hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
暗号ＶＬＳＩの電磁波セキュリティを確保するサイドチャネル攻撃センサの構成法と実証

暗号コアとセンサ回路を並列動作することにより、マイクロプローブの接近検知にかかる遅延時間を大幅に短縮する動作モードの可能性を検知性能の視点から明らかにし、また暗号コアにより攻撃を早期無効化するシナリオを検証した。(3)多様なサイドチャネル攻撃シナリオに対応した対策技術の開発に関して、暗号コアから漏洩するサイドチャネル情報を用いて暗号コアを認証する「サイドチャネル認証システム」を新たに提案するとともに、暗号コアの計算処理に伴うサイドチャネル情報を用いることにより、暗号コアを搭載するセキュリティVLSIチップの真正性を高精度に確認できることを示した(当該内容について国際会議(ICoICT)にてベストプレゼンテーション賞を受賞)。また、本研究課題による研究成果をエレクトロニクス分野の英文専門誌にレビュー論文としてまとめ、オープンアクセスにより広く周知した。サイドチャネル攻撃への耐性を有し、高度に電磁波セキュリティを保証する暗号VLSI技術を確立した。具体的には、(1)暗号コア近傍に接近する電磁界マイクロプローブをオンチップで検知するサイドチャネル攻撃センサの回路技術、(2)暗号コア近傍における電磁界マイクロプローブとサイドチャネル攻撃センサの結合の電磁界シミュレーション及びセンサ回路の動作シミュレーション手法、(3)暗号コアから漏洩するサイドチャネル情報を用いて暗号コアを認証・真正性を確認する技術の開発に成功した。また、半導体集積回路の試作チップを用いたプロトタイプシステムを構築し、研究成果の効果を実証した。本研究課題の核となるサイドチャネル攻撃センシング手法の開発に関して、本年度は当初計画の通り、センサ回路の設計指針および初期プロトタイプの開発と実験を遂行するとともに、当該分野において最重要の国際会議で研究成果を報告した。加えて、当初の計画以上の進展として、センサ特性を大幅に向上する回路コンセプトやプローブ検出特性の電磁界シミュレーションのシナリオについて進捗を得るとともに、初期プロトタイプに搭載したAES暗号コアを例題に暗号モジュールの攻撃対策について具体的な検討にも踏み込んだ。次年度以降の研究を加速する成果である。電磁波セキュリティを保証する暗号VLSI技術に関する最終年度の総合的な実証とまとめを行う。(1)サイドチャネル攻撃センシング手法に関しては、検知性能を向上する改良型センサを具体化てプロトタイプ実証するとともに、センシング較正と攻撃無効化の連携について開発を進める。
属性叙述の形式と意味　－事象叙述との対応を中心に－

最終年度となる本年度では、これまで得られた成果を統合し、日本語の属性叙述文に構成的にアプローチするための枠組みを提示した。本研究課題の成果は、博士論文『属性叙述文の統語的・意味的分析』としてまとめ、筑波大学に提出した。本年度の具体的な成果として、以下の3点を挙げる。(1)事象叙述/属性叙述の対立に関わる要因を整理し、本研究の枠組みを提示した。具体的には、1述語の意味的性質、2名詞句の解釈、3統語構造、4情報構造、5テンスという5つの要素を挙げ、5の観点を中核として、その他の4つの要因との関係を体系化した。(2)叙述の構成にアスペクト形式が与える影響を、テンスとAspPの主要部の間の選択関係として形式化した。「優れている」のような第四種動詞の例外現象にも、語彙的レベルに存在するテイル形を区別して考える必要性があると考えることで説明を与えた。(3)叙述の構成にアスペクトが与える影響を体系化するにあたって、述語の文法的アスペクトだけでなく語彙的アスペクトも考慮すべきことを明らかにした。具体的には、非状態動詞のル形が総称テンスと結びつくプロセスと、状態動詞である知覚動詞のル形が存在テンスと結びつくプロセスが異なることを明らかにした。(3)の成果発表として、NINJAL国際シンポジウムにおいてポスター発表を行った。本研究で得られた成果は、属性叙述文の記述的研究・理論的研究の双方に貢献するものである点で重要な意義を持つ。これまでの属性叙述文研究では、日本語の記述的研究と理論的研究を十分に結び付けて論じられてこなかった。本研究では、ル形とテイル形の対立といった日本語の具体的な現象を構成的な観点から論じる、というアプローチをとることによって、これら2つの研究の知見を有機的に統合することが、互いの研究に大きな貢献を果たし得ることを示した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、事象叙述・属性叙述といった叙述の意味と統語構造、特にスル・シテイル・ダといった述語の形式がどのような関係にあるのかを明らかにすることである。本年度は今後の研究の基盤となる枠組みを確立し、スル形とテイル形の対立、ダ形とテイル形の対立という述語形式間の対立に関する現象をそれぞれ扱うことに取り組んだ。本研究では、叙述の意味を構成的・統語的に分析するため、今後以下の2点を基本的な方策として分析を行う。1叙述の型という概念を直観的に判断するのではなく、主語名詞の存在/総称解釈に対応させ、解釈の可否を数量詞遊離の容認度という文法性から判断する。2叙述としての意味が述語を基盤に計算されていくと考えることで、述語の意味的性質によって統語上の主語位置が異なるとする先行研究の枠組みにもとづき、叙述の型という概念を述語の意味から構成的に、統語的に論じる。また、具体的な分析としては、以下の3点を明らかにした。(1)日本語において名詞句の解釈を論じる上では(格)助詞との関係を明らかにする必要があるが、裸名詞句の存在/総称解釈とガ格の中立叙述/総記の用法は、情報構造という観点では異なる性質を示すものの、判断論の観点からは統一的に捉えられる。(2)習慣文におけるル形とテイル形の対立は、時間副詞との共起関係とアスペクト強制、裸主語名詞の解釈、補文におけるふるまいといった現象をもとに、前者が属性叙述であるのに対し後者は事象叙述であるという対立として捉えられる。(3)「嫌いだ」と「嫌っている」に見られる、一見同じような意味を表すダ形とテイル形の状態性の対立は、イベント項の量化可能性、裸主語名詞の解釈といった現象をもとに、前者を含む文が属性叙述であり後者を含む文が事象叙述であるとして捉えられる。1は筑波大学紀要『言語学論叢』において発表し、23の成果に関しては現在査読中であるが発表予定である。本年度は、前年度得られた結果を深化・発展させるとともに、予定されていた構文の分析にも着手した。具体的な成果としては、以下の三点を明らかにした。1.日本語の習慣文に見られるようなル形とテイル形の対立を、より形式的に扱うための枠組みを提案した。前年度まではこの対立を、属性叙述文を形成する形式と事象叙述文を形成する形式の対立と捉えてきたが、英語の習慣文に対する先行研究の分析をもとに、習慣文における属性叙述と事象叙述の対立は「個体量化」と「イベント量化」という量化の違いに還元できることを明らかにした。2.主格目的語をとる状態述語と対格目的語をとる非状態述語の違いを、個体レベル述語と場面レベル述語の対立としてとらえるとともに、主格目的語をとる状態述語にも二種類が存在することを明らかにした。主語のみならず目的語も総称解釈のみを受ける述語は「評価系述語」、目的語の存在解釈が許される述語は「所有系述語」として区別するべきであり、所有系述語は内部に場面レベル述語を含む複合的な構造をとっている述語群であると特徴づけることができる。それに対して、評価系述語に属する語群は目的語も時空間的に位置づけることのできない純粋な個体レベル述語である。

