hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歯周病が冠動脈疾患に及ぼすメカニズムの解明-臨床及び動物モデル研究

本研究の目的は、歯周病が冠動脈心疾患、特に急性冠症候群(ACS)に及ぼす影響を明らかにすることである。臨床サンプルを用いた研究では、本学医学部附属病院に来院している、冠動脈心疾患に罹患している患者33名を被験者とした。歯周組織の検査を行い、口腔内の歯肉縁下プラークおよび唾液を採取し、歯周病の病態と歯周病原性細菌を調べた。また、被験者より採血も行い、歯周病原性細菌に対する血清抗体価と炎症性サイトカインなども評価した。細菌学的、免疫学的に検討したところで、被験者全員の口腔内から2つ以上の歯周病原性細菌が検出された。さらに、急性冠症候群患者から、慢性冠動脈心疾患の患者よりActinobacillus actinomycetemcomitansが有意に高く検出された。また、A.actinomycetemcomitansに対する血清抗体価も急性冠症候群患者の方が慢性患者より高い値を示した。A.actinomycetemcomitansは急性冠症候群に関与していると考えられた。その結果に基づいて、マウス虚血再灌流モデルを用いて、歯周病原性細菌、特にA.actinomycetemcomitansによる局所感染が心臓機能にどのように影響を及ぼすか検討している。本研究から、冠動脈心疾患の二次的予防につながると考えられる。本研究の目的は、冠動脈心疾患、特に心筋梗塞に歯周病が及ぼす影響を明らかにすることである。本学医学付属病院に来院している、冠動脈心疾患に罹患している患者17名を被験者とした。歯周組織の検査を行い、最も歯周ポケットの深い4部位の歯肉縁下プラークサンプルおよび、唾液サンプルを採取した。また、被験者より採血も行った。各被験者について、喫煙の有無、過去3ヶ月以内の抗生剤投与の有無、冠動脈疾患を含む全身状態を調べた。採取した歯肉縁下プラークサンプルと唾液サンプルと血液サンプルはRosh社のDNA抽出キットを用いて細菌のDNAを抽出し、歯周病原性細菌の特異的な部分を標的にしたPCR法によって特定の歯周病原性細菌の検出を行った。さらに、血中総IgG, A, M、CRP、炎症性サイトカイン(IL-6)及び歯周病原性細菌に対する血清抗体価を測定し、ポケットから検出された歯周病原性細菌に対する免疫応答が心臓血管に与える影響を検討した。被験者全員の口腔内から2つ以上の歯周病病原性細菌が検出された。さらに、急性虚血性心疾患の患者から、慢性虚血性心疾患の患者よりActinobacillus actinomycetemcomitansが有意に高く検出された。A.actinomycetemcomitansは急性虚血心疾患に関与していると考えられた。来年度にサンプル数を増やし、検討を続ける予定である。本学医学部附属病院に来院している、冠動脈心疾患に罹患している患者33名を被験者とした。歯周組織の検査を行い、口腔内の歯肉縁下プラークおよび唾液を採取した。採取した歯肉縁下プラークと唾液と血液などのサンプルは、歯周病原性細菌の特異的な部分を標的にしたPCR法によって特定の歯周病原性細菌の検出を行った。さらに、血中総IgG, IgA, IgM,高感度CRP,炎症性サイトカイン(IL-6)及び歯周病原性細菌に対する血清抗体価を測定し、歯周ポケットから検出された歯周病原性細菌に対する免疫応答が心臓血管に与える影響を検討した。被験者全員の口腔内から2つ以上の歯周病原性細菌が検出された。更に、マウスを用いて、歯周病原性細菌、特にA.actinomycetemcomitansによる感染が血管にどのように影響を及ぼすか検討している。
日本版リエイブルメント事業の開発に関する研究

事業開始後日の浅い短期集中予防サービスの多様な事例を参考とするため、通所形態ではあるがリハビリ専門職等が加わり生活目標を強く意識した事業を実施している和泉市や寝屋川市の実施状況を調査した。予防サービスの実践の中での調査研究は、宇治市の意向により中断することになり新たな利用者アンケート等も行うことはできなかったが、宇治市は予防サービスの今後の再編に向けて担当職員研修会を開催することとなり、そこに参加し助言を行った。和泉市等の事業を参考に、より生活目標を明確に意識した事業への転換が期待される。関西圏での訪問型短期集中予防サービスの事業展開をフォローするため、前年度とほぼ同内容のアンケートを平成31年1月に再度実施した(依頼35市中22市から回答)。連続回答の市は半数強にとどまるため短期間の比較に限界はあるが、事業実施の枠組みに大きな変化はない中で、事業の広報・周知におけるより個別的な対応、訪問や多職種による利用者の選定・判定、また多数ではないがケアマネージャーと関係職種協働による支援計画の策定など、より効果のあがる事業実施の方法を模索しつつ取組みが進められていることがうかがえた。ただ、利用者の状況(平成29年度)は市によって0100人とばらつきがあり、利用者数が少ない市が多く、総数は404人(男性136人、女性268人)であった。その状況は平成30年度に入っても大きな変化はない。多くの市では事業利用者は支援目標を達成したと評価し、従来の一般介護予防事業等と比べて多くのメリットが認識されていた反面、利用者目標数の達成はほとんどの市が「やや少ない」又は「かなり少ない」という回答であった。このため、利用者の拡大が最も差し迫った課題として認識され、その絞込み、支援者のスキルアップ、ケア方針の統一などの具体的、実践的な懸案、乗り越えていくべき課題が山積していることがうかがえた。介護保険法改正により介護予防事業が見直され、市町村は平成27年度から3年間で介護予防・日常生活支援総合事業への移行を進めつつあるが、新事業の一類型である訪問型短期集中予防サービスについては厚生労働省のガイドラインも理念的なものにとどまり、具体的な実践事例は未だ乏しい。そこで本研究では、集中的支援が必要と考えられる高齢者に対し、英国のリエイブルメント事業を参考に、自立回復のための効果的な支援プログラムの開発を目的としている。移行2年目に入っても短期集中予防サービス自体を実施する市町村が全国的にほとんど出現してこないことから、本年度は、まず数少ない通所型の短期集中予防サービスを実施している先行自治体(生駒市、桑名市)の実態を把握することを目的として、その地域ケア会議の運営状況や事業者の実施状況を視察、取材した。年度終盤になりようやく若干の自治体のHPや電話取材により、直営方式又は事業者委託方式など、訪問型の短期集中予防サービスについても試行錯誤しつつ準備している状況を把握することができた。このような状況下、当初想定していた大学キャンパス所在地自治体で訪問型短期集中予防サービスが実施される見通しは立たなくなったが、年度終盤になって近隣の他の自治体(宇治市)で平成29年度から訪問型事業を開始するとの情報をえて、その協力が得られることとなった。宇治市の新規事業の評価を本研究が支援していく枠組み設定に一応目途が立ったので、平成29年度からは本格的に当該事業実施を研究フィールドとし、全国的に未だ数少ない訪問型短期集中予防サービスの評価と支援プログラムの拡充に一定の成果が得られるのではないかと考えている。なお、英国のリエイブルメント事業についても、利用者アセスメント、介入結果の評価手法等に関する文献資料をネットで取得し、自治体との協議、意見交換等において活用した。大学キャンパス所在地自治体での研究事業実施を当初計画して模索したが訪問型短期集中予防サービスは当面実施されないこととなり、短期集中予防サービス自体を実施している市町村が全国的にほとんどないことから調整が難航した。ようやく年度終盤に近隣の他の自治体(宇治市)が平成29年度から訪問型事業を開始することとなり具体的スキームも本決まりとなったことから、参与観察しつつ当該事業の利用者の変化等を評価し、次年度事業の拡充にも反映させていくという形で宇治市と研究者が協力していく枠組みができた。望ましい自立回復支援プログラムを試行的に実施して改善を加えるという当初の構想からは変わったが、訪問型短期集中事業の実施結果や運営課題を分析して支援プログラムを改善していくという当初の研究目的に近い研究枠組みは一応整ったのではないかと考えている。第1に、訪問型短期集中事業ではまだ数少ない実践事例として宇治市との共同研究が可能となったことから、初年度事業利用者のうち研究協力の得られた10人について、利用開始当初及び終了時にアンケートを実施し、支援記録等も踏まえ、利用者に与えた効果や利用前後の体調変化、利用者からの評価、事業運営に関する課題等について市の事業担当者、訪問支援者と意見交換を行い、さらに訪問指導員説明会にも報告した。第2に、本研究に重要な示唆を得た英国のリエイブルメント事業の実地調査を2自治体で実施した。Calderdale自治体では、要援護リスクの高い高齢者が公的福祉サービス利用前に日常生活を自分でもう一度できるようになることを目指す文字通り短期集中的な支援が実施されていることが実地に確認できた一方、当初1日数回の訪問支援は現時点の我が国では実現困難と思われた。Cheshire East自治体の事業は、わが国でほとんど例のない初期認知症高齢者に特化した短期集中の訪問支援事業であり(1事例に同行訪問)、わが国の認知症初期集中支援事業との連携手法として参考となった。

