hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
花弁開閉運動の分子機構の解明

リンドウは、室内観賞において花冠が開かなくなることが問題になっている。本研究では、リンドウ花冠の開閉運動メカニズムの解明を目指した。開いた花冠は、25°Cから15°Cへの温度シフトに伴い、30分で急速に閉口した。一方、15°Cから25°Cへの温度上昇により2時間かけてゆっくりと開口した。この花冠開閉反応には、概日リズムや光による影響は受けなかった。分子機構を解明するために、リンドウcDNAライブラリーから15個のアクアポリン遺伝子を単離した。これらのうちPIP2ファミリーに属している遺伝子群が花器官で強く発現していた。しかし、開閉時でリン酸化されたPIP2タンパク質の蓄積量に変化は見られなかった。リンドウは、室内鑑賞において花冠が開かなくなり、観賞価値の低下が問題になっている。その問題解決のために、花冠開閉メカニズムを解明することを目指した。リンドウの花冠改変運動の環境要因を調査した結果、連続光下において20°C以下に低下すると約20分で花冠が閉鎖することが明らかになった。一方、花冠の展開は1ー2時間かけてゆっくりと行われた。連続暗黒条件においても同様の傾向が示された。このことから、温度が最も重要な要因であると考えられた。リンドウの花冠運動の原動力の一つとして、アクアポリンに注目した。リンドウの遺伝子情報から、15個のアクアポリン遺伝子を同定した。花器官における遺伝子発現解析を行った結果、PIP2ファミリーに属するアクアポリンの多くは、花弁の発達とともに遺伝子発現が増加することが明らかになった。閉鎖時より展開時で2つのアクアポリン遺伝子はわずかに強い発現を示した。マイクロアレイ解析により花冠閉鎖時と展開時の網羅的発現発現も実施したが、発現変化を示す遺伝子はわずかであった。次に、タンパク質の挙動を調査するためにウエスタンブロット解析を行った。リン酸化PIP2抗体による反応では、閉鎖と展開花冠間でタンパク質の蓄積量に有意な差は見られなかった。一方、2次元電気泳動による膜タンパク質のプロテオソーム解析において、スポットの違いが検出された。温度がリンドウの花冠の開閉にとって重要であり、訪花昆虫の行動適温と関連しているのではないかと推定される。今後は、開閉運動とアクアポリンの役割を明らかにするためにさらに解析を継続する。リンドウ、チューリップ、クロッカスなどの花き品目は、光や温度に反応して花冠を開閉する。しかし、室内観賞において花冠が開かなくり、観賞価値の低下が問題になっている。花冠の開閉は、園芸的な意義だけでなく植物の生存戦略にとって重要な課題であるにも関わらず、開閉運動メカニズムについてはほとんど明らかになっていない。初年度は、リンドウ花冠開閉に関わる要因の一つとしてアクアポリンについて調査を行い、アクアポリン阻害剤により開閉運動が停止することを明らかにした。リンドウ花弁cDNAライブラリーを構築し、相同性検索により14個のアクアポリン遺伝子断片を見出した。花弁cDNAからRACE法等を用いてアクアポリン遺伝子の全長配列を決定し、ORF配列を取得した。分子系統解析により、4つのグループに分類され、細胞肥大に関わると考えられるPIP2ファミリーに属する5つのアクアポリン遺伝子を同定した。アミノ酸配列比較から、アクアポリンC末端のリン酸化部位であるセリン残基周辺の保存配列が明らかになった。リンドウ花弁cDNAライブラリー情報に基づいて、44Kマイクロアレイを設計し、花弁発達時および花冠の開閉時における遺伝子変化を網羅的に解析した。花冠開閉時において発現変化を示す遺伝子は少なく、開閉運動には遺伝子発現変化よりもタンパク質修飾などの変化が関わっていることが推定された。また、代謝解析も実施した結果、、開いた花弁と閉じた花弁の間ではスクロースとグルコースの比率に変化が観察された。研究計画では、花冠開閉時の遺伝子発現の変化をcDNA-AFLP法で調査する予定でいたが、同時並行で進めていたリンドウ花弁cDNAライブラリーの整備ができたことから、カスタムマイクロアレイによる発現解析に切り替えた。このことにより、当初予定していたより格段に多い約2万遺伝子の発現変動を調査することが可能になり、多くの利点が生まれた。マイクロアレイによる網羅的な発現解析は、予想していた遺伝子群以外についての花冠開閉時における関与を推定することが可能となり、研究の推進に繋がっている。また、アクアポリンについても14遺伝子断片を花弁cDNAライブラリーから獲得することができ、従来の相同性を利用して単離する縮重プライマーやハイブリダイゼーションによる方法より多くの候補を獲得することが可能となった。これにより、次年度計画しているアクアポリンのリン酸化状態を調査する抗体作成を厳密に行える情報を獲得することができた。

このように本年度は、計画よりも充実したデータを獲得することができたため、次年度も順調に計画が遂行することが期待できる。本年度、系統解析から絞り込んだアクアポリン遺伝子について、詳細な発現解析を行う。また、リン酸化および非リン酸化を認識するペプチド抗体を作成し、花冠開閉時におけるアクアポリンのリン酸化修飾状態を調査する。また、マイクロアレイ発現解析の結果から、花冠開閉にはタンパク質の翻訳後修飾などによって制御されている可能性が示唆されたため、二次元電気泳動を用いたタンパク質の網羅的解析を行う。これらの知見を集約し、花弁開閉運動にかかわる分子メカニズムを明らかにし、花き品質の向上に結び付ける。アクアポリンに対するリン酸化および非リン酸化抗体の作製と解析に研究費の多くを使用する。また、申請者は平成25年4月から所属機関を異動するため、実験器具の整備にも一部配分する。その他消耗品、オリゴプライマー合成委託等に使用する。本研究結果を学会発表することで、研究の方向性を再確認し、内容のブラッシュアップを行う。
新奇希土類単酸化物を用いたスピン流熱電変換素子の作製と評価