3.第四種動詞と呼ばれる必ずテイル形で用いられる動詞に関して、主語名詞を総称名詞にした場合にはル形が可能になる語群が存在することを指摘した。こうした語群に目を向けることによって、語彙的アスペクトを扱う体系と文の総称的コンテクストを扱う体系を統合して考えることの重要性を明らかにした。1の成果は言語学会150回大会において口頭発表を行い、現在査読中ではあるが論文での発表も予定している。また、2の成果に関しては関西言語学会41回大会での発表が予定されており、3に関しても今年度中の学会発表を目指す。本年度は、前年度の成果をもとに国内学会等で口頭発表を行い、その際に得られた批判やアドバイスをもとに、これまでの議論をより形式化、および発展させることができた。扱う現象自体が大きく増えたわけではないが、属性叙述という文全体の叙述のあり方をより構成的に分析するという本研究の目的のためには必要なプロセスであったと言える。また、予定されていた第四種動詞の分析にも着手することができ、次年度の体系化に向けておおむね順調に進んでいると言える。最終年度となる本年度では、これまで得られた成果を統合し、日本語の属性叙述文に構成的にアプローチするための枠組みを提示した。本研究課題の成果は、博士論文『属性叙述文の統語的・意味的分析』としてまとめ、筑波大学に提出した。本年度の具体的な成果として、以下の3点を挙げる。(1)事象叙述/属性叙述の対立に関わる要因を整理し、本研究の枠組みを提示した。具体的には、1述語の意味的性質、2名詞句の解釈、3統語構造、4情報構造、5テンスという5つの要素を挙げ、5の観点を中核として、その他の4つの要因との関係を体系化した。(2)叙述の構成にアスペクト形式が与える影響を、テンスとAspPの主要部の間の選択関係として形式化した。「優れている」のような第四種動詞の例外現象にも、語彙的レベルに存在するテイル形を区別して考える必要性があると考えることで説明を与えた。(3)叙述の構成にアスペクトが与える影響を体系化するにあたって、述語の文法的アスペクトだけでなく語彙的アスペクトも考慮すべきことを明らかにした。具体的には、非状態動詞のル形が総称テンスと結びつくプロセスと、状態動詞である知覚動詞のル形が存在テンスと結びつくプロセスが異なることを明らかにした。(3)の成果発表として、NINJAL国際シンポジウムにおいてポスター発表を行った。本研究で得られた成果は、属性叙述文の記述的研究・理論的研究の双方に貢献するものである点で重要な意義を持つ。これまでの属性叙述文研究では、日本語の記述的研究と理論的研究を十分に結び付けて論じられてこなかった。本研究では、ル形とテイル形の対立といった日本語の具体的な現象を構成的な観点から論じる、というアプローチをとることによって、これら2つの研究の知見を有機的に統合することが、互いの研究に大きな貢献を果たし得ることを示した。当初の計画では本年度に「青い目をしている」構文を扱う予定であったが、計画を変更して他の構文におけるスル/シテイルおよびシテイル/ダの対立を扱った。しかし、そこでの分析が述語形式と叙述の型の関係の解明という大きな目的に貢献するものである点、また今後の研究の基盤となる分析を確立できた点は予定通りである。また、本年度得られた成果は次年度以降の分析の前提にもなる議論であり、全体としておおむね順調に進展していると言える。次年度では、これまで得られた成果を統合し、博士論文としてまとめることを目指す。ここまでの研究の成果からは、テイル形という文法的な状態化形式が対応するル形やダ形と違って属性叙述文を形成することができないということが明らかになった。
超縮退の制御に向けた新たな数理化学の開拓と次世代材料設計

縮退及び擬縮退は、高い導電性や磁性の原因となることから、電子材料設計の鍵とされている。縮退とは対称性に由来して複数の電子状態が同じエネルギーを有すること、擬縮退は偶発的に起こる擬似的な縮退を指す。本研究代表者は最近、特定の金属元素からなる四面体型クラスターが、球対称の縮退をも超える異常な縮退度の擬縮退(超縮退)をなすことを示し、その原因が力学的対称性と呼ばれる特殊な対称性にあることを突き止めた。本研究では、力学的対称性を軸とした高次の対称性理論を構築することで、偶然でしかなかった超縮退を必然のものとし、既存物質の限界を超える次世代電子材料設計への道を拓く。
超準的手法と構成的手法の比較研究