第3に、自治体HP等で訪問型短期集中事業の実施が確認できた関西圏6府県(滋賀・京都・大阪・兵庫・奈良・和歌山)の32市(町村は除外)に実施状況や課題についてアンケート調査を行い(平成30年23月)、19市から回答をえた。事業初年度の市がほとんどであったためか、一部市を別として利用実績者数の少ない市が多く、095人とばらつきがあった。事業の効果的な実施のための課題として、利用者の拡大、支援ノウハウの未確立や支援者のスキルアップ、マンパワーの確保や財政的な問題、本人・支援者の事業への理解、事業の評価など多数の指摘があり、関係者において今後取り組むべき課題が山積していることが確認でき、研究蓄積の必要性があらためて明らかとなった。宇治市での訪問型短期集中事業に参与観察しつつ質的調査を実施することはできたが、平成29年度は初年度事業であったこともあり研究協力者は10人と小規模な質的調査にとどまり、分析も限定的となった。ただし、上記の関西圏調査を実施することにより、利用者実績が5人以下の市が少なくないことを勘案すればある程度の事例を観察することができ、また利用者実績が同数以上の市と宇治市の実施状況や課題を対比しつつ評価、検討することができたのではないかと考えている。事業開始後日の浅い短期集中予防サービスの多様な事例を参考とするため、通所形態ではあるがリハビリ専門職等が加わり生活目標を強く意識した事業を実施している和泉市や寝屋川市の実施状況を調査した。予防サービスの実践の中での調査研究は、宇治市の意向により中断することになり新たな利用者アンケート等も行うことはできなかったが、宇治市は予防サービスの今後の再編に向けて担当職員研修会を開催することとなり、そこに参加し助言を行った。和泉市等の事業を参考に、より生活目標を明確に意識した事業への転換が期待される。関西圏での訪問型短期集中予防サービスの事業展開をフォローするため、前年度とほぼ同内容のアンケートを平成31年1月に再度実施した(依頼35市中22市から回答)。連続回答の市は半数強にとどまるため短期間の比較に限界はあるが、事業実施の枠組みに大きな変化はない中で、事業の広報・周知におけるより個別的な対応、訪問や多職種による利用者の選定・判定、また多数ではないがケアマネージャーと関係職種協働による支援計画の策定など、より効果のあがる事業実施の方法を模索しつつ取組みが進められていることがうかがえた。ただ、利用者の状況(平成29年度)は市によって0100人とばらつきがあり、利用者数が少ない市が多く、総数は404人(男性136人、女性268人)であった。その状況は平成30年度に入っても大きな変化はない。多くの市では事業利用者は支援目標を達成したと評価し、従来の一般介護予防事業等と比べて多くのメリットが認識されていた反面、利用者目標数の達成はほとんどの市が「やや少ない」又は「かなり少ない」という回答であった。このため、利用者の拡大が最も差し迫った課題として認識され、その絞込み、支援者のスキルアップ、ケア方針の統一などの具体的、実践的な懸案、乗り越えていくべき課題が山積していることがうかがえた。
低次元量子スピン系におけるスピンダイナミクス

