hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微細加工電極により分極・駆動される強誘電体の超音波原子間力顕微鏡による非破壊評価

走査プローブ顕微鏡により逆圧電応答を計測する圧電応答顕微鏡(PFM)により、強誘電体メモリ用薄膜の疲労現象やMEMSのアクチュエータ用薄膜の性能向上のメカニズムが明らかにされつつある。しかしデバイスの動作環境、すなわち分極反転過程および逆圧電駆動中の分域をナノスケールの空間分解能で観察する手法は確立されていない。本研究では、表面に作製した電極対(表面電極対)の微小なギャップを利用してデバイスの動作環境の再現を試み、ナノスケールにおける弾性特性評価が可能な超音波原子間力顕微鏡(UAFM)により評価して、強誘電体材料の実用的な環境における材料評価技術の確立を目的とした。強誘電体材料には様々なものがあるが、ここでは特定の結晶方位に分極処理を施すことで従来の材料に比べて著しく高い圧電係数を発現することで近年注目されているマグネシウムニオブ酸鉛(Pb(Mg2/3Nb1/3)O3-PbTiO3:PMN-PT)単結晶について実験を行った。その結果、この材料はキュリー点が130°Cと低いために真空蒸着による電極作製時の入熱で脱分極分域組織が発生してしまったものの、表面電極対の電場で分域構造を駆動可能なことが初めて示された。その際に発生した分域境界をUAFMで観察した結果、表面下で斜めになっていることを示唆する結果が得られた。これはPFMのように誘電率の高い材料で電場が表面に集中する状況では不可能な測定であり、UAFMによる表面下欠陥の3次元構造の解析の可能性を実証できた。このように強誘電体材料の分域構造の評価において表面電極対を用いた電界印加およびUAFMによる非破壊評価が有用なことを初めて実証した。以上の研究により微細加工電極により分極・駆動される強誘電体の超音波原子間力顕微鏡による非破壊評価に関する基盤技術が確立でき当初の目的を達成した。本研究では、強誘電体材料の実用的な環境における材料評価技術を確立することを目的として、材料の表面に作製した電極対の微小なギャップを利用したデバイスの動作環境の再現およびナノスケールにおける弾性特性評価が可能な超音波原子間力顕微鏡(UAFM)による評価を行う。研究計画は(1)微細なギャップを持つ電極の作製、(2)分極反転過程の分域組織の観察・評価、(3)交流電界による分極組織の駆動と分域の観察・評価、(4)圧電特性の定量評価であり、今年度には下記の研究を行い、成果を得た。1.微細加工電極対の作製フォトリソグラフィのリフトオフプロセスを用いて間隙が210μmの電極対を作製する技術を習得し、PMN-PT単結晶に作製することに成功した。ここでPMN-PTは圧電係数が著しく大きく医療用超音波探触子に重要な材料であるが抗電界(分極反転の閾電界)が小さいために、本手法の有効性を検証するのに適すると考えられる。そして強誘電体テスター(高電圧発生器+電荷アンプ)によりマクロな電界-分極特性を測定した結果、表面電極対により分極反転の誘起が可能なことがわかった。2.反転過程の分域組織の観察・評価表面電極対の基本的な有効性が検証できたのでDC電界強度の増加に伴う分域の挙動をUAFMにより評価した。ここでUAFMは強誘電体分域の弾性異方性や分域境界の弾性異常を評価できる。またUAFMの観察結果と分域構造との関係を検証するために圧電応答力顕微鏡(PFM)を適用した。その結果、±10Vの電圧印加により分域構造の変化が現れることがわかった。

さらに電極近傍において特異な形状の強誘電体分域が誘起された。ここで誘起された組織の弾性特性を高精度に評価するためには、UAFMにおけるカンチレバーの振動スペクトルに重畳するスプリアス振動を抑制する必要があった。そこで原因の究明を行い、解決策を見出した。本研究では、強誘電体材料の実用的な環境における材料評価技術を確立することを目的として、材料の表面に作製した電極対の微小なギャップを利用したデバイスの動作環境の再現およびナノスケールにおける弾性特性評価が可能な超音波原子間力顕微鏡(UAFM)による評価を行った。その結果、以下の成果を得た。(1)微細なギャップを持つ電極の作製著しく高い圧電係数を有するPMN-PT単結晶に表面電極対を作製した。リフトオフ加工には真空蒸着が適していた。電界印加時の電極の剥離を防止するために水晶基板などで実績のあるAu/Cr膜を用いた結果、10μmの間隙を十分な精度で作製できた。材料本来の分域構造を保つためにはキュリー点(約130°C)よりも低温で作製する必要があるが、真空蒸着では基板の水冷などの対策を行っても達成が困難だった。(2)分極反転過程の分域組織の観察・評価PMN-PTでは分域構造の観察にねじり振動により分極の面内成分を評価するラテラル圧電応答力顕微鏡(L-PFM)が有用である。試料作製の状況(1)からギャップ領域には入熱による脱分極構造が見られたため、DC電場を印加して分極処理を試みた。5kV/cm以下の電場では可逆的な分極反転がL-PFMにより見られ、このとき分域境界は移動しないことがUAFMにより観察された。一方それ以上電場では分域境界は移動して、印加した電場に対して優先的な方位の分域の成長が観察された。これらの結果から熱脱分極組織は表面に局在化した構造であることがわかった。またUAFMにより表面下で分域境界が傾斜して存在していることを支持する結果が得られた。(3)水平曲げ振動モードの分域境界のせん断弾性特性の評価ねじりモードUAFMはせん断弾性の情報を得られるが低感度が欠点だった。本研究でカンチレバーのスプリアス応答を抑制した結果、水平曲げモードの測定に成功し感度を改善できる見込みが得られた。PMN-PTに適用した結果、分域境界でせん断弾性が低下する可能性が初めて実証された。
実戦的なシステム分析・IT技術者教育のためのCASEツール統合・高度化の研究