解析学を基礎付ける土台としてHilbertが導入した2階算術には,様々な種類の形式化が存在する.なかでも計算可能な関数や集合を扱う体系RCA_0と,それにコンパクト性の議論を付加した体系WKL_0は,解析学の基礎として十分な強さを持ちながら,無矛盾性に関してはPRA(「有限の立場」の形式化)と同等になることから,Hilbertのプログラムに関連して重要な意義をもつ.田中と山崎は,S.Simpsonの協力の下で、WKL_0におけるある形の定理に対して,その証明からコンパクト性の議論を取り除けること,すなわちRCA_0における証明に変換できることを証明する一方,コンパクト性と類似する有界従属選択公理に対しては,その使用を一斉には消去できないことを示した.そこで,いくつかの定理について個別に有界従属選択の消去可能性を議論し,その背後にある一般的な原理を探った.たとえば,実数や複素数に関する命題の多くは,量化記号消去定理を用いて充足関係を導入することで有界従属選択の使用を避けることができることがわかった.Simpson-田中-山崎の結果は,WKL_0の高階算術化が難しいことを意味しており,この状況を厳密に調べる研究の一つが山崎と坂本伸幸によってなされた.すなわち,WKL_0等の高階一様版はWKL_0より真に強い原理になる.また,山崎は,多項式時間計算の体系における逆数学現象や,直観主義理論の完全性定理に必要となる公理についても調べた.赤間は,部分組合せ代数の中に極限操作を導入し,そこで表現できる関数とlimiting recursive functionとの関係を調べた.最後に,田中は,超算術的選択公理HACに対して,13種類のバリエーションを定義し,それぞれと同値な公理を決定した.これまで集合論をベースに行われていた超準的方法による議論を,2階算術の弱い体系,とくにWKLoと呼ばれる公理系の周辺で再検討することが,本研究の主な目的である.WKLoは,コンパクト性の議論を付加した計算可能数学の緩やかな形式化と考えることができ,数学の多くの定理がそこで証明できることが知られている.我々は,超準的手法によりいろいろな定理をWKLo等で導く方法を考案し,その改良を続けている.本年度において,田中と山崎は,米国のS.Simpsonの協力の下で,ある形の定理の族に対して,WKLoにおける証明からケーニヒの補題の使用を取り除くための一般的な方法論を完成させた.例えば,代数学の基本定理はその形をしており,またこの定理のよく知られた証明はコンパクト性に依存した議論を用いているのだが,我々の方法によってコンパクト性を取り除き、計算可能な範囲の議論に収めることができる、の結果については,さらなる応用や改良について考察続けているが、次に述べる研究とも深く関わっている、田中は阪本伸幸との共同研究により、ヒルベルトの零点定理など実数や複素数の多項式に関する諸定理を弱い体系で導くための方法論を開発した.それには,量化記号消去定理に基づいて実数と複素数の構造に関する充足関係を定義し,その関係がタルスキの真理条項などを満たすことをチェックする必要があるが,その際代数学の基本定理の構成的なバージョンを用いるのである.また,エルゴード定理等の応用解析の超準的扱いや高階算術への拡張についても,分担者の協力を得て研究が進行中である.最後に,本研究に関連する研究を行っている他大学の研究者たちとセミナー等で連絡を取り合い,周辺の研究の動向を知ると共に,次年度以降の研究の準備を行った.解析学を基礎付ける土台としてHilbertが導入した2階算術には,様々な種類の形式化が存在する.なかでも計算可能な関数や集合を扱う体系RCA_0と,それにコンパクト性の議論を付加した体系WKL_0は,解析学の基礎として十分な強さを持ちながら,無矛盾性に関してはPRA(「有限の立場」の形式化)と同等になることから,Hilbertのプログラムに関連して重要な意義をもつ.田中と山崎は,S.Simpsonの協力の下で、WKL_0におけるある形の定理に対して,その証明からコンパクト性の議論を取り除けること,すなわちRCA_0における証明に変換できることを証明する一方,コンパクト性と類似する有界従属選択公理に対しては,その使用を一斉には消去できないことを示した.そこで,いくつかの定理について個別に有界従属選択の消去可能性を議論し,その背後にある一般的な原理を探った.たとえば,実数や複素数に関する命題の多くは,量化記号消去定理を用いて充足関係を導入することで有界従属選択の使用を避けることができることがわかった.Simpson-田中-山崎の結果は,WKL_0の高階算術化が難しいことを意味しており,この状況を厳密に調べる研究の一つが山崎と坂本伸幸によってなされた.すなわち,WKL_0等の高階一様版はWKL_0より真に強い原理になる.また,山崎は,多項式時間計算の体系における逆数学現象や,直観主義理論の完全性定理に必要となる公理についても調べた.赤間は,部分組合せ代数の中に極限操作を導入し,そこで表現できる関数とlimiting recursive functionとの関係を調べた.最後に,田中は,超算術的選択公理HACに対して,13種類のバリエーションを定義し,それぞれと同値な公理を決定した.集合論をベースにして行われることが多かった超準的方法による議論を,2階算術の弱い体素,とくにWKLoやRCAoの周辺で再検討することが,本研究の主な目的である.WKLoは,コンパクト性の議論を付加した計算可能数学の緩やかな形式化と考えることができ,数学の多くの定理がそこで証明できることが知られている.

田中と山崎は,S.Simpsonの協力の下で,ある形の定理の族に対して,WKLoにおける証明からケーニヒの補題の使用を取り除くための一般的な方法論を発見し,それに関する応用や改良について研究した.また,田中と山崎は,実数上の線形代数などの計算に関した定理のほとんどがRCAoで成り立つことを確認し,それをもとにして田中は坂本伸幸との共同研究により,ヒルベルトの零点定理など実数や複素数の多項式に関する諸定理をRCAoで導くための方法を得た.その方法では,量化記号消去定理に基づいて実数と複素数の構造に関する充足関係を定義することがポイントになるが,他方自然数についての充足関係を導入するためには構造が再帰的飽和であることが必要十分であることがわかっている.さらに,山崎は直観主義論理に対する強完全性定理がWKLoで証明できないことを示した.山崎と坂本は,WKLoの高階算術への拡張について研究すると共に,WKLoの多くの変種についてその無限列版の強さを調べた.例えば,WWKLの無限列版はWKLと同値であることが示された.田中は彼らの無限列版の研究をヒントに,2階算術における選択公理の種々の変種について,その強さを比較する研究を行った.解析学を基礎付ける土台としてHilbertが導入した2階算術には,様々な種類の形式化が存在する.なかでも計算可能な関数や集合を扱う体系RCAoと,それにコンパクト性の議論を付加した体系WKLoは,解析学の基礎として十分な強さを持ちながら,無矛盾性に関してはPRA(「有限の立場」の形式化)と同等になることから,Hilbertのプログラムに関連して重要な意義をもつ.田中と山崎は,S.Simpsonの協力の下で,WKLoにおけるある形の定理に対して,その証明からコンパクト性の議論を取り除けること,すなわちRCAoにおける証明に変換できることを証明する一方,コンパクト性と類似する有界従属選択公理に対しては,その使用を一斉には消去できないことを示した.そこで,いくつかの定理について個別に有界従属選択の消去可能性を議論し,その背後にある一般的な原理を探った.たとえば,実数や複素数に関する命題の多くは,量化記号消去定理を用いて充足関係を導入することで有界従属選択の使用を避けることができることがわかった.Simpson-田中-山崎の結果は,WKLoの高階算術化が難しいことを意味しており,この状況を厳密に調べる研究の一つが山崎と坂本伸幸によってなされた.すなわち,WKLo等の高階一様版はWKLoより真に強い原理になる.また,田中は,超算術的選択公理HACに対して,3種類のバリエーションを定義し,それぞれと同値な公理を決定した.
半導体に添加された希土類イオンを用いた次世代太陽電池用高効率波長変換材料の開発