一次元磁性体は,有限温度では長距離秩序状態が出現しないため,低温においてもスピンの揺動がおさまらず,三次元における長距離秩序状態とは異なったスピンの振舞が観測され,量子効果も顕著になる.ここで例としてあげるのは,S=1(Sはスピンの大きさ)の一次元ハイゼンベルグ反強磁性体において低温で基底一重項状態が生じるハルデン効果,および,S=1/2の一次元強磁性体において発見された量子スピン揺動による磁場中相転移である.一次元ハイゼンベルグ反強磁性体において,スピンが整数のときは基底状態と励起状態の間にエネルギー・ギャップが生じ,基底状態は非磁性の性質を持つ一重項になるとの予測がハルデンによりなされた.そこでS=1一次元反強磁性体におけるスピンの振舞が精力的に研究されることとなり,とりわけNi^<2+>(S=1)を含んだ有機化合物であるNENPがモデル物質としてよく調べられた.一方,擬一次元強磁性体であるCsCuCl_3の秩序状態においては,12T付近で磁化の跳び観測されていたが,古典スピン系のモデルでは説明がつかなかった.これは一次元量子スピン系においては,量子効果によるスピン揺動のため,強磁場中では相転移を起こして,別のスピン構造になった方が安定である場合もあり得ることが示された.CsCuCl_3における磁化の跳びはスピン構造の転移に伴うものであると考えられている。ここではNMR(核磁気共鳴)の手段を用いてNENP,およびCsCuCl_3における量子スピン効果の観測を行った.NENPは他の実験からは,ハルデンの予測通り基底状態が一重項で非磁性的であり,ハルデン効果検証のモデル物質とされてきた.筆者達は陽子共鳴により,外部磁場に誘導された大きなスタガード磁化を観測し,NENPが単純な基底一重項ではないことを指摘したこと,また,CsCuCl_3において磁化の跳びに相当する磁場で^<133>Csの核磁気共鳴によりスピン構造の転移を直接検証したことが主たる成果である.一次元磁性体は,有限温度では長距離秩序状態が出現しないため,低温においてもスピンの揺動がおさまらず,三次元における長距離秩序状態とは異なったスピンの振舞が観測され,量子効果も顕著になる.ここで例としてあげるのは,S=1(Sはスピンの大きさ)の一次元ハイゼンベルグ反強磁性体において低温で基底一重項状態が生じるハルデン効果,および,S=1/2の一次元強磁性体において発見された量子スピン揺動による磁場中相転移である.一次元ハイゼンベルグ反強磁性体において,スピンが整数のときは基底状態と励起状態の間にエネルギー・ギャップが生じ,基底状態は非磁性の性質を持つ一重項になるとの予測がハルデンによりなされた.そこでS=1一次元反強磁性体におけるスピンの振舞が精力的に研究されることとなり,とりわけNi^<2+>(S=1)を含んだ有機化合物であるNENPがモデル物質としてよく調べられた.一方,擬一次元強磁性体であるCsCuCl_3の秩序状態においては,12T付近で磁化の跳び観測されていたが,古典スピン系のモデルでは説明がつかなかった.これは一次元量子スピン系においては,量子効果によるスピン揺動のため,強磁場中では相転移を起こして,別のスピン構造になった方が安定である場合もあり得ることが示された.CsCuCl_3における磁化の跳びはスピン構造の転移に伴うものであると考えられている。ここではNMR(核磁気共鳴)の手段を用いてNENP,およびCsCuCl_3における量子スピン効果の観測を行った.NENPは他の実験からは,ハルデンの予測通り基底状態が一重項で非磁性的であり,ハルデン効果検証のモデル物質とされてきた.筆者達は陽子共鳴により,外部磁場に誘導された大きなスタガード磁化を観測し,NENPが単純な基底一重項ではないことを指摘したこと,また,CsCuCl_3において磁化の跳びに相当する磁場で^<133>Csの核磁気共鳴によりスピン構造の転移を直接検証したことが主たる成果である.低次元スピン系の量子効果の興味ある現象として、一次元ハイゼンベルグ反強磁性体整数スピン系の基底状態が一重項となりエネルギーギャップが出現する現象があり、近年ハルデン(Haldane)によって指摘された。その検証のため、擬一次元S=1スピン系の磁性体の一つであるCsNiBr_3の核磁気共鳴の実験を行った。ところが、この物質は鎖間の磁気的結合が比較的大きく15K以下では三次元秩序状態が生じてしまいハルデン効果の検証には適さなかった。当初の目的は果たせなかったが、イジング性三角格子反強磁性体の興味ある特徴の遂次相転移が観測され、そのスピン構造を我々の核磁気共鳴の観測から明らかにすることができた。一方、Ni^<2+>イオンを含んだ有機物質の一つであるNENP[Ni(C_2H_8N_2)_2NO_2(CIO_4)]は一次元性がよく、磁化率、中性子線回折、常磁性共鳴等様々な実験手段によりハルデンギャップの存在が確認されている。我々もすでにこの物質中の陽子(水素の原子核)の核磁気共鳴を15Tまでの外部磁場の下で行い、磁場の増大とともにエネルギーギャップの消失していく過程をスピンダイナミクスの観点から観測している。本研究計画は、より詳細な実験を行ってハルデンギャップの性質を明らかにすることであり、本年度はそのための実験機器整備を行った。

さらにS=1/2のスピン系においても量子効果によるスピン構造が理論家により議論され、上述のハルデン効果に劣らず興味深い。そこで、S=1/2スピン系のC_sC_uCl_3については試料を作製し、^<133>Csの核磁気共鳴の実験を試みた。外部磁場12T付近で共鳴スペクトルに異常が観測され、量子効果によると思われる磁場中スピン構造転移が反映されている。これにより、量子スピン系における新たな展望が開けることが期待される。低次元スピン系の量子効果の興味ある現象の一つとして,CsCuCl_3で観測されていた強磁場磁化の跳びが,S=1/2スピン系における量子効果によるものとの指摘が理論的になされ注目を集めている。ことの発端は,CsCuCl_3の秩序状態における強磁場磁化の実験において12T付近で観測されていた磁化の跳びである。この跳びは古典スピン系のモデルでは説明がつかず,謎のままであった。理論による指摘は,これを解決するためになされ,一次元S=1/2スピン系における量子スピン揺動により,強磁場においては別のスピン構造の方が安定になることもあり得ることが示された。そのため,外部磁場が強くなってスピン構造の相転移がおこれば、磁化の跳びはこの相転移に伴うものであるとして説明できる。以上の事情を実験的に確かめるため,申請者達は,CsCuCl_3については試料を作製し強磁場中での^<133>Csの核磁気共鳴の実験を試みた。まず,外部磁場を結晶のc-軸に平行にかけた配置においての実験を行った。12T付近の磁化の跳びに対応する磁場において共鳴スペクトルの構造が不連続に変化するのが観測された。これはまぎれもなく,スピン構造の転移によるものである。さらにこのスペクトル線の構造は理論的に予測されたスピン構造と矛盾しない。というわけで,量子スピン揺動による磁場中相転移を,核磁気共鳴の実験により直接検証することができた。外部磁場が結晶のc-軸に垂直な配置では,対称性の低下のため事情はより複雑になる。詳しい解析は目下進行中である。これが明らかになれば,量子スピン系における新たな展望が開けることが期待される。
ホスト・ゲスト相互作用によるフラーレン分子錯体の合成とその機能