我が国の経済を回復するには、産業へ更に深くITを適用することが不可欠である。しかし、大規模合併銀行の情報システムが大きな社会問題を起こした等の事例は多い。このように、我が国の大規模情報システム開発の実戦的な能力は必ずしも高くはない。その中で、ビジネス・リエンジニアリングのためのシステム分析能力と、大規模システム開発のためのプロジェクト・マネジメント能力は特に問題である。一方、e-Japan構想では高度なIT技術者・研究者の人材教育が重視されている。しかし、大学などにおいて、大規模情報システム開発の実戦的能力を育成するための教育方法は、未開発である。そこで、以下の研究を行った。(1)UML・仕様大規模合成大規模情報システム開発に必要なUML記述仕様の合成をレビューするためのルーズリー結合の支援ツールを研究した。また、その評価によって弱点と判明した動的モデルについて、ルールベースの記述法を導入した。組込みソフトウェアの仕様については、イベントドリブンに着目した仕様理解のための抽象構造も研究した。(2)システム分析(3)プロジェクト・マネジメントプロジェクト要件の価値管理が可能なERVM(Earned Requirement Value Management)のモデリングとツールを研究した。さらに,その研究をソフトウェア開発の上流工程へ拡張して、品質管理とリスク管理に有効なトレーサビリティモデルを研究した。平成15年度の研究実績は以下のとおりである.(1)UML・仕様大規模合成情報システム開発の初期に来る要求分析工程において仕様の大規模合成が必要となっているが,現在その作業が大きな課題となっている.そこで,UMLで記述した仕様をいくつも合成した要求仕様のレビュー作業を支援するためのCASEツールを研究し,そのプロトタイプを作成した.UML自体のCASEツールは既に多数,存在しているので,それらのツールをルーズリーに結合するためのシステムを作成した.(2)システム分析業務分析の種々の手法について情報を集めるとともに,その試行も行った.従来,無駄を排除するためのリーン・メソッドが良く適用されていたが,最近は組織の全体最適化を図るための制約理論(TOC, Theory Of Constraint)に期待が集まっている.これらの手法の組み合わせ適用を試行することによって,それぞれの手法の役割が判明した.また,従来適用されて来たリーン・メソッドについては,当方で研究中の業務分析プロセス・モデリング技術を適用して,CASEツールのプロトタイプを作成した.(3)プロジェクト・マネジメントプロジェクトの進捗を管理するための方法として,従来からEVM(Earned Value Management)が存在している.一方,変化の激しい現在においては,システムを開発している途中に,プロジェクト要件の価値評価が変化することがある.さらに,その変化を考慮して,プロジェクト計画を修正することもある.そこで,ERVM(Earned Requirement Value Method)をモデリングし,そのモデルを適用したCASEツールのプロトタイプを作成した.その際,既存のプロジェクト・マネジメント用ツールに存在する機能は活用するため,そのツールとの結合を図った.国内において,プロジェクト・マネジメントは現在,発展期にある.そこで,平成15年10月にプロジェクト・マネジメント学会の九州支部を設立し,九州・山口地域においてプロジェクト・マネジメントの普及を図るとともに,プロジェクト・マネジメントの最新動向を吸収し,研究へ反映している.1 UML・仕様大規模合成情報システム開発の要求分析工程において仕様の大規模合成が必要であり,現在大きな技術課題となっている.昨年度は、UML記述の仕様をいくつも合成した要求仕様のレビュー作業を支援するためのCASEッールを試作した.本年度はそれを評価した結果,動的モデルの合成の問題が明確になった.そこで,UMLの動的モデルは記述力が弱いので,ルール・ベースの記述へ拡張し,組込みシステムを事例に仕様合成法を研究し,その有効性を確認した.2システム分析(ビジネス・リエンジニアリング)本年度は実際の中小企業を調査させていただき,業務分析のためのデータをCASEツールに投入して、リエンジニアリングのための業務分析を試行した.その結果,最近はやりつつあるTOC(Theory Of Constraint)の観点から見ると,種々の問題点が指摘された.3プロジェクト・マネジメント昨年度はプロジェクト要件の価値変化に対応できるERVM(Earned Requirement Value Method)をモデリングし,その試作も行った.この方式は品質機能展開QFDを適用しているが,最近の情報システム開発には高品質が要求されている.

そこで,本年度は、システム開発の上流工程において品質管理の部分を強化し,品質クリティカル・パスの概念を研究した.なお,昨年度秋にプロジェクト・マネジメント学会の九州支部を設立し,九州地域においてプロジェクト・マネジメントの知識普及や研究課題発掘を図るとともに,プロジェクト・マネジメントの最新動向を吸収し,本研究へ反映している.本年度は研究計画の最終年度に当たり,以下の研究を行った.1.UML・仕様大規模合成UMLの動的モデルは記述力が弱く,特に仕様合成には不向きである.そのため,ルール・ベースの記述へ拡張して,組込みソフトの仕様記述を行った.さらに,イベント・ドリブンに着目した仕様の抽象構造を研究し,仕様の階層も研究した.この仕様の抽象構造と階層は,仕様の合成に良い見通しを与えることができる.2.システム分析(ビジネス・リエンジニアリング)最近は,社会が急激な変化を受けているので,プロジェクト形式の業務が増えている.そこで、現在流行りつつあるTOC(Theory Of Constraint)に着目して、プロジェクト形式の業務のビジネスのリエンジニアリングについて研究した.具体的には,TOCにおけるCCPM(Critical Chain Project Management)導入の成功事例を,PMBOKの知識エリアや,CMMIのレベルや,社員の心理的な側面から分析することによって,リエンジニアリングの条件を明らかにした.なお,CCPMのバッファ・マネジメントのツールも作成した.3.プロジェクト・マネジメント昨年度はシステム開発の上流工程における品質管理に着目したプロジェクト・マネジメントのモデルを作成したので,本年度は更に上流工程へ研究を進めた.具体的には,システムに対するユーザー要求を出発点とするトレーサビリティのモデルを作成した.このモデルにより,システム開発上流工程における作業の順序関係を定義できる.また,仕様修正の影響範囲も容易に確認でき,レビュー項目の整理にも有効である.特に,組込みソフトウェア開発の上流工程においては要求分析と設計が錯綜しているので,本モデルの活用が望まれる.
骨髄腫細胞におけるCD19遺伝子の転写調節因子の変異