本研究課題の目的であるスピン流熱電変換素子の作製には、なるべく高いキュリー温度をもつ強磁性半導体の物質探索が必要である。そこで、まず高いキュリー温度をもつ新奇な希土類単酸化物(REO)の発見とエピタキシャル合成を目指して、様々なREOに対して物性探索を行なった。その過程で、ランタン単酸化物(LaO)の単結晶エピタキシャル薄膜が最大5.2 Kで超伝導を発現することを偶然発見した。これまで最安定相でワイドギャップ絶縁体のLa2O3を原材料とすることでLaO層と超伝導層からなる層状物質の銅酸化物超伝導体(La,Ba)2CuO4や鉄系超伝導体La(O,F)FeAsが合成されてきたが、ランタン酸化物自体は超伝導を発現しないと考えられてきた。特に今回観測したLaOの超伝導転移温度(Tc)は、既報の他の岩塩型ランタン16族化合物(LaS, LaSe, LaTe)の転移温度が高々1 K程度であることを考えると、比較的高い。そこで当初の研究目的とは逸れるが、LaOエピタキシャル薄膜に関して詳細な超伝導特性を調べることにした。その結果、LaOの超伝導転移温度は電子キャリア濃度と単結晶基板による圧縮・引張歪みに大きく影響を受けることを解明した。LaOの超伝導研究をさらに発展させてYAlO3(110)基板上で強磁性半導体のEuOを下部層としてヘテロ接合を試みた。すると、界面粗さが1 u.c.オーダーの清浄な接合界面をもつLaO/EuOヘテロエピタキシャル薄膜が得られることを発見した。LaO/EuOヘテロ薄膜では超伝導層のLaOに対しEuOは強磁性絶縁層として機能し、EuOの強磁性によりLaOの超伝導は抑制される。またEuO層からLaO層へのスピン流の注入を示唆する結果も得ており、今後、EuOのダンピング定数やLaOのスピン拡散長などのスピン特性パラメータを算出していく予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題の目的であるスピン流熱電変換素子の作製には、高いキュリー温度をもつ強磁性半導体と強いスピン軌道相互作用をもつ金属的導体のヘテロ接合の形成が必要である。その過程で、ランタン単酸化物(LaO)のエピタキシャル薄膜が最大5.2 Kで超伝導性を発現することを偶然発見した。特に今回観測したLaOの超伝導転移温度(Tc)は、Tcが高々1 K程度である既報の他の岩塩型ランタン16族化合物(LaS, LaSe, LaTe)と比較すると、きわめて高い。そこで当初の目的とは逸れるが、LaOエピタキシャル薄膜に関して詳細な超伝導特性を調べることにした。まずはYAlO3基板上に作製したLaO薄膜に関して、超伝導特性を調べた。YAlO3基板上に作製した場合、LaOは基板から圧縮歪みを受け、酸素欠損量に応じて格子体積は増大する。また、LaOのTcは電子キャリア濃度に応じてドーム型の依存性を示す。ゆえに比較的高いTcの起源はフェルミ面付近の酸素欠損準位に由来した大きな状態密度であると考えられる。次にYAlO3基板・LaSrAlO4基板・LaAlO3基板上に同時に作製することで酸素欠損量を揃えたLaO薄膜に関して、格子歪みが超伝導特性に及ぼす影響について調べた。LaSrAlO4基板・LaAlO3基板上の場合、LaOは基板から引張歪みを受ける。LaOの格子体積は圧縮歪みから引張歪みにかけて単調に増大し、それに伴ってTcも線形に増大した。特に、最も大きな引張歪みとなるLaAlO3基板上で最高の5.2 Kの超伝導を発現した。このように対称性の高い岩塩構造の超伝導体が格子歪みの効果によりTcが上昇した例はなく、その起源についてさらなる検証が必要である。申請者は希土類単酸化物を用いたスピン熱電素子の作製を当初の目的としてきたが、その研究過程で、LaOが超伝導性を発現することを偶然発見した。希土類酸化物はワイドギャップ絶縁体であるという従来の教科書的な固定概念に反し、LaOは金属的で最大5.2Kで超伝導を発現する。このLaOの超伝導に関しては第78回(2017年秋季)応用物理学会秋季学術講演会にて注目講演に選出されると共に講演奨励賞を授与されるなど、応用物理学会できわめて高い評価を受けることができた。今後は申請者が第一発見者であるLaOの超伝導性をさらに探究するのと並行しつつ、引き続きスピン素子の作製に向けて研究を進めていく予定である。

これまで最安定相でワイドギャップ絶縁体のLa2O3を原材料とすることでLaO層と超伝導層からなる層状物質の銅酸化物超伝導体(La,Ba)2CuO4や鉄系超伝導体La(O,F)FeAsが合成されてきたが、ランタン酸化物自体は超伝導を発現しないと考えられてきた。特に今回観測したLaOの超伝導転移温度(Tc)は、既報の他の岩塩型ランタン16族化合物(LaS, LaSe, LaTe)の転移温度が高々1 K程度であることを考えると、比較的高い。そこで当初の研究目的とは逸れるが、LaOエピタキシャル薄膜に関して詳細な超伝導特性を調べることにした。その結果、LaOの超伝導転移温度は電子キャリア濃度と単結晶基板による圧縮・引張歪みに大きく影響を受けることを解明した。LaOの超伝導研究をさらに発展させてYAlO3(110)基板上で強磁性半導体のEuOを下部層としてヘテロ接合を試みた。すると、界面粗さが1 u.c.オーダーの清浄な接合界面をもつLaO/EuOヘテロエピタキシャル薄膜が得られることを発見した。LaO/EuOヘテロ薄膜では超伝導層のLaOに対しEuOは強磁性絶縁層として機能し、EuOの強磁性によりLaOの超伝導は抑制される。またEuO層からLaO層へのスピン流の注入を示唆する結果も得ており、今後、EuOのダンピング定数やLaOのスピン拡散長などのスピン特性パラメータを算出していく予定である。上記のように、LaO薄膜の超伝導性の起源には、未解明な点が多い。そこで今後の計画として、LaOを用いたS-I-Nトンネル接合を形成することで超伝導ギャップを観測し、トンネル特性からLaOが従来型のBCS超伝導体であるかを議論する。また、共同研究として、走査型トンネル分光による超伝導ギャップの直接観測を試みる予定である。一方、LaOの超伝導研究と並行して、引き続きスピン流熱電変換素子の材料となりうる新奇な希土類単酸化物の探索を行なう。さらに、既に見つかっている新奇希土類単酸化物(REO)のYOやSmOと、強磁性半導体であるEuOのヘテロ接合を形成することで、単層にはないヘテロ構造由来の特異な物性が発現するかを確認する。特に、SmO/EuOヘテロ薄膜はSmOのトポロジカル物性に由来して、界面において量子異常ホール効果を発現することが理論的に予測されている。こうした理論予測の実際的な検証も並行して進めることで、REOのヘテロ構造および超格子の新奇な物性開拓を主導的に行なっていく予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
大学生の社会的時差が睡眠覚醒周期に及ぼす影響とそれに対する運動介入効果の検証

本研究は社会的時差が睡眠覚醒周期に及ぼす影響および運動介入効果について検討することである。本年度は、実際に深夜交替制勤務を行なっている時差勤務者を対象に客観的睡眠指標および身体活動指標について検討を行った。本研究への参加の同意が得られた深夜交替制勤務者に小型3軸加速度計(MTN-220)を1週間装着し、身体活動の指標として歩数を得た。また、睡眠覚醒リズム解析ソフト(SleepSignAct)を用いて客観的睡眠指標を求めた。なお、本研究における交替勤務は10:00-18:30と18:30-4:00であった。4日間以上のデータが得られた男性91名(男性、平均年齢40.4±9.9歳)について、3時間以上の睡眠を解析対象とした。測定期間中の平均夜勤数は2.4±0.7回、客観的睡眠指標の平均値は総睡眠時間327±68分、入眠潜時18±12分、中途覚醒時間104±47分、睡眠効率72.2±9.3%であり、同一企業の昼勤務者16名(327±69分、13±8分、70±31分、78.6±8.7%)と比較すると中途覚時間が長く睡眠効率が低値であり十分な睡眠とは言えなかった。平均歩数は、7,497±2,306歩であり、一般成人男性平均値の約7,800歩とほぼ同値を示した。また、歩数は中途覚醒時間と有意な負の関連(r=0-.360、p<.01)を示し、睡眠効率とは有意な正の関連(r=0.220、p<.05)が認められた。これらの結果から、深夜交替制勤務者においては身体活動が多いと中途覚醒時間が減少し、睡眠効率が向上すると考えられた。実際の時差勤務に対して身体活動が睡眠指標に好影響を及ぼす可能性が示唆された。本研究課題については順調に進展している。本年度は社会的時差が最も大きいとされている大学生について測定調査を進める。睡眠覚醒周期解析ソフトのオプションプログラムがwin7対応であり、win7サポート終了が発表されたため、win10対応後に購入することとした。
イネの発育制御機構の解析