(1)C60-カリックスアレン錯体に関する研究C60-カリックスアレン錯体は昨年初期に発見された新規な包接化合物である。中でも8個のベンゼン環からなるものはC60と包接錯体を形成する。今まで報告されているC60の物性研究についてみてみると、物性に分子の回転運動が関与していると考えられているものが多い。一方、C60-カリックスアレン錯体では、C60単独の場合に比べて分子の回転の状態が異なると考えられ、今までにない物性発現が期待される。これまでにこの物質の単結晶育成、抵抗測定、磁化測定、ハロゲンなどの化学的ド-ピングを試みている。今のところ数十数百μmの平板状の単結晶が得られており、現在プリセッションカメラにより構造解析を行なっている。また、この物質は絶縁体であるが、常磁性的な振る舞いをすることを見いだした。この常磁性はヨウ素をド-ピングしても消失しない。ヨウ素のド-ピングにおいて生成物は結晶性を保っているものの、臭素においては生成物はアモルファス状になる。今後は様々な物質のド-ピングを試み、新しい磁性体を見つけていきたいと考えている。(2)C60を含んだポリマーの合成C60は分子全体に共役系が広がっているため、共役鎖でこの分子をつなぐことができれば新しい有機導電体、強誘電体が生まれる可能性がある。しかしながら、ベンゼンなどと違ってC60分子に新たな結合を導入すると共にその部分で共役系が切れてしまう。そこでC60分子にシクロプロパン環を二つ導入したジカルボン酸C60(CHCOOH)2に注目した。シクロプロパン環の炭素間の結合は軌道の重なりが悪く、結合はややπ性を帯びていることが知られている。よってこの物質を用いればC60分子に新しい結合を導入するときに避けられない共役系の切断を低減できよう。現在、このジカルボン酸まで得られており、共重合の条件を検討中である。
日本人腎細胞癌にみられる主要組織適合抗原の発現と免疫応答に関する研究

3.予後との関連を検討した結果、術後早期に再発した症例や、早期に癌死した症例は、腎細胞癌に有意に発現の低かった7抗原(26,B35,Bw48,Bw60,DRw6,DRw8,DR9)はいずれも発現が低かったことから、これら抗原は腎細胞癌の予後とも関連するmarkerと考えられた。
原子薄膜半導体による超低消費電力トンネルトランジスタの開発

本研究課題では、集積回路に用いる個々のトランジスタの動作電圧を低下させることにより、情報処理における総消費電力を抑制させることを目的とした新しいトンネルトランジスタ技術を開発するが、とりわけ、シリコン等の半導体によるトンネルトランジスタで以前から問題となっていたトンネル効率の悪さを、2次元物質の半導体を用いることでトンネル長を原子レベルまで短くして緩和させる。このために2次元物質である遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)の半導体材料を応用するが、この物質系では電荷の極性制御、すなわち電荷を運ぶキャリアが電子か正孔かの制御の難しさが問題である。特に金属の電極と半導体のチャネルとの間のショットキー接合を通じた正孔の注入に最大の課題があった。そこで、申請者がこれまでに独自に開発してきた技術をこの課題に適用することで電子と正孔の両方を注入可能にし、それによってこれまでのTMDC半導体で困難であったトンネルトランジスタの駆動電流を増大させる。当該年度はトンネルトランジスタの基本的構造であるn型領域とp型領域の作り分けに寄与するショットキー接合の形成プロセスの要素技術の構築を行った。ここで、特にショットキー接合において素子試作後に接触抵抗が増大する問題の解決に向けた取り組みを行った。これは、これまでの研究でもその傾向が見受けられていたが、蒸着の手法に依って原子膜の受けるダメージが強くなり接触抵抗が増大することが考えられ、特にn型のショットキー接合においてこの傾向が顕著になる。このような界面形成プロセスの改善に向けて、電子線加熱法ではなく抵抗加熱法による安定した界面形成技術の確立を行いつつある。半導体チャネルに用いる半導体層とコンタクトの金属の接合界面における接触抵抗の問題の解決に向けて取り組んでいるが、特にショットキー接合の接触抵抗増大の問題を解決するための新たに抵抗加熱法による高真空蒸着装置を立ち上げている。これは、特に接合の品質を向上させるために、チタン等の融点の高い金属の蒸着に用途を限定することで、ショットキー接合への異種金属等の汚染物質の混入を防ぐものである。この用途に特化した高真空蒸着装置を当該年度に機種選定および導入を行った。特に予算の制限があったことから中古機の再生品を導入することになったが、その装置製造会社の納入準備の作業に時間がかかり、納品が当該年度末近くになった。導入された装置が仕様通りに動作することは確認したが、形成されたショットキー接合における電荷の注入特性やその蒸着条件依存性等の評価は今後の課題である。また、別途行った既存の電子線蒸着装置による、二テルル化モリブデン素子に対するショットキー接合の形成においては、特にチタンやニッケル等の反応性の高い金属のショットキー接合の特性が劣化しやすい傾向が確認された。また、本研究課題におけるもう一つの課題であるゲート絶縁膜の作成についてはhBNの積層を検討しているが、これまでの方法からポリマーシートを用いた転写プロセス中の温度変化を精密に制御した方法での転写を試みており、これによりファンデルワールス力による貼り付きを最適化して、転写プロセスの成功率が大いに向上した。先年度に導入した高真空抵抗加熱式蒸着装置を活用して、二テルル化モリブデンのトンネルトランジスタに最適なショットキー接合の形成プロセスを確立する。特に、本研究課題の素子構造においては金属電極と隣接した半導体部分(アクセス領域)の電荷密度を電界ドープにて制御することを想定しているため、この金属電極の成す段差の影響が大きくなることが懸念される。従って、この金属電極層を極限まで薄膜化するためその形成プロセスの最適化を最優先で行う。次に、この薄膜金属電極を含むアクセス領域の電界ドープのための極性ゲートを形成し、半導体層への電荷ドープとショットキー障壁の制御(特に障壁厚さの制御)の最大化を行う。同時に、素子構造としては難易度が上がるが、グラフェン等の原子薄膜を埋め込みゲートとして金属電極と埋め込みゲートがチャネル層の互いに反対側に形成される素子構造の構築を試みる。これは、本研究課題の目的とするトランジスタ構造においてはトンネル長を最短化するために最も理想的な素子構造であるが、原子層の積層、特にチャネルとなる原子膜半導体層の転写過程に難しさがある。更に、実際のトランジスタ動作を行う制御ゲートを形成し、トンネルトランジスタ動作を実現する。この場合、当初は極性ゲートとしてバックゲートを使用するとしても、最終的には個別に形成した極性ゲートによる操作を想定し、ゲート絶縁膜厚を含めた素子構造の最適化、特にトンネル長を極限まで短くすることで駆動電流値を最大化したトンネルトランジスタ動作を目指す。