骨髄腫細胞は正常の形質細胞と全く異なり細胞表面抗原CD19を発現していない。このCD19発現の消失が形質細胞の発癌機構となんらかの関連があるものと考え、本研究を行なった。骨髄腫細胞における細胞表面抗原CD19の発現消失はCD19遺伝子の発現のないことによった。更にCD19遺伝子発現の消失はその転写因子Pax-5遺伝子の発現消失によることがわかった。Pax-5遺伝子にコードされているBSAP活性をゲル・シフト法で調べると、骨髄腫細胞ではBSAP活性は検出されないことも確認された。従って、骨髄腫細胞においてはPax-5遺伝子の発現に変異があることが明らかになったので、平成8年度は、Pax-5遺伝子の転写調節機構を明らかにするべく、ヒトPax-5遺伝子5'側上流のDNA断片をPCRによるgene walking法にてクローニングし塩基配列を決定した。クローン化した全長1,050bp DNAの塩基配列から予想される転写因子の結合部位にはLyf-1(Ik-1),Ikaros-2(Ik-2),bHLH,E-47,Sox-5等の結合部位が認められた。また、クローン化した全長1,050bp DNA断片のうちで、promoter活性として5'上流から70bpから820bpの領域が必要であることが明らかにした。Pax-5遺伝子を発現しているB細胞株Rajiから核抽出物を得、クローン化した1,050bp DNAからのDNA断片をtemplateにしてgel shift assayを行い、各probeに特異的に結合する因子活性を認めた。以上より、本研究により骨髄腫細胞ではCD19遺伝子の転写因子であるBSAPの発現がなく、それはBSAPをコードするPax-5遺伝子の発現変異によることが明らかとなった。更に、ヒトPax-5遺伝子の5'上流の転写調節領域のDNA塩基配列を明らかにし、その予想される結合因子部位を明らかにした。本研究でクローン化した5'上流1,050bpの転写調節領域の更なる研究は今後骨髄腫の癌化を明らかにする上で極めて重要となることが期待される。骨髄腫細胞は正常の形質細胞と異なり細胞表面抗原CD19を発現していない。このCD19発現の消失が形質細胞の発癌機構となんらかの関連があるものと考えられる。CD19遺伝子の発現機構をその転写因子Pax-5遺伝子の発現調節の面から検討した。高γグロブリン血症および骨髄腫患者の骨髄穿刺液からそれぞれ正常形質細胞と骨髄腫細胞を、既報のごとくセル・ソーターで分取し、RNAを注出しRT-PCR法でCD19,Pax-5,E2AおよびId遺伝子mRNAの発現を調べた。その結果、正常形質細胞ではこれらすべてのmRNA発現を認めたが、骨髄腫細胞ではCD19とPax-5mRNAの発現は認められなかった。つまり、骨髄腫細胞における表面抗原CD19の発現の消失は、CD19mRNA発現の消失さらにPax-5mRNA発現の消失によることが示された。更に、Pax-5遺伝子にコードされているBSAP活性をゲル・シフト法で調べると、骨髄腫細胞および骨髄腫細胞株にはBSAP活性は検出されなかった。これらの研究成果により、骨髄腫細胞におけるCD19遺伝子の発現消失はその転写調節因子Pax-5遺伝子の発現の消失によることが明らかになった。現在、Pax-5遺伝子の転写調節機構を明らかにするべく、Pax-5遺伝子5′側上流のDNA断片をクローニングし塩基配列を決定しつつある。

骨髄腫細胞は正常の形質細胞と異なり細胞表面抗原CD19を発現していない。このCD19発現の消失はその転写因子Pax-5遺伝子の発現消失によることが前年の研究より明らかとなったので、本年度は、Pax-5遺伝子の転写調節機構を明らかにすべく、ヒトPax-5遺伝子5′側上流のDNA断片をPCRによるgene walking法にてクローニングし塩基配列を決定した。クローン化した全長1,050 bp DNAの塩基配列から予想される転写因子の結合部位にはLyf-1(Ik-1), Ikaros-2(Ik-2), bHLH, E-47, Sox-5等の結合部位が認められた。また、クローン化した全長1,050 bp DNA断片は陽性コントロールと同等のpromoter活性を示した。820 bpの欠失mutant (Δ-820)で全長のDNA断片と同等のpromoter活性を示した。また、70bp欠失mutant(Δ-70)では、ほとんどpromoter活性がなかった。従って、promoter活性として5′上流70 bpから820 bpの領域が必要であると考えられた。この領域の中にE2A (E-47), Sox-5, Ikaros, bHLH等の結合部位が認められたことは、すでに報告されているE2A, Sox-4,あるいはIkarosのknockoutマウスでのPax-5遺伝子発現の欠失と符合した。Pax-5遺伝子を発現しているB細胞株Rajiから核抽出物を得、クローン化した1,050 bp DNAからのDNA断片(probeA, BあるいはC)をtemplateにしてgel shift assayを行った。probeAではOct-1, GATA-1, Sox-5、probeBではIk-2, GATA-2, GATA-3, E47の、さらにprobeCではLyf-1, Ik-2, bHLHの結合部位があり、各probeに特異的に結合する因子活性を認めた。本年度はPax-5遺伝子の5′上流の転写調節領域のDNA塩基配列を明らかにし、その予想される結合因子部位を明らかにした。promoter活性として、少なくとも5′上流-70から-820bp領域が同定された。
清朝における八旗の支配構造と生計問題に関する財政史的研究

本研究の課題は,東北アジアで満洲を中核として成立し中国に進出した清朝が,中国経済の只中におかれることとなった八旗の生計をいかに保護していたのかを解明することである。私はその課題に通貨問題の側面から取り組み,論文「清,康熙末年から乾隆初年の京師における制銭供給と八旗兵餉-「征服王朝」清朝による八旗生計の保護に関連して-」(『史学研究』第249号)において,銅銭の対銀比価高騰によって八旗生計が打撃を受けていることを清朝中央が問題視し,採算割れにも関わらず京師宝泉・宝源両局の制銭鋳造を拡大し,八旗兵餉への制銭搭放を拡充していったことを明らかにした。さらに,かかる通貨問題・通貨政策が清代貨幣史・清朝貨幣政策史の全体のなかでどのような位置を占めるものなのかを解明するため,各省をも考察対象に含めて,江南の銭貴問題と江蘇・浙江両省の対応を分析した「清代乾隆初年の江南における銭貴の発生と清朝政府の対応」(『東洋学報』第87巻4号),銅銭の使用が極めて限定的であった清初の各省における清朝の制銭供給政策の政策的意図を検討した「清初各省の制銭供給政策-銀の時代の清朝と銅銭-」(『史学』第74巻4号,印刷中),京師や江南で銭貴が問題化していた時期に銅産省である雲南省でいかなる制銭鋳造が行われていたのかを跡づけた「清代雍正年間から乾隆前半の雲南における制銭鋳造の展開」(『社会文化史学』第48号,印刷中)を発表した。なお,2006年8月には中国第一歴史档案館(中華人民共和国・北京市)において未刊行档案史料である「戸科史書」の調査を行った。前掲「清初各省の制銭供給政策-銀の時代の清朝と銅銭-」はその成果である。口頭発表「明朝における銀財政の成立と貨幣政策」(歴史人類学会例会,筑波大学,2004年7月2日)では,明代中葉に銀財政が成立した後に大運河で課される内地関税および京師(首都北京)における商税で銅銭の徴収が続いていた理由を分析し,大運河の関税における銅銭徴収は宦官の財源保持の結果に過ぎず,京師の商税における銅銭徴収は官銭の流通を図った施策だったことを解明した。そして,以後の貨幣政策が徴税における銀への換算・代替の徹底と京師への一方的・大規模な銅銭供給に向かっていったことを指摘した。これをもとに,論文「明,嘉靖万暦初年の船料・商税における銅銭と宝妙-銀財政最初期の貨幣政策の実情-」(『史境』第49号,35-48頁,2004年)を発表した。また,口頭発表「清,雍正乾隆初年の京師における戸工両部の制銭支出と禁旅八旗の兵餉」(第41回日本アルタイ学会,藤屋旅館,2004年7月19日)では,清代雍正年間から乾隆初年に京師において銭価(銅銭の対銀比価)が高騰した際,清朝政府が採算割れに陥りながらも銅銭を積極的に鋳造して八旗兵への給与の一部に支出していた理由を分析し,八旗兵は給与として銀を得ても民間で銅銭に兌換しなければならず,それが銭価高騰の要因になると同時に金融業者による銭価吊り上げを惹起していたので,清朝は八旗兵の生計を保護するため給与の一部を銅銭に置き換えていたことを明らかにした。前掲「清初各省の制銭供給政策-
訪問看護師が把握する高齢の親及び高齢ひきこもり者の実態と包括的支援モデルの構築