1.幼植物の生長に発育制御:幼植物の生長パターンを調査した結果,見かけ上,幼芽の発育が停止し,中茎だけが伸長する個体が認められた.この形態は,幼植物期に特有の土壌中の出芽という問題に対する適応形態と考えられる.このMC個体の発現機構について解析を行い,各種植物ホルモンの作用を検討した結果,MC個体の発現には,主として,アブシジン酸が関与していることが示された.2.分げつの形成と生長過程の解析:分げつ期の水稲に深水処理をして強制的に分げつ出現を抑える実験,分げつ出現の止まった出穂期の水稲に刈り取り処理をして再生を強制する実験を通し,次のことが明らかとなった.すなわち,分げつは,母茎の葉腋に細胞集団の隆起として生じてから,分化を続け,芽としての形態を整えた時点で,一つの生育相を終える.次の生育相としては,連続的に葉を分化・伸長させて,分げつとして出現し生長を続ける場合と,分げつ芽のままの状態を保つ,すなわち休眠する場合とがある.3.茎の伸長節間の形成と生長過程の解析:浮稲2品種を用いて茎の発育における相の転換について検討した結果,栄養成長期における第1次伸長節間形成相から第2次伸長間形成相への転換は,深水処理や水欠乏処理等の環境要因には影響を受けず,遺伝的な性質と見られる.また,植物ホルモンのジベレリン処理と内生ジベレリンの生合成阻害剤処理の結果から,植物ホルモンの中で,ジベレリンが伸長節間の形成に深く関わっていることが示唆された.4.頴果の発育制御:植物成長調節剤処理の実験より,サイトカインが頴果の初期生長の促進に関わっていることがわかった.また,その時の生長反応は,source/sink比を増加させた場合の弱勢な頴果の生長反応に酷似していることから,イネは,サイトカイニンを通して,1穂の中の頴果間に初期生長の差を生じさせ,頴果に登熟の優先度をつけていると考えられた.なお,アブシジン酸は阻害要因として働いている可能性が示唆されたが,さらに検討が必要であると思われた.1.幼植物の生長に発育制御:幼植物の生長パターンを調査した結果,見かけ上,幼芽の発育が停止し,中茎だけが伸長する個体が認められた.この形態は,幼植物期に特有の土壌中の出芽という問題に対する適応形態と考えられる.このMC個体の発現機構について解析を行い,各種植物ホルモンの作用を検討した結果,MC個体の発現には,主として,アブシジン酸が関与していることが示された.2.分げつの形成と生長過程の解析:分げつ期の水稲に深水処理をして強制的に分げつ出現を抑える実験,分げつ出現の止まった出穂期の水稲に刈り取り処理をして再生を強制する実験を通し,次のことが明らかとなった.すなわち,分げつは,母茎の葉腋に細胞集団の隆起として生じてから,分化を続け,芽としての形態を整えた時点で,一つの生育相を終える.次の生育相としては,連続的に葉を分化・伸長させて,分げつとして出現し生長を続ける場合と,分げつ芽のままの状態を保つ,すなわち休眠する場合とがある.3.茎の伸長節間の形成と生長過程の解析:浮稲2品種を用いて茎の発育における相の転換について検討した結果,栄養成長期における第1次伸長節間形成相から第2次伸長間形成相への転換は,深水処理や水欠乏処理等の環境要因には影響を受けず,遺伝的な性質と見られる.また,植物ホルモンのジベレリン処理と内生ジベレリンの生合成阻害剤処理の結果から,植物ホルモンの中で,ジベレリンが伸長節間の形成に深く関わっていることが示唆された.4.頴果の発育制御:植物成長調節剤処理の実験より,サイトカインが頴果の初期生長の促進に関わっていることがわかった.また,その時の生長反応は,source/sink比を増加させた場合の弱勢な頴果の生長反応に酷似していることから,イネは,サイトカイニンを通して,1穂の中の頴果間に初期生長の差を生じさせ,頴果に登熟の優先度をつけていると考えられた.なお,アブシジン酸は阻害要因として働いている可能性が示唆されたが,さらに検討が必要であると思われた.1.幼植物の発育制御:いくつかの品種では,暗条件下の生長において,見かけ上,幼芽の発育が休眠し中茎だけが伸長する個体が多く存在した.これは,深播きに対する適応的な出芽形態であると推測された.この発育パターンの制御には,無機イオンや植物ホルモン(アブシジン酸等)が関与していることが示唆された.今後,これらの相互関係を検討する予定である.2.分げつの発育制御:分げつ期の個体を対象に,種々の深水処理を行い,分げつ芽と分げつの生長過程を調べた.無処理では全ての個体で分げつが出現した分げつ位でも,深水処理により3070%の個体で分げつが,見かけ上,休眠していた.それらは分げつ芽の段階で生長が止まっていたが,その多くはプロフィルが26cmにまで伸びており,数mmの大きさで休眠する生殖生長期の分げつ芽の休眠とは,その状態が明らかに異なっていた.今後,これらの点をさらに比較検討したい.

