hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エージェント概念に基づいた長時間トランザクション・モデルの研究

ワーク・フローは長時間トランザクションの処理内容を逐次的に表し、タスク・グラフはワーク・フローの下の個々のトランザクションの原始的な操作を並列的に表している。特に、逐次性、並列性という視点で、実行効率の向上、処理の明示化を目的に、ワーク・フローには逐次性、タスク・グラフには並列性を与えることにより、実行制御の効率化を図った。長時間トランザクションは複数の処理内容が相互に関連して構成され、その実行終了は複数の処理内容の実行過程に強く依存するために、効果的に実行制御することが困難である。このために、三階層モデルを提案し、かつ効率的な実行制御を図るためにエージェントを配置して対処する枠組みを構成した。その役割に応じてmanager,executor,actorをそれぞれの層に配置し、個々のエージェントの機能と構造を明らかにした。また、その記述形式を定め、さらにエージェントに対する処理以来work-flow,task-graphの記述形式も決めた。他方、分散処理環境を想定し、処理要求を効率的に実行するためにmanager間の委譲機構を券検討した。処理要求はmanagerの下にwork-flowとして逐次的に管理・制御され、managerは処理要求を構成する処理内容workをexecutorに実行依頼する。Executorは対応するworkをtask-graphとして管理し、個々のtaskをactorで並列実行させる。しかし、この枠組みで効率よく実行できないとき(actorやexecutorが実行に失敗した場合など)、managerが他の実行可能なmanagerにそのworkを依頼することによりトランザクション処理を続行できる機構を検討し、明示化した。これらに加えて、分散処理環境、及び計算機クラスタ環境におけるプロセスの実行性能向上の視点から適切な粒度のプロセス生成、分散プロセス間における共有データの更新・参照、分散プロセス間の高速同期などについて検討・実験し、複数プロセスが一つの処理要求を効率的に実行するための問題と、そのプラットホームについて方式を明らかにした。
協調型周波数利用観測システムの開発（国際共同研究強化）

本研究課題では、高精度な周波数利用観測を低コストで実現するための各要素技術を開発し、かつそれらを一つのシステムで効率的に実現するための技術検討を行ってきた。特に、複数の観測機が協調するタイプの協調型周波数利用観測システムに着目した。まずは、単独の無線機が高精度に観測を行うための周波数利用検出の信号処理開発に取り組み、次に、それらを実装した複数の観測機による協調型周波数利用観測法の開発に取り組んできた。実証実験をオウル大学との国際共同研究を通じて行い、我々の開発してきた要素技術と、その協調型観測システムにおける融合方法の有効性と妥当性を示した。内定年度:2015周波数利用の判定結果を高精度化する信号領域推定のさらなる高度化を行った。具体的には、提案の信号領域推定は、検出能力が高まるが、一方で誤警報が高まるため、誤警報を抑制するための誤警報削減法を提案した。これにより、さらに検出能力を高めることができることが確認できた。協調型周波数利用の効率化を図るために観測機の位置に関する最適化問題を設計し、それに応じて適切な位置の導出を行った。これにより、なるべく少ない観測機により、より広範囲を観測可能とする配置を明らかにした。また、複数台の周波数利用観測機によるプロトタイプ機を作成し、検証によりその妥当性を確認した。特に、単独観測機に提案信号処理を実装した場合の特性、各種統計情報を推定した場合の推定精度、特性を明らかにした。以上の実証実験を滞在先のオウル大学で行った。また、複数観測機による周波数利用の観測実験を通して、観測機によるノイズフロアの周波数特性がフラットでないことから、その状況に適応可能なノイズフロア推定方法の開発が必要となる。これに対して、時間軸では電力検出により、信号電力の影響が少ないサンプルを選び、さらに周波数ごとにFCME(forward consecutive mean excision)アルゴリズムを用いて、雑音のみのサンプルを適宜抽出してノイズフロアを推定する手法の開発を行ってきた。これにより、ノイズフロアの周波数依存性がある場合においても高精度にノイズフロアを推定し、周波数依存性の影響を抑えて周波数利用検出のための閾値が適切に設定できることを示した。本、ノイズフロア推定法をイギリスリバプール大学との共同研究により行った。観測機単体の周波数利用観測のさらなる高度化を実現するための信号処理の開発を行ってきた。具体的には、雑音による誤警報除去法を開発した。また、オウル大学における実証実験により、これまでのノイズフロア推定法では対応できないことが明らかとなった。この問題は、協調型周波数利用観測を行ううえで、単独の観測に大きな影響を与えることから、早急に対策を立てる必要があった。そこで、周波数軸でのFCME(forward consecutive mean excision)アルゴリズムを時間軸において実行する手法を開発し、その実用性を明らかにした。また、OR-ruleによる協調戦略を用いた場合の周波数利用観測の特性を明らかにした。これにより、目標のパフォーマンスを達成するための閾値等、観測機のパラメータの設定が非常に重要であることが明らかになった。観測機のプロトタイプ開発および、信号処理のプログラム実装を行ってきた。来年度以降に向けて、基礎的な各実証実験も行った。既存無線システム(Primary System:PS)に割り当てられた周波数を新規無線システム(Secondary System :SS)がダイナミックに共用するダイナミックスペクトラムアクセス(DSA:Dynamic Spectrum Access)の高信頼化と高効率化が求められている。SSがPSの周波数利用に関する統計情報を事前に入手し、利用することで上記は実現可能である。本研究課題では、採択科研費で掲げてきた協調型周波数観測システムの要素技術の開発とプロトタイプシステムの開発だけでなく、オウル大学(フィンランド)との共同研究により、実環境に展開されたDSA型テストネットワークにおいて協調型周波数観測プロトタイプシステム及び開発要素技術を評価・検証することでさらに研究を発展させることを目指す。具体的には、「協調型観測システムの実環境無線テストネットワークにおける評価・検証」、「評価・検証に基づく協調型観測システム、LSAの高度化」である。今年度は、特に「3:推定統計情報がDSAへ与えるゲインの解析」に着目し、観測により得られた統計情報である周波数利用率の変動を用いることで、空き周波数発見技術であるスペクトラムセンシングをより高精度化できることと、所望の検出精度を達成するためのセンシングにおける閾値設定法を明らかにした。さらに、推定統計情報は誤差を含むことから、その誤差がセンシングに与える影響も明らかにした。周波数利用の事前情報として、帯域、占有時間の情報から周波数利用観測信号処理を適切に設定し、観測精度をさらに高められることも明らかにした。この成果は、開発した協調型周波数利用観測に反映し、その妥当性を明らかにした。実証実験を主に行い、各周波数帯域において観測機のパラメータをどのように設定すべきかを明らかにする。また、検出率特性・性能と統計情報推定精度の関係を明らかにし、目標の統計情報推定精度を達成するために必要なパラメータ設定を明らかにする。