本研究の目的は、訪問看護師が把握する高齢の親及び高齢ひきこもり者の実態の把握と包括的支援モデルの構築である。筆者はこれまでの研究で訪問看護師と親子の関わりを調査し、当事者が親の介護を通して成長する姿をとらえた。一方で、当事者支援は看護師の個人的努力に負う点が大きいため、支援の手からこぼれおちる当事者もおり、継続的なサポートが難しいという問題が顕在化した。本研究では訪問看護師が把握する、介護が必要になった高齢の親及び同居する主として40歳以上のひきこもり当事者の実態と当事者への継続支援が困難になる要因を明らかにする。初年度は訪問看護をきっかけにひきこもり当事者が社会資源や支援に繋がった事例と繋がらなかった事例について訪問看護ステーションに所属する看護師への聞き取り調査を実施した。まず、先進的な取り組みで継続支援の成果を上げている訪問看護ステーションに、支援に繋がった事例の実際や地域連携において成功している要因、地域包括ケアシステムのあり方などについて聞き取り調査を行った。また、親への訪問終了と同時に当事者との関係が途絶えた事例についても、調査協力者が考える問題点や必要と考える地域包括ケアシステムのあり方などについて聞き取り調査を行った。当初の計画では訪問看護ステーションのみへの聞きとり予定であった。しかし、課題に入る前にひきこもり当事者及び親の支援に深く関わっている、社会福祉協議会職員や高齢ひきこもり当事者への就労支援を行っている事業主などへも事前の調査が必要と考えて聞きとりを行った。現在聴取内容を逐語化し分析を行っているところである。当初の計画では10施設の訪問看護師への聞きとり予定であった。しかし、問題や課題を明確化し、質的及び量的調査に繋げるためには看護師以外の他職種に対しても聞きとりが必要であると考えた。その結果、課題に入る前にひきこもり当事者及び親の支援に深く関わっている、社会福祉協議会職員や高齢ひきこもり当事者への就労支援を行っている事業主など、関連他職種への聞きとりを行ったために、本年度実施予定の訪問看護師への聞きとり調査が遅れる結果となった。10か所の訪問看護ステーションに所属する訪問看護師に対し、ひきこもり当事者が社会資源・支援に繋がった例と繋がらなかった例の聞き取り調査を完成させる。当初の予定では訪問看護師のみが聞き取り調査の対象であったが、追加で地域包括支援センター職員にも聞き取り調査を実施していくこととする。データは逐語録を作成し、コード化、カテゴリ化し質的に分析する。カテゴリをもとに質問項目を作成し、訪問看護ステーション及び地域包括支援センターへのアンケート調査を実施する予定である。当初の計画では、2018年度に10か所の訪問看護ステーション及び訪問看護師にインタビューを行い、データ分析する予定であったが研究に遅れが生じたため、予算を執行することができなかった。【使用計画】遅れている(2018年度分の)調査を、2019年度に実施し分析する予定である。
簡便分析試薬としての新規なデンドリマー型蛍光性化学センサーの開発

簡便分析試薬となる、新規なデンドリマー型蛍光性化学センサーを合成し、その性質について調べた。分岐鎖にアミノ基とエステル基をもつTG0,TG1,NG1,NGIは、Al^<3+>,Fe^<3+>,Cu^<2+>,Zn^<2+>を添加すると、長波長側の蛍光が減少し、340nm付近のナフタレン環由来の蛍光が増大した。これは、3級アミンとナフタレン環との分子内相互作用による分子内エキサイプレクスが、3級アミンに金属イオンが配位されることで、形成されなくなったためである。TG1の部分骨格はNG0と類似の構造のため、金属イオンの補捉に関する選択性はよく似ており、Zn^<2+>に対して最も強い蛍光を示した。一方、NGIではAl^<3+>に対して最も強い蛍光を示した。TG1,NG0,NG1の蛍光強度のモル比プロットから、NG0は金属イオンと1:1錯体を形成し、TG1は少なくとも2個以上の金属イオンと、NG1は段階的に金属イオンを補捉していく様子が示され、分子サイズが大きくなるほど多くの金属を捕捉できることが示唆された。分岐鎖にアミノ基とアミド基をもつN8,N4,N1は、N8とN4で、金属塩の添加によりナフタレンの発光極大(340nm)の蛍光強度の増大が見られた。N4は、試料濃度に対する金属イオンの濃度が数倍のところで蛍光強度が一定となり、金属イオンの種類による蛍光強度の違いは殆ど見られなかった。一方、N8では、Mg^<2+>,Ca^<2+>,Ba^<2+>,Co^<2+>,Ag^<+>に対してはN4と同様に試料濃度に対する金属イオン濃度が数倍のところで蛍光強度はほぼ一定となったが、Zn^<2+>,Cd^<2+>,Al^<3+>,Ni^<2+>に対しては、金属塩を更に添加すると蛍光強度はなだらかに増加し続け、分子サイズが大きくなることで金属イオンの選択性が向上することがわかった。簡便分析試薬となる、新しい蛍光性化学センサーとして、分岐鎖にアミノ基とエステル基をもつデンドリマーの外殻末端部に複数のナフタレン環を導入した系を合成し、その分光学的性質について調べた。今回合成した系は、デンドリマーのコアと分子サイズの異なるTG0,TG1,NG0,NG1の4化合物である。TG0,TG1,NG0,NG1は、いずれもMg^<2+>,Ca^<2+>,Ba^<2+>,Co^<2+>,Ni^<2+>,Cu^<2+>,Zn^<2+>,Cd^<2+>,Ag^<+>,Fe^<3+>,Al^<3+>の各過塩素酸塩の添加による吸収スペクトルの変化は観測されなかった。また、TG0は、蛍光スペクトルの変化も観測されなかった。しかし、TG1,NG0,NG1の蛍光スペクトルは、Al^<3+>,Fe^<3+>,Cu^<2+>,Zn^<2+>を添加すると、長波長側の蛍光が減少し、340nm付近に発光極大をもつナフタレンの蛍光が増大した。