3.茎の発育制御:栄養成長期の浮稲の茎の発育相について調査を行った.その結果,深水処理や給水制限処理は相の転換の時期には影響を与えなかった.しかし,植物ホルモン(ジベレリン)処理あるいはその生合成阻害剤処理によって相転換の時期が明らかに影響を受けることが認められた.今後,組織,細胞レベルから検討する予定である.4.穎果の発育制御:穎果の発育は,胚乳にデンプンを活発に蓄積する前の,ごく初期の段階(lag phase)で遅延する事が知られている.植物ホルモン類を穎果に直接滴下して調査した結果,この初期発育はアブシジン酸処理によって制御されることが認められた.一方,サイトカイニン(ゼアチン)を水耕液に混入し,連続処理した結果,弱勢な穎果の初期発育は明らかに促進され,初期発育促進にはサイトカイニンが関与していることが示唆された.しかし,一部,再現性に問題があるので,継続して検討する必要がある.1.幼植物の生長の発育制御:MC個体の発現機構について解析を行い,各種植物ホルモンの作用を検討した結果,MC個体の発現には,主として,アブシジン酸が関与していることが示された.2.分げつの形成と生長過程の解析:分げつ期に深水処理をし,生育が停止した分げつをサンプルし,その状態を調べた.また,分げつ発生の止まった出穂期に刈り取り処理をして,休眠している分げつ芽を強制的に再生させた.それらの結果,分げつは葉を34枚分化して,芽としての形態を整える時期に,休眠するか,そのまま生長を続けるかの岐路に立ち,その時期を過ぎてから生長を止めることは,休眠ではなく,枯死させることになる可能性が高いことが明らかとなった.また,栄養生長段階のまま休眠した分げつ芽は長い期間再生能力を保った.3.茎の伸長節間の形成と生長過程の解析:栄養成長期において第2次伸長節間の形成を行う浮稲2品種を用いて解析を行った.深水処理や水欠乏処理等では,第2次伸長節間の形成の時期は,無処理区と変わりがなかった.一方,植物ホルモンのジベレリン処理で形成時期が速まり,内生ジベレリンの生合成阻害剤処理により遅れた.その結果,ジベレリンが伸長節間の形成に深く関わっていることが示唆された.4.穎果の発育制御:穎果の初期生長の制御指令の性質を知るために,登熟期に時期別の剪葉処理と穎果間引き処理を行い,弱勢な穎果の初期生長を調べた.その結果,生長制御指令は穎果に時間的に連続して送られている可能性が示された.そこで,前年度の結果より,穎果の生長制御に関わっている可能性が高いと考えられたサイトカイニンとアブシジン酸を出穂期から水耕液に投入して連続処理を行った.その結果より,サイトカイニンは穎果の初期生長と乾物蓄積の促進要因とし働いていることが示された.一方,アブシジン酸は初期生長を阻害しなかったが,乾物蓄積を減少させた.
免震建物の擁壁衝突時の上部構造の応答評価および応答予測手法に関する研究

免震技術は,地震時における建物の損傷低減のみでなく,建物の機能保持においてもっとも効果的な手法の一つと考えられており,その性能が注目されている。今後,パルス性地震動や長周期地震動などが発生した場合は,周囲の擁壁に衝突する可能性が危惧されており、免震建物が擁壁に衝突した際に上部構造がどのように応答するかなどを理解することは非常に重要である。本研究では振動台を用いた免震建物モデルの擁壁衝突実験を行い、上部構造の応答評価を行い衝突時の挙動を明らかにすることを目的としている。また、実験結果で得られた知見を基に衝突時の上部構造の応答予測手法の提案を行う。
プロゲステロン反応性骨芽細胞の分化・機能の制御に関する研究

すでに、我々は平成15年度までの研究で、ラット腰椎椎体由来の骨芽細胞前駆細胞の一部にはプロゲステロン・レセプターを持ち、プロゲステロンによりin vitroで骨を形成する能力を持つ骨芽細胞前駆細胞群が存在することを報告した(Ishida and Heersche,1999)。平成16年度の研究課題は、閉経後の骨量減少にプロゲステロン反応性骨芽細胞の減少が関与していることを明らかにし、更にこの減少をエストロゲンで改善することができることを検討しようとするものであった。平成16年度の研究で、プロゲステロン・レセプター陽性骨芽細胞前駆細胞は6週齢時(性成熟前)では、オス・メスの両性に存在し、腰椎由来細胞1,000細胞中、1.5細胞(オス):1.8細胞(メス)を認めた。一方、性成熟後の24週齢では、腰椎由来細胞1,000細胞中、0細胞(オス)vs. 1.1細胞(メス)とオスの細胞では認められなくなった。この性成熟後の腰椎由来細胞において、エストロゲン(17β-estradiol)を作用させるとプロゲステロン・レセプターが骨芽細胞前駆細胞に誘導でき、腰椎由来細胞1,000細胞中、0.6細胞(オス):1.5細胞(メス)にプロゲステロン・レセプター陽性骨芽細胞が認められるようになった。さらにこの誘導されたプロゲステロン・レセプター陽性骨芽細胞はプロゲステロンにより、in vitroで骨を形成することが確認された。これらのことより、高齢群においてもエストロゲンでプロゲステロン・レセプター陽性骨芽細胞前駆細胞を誘導し、プロゲステロンで骨形成を促進出来る可能性がラットでは示唆された。この知見は、ヒトにおいても骨粗鬆症に対する薬物治療の1つのホルモン補充療法において、プロゲステロンとエストロゲンの用量および投与方法を確立することで、より効率的な治療を期待できることを示していると考えられた。すでに、我々は平成15年度までの研究で、ラット腰椎椎体由来の骨芽細胞前駆細胞の一部にはプロゲステロン・レセプターを持ち、プロゲステロンによりin vitroで骨を形成する能力を持つ骨芽細胞前駆細胞群が存在することを報告した(Ishida and Heersche, 1999)。一方、性成熟後の24週齢では、腰椎由来細胞1,000細胞中、0細胞(オス)vs.1.1細胞(メス)とオスの細胞では認められなくなった。さらにこの誘導されたプロゲステロン・レセプター陽性

骨芽細胞はプロゲステロンにより、in vitroで骨を形成を行うことが確認された。これらのことより、高齢群においてもエストロゲンでプロゲステロン・レセプター陽性骨芽細胞前駆細胞を誘導し、プロゲステロンで骨形成を促進出来る可能性がラットでは示唆された。この知見は、ヒトにおいても骨粗鬆症に対する薬物治療の1つのホルモン補充療法において、プロゲステロンとエストロゲンの用量および投与方法を確立することで、より効率的な治療を期待できることを示していると考えられた。
種々の二酸化炭素応答性を持つ高分子微粒子の創製と分子認識材料への応用