本研究は母体により光吸収されたエネルギーが希土類イオンに効率よく輸送される希土類添加半導体を新しい波長変換材料として位置づけ、その機能を明らかにすることを目的とした。スパッタリング援用MOCVD法により作製したTm,Yb共添加ZnOにおいて、紫外線照射下でYbイオン、Tmイオンそれぞれに起因する発光の観測に成功した。Yb/Tm混合比1:1ターゲットではYbイオンからTmイオンへのエネルギー輸送(アップシフト)が、混合比1:5ターゲットではTmイオンからYbイオンへのエネルギー輸送(ダウンシフト)が生じることを明らかにした。また、このエネルギー相互輸送は各イオンの直接励起によっても確認された。本研究では、母体により光吸収されたエネルギーが希土類イオンに効率よく輸送される希土類添加半導体を新しい波長変換材料として位置づけ、その機能を明らかにすることを目指している。得られた成果は下記の通りである。【課題1】Tm,Yb共添加条件の最適化:独自に開発したスパッタリング援用有機金属気相堆積法によりTm,Yb共添加ZnOを作製した。スパッタリングターゲットには、Yb混合比を変化させた3種類の混合ターゲット(Yb2O3:Tm2O3=1:1、1:2、1:5)を用いた。Tm濃度およびYb濃度のRF電力依存性では、いずれもRF電力とともに添加濃度が増加する傾向が観測された。混合ターゲット1:1を用い、RF電力を変化させることにより作製したすべての試料において、c軸配向したウルツ鉱型ZnOが成長していることが確認された。また、RF電力40 Wにおいて最もチルト分布が少なく、c軸配向性が高いZnO薄膜が得られることが明らかになった。【課題2】波長変換機能の観測と理解:O2アニール(600°C、30分)を施した試料において、紫外線照射下でYb3+イオンに起因する発光(978 nm)とTm3+イオンに起因する発光(795 nm)の両方を観測することに成功した。このことは、TmイオンとYbイオンへZnO母体の励起を介したエネルギー輸送(間接励起)が生じていることを示唆している。各種混合ターゲットを用いて作製した試料において、TmおよびYb発光の発光寿命を調べた。Tm発光寿命はTm添加濃度が増加するにしたがい、またターゲットのYb混合比が増加するにしたがって短くなることが分かった。一方、Yb発光寿命に関しては逆の傾向を示した。Tm、あるいはYb単独添加試料における発光寿命との比較より、混合比1:1ターゲットではYbイオンからTmイオンへのエネルギー輸送(アップコンバージョン)が、混合比1:5ターゲットではTmイオンからYbイオンへのエネルギー輸送(ダウンコンバージョン)が生じることが明らかになった。我々が世界に先駆けて開発したスパッタリング援用有機金属気相堆積法を用い、成膜パラメータの最適化により、高品質なZnO母体の結晶性を損ねることなく、TmやYbの添加を高度に制御できることを明らかにした。また、試料作製に用いるターゲット混合比によりYbイオンからTmイオンへのエネルギー輸送(アップコンバージョン)、TmイオンからYbイオンへのエネルギー輸送(ダウンコンバージョン)の制御が可能であることを見出した。本観測は世界で初めてのものであり、希土類添加半導体を用いた波長変換応用の可能性を示唆する重要な知見である。「希土類添加材料の光学的物性評価」の専門家であるVolkmar Dierolf教授(Lehigh大学、米国)や「波長変換機能評価や太陽電池設計」の専門家であるTom Gregorkiewics教授(Amsterdam大学、オランダ)との共同研究が機能しており、当初の計画が前倒しで進捗している。昨年度の研究課題を継続的に発展させながら、主に波長変換機能の最適化デザインに取り組んだ。【課題2】波長変換機能の観測と理解:発光寿命測定より、混合ターゲットの組成に依存して、Tm, Ybイオン間でエネルギー相互輸送が生じることを明らかにしている。Tm,Ybイオン間のエネルギー相互輸送を直接的に実証するために、これらイオンの4f殻内励起を可能とする波長可変レーザを励起源としてフォトルミネッセンス測定を行った。その結果、Tmイオンの直接励起による978 nmのYb発光(7F5/2ー7F7/2準位間の遷移)、Ybイオンの直接励起による795 nmのTm発光(3H4ー3H6準位間の遷移)を観測することに成功した。また、励起波長に依存して観測される発光スペクトルが変化することから、特定のイオン間でエネルギーカップリングが生じていることを直接的に明らかにした。【課題3】波長変換機能の最適化デザイン:Tm,Ybイオン間の相互エネルギー輸送による波長変換機能の最適化に取り組んだ。これまで、Tm,Yb共添加ZnOはサファイア基板上に直接堆積していたが、その界面に無添加ZnOナノワイヤ構造を挿入し、TmおよびYb発光特性への効果を調べた。ナノワイヤ作製にあたり、基板温度をパラメータとしたが、650°Cにおいて良質なZnOナノワイヤが形成されることを見出した。また、その上に形成したTm,Yb共添加ZnOにおいて、TmおよびYb発光強度が2倍程度、増大することを明らかにした。さらに、紫外光から近赤外光へのダウンコンバージョンの要となるTmイオンからの青色発光(1G4ー3H6準位間遷移)の観測に成功した。

【課題4】次世代太陽電池への応用可能性の検証:具体的な方策の一つとして、Si太陽電池の上面に、最適化されたTm,Yb共添加ZnO薄膜を堆積することを検討し、その実現可能性を確認した。本研究は母体により光吸収されたエネルギーが希土類イオンに効率よく輸送される希土類添加半導体を新しい波長変換材料として位置づけ、その機能を明らかにすることを目的とした。スパッタリング援用MOCVD法により作製したTm,Yb共添加ZnOにおいて、紫外線照射下でYbイオン、Tmイオンそれぞれに起因する発光の観測に成功した。Yb/Tm混合比1:1ターゲットではYbイオンからTmイオンへのエネルギー輸送(アップシフト)が、混合比1:5ターゲットではTmイオンからYbイオンへのエネルギー輸送(ダウンシフト)が生じることを明らかにした。また、このエネルギー相互輸送は各イオンの直接励起によっても確認された。昨年度の研究課題を継続的に発展させながら、波長変換機能の最適化デザイン、および次世代太陽電池への応用可能性の検証に取り組む。【課題3】波長変換機能の最適化デザイン:平成28年度に得られた、Tm,Ybイオン間の相互エネルギー輸送現象の解明に基づく波長変換機能の理解を踏まえて、より効果的な機能が発現するTmおよびYbの添加濃度、および各イオンの周辺局所構造の最適化を行う。また、現有の積分球を用いた内部量子効率(入射フォトン数に対する出射フォトン数の比)評価装置を用いて、波長変換機能の効率を明らかにする。【課題4】次世代太陽電池への応用可能性の検証:具体的な方策の一つとして、Si太陽電池や多接合型太陽電池の上面に、最適化されたTm,Yb共添加ZnO薄膜を堆積することを検討し、分光感度特性や変換効率を評価する。Tm,Yb共添加ZnO薄膜の膜厚をパラメータとして、波長変換材料としての応用可能性を検証する。1.中島徳仁:日本材料学会平成29年度第4回半導体エレクトロニクス部門委員会学生優秀講演賞"新規波長変換材料を目指したTm,Yb共添加ZnOにおけるTm3+-Yb3+イオン間相互エネルギー輸送制御"(2018年2月7日)電子材料学本研究に関連した共同研究のフィジビリティ・スタデーがスタートし、成形プロセスが異なる各種混合ターゲットをご提供いただいた。現有のフォトルミネッセンス測定装置を用いてTm,Yb共添加ZnOの発光特性を高精度で測定するために、光学部品を追加購入し、研究進捗を加速させる。
高次脳機能評価に基づく成長ホルモン補充療法の効果判定と補充療法適応指針の作成