これは、TG1では分岐鎖の3級アミンとナフタレン環、NG0ではコアの3級アミンとナフタレン環、NG1ではコアと分岐鎖の3級アミンとナフタレン環との分子内相互作用により形成されていた分子内エキサイプレクスが、3級アミンに金属イオンが配位されることで、形成されなくなったためである。TG1の部分骨格はNG0と類似の構造のため、金属イオンの捕捉に関する選択性はよく似ており、Zn^<2+>に対して最も強い蛍光を示した。一方、NG1ではAl^<3+>に対して最も強い蛍光を示した。TG1,NG0,NG1の蛍光強度のモル比プロット(観測波長:340nm,425nm)から、NG0は金属イオンと1:1錯体を形成し、TG1は少なくとも2個以上の金属イオンと、NG1は段階的に金属イオンを捕捉していく様子が示され、分子サイズが大きくなるほど、多くの金属を捕捉できることが示唆された。簡便分析試薬となる、新規なデンドリマー型蛍光性化学センサーを合成し、その性質について調べた。分岐鎖にアミノ基とエステル基をもつTG0,TG1,NG0,NG1は、A1^<3+>,Fe^<3+>,Cu^<2+>,Zn^<2+>を添加すると、長波長側の蛍光が減少し、340nm付近のナフタレン環由来の蛍光が増大した。これは、3級アミンとナフタレン環との分子内相互作用による分子内エキサイプレクスが、3級アミンに金属イオンが配位されることで、形成されなくなったためである。一方、NG1ではA1^<3+>に対して最も強い蛍光を示した。TG1,NG0,NG1の蛍光強度のモル比プロットから、NG0は金属イオンと1:1錯体を形成し、TG1は少なくとも2個以上の金属イオンと、NG1は段階的に金属イオンを捕捉していく様子が示され、分子サイズが大きくなるほど多くの金属を捕捉できることが示唆された。分岐鎖にアミノ碁とアミド基をもつN8,N4,N1は、N8とN4で、金属塩の添加によりナフタレンの発光極大(340nm)の蛍光強度の増大が見られた。N4は、試料濃度に対する金属イオンの濃度が数倍のところで蛍光強度が一定となり、金属イオンの種類による蛍光強度の違いは殆ど見られなかった。一方、N8では、Mg^<2+>,Ca^<2+>,Ba^<2+>,Co^<2+>,Ag^+に対してはN4と同様に試料濃度に対する金属イオン濃度が数倍のところで蛍光強度はほぼ一定となったが、Zn^<2+>,Cd^<2+>Al^<3+>,Ni^<2+>に対しては、金属塩を更に添加すると蛍光強度はなだらかに増加し続け、分子サイズが大きくなることで金属イオンの選択性が向上することがわかった。
口腔内環境因子・多菌種間相互作用がもたらす口臭物質産生促進メカニズムの解明

口腔内常在細菌Veillonella属・Actinomyces属による口臭物質硫化水素の産生活性およびその産生機構について検討した結果、これらの細菌が硫化水素産生活性を持ち、その活性はpHや乳酸濃度などの環境により影響されることが示された。また産生機構は同属内でも菌種により少し異なった。実際に糖代謝菌等との共存により硫化水素産生活性が影響を受ける可能性も示唆されたことから、口臭と細菌の関わりが口腔バイオフィルム微生物生体系全体及び口腔環境変動も含めた口腔全体で捉える必要性があることが示唆された。口臭の主な原因は口腔細菌の代謝産物によるものが大部分であると考えられるが、中でも口腔VeillonellaおよびActinomyces属が口臭発生部位である舌苔中の硫化水素産生菌のうち多くをしめることを報告してきた(Washio J et al., 2005)。これらの細菌は口腔常在細菌の一つであり、また硫化水素産生活性を持つことが知られているため、特に口腔疾患を持たないような健常者の口腔内においてH_2Sを産生することで口臭の一因を担うと考えられるが、実際口腔内においてどのような基質から硫化水素を出しているかといった詳細な検討はなされていなかった。そこで、口腔内によくいると考えられているVeillonella属3菌種・Actinomyces属3菌種の標準株を用い、実際にシステインなどのアミノ酸、システインを含有する短鎖ペプチド、トリプトンなどのタンパク質などを基質としてあたえ、硫化水素産生活性を調べたところ、いずれの菌もシステイン、システイン含有ペプチドからはよく硫化水素を産生し、タンパク質やメチオニンは、硫化水素産生の基質としては利用されないもしくはされにくいことがわかった。また、これまでの研究で環境因子の影響により代謝活性が影響を受ける可能性が示唆されてきたことから、現在、この産生に対しても環境因子の影響や菌種間の相互作用などがあるかについて、検討を始めているところである。昨年度までに、口臭の主な原因である硫化水素は口腔内、特に舌苔中のVeillonella属およびActinomyces属によりよく産生され、かつそれらはシステインやシステイン含有ペプチドをよく分解し硫化水素を産生することを報告してきた。そこで本年度は、これらの細菌によるシステインの代謝経路を推定するために、代謝産物の定量分析方法の確立を行った。従来の硫化物の測定に加え、アンモニア、有機酸および代謝中間体の定量分析を試みた。アンモニアの測定には既存のポータブル測定器を用い、有機酸は既存の液体クロマトグラフや、同じく既存のキャピラリー電気泳動装置と飛行時間測定型質量分析計を組み合わせた装置(CE-TOFMS)を用いた。なお、CE-TOFMSはイオン性低分子化合物の同定・分析に優れた機械であり、代謝産物及び代謝中間体の分析に適している。また少量のサンプルより、網羅的な同定・定量分析が可能なことから、本装置を用いての測定手法の確立を試みた。現在、測定手法はほぼ確立し、Veillonellaを用いた実際の測定を進めているところであるが、システインを分解し、アンモニアやその他の代謝中間体が産生される様子が観察されつつある。また、同時に菌体より取り出した粗酵素抽出液を用いた酵素活性の測定を行い、既知の阻害剤などを添加することで関連代謝酵素の特定も試みているところである。当該研究の目的である環境因子の影響についても本手法を用いて検討を始めており、多菌種間の相互作用とあわせて、今後さらに検討していきたい。昨年度までに、既存のキャピラリー電気泳動装置と飛行時間測定型質量分析計を組み合わせた装置(CE-TOFMS)を用いた口腔内細菌の代謝中間体および代謝産物の定量分析(メタボローム解析)方法の確立を行ってきたが、今年度は特に、システインの代謝機構を推定するための代謝中間体および代謝産物の定量分析方法についてさらなる確立を試み、その手法を用いてVeillonella属によるシステイン代謝機構の解明を行った。実験には3種のVeillonella属を用い、各菌の粗酵素抽出液を用いてシステインを分解させたときの代謝中間体・代謝産物を検出・定量し、その変化を詳細に検討することで、各細菌の硫化物産生酵素の特定や、活性測定を試みた。その結果、これまで測定してきた硫化物及びアンモニアの測定結果からだけではわからなかったシステイン代謝機構が、CE-TOFMSを用いた代謝中間体および代謝産物の定量解析結果を加えることで、より詳細に検討できる可能性が示された。まず、菌種により酵素活性は大きく異なり、また検出される物質にも違いがみられた。また、既知の酵素阻害剤などを添加し、検出される代謝産物の違いを比較することで、関連代謝酵素の特定も試みたが、こちらも菌種によりその影響が様々であり、システイン代謝機構は菌種(speciesレベル)の違いにより、関連代謝酵素の種類や性質が少しずつ異なる可能性が示唆された。また、同一菌種でも条件によって活性や検出される代謝中間体の量などに違いがみられたことから、各種条件との関連性などについても、さらなる検討を重ねているところである。