ここで、特にショットキー接合において素子試作後に接触抵抗が増大する問題の解決に向けた取り組みを行った。これは、これまでの研究でもその傾向が見受けられていたが、蒸着の手法に依って原子膜の受けるダメージが強くなり接触抵抗が増大することが考えられ、特にn型のショットキー接合においてこの傾向が顕著になる。このような界面形成プロセスの改善に向けて、電子線加熱法ではなく抵抗加熱法による安定した界面形成技術の確立を行いつつある。半導体チャネルに用いる半導体層とコンタクトの金属の接合界面における接触抵抗の問題の解決に向けて取り組んでいるが、特にショットキー接合の接触抵抗増大の問題を解決するための新たに抵抗加熱法による高真空蒸着装置を立ち上げている。これは、特に接合の品質を向上させるために、チタン等の融点の高い金属の蒸着に用途を限定することで、ショットキー接合への異種金属等の汚染物質の混入を防ぐものである。この用途に特化した高真空蒸着装置を当該年度に機種選定および導入を行った。特に予算の制限があったことから中古機の再生品を導入することになったが、その装置製造会社の納入準備の作業に時間がかかり、納品が当該年度末近くになった。導入された装置が仕様通りに動作することは確認したが、形成されたショットキー接合における電荷の注入特性やその蒸着条件依存性等の評価は今後の課題である。また、別途行った既存の電子線蒸着装置による、二テルル化モリブデン素子に対するショットキー接合の形成においては、特にチタンやニッケル等の反応性の高い金属のショットキー接合の特性が劣化しやすい傾向が確認された。また、本研究課題におけるもう一つの課題であるゲート絶縁膜の作成についてはhBNの積層を検討しているが、これまでの方法からポリマーシートを用いた転写プロセス中の温度変化を精密に制御した方法での転写を試みており、これによりファンデルワールス力による貼り付きを最適化して、転写プロセスの成功率が大いに向上した。先年度に導入した高真空抵抗加熱式蒸着装置を活用して、二テルル化モリブデンのトンネルトランジスタに最適なショットキー接合の形成プロセスを確立する。特に、本研究課題の素子構造においては金属電極と隣接した半導体部分(アクセス領域)の電荷密度を電界ドープにて制御することを想定しているため、この金属電極の成す段差の影響が大きくなることが懸念される。従って、この金属電極層を極限まで薄膜化するためその形成プロセスの最適化を最優先で行う。次に、この薄膜金属電極を含むアクセス領域の電界ドープのための極性ゲートを形成し、半導体層への電荷ドープとショットキー障壁の制御(特に障壁厚さの制御)の最大化を行う。同時に、素子構造としては難易度が上がるが、グラフェン等の原子薄膜を埋め込みゲートとして金属電極と埋め込みゲートがチャネル層の互いに反対側に形成される素子構造の構築を試みる。
遺伝子導入技術を用いた神経回路標識法による脳神経機能局在の可視化に関する基礎研究

本研究の目的は神経回路標識法として緑色蛍光蛋白質(EGFP)をマウス脳神経回路のさまざまな部位で発現させ、神経回路を可視化することにある。本研究は以下の通りに進行した。2.Rhodopsin promoter-EGFP遺伝子導入マウスについて、生後2日ごとに網膜をサンプリングしてWesternブロット法によりEGFPの発現時期とその量的変化を明らかにした。3.Rhodopsin promoter-EGFP遺伝子導入マウスについて、網膜および中枢神経系の凍結切片を多数作製して蛍光顕微鏡下に観察することにより中枢神経のどの部位でEGFPによる蛍光が見られるかを観察した。その結果、網膜ニューロンおよび脳内の松果体での蛍光が重点的に観察された。これによりEGFPは光受容ニューロンにおいて神経軸索トレーサーとして有用であることが明らかになった。4.発生中の未分化ニューロンで強い遺伝子転写活性を持つGFAPプロモーターの下流にEGFP cDNAを接続した融合DNAを導入したトランスジェニックマウスを作成した。脳内での蛍光を観察した結果陽性の蛍光シグナルが得られた。5.中枢神経ニューロンで特異的に強い遺伝子転写活性を持つThy1.2プロモーターの下流にEGFP cDNAを接続した融合DNAを導入したトランスジェニックマウスを作成した。以上の研究成果から、緑色蛍光蛋白質(EGFP)がインビボにおいても、中枢神経の神経回路標識のためのトレーサーとして有効であることが明らかになった。本研究の目的は神経回路標識法として蛍光蛋白質(Fluorescent Protein)遺伝子を組み込んだ非増殖性組換えアデノウィルスをマウスやラット脳のさまざまな部位に注入して、神経回路を可視化することにある。平成17年度の研究は以下の通り順調に進行した。1.オワンクラゲ由来の緑色蛍光タンパク質の遺伝子(EGFPcDNA)を強力なCAGプロモーターを含むコスミドベクターpAxCAwtit(宝バイオ社)のSmiI siteに挿入し、組換えコスミドを作製した。2.この組換えコスミドのアデノウイルス部分を欠いたものをCOS-7細胞に導入し、EGFPの発現を蛍光顕微鏡で確認した。3.この組換えコスミドを宝酒造のAdenovirus Expression Vector kitのプロトコルに従い、293A細胞に導入して、EGFP遺伝子を含む組換えアデノウイルス(AdexEGFP)を得た。4.目的のアデノウイルス(AdexEGFP)を293A細胞に段階的に感染させることで増幅させた後、精製した。この最終標品の力価は5.0x10^9pfu/mlであった。5.AdexEGFPを培養ほ乳類細胞に感染させ、EGFPの発現を蛍光顕微鏡で確認した。今年度の成果により得られたアデノウイルス(AdexEGFP)をマウスやラットなどの小動物に筋注して標的神経にアデノウィルスを感染させることにより、神経細胞に遺伝子導入を行うことが可能になった。レポーター遺伝子としてGFP遺伝子を用いているので、感染した神経細胞には緑色蛍光蛋白質Green Fluorescent Protein(GFP)が発現する。この技術を応用することによって、特定の投射ニューロンを蛍光顕微鏡下に可視化させることができ、神経細胞・神経軸索のカラー化による真の意味での脳機能マッピングの実現が期待される。本研究の目的は神経回路標識法として蛍光蛋白質遺伝子をマウス脳のさまざまな部位で発現させ、神経回路を可視化することにある。平成18年度研究は以下の通りに進行した。1.Discosoma sp.由来の赤色蛍光タンパク質の遺伝子(red fluorescent protein cDNA)がヒトサイトメガロウイルスプロモーターにより制御されるAdeno-XTM-DsRed2Adenovirusを購入し培養ほ乳類細胞に感染させ、red fluorescent proteinの発現を蛍光顕微鏡で確認した。3.同様にEGFP発現AdenovirusおよびAdeno-XTM-DsRed2Adenovirusを10^9 infectious unit (ifu)ずつマウスの顔面に注入し、7日目と28日目に顔面組織、脊髄、大脳、脳幹を取り出し、切片を作成した。4.レポーター遺伝子としてFluorescent Protein遺伝子を用いているので、感染した神経細胞には緑色蛍光あるいは赤色蛍光が発現するはずである。