成長ホルモン(GH)と高次脳機能の関係はいまだ未知の領域であり、本研究はその先駆けとなる。GH分泌不全症患者の高次脳機能、GH補充療法を行った後の高次脳機能を評価し、GH補充療法により得られる改善効果を検証する。さらに補充の効果が期待できる患者さんを治療前に選別し、GH補充療法が適切に導入できるような新たな治療指針を示す。間脳下垂体腫瘍の手術前、手術後、GH補充療法後にデータを収集する。収集するデータは血清ホルモン値(下垂体負荷試験)などの既存資料に加え、手術で得られた腫瘍継代細胞から分泌される微少ホルモン値、iPadと磁気センサー型指タッピング装置を用いて収集する高次脳機能データとする。
非線形問題の解の構造の数値解析的研究

非圧縮流体に関する以下の研究成果を得た。2次元Navier-Stokes方程式をある仮定のもとでモデル化し、一次元常微分方程式に帰着させたよどみ点流れ問題の解に対し、Childress等は高Reynolds数での有限時間内爆発を数値実験で示した。しかし問題の定式化と計算アルゴリズムの改良により、激しい境界層の発達はあるものの解の爆発はおこらない、という数値実験結果を示した。([1,2])水の波の問題で、渦度一定の重力波の分岐問題を扱った。この結果と過去に行った重力・表面張力波の分岐問題の結果とを合わせて、大域的分岐構造を調べることが目標である。本研究の成果は以下のとおりである。([3,4,5,6])1.渦度を変化させても、分岐構造の定性的な変化はないことがわかった。2.対称波を考えたとき、モードnの分岐解として何種類の解が存在するかを数値的に予測した。これをn=16について数値計算で確認した。3.各々の分岐解の、流体内部の流れの様子がどうなっているかを具体的に示した。4.我々のアルゴリズムでも非対称解を計算するプログラムを作成し、Zufiria('87)が求めた非対称な重力波(渦なし流)を確認すべく試みた。しかしZufiriaの数値計算に疑問を深める結果に終わった。これについては更に研究を続けていきたい。表面張力・重力・渦度の3つを分岐パラメーターとする"水の波の分岐問題"の大域的分岐構造を調べることが研究目標である。3年計画の1年目である本年度の研究計画・方法は下記のとうりであった。1.Simmen & SaffmannやTeles da Silva & Peregrineらが行った数値計算を参考に、渦度一定とした場合の数値計算プログラムの作成・検討を行う。2.渦度をパラメーターとして変化させながら計算結果をまとめ、渦なし問題への移行過程を調べる。本年度はほぼ、この研究計画どうりの実績をあげることができた。具体的には、下記のとうりである。1.Simmenらの計算アルゴリズムに少し変更を加え、計算プログラムを作成した。彼らの数値計算結果との比較により、プログラムの妥当性を確認した。2.まずは表面張力を無視し、重力波で数値計算を行った。つまり重力・渦度の2分岐パラメーター空間での分岐構造を調べることから始めた。自明解付近での分岐の様子が明らかになり、Simmenらの計算では示されていない分岐構造がわかった。分岐枝の先端の様子を詳細に調べることで、さらに興味深い現象が得られるだろうと考えている。しかしそれにはCPU時間がかかるため、大域的分岐構造を調べるには引き続き計算を行う必要がある。数値計算により、表面張力・重力・渦度の3つを分岐パラメーターとする"水の波の分岐問題"の大域的分岐構造を調べることが目標である。過去に、表面張力・重力のみを考慮した渦なし流れの問題に関する研究成果がある。そこで本研究では渦あり流れの問題を計算し、前の研究結果とあわせて全対象を捕らえようという計画である。本年度は、水深無限の重力波で渦度(定数とした)をパラメーターとする分岐問題の数値シミュレーションを行った。同じ問題はすでにSimmen & Saffmannが扱った。しかしスペクトル法を用いコントロールパラメーターの扱い方を工夫することで、複雑に入り組んだ分岐枝の追跡ができるようになった。それによって彼等の計算では得られていない新しい分岐枝、分岐解を計算することができた。本年度の研究内容をまとめると以下のとうりである。1.表面張力を無視した場合2重分岐点は存在せず、渦度をパラメーターとして変化させても定性的には分岐構造の変化はない。しかし極限波の波形、流体内部の流れの様子には違いが現われる。2.極めて微小な範囲で複雑な分岐構造を成していることがわかった。とくに高モード(モード5、6の計算を行った)では、2次分岐、3次分岐、孤立した分岐枝が存在する。

3.これまでの研究はすべて対称な波を扱ってきた。次の目標である非対称な解の存在を確かめるため、プログラムの開発を行った。上記の結果は、'98国際数学者会議において中間報告を行った。本研究の目的は、渦度一定の重力波の分岐問題を数値シミュレーションすることである。この結果と、過去に行った重力・表面張力波の分岐問題の結果とを合わせて、水の波の大域的分岐構造を調べることが目標である。研究期間の最終年である本年度は主として、計算データの整理と問題点の考察にあてた。重要な計算データは、計算規模を大きくして結果の検討を行った。また、結果をグラフィック出力するためのプログラム開発にも時間を割いた。しかしこのような開発作業は、高機能グラフィックソフトが使える環境にあれば効率アップできる部分である。本年度の成果を具体的にまとめると、以下のようになる。1.分岐解の流体内部の流れの様子がどうなっているかを具体的に示した。それによると、渦度が正になると流体の下方に渦状の流れが発生し、渦度が大きくなるにつれてその渦状の流れが拡大しながら上方にあがってくる様子がわかる。このように流体内部の流れの様子を示した例は、これがはじめてである。2.我々のアルゴリズムで非対称解を計算するプログラムを作成し、Zufiria('87)が求めた非対称な重力波(渦なし流)を確認すべく試みた。しかしZufiriaの数値計算に疑問を深める結果に終わった。これについては、更に研究を続けていきたい。
ヒト肝細胞キメラマウスを用いた化学発癌誘発