今回確立した手法及び得られた結果は、代表的な口臭物質であり且つ歯周病にも関連する硫化物の産生機構の詳細を明らかにし、また阻害剤の開発(ターゲット物質の選定や抑制効果の検討)を行う上でも、非常に有用な手法・情報になると考えられ、今後の口臭予防や歯周病予防の研究にも寄与できる可能性が高いと考えられた。
キイロショウジョウバエにおける単為生殖の遺伝学的研究

キイロショウジョウバエで見出された一系統、gyn-F9は、雄不妊突然変異系統ms(3)K81雄と交配すると、きわめて高率で単為生殖個体を産生することがすでに明らかにされている。本研究では、gyn-F9系統の未受精卵が2倍体に復帰する仕組みを細胞遺伝学的手法により明らかにすることを目的とした。1.単為生殖に係わる遺伝子gyn-F9と野性型系統との間の染色体置換系統および組み換え個体について単為生殖能力を調べた結果、gyn-F9の特異な性質は、第2および第3染色体のいずれも中央部に座位を占める2つの劣性突然変異遺伝子が関与し、両座位が同時に劣性ホモ接合のとき、単為発生を高率でおこすことが明らかとなった。2.2倍体化の遺伝的機構複数の劣性可視突然変異をヘテロでもつ雌から得られた単為生殖個体の遺伝子型を調べた結果、未受精卵の2倍体への復帰は、第2減数分裂で作られた4個の卵原核のうち、2個の非姉妹核同志が融合することによっておこることが判明した。3.2倍体化の細胞学的機構卵原核の融合がおこる原因としては、減数分裂の過程に何らかの異常があるためとするのが最も考えやすい。そこで、gyn-F9の性質を支配する2つの遺伝子のそれぞれについてホモ接合系統を作成し、その減数分裂を直接観察することを試みた。しかし、ショウジョウバエの減数分裂は、産卵直後にきわめて短時間におこるため、その観察は困難をきわめ、現在のところ、明確な結論を出すに足る観察例を得るに至らないため、実験を継続中である。
エフェクトシステムの表示的意味論にまつわる数学的構造

1. 2017年度に得た、次数付き線形べきコモナドを対称モノイダル圏のなす多重圏におけるモノイドとして特徴づけた研究成果は、理論計算機科学の代表的な国際会議であるFoSSaCS2018にて採択された。2.次数付きモナドの応用の一つとして、アルゴリズムの差分プライバシーを型理論的に保証する研究を行った。この研究はArthur Azevedo de Amorim氏(Carnegie Mellon大学)、Justin Hsu氏(Wisconsin-Madison大学)、Marco Gaboardi氏(Buffalo大学)との共同研究である。この研究の基礎となったのは、ReedとPierceらのアフィン型システムの基本的な部分に対する距離空間を用いた意味論である(2017年度に国際学会POPLで発表)。2018年度の主な成果は、この距離空間的意味論を、確率的計算を表す型に対して拡張した点である。この拡張において導入したのがモナドの次数付き!-持ち上げと呼ばれる構造である。これは、確率的計算を表す型に関する推論規則に自然に対応するものとして導入したが、確率分布モナドと距離空間のセッティングで吟味すると、ある種の性質を満たす確率分布間の距離(Kullback-Leibler divergence、statistical divergence)と丁度対応するものであることがわかった。また、この対応を応用し、確率的計算を表す型を適切な次数付き!-持ち上げにより解釈することで、プログラムの(epsilon, delta)-差分プライバシーを表現できることがわかった。本年度はモナドの次数付き!-持ち上げという構造を導入した。これは次数付きモナドと類似の構造を持ち、ReedとPierceらの計算型をエフェクトで拡張したものを解釈できる。しかも距離空間の圏において、確率分布モナドの!-持ち上げと、合成性とよばれる性質を満たす確率分布間の距離が丁度対応していることがわかった。これらは、エフェクトシステムの表示的意味論にまつわる新たな数学的構造の発見と、その特徴づけを与えた成果である。平成30年度にあげていた研究課題を含む以下の課題について引き続き取り組む予定である。*出力機能を付与した確率的プログラミング言語を用いて、様々なプログラム解析(コスト解析、実行時間解析)を確率的に拡張する方法を考察する。加えて、次数付きモナドの構造を盛り込み、コストや実行時間の期待値に関する見積もりを行える型システムの設計と意味論を考察する予定である。*エフェクト変数の表示的意味論。エフェクト変数のあるエフェクトシステムはプログラムの副作用をより柔軟に見積もることができる。この機構の表示的意味論を、Lawvereのhyperdoctorineを参考にして与える予定である。この意味論の上に1)エフェクト多相性2)エフェクトの再帰方程式の解釈を与え、より強力なエフェクトシステムのための表示的意味論を展開する予定である。また、新しく以下の研究課題についても取り組む予定である。*エフェクトシステムとその双対であるコエフェクトシステムは、プログラムのコスト分析において同等な分析能力を持つことがEzgi Cicekらにより報告されている。本研究課題ではこの同等性の意味論的な対応物を次数付きコモナドと次数付きモナドの間の対応関係から説明することを検討する。本研究ではエフェクトシステムに対し、パラメトリックエフェクトモナド(PEM)を用いて表示的意味論を与えている。これは標準的な圏論の構造であるモナドを一般化したものである。本年度は、モナドの随伴による分解という古典的な事柄をPEMに拡張する研究を行った。ある固定されたモナドTに対し、それを誘導する随伴L -| RのことをT-Resolutionという。T-Resolutionとそれら(随伴)の間の射はT-Resolutionの圏をなし、Kleisli圏とEilenberg-Moore圏を用いたモナドTのResolutionはそれぞれT-Resolutionの圏の始対象と終対象となることが知られている。今年度はこの古典的な結果の類似物をPEMに対して与えた。まずResolutionの概念をPEMに対して拡張した。随伴だけではPEMのデータを復元するには不十分だったため、さらにモノイドの圏に対する作用を加えてResolutionの定義とした。次に、PEMに対するKleisli圏とEilenberg-Moore圏を定義し、それらがResolutionの圏において始対象と終対象となることを示した。本研究のプロジェクトの一つに「PEMの圏論的な性質の分析」があり、このプロジェクトの本年度の目標は「PEMの随伴による分解に関する研究」である。研究実績欄に記したように、本年度のこの目標を達成し、研究は概ね順調に推移していると考えられる。本研究ではモナドの一般化である次数付きモナド(パラメトリックエフェクトモナドから名称を変更)と呼ばれる構造を導入し、エフェクトシステムの表示的意味論に応用してきた。本年度は研究計画を変更し、次数付きモナドと次数付きコモナドの間の分配束の定式化と、その具体例の研究を行った。プログラミング言語の表示的意味論において、計算効果を表す構造としてモナドが用いられる一方、プログラムが消費する資源を(モナドの双対である)コモナドで表すアプローチがある。ここで、モナドとコモナドの間に分配束とよばれる構造を導入すると、これらの意味論を組み合わせ、資源を消費し外界に作用するプログラムの意味を合成的に与えることができる。このアプローチを次数付きモナド及びコモナドに拡張することで、副作用の生成と資源の消費の両方を詳細に捉える型システムと、その意味論が展開できると考えた。