本研究では、温和な気体刺激に応答する官能基を含む開始剤あるいはモノマーを用い、乳化重合などの粒子設計技術とCLRPなどの高分子設計技術を駆使することでCO2に様々な形で刺激応答を示す新規な分子認識用高分子微粒子材料を創製した。具体的には以下の成果を得た。(1)温和な気体刺激により可逆的に分散・沈降状態を操作できる有機/無機複合微粒子の創製と高効率回収法の開発(2)温和な気体刺激により分子認識能をON/OFFスイッチャブルに調整可能な分子認識能をもつMIP粒子の開発(3)重合温度やコモノマー種が温和な気体刺激応答性MIP粒子の分子認識能に与える影響についての詳細な検討二酸化炭素/窒素導入で表面電荷・分子吸着特性などの物性を変化させることのできる高分子微粒子の合成を試みた。具体的には、二酸化炭素/窒素導入により水中でプロトン化/脱プロトン化を行うことが知られている3級アミノ基を側差に有するジエチルアミノエチルメタクリレート(DEAEMA)を表面に持つコアシェル型高分子微粒子の作製を試みた。まず一段階目に,開始剤にV-50を用いた無乳化剤乳化重合系において単分散なポリ(スチレン-ジビニルベンゼン)の架橋シード粒子を作製し,二段階目にポリ(DEAEMA-メチレンビスアクリルアミド)のシード重合を行うことで,表面のみにDEAEMAを有するコアシェル型高分子微粒子の合成に成功した。得られた粒子を水媒体中で二酸化炭素/窒素バブリングを行ったところ,表面電荷が可逆的に変化することを明らかにした。得られた粒子をヒト血清アルブミン,シトクロームCなどの各種タンパク質と混合し、それらとの相互作用を濁度測定から確認したところ,窒素導入時には全てのタンパク質に対して相互作用は観察されなかったのに対し、二酸化炭素導入下においては,酸性タンパク質のみに吸着する挙動が観察された。このことから,得られた二酸化炭素/窒素応答性コアシェル粒子は,一部のタンパク質の吸着能を制御可能であることを明らかにした。さらに,上述の二酸化炭素/窒素導入が希少資源である金ナノ粒子の簡便な回収・再利用可能に応用できると考え、表面開始原子移動ラジカル重合により金ナノ粒子の表面にPDEAEMAをグラフト化することで,二酸化炭素/窒素応答性を付与した金ナノ粒子の合成を試みた。この金ナノ粒子は、二酸化炭素導入時には水に分散しているが、窒素導入を行うことで有機溶媒相へ移行することが明らかになった。有機溶媒相は水相に比べ溶媒除去が容易であり、金ナノ粒子の簡便な回収・再利用を達成することに成功した。これまでに2-ジエチルアミノエチルメタクリレート(DEAEMA)が、水中でCO2およびN2といった気体を導入することで電荷のON-OFF制御が可能であり、金ナノ粒子表面にPoly(DEAEMA)層を構築することで、水中における金ナノ粒子の分散安定性制御に成功した。本年度においては、これまでの分散状態制御というマクロな状態制御から、よりミクロな視点における状態制御を試みるため、上記の気体刺激を用いた標的分子に対する分子認識能制御を目指した。分子認識材料の合成は、標的分子に対するテーラーメード分子認識空間を構築可能な分子インプリンティング法を用いて行った。具体的には、DEAEMAをヒト血清アルブミン(HSA)に対する機能性モノマーとして使用したコアシェル型分子インプリントポリマー粒子(MIP-NPs)の合成を行った。得られたMIP-NPsの標的タンパク質に対する特異的分子認識能について評価したところ、CO2導入水中においてはHSAに対する結合量が参照タンパク質に対して明確に上回り、HSAに対する特異的結合能が示された。また、結合空間を構築しないコアシェル型ノンインプリントポリマー粒子の合成を行い、この粒子に対する結合能評価をCO2導入水中で行った結果、HSAに対する特異的結合能は見られなかった。このことからMIP-NPs粒子の特異的分子認識能は、分子インプリンティングによる結合空間構築によるものであることを明らかとした。さらに、N2導入水中における型MIP-NPsのHSAおよび参照タンパク質に対する結合特性評価を試みた結果、HSAに対する特異的結合能は観察されず、このことからDEAEMAのHSAに対する相互作用をOFFとすることにより、標的タンパク質に対する特異的分子認識能をOFF化すること成功した。以上のことから、CO2およびN2という気体刺激を用いて、マクロな分散性制御だけでなく、ミクロな特性である分子認識特性のON-OFF制御に初めて成功した。本年度は、水溶性開始剤である2,2'-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン] (VA-061)のイミダゾリン基のCO2/N2応答性に着目し、この開始剤を標的タンパク質との相互作用のための機能性分子として用いたコアシェル型分子インプリントポリマー(MIP)粒子の創製を行った。分子インプリンティングにおける開始剤および機能性分子としてVA-061、高分子マトリクスを形成する架橋剤およびコモノマーとしてメチレンビスアクリルアミドおよびヒドロキシメタクリレートを選択し、モデル標的分子としてヒト血清アルブミン(HSA)を選択した。これらを混合し、ポリ(スチレン-ジビニルベンゼン)シード粒子存在下における無乳化剤シード重合を行った後、タンパク質除去を行うことで、シェル層に認識空間をもつコアシェル型MIP粒子を合成した。HSA結合実験の結果、CO2を導入したMIP粒子はHSAに対する結合親和性が高いのに対し、N2を導入したMIP粒子ではその親和性が低下した。このことから、同一のMIP粒子でありながら、気体導入の違いで結合定数にして約23倍変化するHSA結合能の変換可能性が示唆された。

次に参照タンパク質としてイムノグロブリンG、値とクロームCおよびリゾチームを用いた選択性実験を行った。その結果、CO2を導入したMIP粒子ではHSAを特異的に結合しており、CO2を導入したMIP粒子中にHSA認識空間が形成されていることが示唆された。一方で鋳型分子を加えずに得たリファレンス粒子(NIP)では、HSAに対する認識能を見られなかった。本研究においてCO2/N2という気体刺激に応答してHSA特異的認識能を制御可能な新奇MIP粒子の合成に成功した。これらの温和な気体刺激によって分子認識能を制御可能な材料を創製したのは、本研究が世界で初めての例である。本研究では、温和な気体刺激に応答する官能基を含む開始剤あるいはモノマーを用い、乳化重合などの粒子設計技術とCLRPなどの高分子設計技術を駆使することでCO2に様々な形で刺激応答を示す新規な分子認識用高分子微粒子材料を創製した。具体的には以下の成果を得た。(1)温和な気体刺激により可逆的に分散・沈降状態を操作できる有機/無機複合微粒子の創製と高効率回収法の開発(2)温和な気体刺激により分子認識能をON/OFFスイッチャブルに調整可能な分子認識能をもつMIP粒子の開発(3)重合温度やコモノマー種が温和な気体刺激応答性MIP粒子の分子認識能に与える影響についての詳細な検討刺激応答性高分子材料に関する研究は、pHや温度に応答する材料がほとんどであるが、最近になり二酸化炭素および窒素という気体刺激に応答する機能性高分子材料が注目を集めている。その中でも、これまで報告されている研究は上記気体刺激による高分子微粒子の分散安定性制御というマクロな状態制御に関する研究がほとんどである。本年度においては、二酸化炭素および窒素という気体刺激によって、粒子の分散制御というマクロなON-OFFではなく、精密な分子間相互作用に基づく分子認識特性制御というミクロな世界のON-OFF制御に成功しており、本プロジェクトにおける重要課題の一つを達成したことから、おおむね順調に研究が進行していると考えている。高分子化学・界面コロイド化学・分子認識化学本年度において達成した二酸化炭素および窒素による分子認識能ON-OFF制御可能な高分子材料では、標的分子に対する認識特性を制御できる。今後は、この高分子材料を金属微粒子と複合化することにより、標的分子の検出能のON-OFF制御を試みる。具体的には、局在表面プラズモン共鳴特性を示す金ナノ粒子表面へ二酸化炭素および窒素応答性MIP-NPsを構築することで、これらの気体を導入することにより標的分子のセンシング機能をON-OFF制御できる有機/無機複合微粒子材料の合成が達成できると考えられる。金ナノ粒子表面への高分子層構築は表面開始制御/リビングラジカル重合により達成できることを以前に報告しており、達成可能であると考えている。平成25年度において,二酸化炭素および窒素導入により,一部のタンパク質に対して結合能を変化させることが可能なコアシェル型高分子微粒子の合成に成功した。
希ガスをトレーサーとした深層海水流動の調査研究