レシピエントマウスの作成のため、Alb-uPA/scidマウスを系統維持している。Alb-uPAホモマウスをPCRにて同定し、移植のレシピエントマウスとして使用した。現在、常に6家系からAlb-uPAホモマウスを産出できる環境になった。肝細胞移植手術の条件決めを行うために、生体蛍光蛋白(GFPを肝細胞に、あるいはDsRed2を全身の細胞に)を発現するトランスジェニックマウスより肝細胞をコラゲナーゼ還流法にて採取した。この生体蛍光蛋白を標識として生後14日目のA1b-uPAホモscidマウスの脾臓に移植した。一定期間の後、移植されたマウスを屠殺し肝凍結切片を作成した。蛍光顕微鏡にて移植されたコロニーが蛍光を発することを確認した。また抗GFP抗体による免疫染色でもコロニーが濃染され肝細胞移植手術が成功していることが確認できた。ヒト肝細胞でも同様の手技で移植手術を行い、ヒト肝細胞キメラマウスを作成した。化学発癌実験については、Diethylnitrosamin(DEN)の腹腔内投与とphenobarbital(PB)の飲水投与プロトコールをscidマウスに行い、適正投与量を検討した。DEN10mg/Kg、PB500mg/Lで35週以上の生存が可能であったが、発癌は認めなかった。肝細胞移植マウスに投与して発癌を観察しているが、現時点では発癌は確認できていない。現在、常に3家系からAlb-uPAホモマウスを産出できる環境になった。この生体蛍光蛋白を標識として肝細胞移植手術を行った。浜松医科大学肝胆膵外科で行われた肝切除手術の手術検体よりインフォームドコンセントを得た上で、肝組織を入手しコラゲナーゼ2段階法でヒト肝細胞を採取した。またラットから初代肝細胞をコラゲナーゼ還流法にて採取することができた。このようにしてトランスジェニックマウスから採取した生体蛍光蛋白標識された肝細胞を生後14日目のAlb-uPAホモscidマウスの脾臓に移植した。現在、ラット肝細胞とヒト肝細胞での移植手術を行っている。
Geバンド構造の直接遷移化による超高性能トンネル型トランジスタの創製

集積回路(LSI)の省電力化に向け、高性能なトンネル型トランジスタが要求されている。しかし、従来のSiを用いたトンネル型トランジスタでは、オフ電流が低減できるものの、オン電流が小さいとの課題がある。本研究では、トンネル型トランジスタの高性能化を目指し、絶縁膜上のGe結晶薄膜のバンド構造を直接遷移型化するための歪み導入プロセスを創出するとともに、Ge結晶薄膜への高濃度ドーピング技術を開発した。これにより、LSIプロセスとの整合性が良好で、高いオン電流を有する高性能なトンネル型トランジスタの基盤技術を開発した。集積回路(LSI)の消費電力を低減するため、トンネル型トランジスタの研究開発が活発化している。しかし、従来材料(Si)を用いた試作デバイスではオン電流が小さい課題がある。オン電流値の向上には、直接遷移型半導体の採用が有効である。本研究では、直接遷移型バンド構造を有し、かつLSIプロセスと整合性の良好な新材料(歪みGe)を創製することにより、高いオン電流を有する超高性能なトンネル型トランジスタの基盤技術を創成する。本年度は2年計画の1年度として、以下の研究を行った。1高温プロセスによる歪み導入溶融法で成長した絶縁膜上のGe薄膜の格子歪みに与える試料構造の影響を検討した。Geと下地絶縁膜や基板との熱膨張係数の差により、Ge結晶に格子歪みが導入されるが、Ge上部の被覆層の有無により、格子歪みが変化することを明らかにした。2異種原子添加による歪み導入Ge結晶にSn原子を添加し、格子歪みを導入する手法を検討した。種々の条件で成長したGe結晶中のSn濃度を、ラマン分光法、X線回折法、電子顕微鏡法を用いて評価し、Sn濃度を向上するための指針を明らかにした。本研究では、直接遷移型バンド構造を有し、かつLSIプロセスと整合性の良好な新材料(歪みGe)の創製を目指し、以下の研究を行った。1高温プロセスによる歪み導入:溶融法で成長した絶縁膜上のGe薄膜の格子歪みをラマン散乱分光法を用いて評価し、格子歪みに与える試料構造の影響を検討した。その結果、Geと下地絶縁膜や基板との熱膨張係数の差により、Ge結晶に格子歪みが導入されることを明らかにした。さらに、Ge上部の被覆層を除去することで、Ge中の格子歪みが増加することを明らかにした。2異種原子添加による歪み導入:Ge結晶にSn原子を添加し、格子歪みを導入する手法を検討した。溶融法および固相法を用いて成長したGe結晶中のSn濃度を、ラマン分光法、X線回折法、電子顕微鏡法を用いて評価し、Sn濃度の向上には、成長速度の高速化と成長温度の低温化が有効であることを明らかにした。3Geへの高濃度不純物ドーピング:非熱平衡成長法を用いた不純物ドーピングの検討を行った。その結果、プロセス条件を適正化することで、不純物の高濃度ドーピング(>1E20cm-3)を実現した。綿密な実験計画を立てて研究を推進しているので、おおむね順調に進展している。工学現在までほぼ計画通りに進行しているので、特に研究計画の変更は考えていない。当初、大口径の基板材料を用いて実験を推進する予定であったが、小型の基板材料を用いた実験に変更した。その結果、基板材料と成膜材料の購入に要する物品費が減額した。また、実験装置の自動化を進めた結果、実験補助を雇用すること無く、計画通りの実験が可能となり、人件費・謝金が抑制できた。以上により、次年度使用額が生じた。次年度使用額を活用し、次年度は、実験手法に改良を加え、実験のターンアラウンドタイムの短縮を図る。これにより、研究を加速し、研究目標の確実な達成を目指す。
動脈性化学受容器における二酸化炭素受容機構の解明