取り出した組織を蛍光顕微鏡下に観察したが現在までに有意な蛍光は認めていない。5.現在、より確実に神経を可視化するために、現在、中枢神経ニューロンで特異的に強く発現するThy1.2プロモーターの下流にEGFP cDNAを接続した融合DNAを導入したトランスジェニックマウスを作成中である。本研究の目的は神経回路標識法として蛍光蛋白質(EGFP)遺伝子をマウス脳のさまざまな部位で発現させ、神経回路を可視化することにある。平成19年度研究は以下の通りに進行した。2.Rhodopsin promoter-EGFP遺伝子導入マウスについて、生後2日ごとに網膜をサンプリングしてWesternプロット法によりEGFPの発現時期とその量的変化を明らかにした。3.Rhodopsin promoter-EGFP遺伝子導入マウスについて、網膜および中枢神経系の凍結切片を多数作製して蛍光顕微鏡下に観察することにより中枢神経のどの部位でEGFPによる蛍光が見られるかを観察した。その結果、網膜ニューロンおよび脳内の松果体での蛍光が重点的に観察された。これによりEGFPは光受容ニューロンにおいて神経軸索トレーサーとして有用であることが明らかになった。4.発生中の未分化ニューロンで強い遺伝子転写活性を持つGFAPプロモーターの下流にEGFP cDNAを接続した融合DNAを導入したトランスジェニックマウスを作成した。脳内での蛍光を観察した結果陽性の蛍光シグナルが得られた。5.中枢神経ニューロンで特異的に強い遺伝子転写活性を持つThy1.2プロモーターの下流にEGFPcDNAを接続した融合DNAを導入したトランスジェニックマウスを作成した。
出雲平野における弥生時代土器作りの復元と学校教育への応用

1、研究の目的研究目的は、出雲平野における弥生時代の土器作りを考古資料によって復元すること。そして、学校教育において、弥生土器作りをどのように授業の題材とするかである。2、研究方法と成果(1)島根県出雲市矢野遺跡出土の弥生中期後葉(中期III新)の土器に焼成失敗品があり、土器焼きの場をこの遺跡と特定できる。この土器の記録作業を行った。そして、弥生土器作りに関連する道具の調査を行った。出雲平野における弥生時代の土器作りが、どのような単位や道具でおこなわれたのかを検討し、当時の土器作りの復元を試みた。(2)この検討結果を基に、出雲市立今市小学校の4年生と土器作りの授業を7回にわたって実施した。まず、出雲平野の土器作りや土製品について説明した。児童一人ひとりが弥生土器や土製品の実物を観察し、土器について考えた。そして、土器を作り、覆い焼きで土器を焼き、児童それぞれの器ができあがった。児童たちはできあがった土器を手にして、とても感動していた様子である。焼き上がった土器にスウイートポテト(児童たちでつくった)を入れ食事会を行った。そして、児童たちが、土器作りの過程を劇にして、弥生土器をつくるポイントについて発表した。弥生土器作りを素材として、地域の歴史や生きる力を学習してくれたと思う。そして、「弥生土器作り」という題材が十分に教育教材となることを確認することができた。それは、単なる陶芸教室ではなく、出雲平野の弥生人を理解した上でのより深い歴史教育であったと思う。本研究の成果は、考古学の成果を歴史教育へ還元できたことにあり、その意義は大きいと考える。
神経軸索伸長促進作用を有する人工神経の開発と、その中枢末梢神経再生モデルでの評価

まず、海藻由来のアルギン酸を共有結合性架橋し凍結乾燥を加えスポンジ状構造にした。アルギン酸の生体内吸収性はアルギン酸の濃度とγ線照射量によってコントロールできることが分かった。末梢神経の再生実験として、約8週間で分解吸収されるように調整した共有結合性架橋アルギン酸を用いてネコの坐骨神経再生を評価した。坐骨神経に約2センチのギャップを作成しアルギン酸にて架橋した。移植後3ヶ月の組織ではギャップに多くの再生軸索が観察された。また、電気生理学的にもギャップを越えて信号が伝播していることが証明された。ラットの坐骨神経欠損の架橋実験で、再生軸索は分解過程のアルギン酸をガイドとしていることがわかった。また、シュワン細胞もアルギン酸中を遊走することが分かった。中枢神経の再生実験として、アルギン酸をラット脊髄に作成したギャップに移植し、その再生を調べた結果、再生軸索はギャップを越えて反対側の脊髄の中を伸長していくことがHRPによりわかった。また、電気生理学的にも上行性下行性の伝播がおこっていることを確認した。更に、アルギン酸と神経幹細胞を用いた中枢神経特に脊髄の再生に関して研究を行った。胎生16日頃のラット海馬組織より採取し、浮遊培養法によりNeurosphereを得、損傷を加えた後アルギン酸を移植したラットに移植した。移植した神経幹細胞は宿主の脊髄組織に、よく生着し増殖しているものと思われた。損傷部位では、いずれの移植法でも一部損傷脊髄内に侵入し、宿主脊髄細胞と相互作用をしていると思われた。免疫組織化学染色により、宿主内に侵入した神経幹細胞は、主に星状膠細胞に分化している姿が得られた。また、ニューロンに分化していると思われる細胞もみられた。また、希突起膠細胞に分化している細胞はほとんど見られなかった。我々が新規に開発した、細胞毒性のないアルギン酸スポンジは、創傷被覆剤として表皮の再生に有用なだけではなく、末梢および中枢神経組織の再生にも有用であることがわかってきた。中枢神経:アルギン酸ゲルをラットの脊髄に作成した2mmのギャップに移植し、脊髄内軸索の再生を検討した。移植術後6-8週間で、電気生理学的にギャップを越えた信号伝達が、上行性にも下行性にも認められた。また、術後8週間で組織を固定し、光学顕微鏡、電子顕微鏡で見るとギャップの中央部に、再生したものと思われる有髄、無髄軸索が多数見られた。免疫組織化学染色では、脊髄内軸索、後索路の軸索、錐体路の軸索などがギャップ内部に伸長しているのが確認された。HRP用いて神経を標識すると、上行路(後索路)、下行路(錯体路)とも再生した軸索はギャップを越えて、切断された対側の脊髄に再侵入しているのが確認された。運動機能回復など中枢神経に関しては問題も多く、今後の研究課題となる。末梢神経:ネコ、ラットの坐骨紳経を切断しギャップを作成し、そこにこのアルギン酸スポンジを移植し、末梢神経軸索の再生を観察した。数週間でギャップを越えて軸索が再生し、電気生理学的にも、組織学的にも切断した坐骨神経はつながった。また、末梢神経の場合は、縫合しなくても切断した両端の間にアルギン酸を乗せるだけで、坐骨神経が再生しているのが確認された。これは、このアルギン酸を、人工神経として応用する際に、特殊な技術、装置が無くても、人工神経移植が出来ることになり、非常に有用なことである。末梢紳経に関しては、人工神経として臨床応用できるようになるのも近いと思われる。(方法)