この着想の元、次数付きモナドと次数付きコモナドの間の分配束を定義し、その具体例を与えた。また、この分配束を与えるにはモナドおよびコモナドの次数の間に外部Zappa-Szep積の構造が必要であることがわかった。また、関連する研究として、領域の圏と距離空間の圏を融合した圏を構成し、この中で高階プログラミング言語Fuzzの距離空間的意味論を与えた。本年度行った次数付きモナドと次数付きコモナドの間の分配束に関する研究は、本研究のプロジェクトの一つである「次数付きモナドの圏論的な性質の分析」における成果に該当し、本研究の進展に貢献している。本研究ではモナドの一般化である次数付きモナドと呼ばれる構造を導入し、エフェクトシステムの表示的意味論に応用してきた。本年度はその双対となる次数付きコモナドの研究を行った。Girardの導入した線形論理は冪様相で始まる論理式に対して自由にcontractionやweakeningを行うことができる。後にGirard, Scedrov, Scottらは有界線形論理を導入し、冪様相にパラメータを追加してcontractionやweakeningの回数を制御できるようにした。このパラメータ化された冪様相は非明示的計算量理論において威力を発揮した他、関数型言語のコンパイルや、プログラムのロバストネスを見積もるのに応用されている。パラメータ化された冪様相の圏論的意味論は、Gaboardiらの2014年の研究で「次数付き線形べきコモナド」として与えられているが、その定義は複雑で、端的にどのような構造を表しているのか不明であった。これは線形論理の冪様相に対応する圏論的構造(線形べきコモナド)が対称モノイダル随伴から導かれるというエレガントな特徴づけがあるのとは対照的である。本研究は「次数付き線形べきコモナドはどのような構造を表しているのか?」という疑問に取り組み、以下の成果を得た。まず最初に、次数付き線形べきコモナドの定義中の4つの非自明な公理が、対称モノイダル圏のなす二重圏の2-セルに関する公理の2通りのインスタンスとなっていることを見出した。次に対称モノイダル圏のなす二重圏の水平方向を多重圏へと拡張した結果、次数付き線形べきコモナドはこの多重圏の中の特定の形式のモノイドとぴったり対応することがわかった。そしてこの特徴づけを利用して、次数付き線形べきコモナドのEilenberg-Moore圏に相当するものを導出し、これが線形べきコモナドの分解を与えることを示した。本年度の研究により、次数付き線形べきコモナドという複雑な構造を(複雑な圏の)モノイドとして簡潔に特徴づけた。そしてこの特徴づけを応用し、次数付き線形べきコモナドの分解を与えた。これらの成果をまとめた論文は、その新規性が評価され、理論計算機科学の著名な国際学会であるFoSSaCS'18で採択されるに至った。
鉄による脳の老化制御に関する研究