動脈性化学受容器である頚動脈小体や大動脈小体は低酸素に加えて二酸化炭素を受容することが知られている.本研究では,ラットに高二酸化炭素暴露,低酸素暴露,高二酸化炭素・低酸素同時暴露実験を行い,頚動脈小体の化学受容細胞における二酸化炭素受容機構を分子発現の面から検討した.その結果,高二酸化炭素暴露群では発現変化する分子が少ないこと,二酸化炭素によって低酸素で発現増強する遺伝子は増強開始時間が遅延することがわかった.動脈性化学受容器である頚動脈小体や大動脈小体は低酸素に加えて二酸化炭素を受容することが知られている.本研究では,ラットに高二酸化炭素暴露,低酸素暴露,高二酸化炭素・低酸素同時暴露実験を行い,頚動脈小体の化学受容細胞における二酸化炭素受容機構を分子発現の面から検討した.その結果,高二酸化炭素暴露群では発現変化する分子が少ないこと,二酸化炭素によって低酸素で発現増強する遺伝子は増強開始時間が遅延することがわかった.頚動脈小体化学受容細胞の二酸化炭素受容機構を分子の面から解析した。DNAマイクロアレイによって生体への二酸化炭素暴露後に生じる頚動脈小体における遺伝子の発現変化を捉える実験では、リアルタイムRT-PCRを用いて炭酸脱水素酵素等のmRNA発現変動を捉えることによって実験条件を検討した。その結果、高二酸化炭素暴露条件として、10%CO_2に12時間、24時間暴露することとし、非暴露群と比較することとした。さらに、異なる化学受容細胞の刺激条件として10%O_2での暴露群も用いることにした。頚動脈小体から抽出できるRNA量が非常に少量であることがわかったため手法を工夫した。すなわち、磁気ビーズ法によるRNA抽出を行い、さらにアレイ実験では2回増幅法を併用した2色法を採用することとした。現在、予備実験を終えて本実験を開始したところである。イメージング実験においては、頚動脈小体化学受容細胞の初代培養を確立した。培養細胞を用いたイメージング実験は秋田大学(吉崎)が確立し、技術を岩手大学に移転し、岩手大学においても基本的な記録を行なうことができるようにした。CO_2刺激の方法は、イオンメータを用いた条件設定を行い、閉鎖系チャンバに設置した化学受容細胞に、10%のCO_2をバブリングした灌流液に変えることによって行なうこととした。さらに、頚動脈小体化学受容細胞における二酸化炭素の分解産物であるプロトンによって細胞膜のカリウム電流を抑制する候補分子である内向き整流性カリウムチャネルの頚動脈小体および延髄における分布様式を精査し、2編の論文として発表した。ラットの頚動脈小体から磁気ビーズ法によって高精度、高濃度のtotal RNAを抽出することに成功し、リアルタイムRT-PCR法によって高二酸化炭素暴露による分子発現の変動を観察した。すなわち、頚動脈小体主細胞の興奮抑制に働くドーパミンを合成する酵素であるチロシン水酸化酵素(TH)のmRNA発現を検討した。ラットを10%の低酸素環境に暴露すると6時間でTHmRNAの発現が増強することを確かめた。また、この発現増強は10%二酸化炭素を同時暴露することにより発現増強開始時間の遅延が生じることがわかった。さらに、10%二酸化炭素の単独暴露では、同mRNAの増強は生じなかった。以上のことから、高二酸化炭素による頚動脈小体化学受容細胞の高二酸化炭素による興奮は、二酸化炭素分子自身の刺激効果以外に、興奮抑制に働く分子の発現を抑制することによって二酸化炭素による興奮を増強するという機構が存在する可能性がある。現在、二酸化炭素による分子発現抑制機構を検討するために、二回増幅法を用いたDNAマイクロアレイを用い、二酸化炭素による低酸素誘導分子の発現抑制に働く遺伝子を探索中である。一方で、炭酸脱水素酵素は二酸化炭素暴露によってmRNA発現増強することから、二酸化炭素によって発現増強する刺激受容分子も同時に探索している。化学受容細胞イメージングの実験では、単離細胞の標本作製と閉鎖系還流装置の設置がほぼ確立した。低酸素暴露(10% O_2 in N_2),高二酸化炭素暴露(10% CO_2 and 20% O_2 in N_2),低酸素と高二酸化炭素の同時暴露(10% O_2 and 10% CO_2 in N_2)という3つ条件を設定し,それぞれ2,4,6,8,12,24時間ラットを暴露した。暴露実験後,頚動脈小体におけるTHの発現量をリアルタイムRT-PCRにより測定した。その結果,低酸素暴露を行ったラットの頚動脈小体ではTH mRNAは4-8時間,VEGF mRNAは2-4時間という比較的早い段階でピークを迎える強い発現増強が観察され、低酸素と高二酸化炭素の同時暴露を行ったラットの頚動脈小体におけるTH mRNAは12時間をピークと発現増強が遅延した。さらに二酸化炭素は単独ではこれらの分子の発現に影響を与えないが,低酸素による発現増強を抑制する作用を持つことが分かった。また、免疫組織化学による結果からTHに関してはタンパクレベルにおいても二酸化炭素によって低酸素による発現増強を抑制することがわかった。一方で、VEGFmRNAの発現変化は高二酸化炭素によって遅延することはなく、THmRNAとは発現メカニズムが異なることが予測された。DNAマイクロアレイ実験では,低酸素暴露,高二酸化炭素暴露そして低酸素と高二酸化炭素の同時暴露によって発現変化を示す分子の網羅的解析を行った結果,様々な分子の発現変化が観察された。一例として、頚動脈小体において二酸化炭素受容時に重要な働きを示すと考えられているH^+の細胞内濃度を調節しているNHEやCAなどのサブタイプの一部,抑制性調節物質であるドーパミンに関連する分子群に変化が認められた。
リグノセルロース材を飼料として利用するための白色腐朽性担子菌の培養条件の検討

サトウキビバガス、タケ、スギなどのリグノセルロース材の飼料価値を向上させるための担子菌の培養条件について検討した。コーンコブミール、サトウキビバガス・タケ・スギに米ぬかまたはフスマを加えた培地にCeriporiopsis subvermisporaを接種し、32°Cで培養することで、それらの消化性は向上し、スギでTDN31.9%、サトウキビバガスでTDN61.9%の値が得られた。さらに、マンガンをタケ培地に添加することでリグニン分解が促進されることが示唆された。サトウキビバガス、竹、スギなどのリグノセルロース材はわが国または世界中に大量に存在するにもかかわらず、リグニン含量が高いため、飼料には一部しか利用されておらず、有効な利用法が模索されている。本研究はこれらのリグノセルロース材の飼料価値を向上させるための培養条件、とくに温度と期間について検討すること目的とする。本年度は、まずサトウキビバガスに比べてリグニン含量の低いコーンコブミールにフスマを加え、Ceriporiopsis subvermisporaを接種し、28°Cで1週間培養した後、32°Cで4、8および12週間培養し、化学成分および消化性の変化を調査した。培地の残存量とその消化性から、8週間の培養で可消化栄養物の残存量が最も大きく、コーンコブミールの栄養価を改善するのに望ましい期間と考えられた。また、32°Cという高温の培養によって、消化性向上のための培養期間が短縮した。さらに、サトウキビバガス・竹・スギでもC. subvermisporaを32°Cで培養することにより、消化性向上のための培養期間が短縮した。また、フスマの添加はリグニン分解の促進に有効であった。そこで、C. subvermisporaは26から32°Cが最適生育温度と言われているが、最高温度何度まで菌糸が生存または伸びるかを調査した。その結果、40°Cで培養しても、その後32°Cで培養することで菌糸の生育が確認された。このことから、熱帯、亜熱帯においても温度制御に経費をかけることなく、リグノセルロース材の消化性改善に有効な菌であることが確認された。サトウキビバガス、竹、スギなどのリグノセルロース材はリグニン含量が高いため、飼料には一部しか利用されておらず、有効な利用法が模索されでいる。前年度、スギに米ぬかを5%または10%添加して、Ceriporiopsis subvermisporaを培養した時に、米ぬか10%添加のほうが消化性改善効果は大きかった。そこでスギに米ぬかを10%し、20週間培養した培地の栄養価を、ヒツジを用いて測定した。その結果、TDNは31.9%であった。これは10週間と20週間培養の培地の栄養価でほぼ同一であったことから、培養中の酸素不足が悪影響したものと考えられた。培養が適正に行われでいれば、スギはイナワラとほぼ同様の栄養価となると考えられる。この試験で、スギ培地のインビトロの有機物(OM)消化率はイナワラより高かったが、インビボのOM消化率は低かった。一方、インビトロガス生産量(48時間培養)はイナワラに比ぺて低い値であった。さらに、サトウキビバガスにフスマを10%添加し、8週間培養した時の培地のTDNは61.9%であった。この値は牧草と同程度の値である。イナワラのインビトロOM消化率およびインビトロガス生産量が61.7%および168ml/g OMであったのに対して、サトウキビバガスではそれぞれ71.9%および207ml/g OMであった。前年度および本年度のコーンコブ、竹、スギ、サトウキビバガスのインビトロとインビボの試験結果を総合して考察すると、腐朽材の栄養価を推定するためには、インビトロガス生産量で評価することが望ましいと考えられた。C.subvermisporaによるリグノセルロース材のリグニン分解を促進するために、マンガンとチアミンをタケに添加し、その効果を検討した。タケと米ぬかを混合した培地へのマンガンの添加は、リグニン分解を促進する効果が見られたが、チアミンの添加は効果が見られなかった。マンガンでは、添加レベルを上げるとリグニン分解促進効果は低減した。一方、チアミンではわずかながらリグニン分解促進の効果が見られたので、本研究の添加レベルが低すぎたため効果が現れなかったのかもしれない。両物質の添加効果については、添加レベルについてさらなる検討が必要であると考える。また、両物質以外にもリグニン分解を促進させる物質の有無について検討を進める必要がある。また、タケ培地にC.subvermisporaを培養した時、培養温度32°Cで最も高い消化率が得られた。しかし、大量培養を行うにあたっては、雑菌による汚染を防ぐ技術を開発する必要がある。
バクテリアべん毛モータの自己組織化潤滑・駆動機構の解明とナノマシンへの応用

