号源の開発を完了したこと。25年度が最終年度であるため、記入しない。目標としていた300GHz帯の周波数掃引型のトモグラフィシステムの開発を順調に進め、3次元イメージングに成功、国際会議における最優秀学生論文賞、国内研究会における最優秀論文賞し高い評価を受けたこと、適用領域(測定対象)の拡大のため30GHz帯のトモグラフィシステムの開発に展開できたこと、さらに最終年度に予定していた600GHz帯のトモグラフィシステムの開発に早期着手し原理実験に成功したこと。時間領域トモグラフィの開発に早期に成功し、またその有用性が確認されたことから、可能な限り、計画を前倒しで研究開発を進め、実用に向けた諸課題を明らかにしていきたい。時間領域から周波数領域トモグラフィ、そして高周波化と、当初の計画を上回る進捗で研究が進んでいることから、今後、より実用を目指した観点から技術を磨き、デモンストレーション等が容易にできるシステムまで完成度を高めていきたい。
原始惑星系の進化と固体惑星探査の基礎

将来の重点領域研究を目指した本研究では、まず重点領域申請を相定した研究グループごとに、これまでの日本における研究の成果、今後の重要課題、国内研究で立ち遅れている分野のサーベイを行うこととし、以下のような一連のワークショップ(WS)を企画・実行した。a)惑星探査計画WS(1993年1月21日開催:参加者60名)b)小惑星・彗星の起源と探査,太陽系始原物質の研究と分析技術の確立合同WS(1992年11月17,18日開催:参加者18名)c)微惑星の衝撃破壊WS(1992年12月5日開催:参加者27名)d)惑星集積過程の理論WS(1992年12月4日開催:参加者27名)e)原始地球環境の進化と生命WS(1992年7月1820日開催:参加者9名)f)原始惑星系円盤WS(1992年5月18日開催:参加者43名)更に、上記ワークショップの総括及び本重点領域申請へ向けた最終準備のため、1993年1月1920日に合同シンポジウム(於東京工業大学:参加者数95名)を開催した。この中で、まず、各ワークショップ世話人または幹事から、各分野の研究のレビューと今後重点的に研究すべきテーマについて報告があった。それらをもとに班構成の妥当性、各班毎の予想される成果、班相互の協力関係及び相互批判のあり方について、つっこんだ議論を行い、その結果は3月の重点領域研究申請として結実した。
１個の造血幹細胞からの自己複製誘導

これまでの研究によって、複数のサイトカインが造血幹細胞の自己複製をもたらすことが示唆されていた。本研究ではTPO (thrombopoietin)とIL-12 (Interleukin-12)に注目して、自己複製誘導作用に相違があるかどうかをシングルセルで検証した。その結果、SCF+TPOおよびSCF+IL-12によってShort-term HSC (Hematopoietic Stem Cells)が有意に増加することが明らかとなった。また、両者には一部のlong-term HSCsも増幅する作用があることが示唆された。両者の効果の相違を明らかにするため、現在も追加実験を施行中である。本研究の最終目標はシングルセル培養を使って、造血幹細胞の自己複製誘導が可能であることを示すことである。この目的を果たすために2つの重要課題をクリアする必要がある。1.より能力の高い造血幹細胞を用いること。2.新たな培養条件を試みることである。今年度は特に1.の課題に挑んだ。従来マウス造血幹細胞としてCD34陰性c-Kit陽性Sca-1陽性Lin陰性(CD34-KSL)細胞を用いてきた。本研究からは、さらに純度の高い造血幹細胞としてCD150強陽性CD41陰性CD34-KSL(CD150high41-34-KSL)細胞を用いた。我々はまずシングルセル移植によって、CD150high41-34-KSL細胞が長期(>1年)造血系再構築能を有することを確認した。さらに、本研究によって新たに確立したシングルセル培養法(初期分裂様式の解析とFACSを用いたコロニーの定量的解析を組み合わせたアッセイ)を用いて、これらの細胞が高い頻度(>90%)で、コロニーを形成すること、形成されたコロニーの半数以上が好中球、マクロファージ、巨核球、赤芽球を含む多分化コロニーであること見出した。また、初期分裂の特徴として、第一分裂までに長時間を要すること(平均29時間)、前駆細胞と比較して一回の分裂に長時間(平均21時間)を要することが明らかとなった。興味深いことに、CD150high41-34-KSL細胞はin vitroアッセイでもかなり不均一な集団であることを示している。この不均一性と造血幹細胞性の間に何らかの関連がないか現在検討中である。CD150+CD41-CD34-c-Kit+Sca-1+Lin- (CD150+41-34-KSL)long-term (LT) hematopoietic stem cells (HSC), CD150-41-34-KSL short-term (ST)HSC, CD150+41+34-KSL repopulating common myeloid progenitors (rCMP)等を用いてSingle-cell PCRを行い、サイトカイン受容体、ケモカイン受容体等の発現を解析した。予測通り、c-Kit受容体はほぼすべてのLT-HSC, ST-HSC, rCMPに発現していた。また、c-Mpl受容体もぼぼすべてのLT-HSC, rCMPに発現していたが、ST-HSCでは約70%に発現がみられ、Lymphoid-primed multipotent progenitors (LMPP)への分化に伴い、さらに発現が低下することが明らかとなった。一方、G-CSF受容体はLT-HSC, ST-HSC, rCMPの約半数に発現しており、LMPPへの分化に伴い、発現細胞が増加することが観察された。gp130受容体はこれらの細胞の約80%に発現していたが、IL-6受容体alpha鎖、IL-11受容体alpha鎖の発現はほとんど検出されなかった。IL-12受容体はbeta1鎖またはbeta2鎖のどちらが発現している細胞を検出したが、両者を発現している細胞はわずかに検出されたのみであった。受容体発現解析結果はそれぞれのリガンドによる分裂誘導作用とよく相関することが明らかとなった。なお、ケモカイン受容体では各細胞にCXCR4が低レベルで発現していた。申請者らは最近、造血幹細胞にはLT (Long Term)、IT (Intermediate Term)、ST (Short Term) HSC (Hematopoietic Stem Cells)があることを明らかにしてきた。それぞのHSCは移植後の寿命の長さによって区別される。造血幹細胞の寿命はin vivoにおける自己複製の程度と関連があると考えられた。本研究によって、これらの造血幹細胞はin vitroにおけるサイトカイン反応性が異なることを見い出した。しかし、それぞれの造血幹細胞が異なるサイトカインによってin vitroで異なる自己複製の程度を示すかどうか不明であった。そこで、申請者らはシングルセル培養とシングルセル移植を組み合わせることによって、この問題に挑んだ。CD150+CD41-CD34-Kit+Sca-1+Lin- (CD150+41-34-KSL)細胞分画にはLT-HSC、IT-HSC、ST-HSCが混在している。この細胞を用いた10-20個の移植結果はST-HSC、IT-HSC、LT-HSC活性を示す細胞がTPO (thrombopoietin)およびIL-12に対して異なる自己複製誘導の程度を示すこと示唆した。次に、CD150+41-34-KSL細胞のシングルセル移植を行いコントロールとした。また、CD150+41-34-KSLを用いてシングルセル培養を7日間行い、培養細胞を移植した(クローナル細胞移植)。