昨年度、海水から溶存気体を抽出し、希ガスを精製・分離し、希ガス存在度を数%の精度で測定できる分析システムを構築したが、今年度さらに改良を行なった。ヘリウムの同位体は海洋化学において有用なトレーサーとして使われており、ヘリウムの存在度が正確に求まればさらに有益な情報が得られることが期待される。そのため、本分析システムでヘリウムについても精度よく測れるようスパイクガスにヘリウム-3を加えた。また、溶存ガス抽出ラインの奥にできるだけ海水が入り込まないように工夫した。東京大学海洋研究所の海洋調査船の研究航海で海水を採取した。採水方法は、CTD装置を備えたロゼッタ採水器により、一つの地点において深さ方向に異なる海水試料を採取し、大気の汚染を防いでなまし銅管に移してクランプで封入し保管した。採水と同時にCTD装置により、海水の塩濃度、温度、水圧を測定した。これらのデータは希ガスの存在度を議論する上で重要なデータとなる。実験室に持ち帰った試料は、今回構築した分析システムにより、海水試料中のヘリウムからキセノンまでのすべての希ガス存在度を分析した。海水から溶存ガスを抽出した後、各希ガスのスパイクを加え、同位体希釈法により測定した。その結果、水深が深くなるにつれ希ガスの存在度は高くなり、重い希ガスほど変化が大きかった。これは深いほど水温が低く溶解度が増すことと関係しており、採水した深さの温度と塩濃度から計算される飽和濃度に近かった。また同時に採取した海水のヘリウム同位体比を分析し、希ガスの存在度と合わせ、水塊の起源や混合等の動きについて検討した。海水から溶存気体を抽出し、希ガスを精製・分離し、スパイクを含んだ希ガス同位体比を数%の精度で測定できる分析システムを構築した。そしてこの装置の分析精度を、大気標準試料と標準海水試料を用いて評価した。標準海水試料は、恒温室において大気と溶解平衡にした標準海水を特注のなまし銅管に導入し高真空に耐える鋼鉄製のクランプで封入して作成した。この銅管を含む保管器具類は実際の海水試料の採取・保管に使うものを使用し、分析システムだけでなく保管器具類の性能も評価した。その結果、海水が約8cm^3あれば、溶存している希ガスの濃度を1%(1σ)の精度で測定できることがわかった。次に、この分析システムを用いて、東京大学海洋研究所の海洋調査船の研究航海で採取した海水を分析した。採水方法は、CTD装置を備えたロゼッタ採水器により、一つの地点において深さ方向に異なる深層海水試料を採取し、大気の汚染を防いでなまし銅管に導入してクランプで封入してある。採水と同時にCTD装置により、深層海水の塩分濃度、温度、水圧を測定してあり、希ガスの存在度を議論する上で重要なデータとなる。今回構築した分析システムにより、深層海水試料中のヘリウムからキセノンまでのすべての希ガス濃度を分析した。その結果、どの希ガスも、採取した深さの温度と塩分濃度から計算される飽和濃度に近い濃度であったが、表層における気泡の取り込みや、表層水と中深層水の混合によるものと考えられるわずかな過飽和が見られた。また深層では別の要因によるものと思われる不飽和や過飽和が見られ、希ガスが水塊の起源や流動に関して何らかの情報を持っていることが示唆された。
子どもとともにつくる社会科学習

本研究でわたしは、二一世紀の教科指導のあり方を展望しつつ、新しい社会科学習論「子どもとともにつくる社会科学習」をあきらかにしてきた。それは、従来の教師による教科書を使った知識伝達型の授業から、子どもたちの学びたいことを、子どもたちとともに調べることを基調とした課題探究型の授業への転換をめざしたものでおる。そこでの課題意識を明確にするため「『教えるシステム』から『ともに学ぶシステム』への転換」というテーマを設定し、その内容を検討してきた。「子どもとともにつくる社会科学習」(以下、ともに学ぶ社会科)の基本は、(1)子どもの問いから出発した「学習における個別化と共同化」と、(2)専門家や当事者から学ぶことを基調とした「調べる学習」である。そのときの教師の役割は、(1)子どもに学習の自立のきっかけを与える(生活体験を組織したり交流させる。「生活」の中から問いを発見させる。その上で、情報の源泉に子どもを誘う)(2)謎解き探偵団の団長になる(子どもが専門家や当事者から学んでいる時、教師も同じように学ぶ。探究学習の楽しさを共有する)(3)共同の学びを組織する(自由な表現と意見交流のできる多様な発表の場を設定する)大月書店刊「【教え】から【学び】への授業づくり4社会科」(97.1)は、以上を基調とするわたしの提案とそれを受けとめた全国各地のすぐれた実践家の実践で構成されている。それら「ともに学ぶ社会科」の理論と具体的な実践例を基に、従来の社会科の問い直しと新しい社会科への転換を提起してきた。中でも教材やテーマ選択と追究方法選択を子どもに任せることが何より求められることを強調してきた。教科書による伝達型の授業が支配的な今日の学校で、学習から逃避し学ぶ意欲を示さない子どもたちでも、「ともに学ぶ社会科」の調べる学習では生き生きと学ぶ。それは専門家・当事者の話すなわち「教材のリアリティ」や「語り手のリアリティ」が子どもたちの心を掴んでいるのである。そうした子どもの真剣に学ぶ姿が、実践する教師に確信を与えており、「ともに学ぶ社会科」は全国各地に拡がりつつある。95年4・5月の日本生活教育連盟機関誌「生活教育」における誌上討論のよびかけの中で、私は「子どもとともにつくる社会科学習」の実践課題を(1)学習の自立と協同をどうつくりだすか(2)文化創造として社会科学習にとらえる(3)その際の教師の指導性とは、の3点に集約して問題提起した。誌上討論は、日生連や歴教協、教科研などに所属する教師・研究者の参加で興味深く展開された。他方、95年夏、汐見稔幸(東京大学)を中心に21世紀を展望する小学校教科教育シリーズをまとめるという企画がはじまった。その中で私は、社会科を担当し、編集を進めた。子どもの主体的な学びを尊重している全国の先進的な教師に、「子どもとともに学びをつくる」という観点から実践を展開し、その成果を授業構想としてまとめていただくことを依頼した。1年余の交流と検討を通してまとめられたのが、「「教え」から「学び」への授業づくり(4)社会科」(大月書店97年1月刊)である。