この研究の目的は現在開発の基礎研究が着手され始めたナノマシンの駆動及び潤滑機構のモデルとして,生きているナノマシンというべきバクテリアべん毛モータの潤滑・駆動機構及び自己組織化機構を解明することにある.我々のこれまでの研究によって,ナノマシンの世界では,従来の潤滑技術では良好な潤滑状況が構成することが困難であることがわかってきた.即ち従来非常に有効であると考えられた流体潤滑が,ナノマシンの世界では効率的な潤滑法ではないことが判明した.しかしバクテリアべん毛モータの軸受部の構造は,従来のジャーナル軸受と同じ構造をしているように見える.(この構造はPLリングと呼ばれている)この外見的一致が偶然なのか必然なのか,我々はこの問題の答えを見出すことがナノマシン潤滑技術を開発するためのキーポイントと考え,バクテリアべん毛モータの潤滑機構を解明するためにまず理論的な解析を行った.結果最初に流体潤滑理論を用いてべん毛モータ軸受部の解析を行った.この解析の結果からやはり,バクテリアべん毛モータの軸受は従来の機械の軸受と構造には類似しているが,実際は物理的に異なった潤滑機構を利用している可能性が高いことが示された.そこで,この従来と似た軸受構造によって十分な負荷容量を生じる潤滑機構として従来の流体潤滑に替わり疎水コロイドの安定性の原因である拡散電気二十層の効果を用いた潤滑機構(DVLO理論)の負荷容量計算の定式化を行った.そしてこの拡散電気二十層の効果によってPLリングに要求される負荷容量を生成できることを示した.また電荷の非対称性の影響についても調べ対称な電荷分布が効率の良い負荷容量を生成することがw買った.この研究によって生物の潤滑機構をナノマシンの潤滑機構に応用できる可能性を示すことが出来た.べん毛モータには,この他にも機械のユニバーサルジョイントの役目を果たすフックと呼ばれる機構が存在する.このフックが如何にしてユニバーサルジョイントの役目をしているかについての基礎研究及び,プロトンチャンネル及びナトリウムチャンネルを有するべん毛モータ駆動機構を比較を行った.またこの潤滑機構と潤滑機構に拮抗する分子間力の役割を検討しなおすことにより,べん毛モータが自発的に組立てられる機構,即ち自己組織化機構に関する知見を得たこの研究の目的は現在開発の基礎研究が着手され始めたナノマシンの駆動及び潤滑機構のモデルとして,生きているナノマシンというべきバクテリアべん毛モータの潤滑・駆動機構及び自己組織化機構を解明することにある.我々のこれまでの研究によって,ナノマシンの世界では,従来の潤滑技術では良好な潤滑状況が構成することが困難であることがわかってきた.即ち従来非常に有効であると考えられた流体潤滑が,ナノマシンの世界では効率的な潤滑法ではないことが判明した.しかしバクテリアべん毛モータの軸受部の構造は,従来のジャーナル軸受と同じ構造をしているように見える.(この構造はPLリングと呼ばれている)この外見的一致が偶然なのか必然なのか,我々はこの問題の答えを見出すことがナノマシン潤滑技術を開発するためのキーポイントと考え,バクテリアべん毛モータの潤滑機構を解明するためにまず理論的な解析を行った.結果最初に流体潤滑理論を用いてべん毛モータ軸受部の解析を行った.この解析の結果からやはり,バクテリアべん毛モータの軸受は従来の機械の軸受と構造には類似しているが,実際は物理的に異なった潤滑機構を利用している可能性が高いことが示された.そこで,この従来と似た軸受構造によって十分な負荷容量を生じる潤滑機構として従来の流体潤滑に替わり疎水コロイドの安定性の原因である拡散電気二十層の効果を用いた潤滑機構(DVLO理論)の負荷容量計算の定式化を行った.そしてこの拡散電気二十層の効果によってPLリングに要求される負荷容量を生成できることを示した.また電荷の非対称性の影響についても調べ対称な電荷分布が効率の良い負荷容量を生成することがw買った.この研究によって生物の潤滑機構をナノマシンの潤滑機構に応用できる可能性を示すことが出来た.べん毛モータには,この他にも機械のユニバーサルジョイントの役目を果たすフックと呼ばれる機構が存在する.このフックが如何にしてユニバーサルジョイントの役目をしているかについての基礎研究及び,プロトンチャンネル及びナトリウムチャンネルを有するべん毛モータ駆動機構を比較を行った.またこの潤滑機構と潤滑機構に拮抗する分子間力の役割を検討しなおすことにより,べん毛モータが自発的に組立てられる機構,即ち自己組織化機構に関する知見を得たこの研究の目的はバイオナノマシンとして工学の領域から駆動及び潤滑機構のモデルとして,注目されているバクテリアべん毛モータの潤滑・駆動機構及び組立て機構としての自己組織化機構を解明することにある.これまでの研究によって,ナノマシンの世界では,従来の潤滑技術を用いたのでは良好な潤滑状況が構成することが困難であることがわかってきた.即ち従来非常に有効であると考えられた流体潤滑が,ナノマシンの世界では効率的な潤滑法ではないことが判明した.しかしながらバクテリアべん毛モータの軸受部の構造は,従来のジャーナル軸受と同じ構造が観察されている.(この構造はPLリングと呼ばれている)この類似性がたんなる見掛けのものかどうかを調べ,バクテリアべん毛モータの潤滑機構を解明するためにまず理論的な解析を行った.最流体潤滑理論に基づくべん毛モータ軸受部の解析によれば,バクテリアべん毛