わが国は、鉄摂取の不足が進行している一方で、マンガン摂取の過剰傾向が続いている。特に女性は男性に比べて鉄の必要量が高いにも関わらず、鉄摂取量は男性より少なく、鉄欠乏の有病率が高い。この状況において女性の脳の変性疾患が著明に増加している。そこで、食事性鉄欠乏ーマンガン過剰が脳の代謝や機能にどのような影響を及ぼすか、ラットを用いた基礎実験により検討している。鉄無添加ならびに米国National Research Councilの定める鉄必要量レベルの計2段階とマンガン必要量の1, 3, 6, 9倍レベルの計4段階に設定した2要因条件で飼育したラットの脳各部位中マンガン濃度を測定した。2元配置分散分析の結果では、重度鉄欠乏ですべての脳の部位におけるマンガン濃度が有意に上昇した。また、分散分析の結果、大脳皮質、線条体、小脳中マンガン濃度に対するマンガンレベルの主効果が有意であった。順位相関分析では、海馬、間脳、小脳においては、重度鉄欠乏時のみに飼料中マンガンレベルと各部位中マンガン濃度の間に有意な正の相関関係があった。大脳皮質および線条体では、重度鉄欠乏時も充足時も、飼料中マンガンレベルと脳部位中マンガン濃度の間に正の相関関係があったが、大脳皮質では重度鉄欠乏時に相関係数が増加した。以上の結果から、部位によっては飼料中マンガンレベル依存性のマンガン濃度の上昇が、重度鉄欠乏によって増強されることが明らかとなった。また、従来検討されて来なかった重度鉄欠乏時にペアードフィーディングを行なった結果、重度鉄欠乏時にみられる血液・肝臓中脂質異常は概ね鉄欠乏自体に起因するが、肝臓中リン脂質濃度には鉄欠乏よりも飼料摂取量の低下の影響が見られることが明らかとなった。今後、鉄欠乏に伴うマンガン貯留のメカニズムやマンガン貯留が行動に及ぼす影響について検討していきたい。重度鉄欠乏ーマンガン負荷時における脳各部位のマンガン濃度の分析、並びに、行動異常の解析がほぼ終了し、研究計画はおおむね順調に進展している。この結果、重度鉄欠乏によってすべての脳部位においてマンガン濃度が上昇し、脳の部位によっては用量依存性のマンガン濃度の上昇が重度鉄欠乏によって増強されることが明らかとなった。重度鉄欠乏ーマンガン負荷時のすべての脳部位におけるマンガン分析ならびに行動解析を実施したので、今後、当初の計画に従って、実施可能な脳の部位については、どの画分でマンガン濃度が上昇したのか測定し、さらに、鉄欠乏ラットの脳試料を用いて脳のマンガン取り込みならびに老化にかかわる遺伝子発現に対する鉄欠乏の影響について解析したい。研究成果は国内外の学会または国際誌において発表する予定である。わが国の食生活は、鉄の摂取が不足し、マンガンが摂取過剰傾向にある特徴があり、女性において鉄欠乏症の有病率が高い。一方、脳の変性疾患が近年増加にあるが、男性に比べ女性において特に顕著である。そこで、食事性鉄欠乏ーマンガン過剰が脳の代謝や機能にどのような影響を及ぼすか、ラットを用いた基礎実験により検討した。2段階の飼料中鉄レベルと4段階の飼料中マンガンレベルの2要因条件で飼育したラットの脳各部位を灰化し、マンガン濃度を誘導結合プラズマ質量分析法で測定した。データを線形模型、一般線形模型、非線形飽和模型で解析した。海馬および線条体では、線形模型が最小の赤池情報量を与え、マンガン濃度に対して飼料中鉄レベルと飼料中マンガンレベルが線形に寄与した。これらの部位では、鉄欠乏によってマンガン濃度が上昇し、マンガンの負荷によってマンガン濃度が増加した。大脳皮質では、非線形飽和模型が最小の赤池情報量を与えた。大脳皮質では、マンガン負荷量に対してマンガン濃度は飽和曲線で示される用量ー効果関係を呈し、マンガン負荷に伴うマンガンの蓄積は鉄欠乏によって増強されることが明らかとなった。オープンフィールド法を用いたラットの行動解析の結果、鉄欠乏によってグルーミング開始までの時間が遅延し、移動距離、移動時間、不動時間が増加し、鉄充足時にはほぼ見られなかった無活動時間が鉄欠乏によって出現するようになる等の変化が認められた。また、マンガン負荷によって中央部での滞在時間が延長するなどの行動の異常が認められた。以上の結果から、鉄欠乏およびマンガン負荷によって脳各部位のマンガン濃度が増加し、行動異常を来たすことが明らかとなった。今後、脳の測定部位を増やし、行動解析をさらに続け、食事性鉄欠乏が招く脳の代謝異常と機能異常を明らかにして行きたい。おおむね順調に進展しており、単純な鉄欠乏、マンガン過剰だけではなく、脳部位におけるマンガン濃度や行動に対する両者の交互作用も検討することができた。

順位相関分析では、海馬、間脳、小脳においては、重度鉄欠乏時のみに飼料中マンガンレベルと各部位中マンガン濃度の間に有意な正の相関関係があった。大脳皮質および線条体では、重度鉄欠乏時も充足時も、飼料中マンガンレベルと脳部位中マンガン濃度の間に正の相関関係があったが、大脳皮質では重度鉄欠乏時に相関係数が増加した。以上の結果から、部位によっては飼料中マンガンレベル依存性のマンガン濃度の上昇が、重度鉄欠乏によって増強されることが明らかとなった。また、従来検討されて来なかった重度鉄欠乏時にペアードフィーディングを行なった結果、重度鉄欠乏時にみられる血液・肝臓中脂質異常は概ね鉄欠乏自体に起因するが、肝臓中リン脂質濃度には鉄欠乏よりも飼料摂取量の低下の影響が見られることが明らかとなった。今後、鉄欠乏に伴うマンガン貯留のメカニズムやマンガン貯留が行動に及ぼす影響について検討していきたい。重度鉄欠乏ーマンガン負荷時における脳各部位のマンガン濃度の分析、並びに、行動異常の解析がほぼ終了し、研究計画はおおむね順調に進展している。この結果、重度鉄欠乏によってすべての脳部位においてマンガン濃度が上昇し、脳の部位によっては用量依存性のマンガン濃度の上昇が重度鉄欠乏によって増強されることが明らかとなった。脳部位におけるマンガン分析が、大脳皮質、海馬、線条体に限られたため、今後、測定部位を増やしマンガンの蓄積と行動異常の関連を明らかにして行きたい。また、脳のマンガン代謝にかかわる遺伝子発現について解析を始めたい。重度鉄欠乏ーマンガン負荷時のすべての脳部位におけるマンガン分析ならびに行動解析を実施したので、今後、当初の計画に従って、実施可能な脳の部位については、どの画分でマンガン濃度が上昇したのか測定し、さらに、鉄欠乏ラットの脳試料を用いて脳のマンガン取り込みならびに老化にかかわる遺伝子発現に対する鉄欠乏の影響について解析したい。研究成果は国内外の学会または国際誌において発表する予定である。(理由)動物の行動解析で種々の変化を発見することができたが、行動解析に手数を要し、マンガン分析に避ける時間が限られた。また、研究分担者が4月に異動したので、当該年度は研究分担者が経費を使用しないで実施できる結果の解析ならびに考察を分担したため次年度使用額が生じた。(使用計画)脳の他の部位におけるマンガン分析等に必要な物品費やその他経費に使用したい。(理由)当該年度は脳の各部位におけるマンガンならびに他の微量元素の分析を主に実施したので、脳のマンガン取り込みにかかわる遺伝子発現の分析は次年度に実施する必要がある。当該年度については、研究分担者が、経費を使用しないで実施できる測定結果の解析ならびに考察を分担したために、次年度使用額が生じた。(使用計画)脳のマンガン取り込みにかかわる遺伝子発現の分析等に必要な物品費やその他経費に使用したい。