本書は、「子どもとともに学びをつくる」とはどういうことかを、実践に即して具体的に明らかにしている。謎解きのような知的探求の場面を生き生きと伝え、子どもたちが主体的に学んでいる姿を示すとともに、「子どもたちの周囲に学習材や情報を組織し、対話や討論を生み出している教師の働きかけ(指導性)を具体的に示すことで、子どもの学習における主体性と教師の指導性の統一された社会科の新しい可能性を明らかにしている。なお、外山も共同研究者としてかかわる全国教育研究集会社会科分科会では、ここ23年「子どもたちが自ら学び自ら考える」社会科教育実践の創造が一つの課題として設定されている。96年1月の北海道集会で、外山が「「教えるシステム」から「ともに学ぶシステム」への転換を」を提起し、「教師の教えることの意義・教師の役割」をめぐって活発な議論が進んでいる。(「日本の民主教育」9496・労働旬報社参照のこと)本研究で私は、21世紀の教科指導のあり方を展望しつつ、新しい社会科学習論を提案してきた。それは、「教えるシステム」から「ともに学ぶシステム」への転換の提案であり、子どもを学習の主人公とする社会科の提案である。「子どもとともにつくる社会科学習」の基本は(1)子どもの問いから出発した「学習における個別化と共同化」と、(2)専門家や当事者から学ぶことを基調とした「調べる学習」である。そのときの教師の役割は(1)子どもに学習の自立のきっかけを与える(探究学習の主体にする)(2)教師は謎解き探偵団の団長になる(3)共同の学びを組織するの3点に集約される。学習の自立は、問いを持たせる事実との出会いが重要である(教材の選択の問題)。次には探検活動・探偵活動の組織化である。戦死者のお墓調べのような具体的な課題を持った調べる学習である。学習の共同化は、対話を通した集団的な学び(交流=コミュニケーション)である。そのときの対話とは、相互の情報交換というものではなく、ダイアローグつまり相互否定による両者の成長である。学習の社会化は、人との出会いを通した学びである。子どもに伝えるべき何かを持った人との出会いを通して得たものを、クラスの仲間に伝える中で子どもたちの目は社会に開かれていく。再度まとめると、「子どもとつくる社会科学習」における教師の役割とは(1)情報の源泉に子どもたちを誘うこと(2)子どもたちが専門家や当事者から学んでいるとき、教師もまた子どもと同じように学ぶこと、その上で、(3)自由な表現と意見交流のできる場をつくることである。大月書店刊「【教え】から【学び】への授業づくり4社会科」(97.1)にまとめた理論と実践に沿って、全国各地の研究会・学習会で新しい社会科の学び=「子どもとともにつくる社会科学習」を伝えている。
研究開発の方向性と技術ネットワークの特性

本研究では、半導体デバイスメーカーを対象とし、米国特許データを用いて米韓日のトップメーカーから成るサンプル企業10社について、1990年代の研究開発動向を定量的に分析した。分析の結果、研究開発の対象を多様化させているメーカーは開発期間を長期化させる傾向にあることが明らかとなった。しかし、研究開発の多様化は、組織内部に蓄積される技術の多様化につながるため、長期的な組織の存続可能性を高めることになる。本年度は、半導体業界を対象とした特許データに基づく定量分析、および液晶業界においてトップシェアを維持し続ける装置メーカーを対象としたケース分析を行い、本研究の課題である研究開発の方向性を規定する要因について、技術シーズの多様化という観点からアプローチを行った。まず、定量分析では、1990年代を通じて上位10社に入る売上高を達成していたメーカーをサンプルとして、米国特許の取得状況から研究開発の軌跡を検証した。その結果、技術シーズの多様化を追求する傾向と研究開発の速度は、ネガティブな関係にあることが明らかとなった。開発期間が短くなると、組織メンバーは開発の目標を新たな技術シーズの探索に向ける余裕を失うためと考えられる。一方、ケース分析では、液晶画面の製造において使用されるスパッタリング装置のサプライヤーを対象とした。インタビューと公開資料に基づく調査の結果、当該企業の持続的な競争優位の源泉は、研究開発においてプロジェクトの多様化を維持することと、徹底したコスト削減を追及する組織風土にあるとの結論を得た。可能な限り開発プロジェクトの評価をせず、断続的にであっても蓄積された知識を発展させ続けること。こうしたプロセスによって維持されてきた知識の多様性が、顧客が求める幅広い要求に対応することを可能にしている。これらの分析結果は、技術シーズの多様化がもたらす長所と短所に関する既存研究の知見に実証的な支持を追加することとなった。今年度は、米国特許データを用い、サンプル企業の技術戦略の動向を明らかにした。サンプルとする1990年代の半導体業界では、製品の複雑性が高まったことによって技術的・経済的な課題への対処が困難となり、さらに台湾・韓国の台頭によって競争も激化した時期である。こうした状況において、米国・韓国・日本のトップメーカーが採用した技術戦略の軌跡とその結果について、特許データから国別・メーカー別に傾向を示した。三星電子の研究開発の速度が突出していること、米国メーカーに対する他社からの被引用数が高いことをデータに基づいて明らかにした。また、同様の特許データとサンプルを用い、探索範囲と研究開発の機動性の関係についても分析を行った。半導体メーカー10社をサンプルとして、米国特許の取得状況から研究開発における探索の範囲と機動性の関係を検証した。その結果、探索の範囲を拡大することによって、組織に蓄積される技術知識は多様化しているが、研究開発の機動性は低下していることが明らかとなった。上記二つの分析結果と、サンプルとした半導体メーカーの戦略特性に基づき、次の点を指摘した。米国メーカーは、特定の製品に関する事業の集中度を高めていたが、研究開発では探索の範囲を拡大することで多様な知識を蓄積し、市場の変化に対応する潜在力を向上させていた可能性がある。そして、韓国メーカーは、メモリ事業に集中する戦略を採用し、大規模な設備投資を行い生産において競合企業よりも学習曲線を速く降下することで、競争優位性を確立していた。これに対し日本メーカーは、学習志向から脱却しきれなかったことと、事業の範囲を拡大していたため特定の技術の開発に資源を集中させることが困難であったことにより、知識の多様化と機動性の両方に関して、競争優位性を確立できなかったと考えられる。
リンパ節間質液圧特性に基づいた口腔癌リンパ節転移早期診断法の開発

本研究では、ルシフェラーゼ発現腫瘍細胞をリンパ節(LN)腫脹マウスに移植し、リンパ節転移モデルを作製、LN転移開始時点から、生体発光画像解析装置、高周波超音波画像解析装置、および圧力トランスデューサーを用いて、転移LNの発光強度、体積、血管密度、リンパ節-間質液圧(LN-IFP)を経時的に測定、さらに同時期に採取した病理組織標本を用いて免疫組織化学的にリンパ節転移病巣を観察し、LN-IFPを指標としたLN転移早期診断システムの開発の可能性を検証した。その結果、生体発光画像装置で転移を確認できる以前にLN内の圧力上昇を確認できた。口腔癌においてリンパ節転移は患者の生死を規定する大きな要因であるが、現在のCT、MRI、PETおよび超音波診断等の画像診断法を駆使しても、長径10mmに満たないリンパ節の微小転移を検出することは困難である。一方、急速に進行する高齢者人口の増加に伴い、全身麻酔下での手術に様々な制約を伴う症例が急増しており、手術時間の短縮のため術中のリンパ節生検が困難な症例も多々存在する。本研究の目的は、リンパ節間質液圧の特性に基づいた新たなリンパ節転移検出法を、我々の研究グループが樹立したヒトと同等の大きさのリンパ節を有するリンパ節転移モデルマウス、MXH10/Mo/lprマウスを用いて検討し、従来の画像法では診断が困難であった術前・術中のリンパ節微小転移の診断法を開発することである。これまで、MXH10/Mo/lprマウス、ルシフェラーゼ発現腫瘍細胞、生体発光イメージング装置、高周波超音波画像解析装置、蛍光実体顕微鏡および圧力トランスデューサーを用いて、リンパ節転移開始タイムゼロから、転移リンパ節の体積、ルシフェラーゼ活性、血管密度、間質液圧を経時的に測定し、同時期に採取した病理組織標本を用いて免疫組織化学的に腫瘍細胞、腫瘍血管およびリンパ管の増殖パターンを把握し、間質液圧とそれぞれのパラメーターとの相関性を検討し、リンパ節間質液圧を指標としたリンパ節早期診断システムの開発の可能性を検証した。その結果、MXH10/Mo/lprマウスの腸骨下リンパ節にルシフェラーゼ発現腫瘍細胞を接種し、マウスリンパネットワークにおいて腸骨下リンパ節の下流にあたる腋窩リンパ節内の圧力を測定したところ、生体発光イメージング装置で転移病巣を確認できる以前にリンパ節内の圧力上昇を確認できた。しかし、この圧力上昇の原因に関しては現在のところ不明であり、現在、上記検討事項の検証を行っているところである。産前産後の休暇または育児休業の取得のため。