紫外線照射により緑色の蛍光を発するタンパク(GFP)の遺伝子を導入したマウスの胎児(胎生1618日)の脳・脊髄組織よりニューロスフェア法を用いて、神経幹細胞を分離培養した。生後30日のラットの脊髄を胸髄の中央部あたり(Th6-7)で2箇所切断し、その間の部分を除去することで、約1mmのギャップを作成した。このギャップに、先の神経幹細胞を、われわれの施設で開発してきた凍結乾操アルギン酸スポンジをキャリアとして用い、移植した。このラットを、免疫抑制剤を投与しながら14週間飼育した。潅流固定し、免疫組織化学染色し、移植した神経幹細胞の状態、分化しているか否かを観察した。また、移植した幹細胞と脊髄組織の相互作用も観察した。(結果)移植した幹細胞は、数は減少するものの一部はギャップ内、宿主の脊髄組織内で生育した。各種抗体を用いた免疫組織化学染色法にて、神経幹細胞は神経細胞方向、神経膠細胞方向等に分化していると思われた。宿主の神経膠細胞と移植した神経幹細胞が重なり、絡み合っているような所見も得られた。また移植した神経幹細胞が脊髄切断端より宿主の脊髄組織内に遊走・侵入している様子も観察された。(考察)キャリアとしてのアルギン酸の性状にはまだまだ改良の余地があるが、キャリアとしての機能は果たせる期待が伺われた。また、アルギン酸が神経幹細胞の生育、分化を抑制することが少ないこともわかった。宿主の脊髄組織との相互作用は、今後電子顕微鏡等を用いて、詳細な検討が必要であるが、何らかの相互作用はしていることが推察された。アルギン酸と神経幹細胞を用いた中枢神経特に脊髄の再生に関して研究を行った。損傷を加えた脊髄に神経幹細胞を直接損傷部位に移植する場合、脳脊髄液を介して移植する場合等を研究した。まず、脊髄に損傷を加え、その組織の経時的変化を観察し、神経幹細胞を移植するための基礎実験を行った。神経幹細胞は胎生16日頃のラット海馬組織より採取し、浮遊培養法によりNeurosphereを得た。これを、損傷を加えた後アルギン酸を移植したラットに移植した。直接損傷部位に移植検討した。また、脊髄に損傷を加えた直後に移植したもの、損傷後3週間経過した後移植したものも検討した。損傷された脊髄は3日目頃よりマクロファージ等の炎症細胞が侵入し、約2週間で損傷が完成し、脊髄組織内に空洞形成されることがわかった。移植した神経幹細胞は宿主の脊髄組織に、いずれも良く生着し増殖しているものと思われた。損傷部位では、いずれの移植法でも一部損傷脊髄内に侵入し、宿主脊髄細胞と相互作用をしていると思われた。免疫組織化学染色により、宿主内に侵入した神経幹細胞は、主に星状膠細胞に分化している姿が得られた。また、数は少ないが、ニューロンに分化していると思われる細胞も見られた。また、希突起膠細胞に分化している細胞はほとんど見られなかった。損傷により形成された空洞を埋めるほどの再生は得られていないが、今後の研究に期待がもてる結果が得られた。末梢神経の再生実験として、約8週間で分解吸収されるように調整した共有結合性架橋アルギン酸を用いてネコの坐骨神経の再生を評価した。移植後3ヶ月の組織ではギャップに多くの再生軸索が観察された。
スピン偏極陽電子消滅のシミュレーション研究

化合物半導体のカチオン空孔が電子スピン分極する場合のあることが知られており、スピン偏極陽電子消滅実験により、研究がすすめられている。そこで、本研究では、BN. AlN, GaN、BeO、ZnO、ZnS、CdSについて第一原理計算を行い、電子スピン分極に関する系統的な研究を行った。このうち、窒化物半導体では、EレベルとA1レベルに多数スピン電子が3個占有し磁気モーメントが3ボーア磁子となり、そのほかの半導体では、Eレベルに多数スピン電子が2個占有し、磁気モーメントが2ボーア磁子となる事がわかった。近接の4個のアニオン原子は、外側に格子緩和することにより、原子間の相互作用は弱くなる事がわかった。その結果、スピン一重項状態を導くJahnーTeller効果が抑制され、高い対称性C3Vを保つことが明らかになった。従って、近接原子の外側への緩和が、電子スピン分極の原因であると結論した。また、スピン密度の空間分布の解析から、多数スピン密度の方が、少数スピン密度よりも分布が狭まっており、そのことが、スピン偏極陽電子実験で得られる、多数スピン電子と少数スピン電子の運動量密度の差の原因となっていることが示唆された。さらに、Co, Ni, Fe, Gdの強磁性体についても、スピン密度の空間分布は、多数スピン電子の方が狭まっており、s, p, d, f電子系において、類似の現象が観測されることが解明されつつある。この空間分布と運動量分布の関係を明確にするため、2成分密度汎関数理論に基づく運動量密度の試験的な計算を実行した。スピン偏極陽電子実験では、運動量密度の観測から重要な知見が得られると予想される。本研究から、多数スピン電子の方が空間的に幅の狭い分布を持つ事が一般的であることが、明らかにされつつある。そのことが、実験で観測される運動量分布に反映されることが、分かりつつあり、この知見は、この分野の研究にとって有用であると考える。これまに、明らかになった、多数スピン密度と少数スピン密度の分布の違いをさらに物質系を広げて、系統的に調べる。また、2成分密度汎関数理論に基づく計算の予備試験を現在実行中であり、このような計算により、上記の事項と陽電子消滅実験で観測される、運動量密度分布との関係を明確にする。本年度は、ZnO中Zn原子空孔の研究を行った。この空孔は、強磁性を引き起こす事で注目されている。まず、この空孔はC3vの高い対称性を保ち、欠陥準位はE表現に属し、2個の電子が占有する事がわかった。この結果、スピン3重項状態が最安定であり、このことが、強磁性を引き起こす上で重要であることを明らかにした。原子空孔に近接する4個の酸素原子は、空孔から遠ざかる方向に緩和する事が分かった。このことにより、この系におけるJahn-Teller効果が小さくなり、対称性低下によって引き起こされるスピン一重項状態は、最安定とはならないことが明らかになった。また、この格子緩和により、酸素原子の作る結合は、120°に近くなり、スピン密度は、主として、近接酸素原子の非結合のp軌道が主成分である事が明らかになった。報告者が開発した、2成分密度汎関数法に基づく計算コードを用いた陽電子寿命の計算より、多数電子スピンと少数電子スピンに対する値は、それぞれ、207 psと216 psであることが分かった。十分に大きな寿命の差と考えられ、今後陽電子消滅実験により観測される可能性もあると考えられる。空孔における電子スピン密度の分布は、多数電子スピンの方が少数電子スピンよりも空間的な分布が狭まっていることが分かった。スピン偏極陽電子消滅の実験からは、多数電子スピンの運動量密度の分布は少数電子スピンに対するものよりも狭まっており、上記の空間的分布の差を反映したものと予想される。本研究では、第一に、ZnOにおけるZn空孔におけるスピン分極が、近接酸素原子の外側への緩和によりJahnーTeller効果が抑制されることにある点を議論した。このスピン分極の発生は、原子空孔が引き起こす強磁性発現の機構を明らかにする上で極めて重要である。今後、強磁性を引き起こすほかの半導体中原子空孔の研究に対しても重要な知見をい与えるものと期待される。また、自作の計算コードを用い、多数スピンと少数スピンに対する有意な寿命の差がある事を明らかにした。さらに、多数スピンと少数スピンに対して実験で観測された、運動量密度分布の差に対する、理論的理解を深めた。以上により、本研究は、概ね順調に進展していると考える。

従って、近接原子の外側への緩和が、電子スピン分極の原因であると結論した。また、スピン密度の空間分布の解析から、多数スピン密度の方が、少数スピン密度よりも分布が狭まっており、そのことが、スピン偏極陽電子実験で得られる、多数スピン電子と少数スピン電子の運動量密度の差の原因となっていることが示唆された。さらに、Co, Ni, Fe, Gdの強磁性体についても、スピン密度の空間分布は、多数スピン電子の方が狭まっており、s, p, d, f電子系において、類似の現象が観測されることが解明されつつある。この空間分布と運動量分布の関係を明確にするため、2成分密度汎関数理論に基づく運動量密度の試験的な計算を実行した。スピン偏極陽電子実験では、運動量密度の観測から重要な知見が得られると予想される。本研究から、多数スピン電子の方が空間的に幅の狭い分布を持つ事が一般的であることが、明らかにされつつある。そのことが、実験で観測される運動量分布に反映されることが、分かりつつあり、この知見は、この分野の研究にとって有用であると考える。初年度の知見をもとに、運動量密度の計算をすすめていく。まず、運動量密度の信頼性の高い計算手法に基づく、プログラムの作成を行う。これをもとに、ZnO中Zn原子空孔における運動量密度を計算し、実験結果との整合性をチェックする。多数スピンと少数スピンに対する運動量密度の違いを明らかにし、その原因を究明する。さらに、ZnOだけではなく、ほかのワイドギャップ半導体系(GaN等)における強磁性を引き起こす原子空孔の研究を推進する。これまに、明らかになった、多数スピン密度と少数スピン密度の分布の違いをさらに物質系を広げて、系統的に調べる。また、2成分密度汎関数理論に基づく計算の予備試験を現在実行中であり、このような計算により、上記の事項と陽電子消滅実験で観測される、運動量密度分布との関係を明確にする。次年度使用額は10718円であり,ほぼ計画通りである。物品費の購入(ワークステーションの購入)において、幾分支出が計画より少なかったが、ワークステーションの購入により、次年度以降の研究においても円滑に行える環境が整っている。次年度は、旅費の一部に使用する予定である。前年度はワークステーションの購入等により、研究実施体制が整い、当該年度は応用計算を中心に行い、学会発表旅費等に使用しているが、当該年度の研究成果公表に係わる支払いに関しては、年度を越す必要生が生じてしまい、平成31年度はじめに行う。具体的には、すでにon-lineで掲載されている、Japanese Journal of Applied Physics誌に対し、Open Access料を含み支払う予定である。さらに平成30年度の成果を平成31年度4月はじめに発表したため、平成31年度に旅費等を支出予定である。
アクアポリンを模した淡水化膜の設計

近年の人口増加,工業化,環境問題から純水の需要が増加しており,効率的かつ選択的な淡水化技術の開発が望まれている.本研究目的は,分子動力学シミュレーションによって,水分子のみを透過させる膜タンパク質であるアクアポリンの水分子透過メカニズムを分子レベルで解明し,得られた知見をもとに淡水化技術に応用できる新規の淡水化膜を設計することである.まず,アクアポリンの水分子透過メカニズムを分子レベルで解明するために,アクアポリン/細胞膜/水分子/イオンの系について10万原子以上,1マイクロ秒の分子動力学シミュレーションを行った.アクアポリンの水分子の取り込み口の機構に着目した.アクアポリンの細孔口付近の親水基や疎水基のマッピングを行い,水分子がどの部分と相互作用して影響を受けているのかを,水分子の回転緩和時間や拡散係数,滞在時間等を解析して調べた.イオン原子の周りを覆っている水和殻が,入口付近に近づいた際に,周りのアミノ酸残基との相互作用でどのように変化するのか検証した.また、平成28年度の課題であったAQPを模した淡水化膜設計の研究の一環として,カーボンナノチューブによって細孔が空いたグラフェンシート(二重膜)と水/メタノール混合溶液系の分子動力学シミュレーションを行った.電場の効果によってカーボンナノチューブ内で水分子が螺旋構造を形成することを発見した.また,電場の効果による混合溶液からのメタノールの単離について検証した.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。