これまで、MXH10/Mo/lprマウス、ルシフェラーゼ発現腫瘍細胞、生体発光イメージング装置、高周波超音波画像解析装置、蛍光実体顕微鏡および圧力トランスデューサーを用いて、リンパ節転移開始タイムゼロから、転移リンパ節の体積、ルシフェラーゼ活性、血管密度、間質液圧を経時的に測定し、同時期に採取した病理組織標本を用いて免疫組織化学的に腫瘍細胞、腫瘍血管およびリンパ管の増殖パターンを把握し、間質液圧とそれぞれのパラメーターとの相関性を検討し、リンパ節間質液圧を指標としたリンパ節早期診断システムの開発の可能性を検証した。その結果、MXH10/Mo/lprマウスの腸骨下リンパ節にルシフェラーゼ発現腫瘍細胞を接種し、マウスリンパネットワークにおいて腸骨下リンパ節の下流にあたる腋窩リンパ節内の圧力を測定したところ、生体発光イメージング装置で転移病巣を確認できる以前にリンパ節内の圧力上昇を確認できた。この圧力上昇の原因として、リンパ節内の血管密度の上昇との関連が示唆されるが、現在のところ確証には至っていない。本研究では、ルシフェラーゼ発現腫瘍細胞をリンパ節(LN)腫脹マウスに移植し、リンパ節転移モデルを作製、LN転移開始時点から、生体発光画像解析装置、高周波超音波画像解析装置、および圧力トランスデューサーを用いて、転移LNの発光強度、体積、血管密度、リンパ節-間質液圧(LN-IFP)を経時的に測定、さらに同時期に採取した病理組織標本を用いて免疫組織化学的にリンパ節転移病巣を観察し、LN-IFPを指標としたLN転移早期診断システムの開発の可能性を検証した。その結果、生体発光画像装置で転移を確認できる以前にLN内の圧力上昇を確認できた。MXH10/Mo/lprマウス、ルシフェラーゼ発現腫瘍細胞、生体発光イメージング装置、高周波超音波画像解析装置、蛍光実体顕微鏡および圧力トランスデューサーを用いて、リンパ節転移開始タイムゼロから、転移リンパ節の体積、ルシフェラーゼ活性、血管密度、間質液圧を経時的に測定し、同時期に採取した病理組織標本を用いて免疫組織化学的に腫瘍細胞、腫瘍血管およびリンパ管の増殖パターンを把握し、間質液圧とそれぞれのパラメーターとの相関性を検討し、リンパ節間質液圧を指標としたリンパ節早期診断システムの開発の可能性を検証した。しかし、この圧力上昇の原因に関しては現在のところ不明であり、今後、上記パラメーターの相互の関連の検証を行っていく。
凝縮系物質を超遠心力拡敬処理する製置の試作

凝縮系物質中の遠心力による原子や分子の拡散は液体中のマクロ粒子のものを除いて基礎研究もほとんど行われていないのが現状である。筆者は1988年に平均場近似法に基づく沈降拡散現象の非線形理論を提案し、遠心力によって凝縮媒体中で高濃度でも原子の拡散が起こることを示した。本研究は凝縮系物質内での原子や分子の拡散を実際に実現するために、最大で100万gを越える超高加速度場を高温下で発生できるこれまでに類のない超遠心機(超高加速度場発生装置)を開発し、新しい物質プロセス法を探ろうとするものである。ここでは10万g以上の加速度場を超高加速度場と呼ぶ。このために平成元年度にエアタ-ビン型モ-タ-とスクリュ-型コンプレッサ-を用いた超高速回転装置を製作し、10万回転以上の回転を達成した。平成二年度は実際に回転試料容器を装着して短時間ではあるが空気運転により15万回転以上の回転を実現した。そのために、高温・高速回転に耐えられるチタン合金製の試料内径が40mmの回転試料容器と外熱式の加熱装置およびカバ-などを製作した。平成三年度はコンプレッサ-にジェットエンジン型燃焼器を付加して、燃焼運転により22万rpm以上の回転を達成することに成功した。これによって、100万g以上の超高加速度場を実現したことになる。また、加熱装置、カバ-などを改造して試料温度を50から300度C程度までの間で制御できるようにした。さらに、金ーインジウム系で100ー160度C、16万rpm(最大57万g程度)8時間程度の遠心力処理の予備実験を行い、沈降現象によると考えられる金の分布を確認することができた。一方、筆者が提案した理論を用いて二成分・三成分系の拡散の解析を行い、沈降拡散とその応用について議論した。気体中や液体中のマクロ粒子のものを除いて凝縮系物質中の遠心力による原子や分子の沈降拡散の研究は基礎研究もほとんど行われていないのが現状である。本研究は凝縮系物質中の原子や分子の拡散を高濃度・高濃度差で実現するために、これまでにない高い遠心力場を発生できる遠心力報散装置を試作し、新しい素材や素子の製造プロセス法を探ろうとするものである。このために平成元年度に本研究に用いる超高速回転装置の設計・製作と拡散の理論解析を行った。理論面では筆者が提案した平均場近似法による二成分系の非線形拡散理論を三成分系以の多成分の平衡状態の濃度と密度とその時間変化を数値計算によって解析した。この理論を用いると多成分系でも任意の原子条件、化学条件、境界条件で、原子濃度や密度分布を計算することができ、その解析結果、達成できる濃度比は加速度場がある程度以上大きくなると自己相互作用により一定値に近づくこと、原子容の比、絶対的な濃度比が小さいほど大きくなること、活動度係数が大きいほど拡散が遅くなること、また、三成分では三成分の相互作用によって濃度や密度分布に最大値や階段状構造を示すことや拡散係数の交差効果によって拡散の促進作用があること、などの興味深い知見が得られた。実験装置では性能が5kg/cm^3、5m^3/minのスクリュ-型コンプレッサ-を購入し、これを動力源にした高トルクのエアタ-ビン型超高速回転装置の設計・製作を行った。今年度は常温圧縮空気を用いて本装置の試験を行い、直径50mm程度の試料容器で10万rpm以上の超高速回転が実現できることを確認した。