観測された結果を元に周波数利用統計情報のモデル化を行い、本協調型周波数利用観測システムの有効性、妥当性を明らかにする。合わせて、オウル大学の複数の研究者と本研究課題から派生した課題に関して今後も取り組む予定である。特に、観測機の最適配置、DSAにおける、リソース割り当て、そして実証実験に関してそれぞれ専門の研究者と取り組む予定である。無線通信
インテグリン/ECM相互作用による着床現象の制御機構の解明

1)SatyaswaroopおよびBravermanらの方法に従ってインフォームドコンセント後、人工妊娠中絶時に採取した組織より、妊娠初期脱落膜間質の培養細胞を作成した。2)focal adhesion kinase (FAK)は脱落膜細胞の接着斑に存在し、チロシンリン酸化を受けトロホブラストの進展に関与していると考えられた。3)子宮内膜におけるRhoはアクチンストレスファイバーの制御に関与しその結果、初期胚の浸潤をコントロールしている可能性が示唆された。4)妊娠初期絨毛におけるRho-ROCK経路がアクチンストレスファイバーを制御し、絨毛細胞の移動に関与していると考えられた。β1インテグリン/ECM系は、単に細胞間接着ではなく、シグナル伝達に関与するといわれている。そのシグナルにはinside-outシグナル伝達およびoutside-inシグナル伝達の2種類ある。インテグリンはこれらにより、その細胞質側に多数の構造蛋白質やシグナル分子との複合体を形成して、その機能を遂行する。今回、脱落膜細胞表面およびトロホブラストの細胞表面に、インテグリンファミリーが発現しそれを介するinside-outシグナル伝達およびoutside-inシグナル伝達により、着床現象が制御している可能性が示唆された。1)正常妊娠初期婦人より、インフォームドコンセント後、人工妊娠中絶時に採取された脱落膜をBravermanらの方法に従って培養し、研究材料とした。2)脱落膜の培養細胞を抗β1インテグリン抗体、抗FAK抗体、抗タリン抗体、抗リン酸化チロシン抗体を用いて免疫蛍光二重染色した。その結果、脱落膜培養細胞の接着斑にFAK、β1インテグリン、タリンが蛍光染色された。FAKの発現は脱落膜細胞周囲に多くみられ、チロシンリン酸化を受けていた。3)脱落膜培養細胞よりguanidine-thiocyanate法にてtotalRNAを抽出し、RT-PCR法を用いてFAKmRNAの発現を調べた結果、脱落膜にFAKのシグナルを認めた。4)7週齢のCD-1雌マウスをPMSG-hCGにて過排卵誘起し同系雄と交配させ、hCG投与96h後に子宮内初期胚を回収した。7日間培養したヒト妊娠初期脱落膜に実験群ではFAKのアンチセンスオリゴヌクレオチド(FAK-AS)、対照群ではFAK-ASのミスマッチオリゴヌクレオチド(FAK-MS)を添加し2日間培養した後、回収した初期胚を静置した。共培養開始48-96時間後までtrophoblast(TB)のoutgrowthした面積を画像解析装置にて測定した。その結果脱落膜培養細胞へのFAK-ASの添加はTBのoutgrowthの面積を抑制した。FAK-MSの添加はTBのoutgrowthした面積を抑制しなかった。(control,121.3μm^2,FAK-AS,90.4μm^2,FAK-MS,123.6μm^2)。以上によりFAKは脱落膜細胞の接着斑に存在し、チロシンリン酸化を受けトロホブラストの進展に関与していると考えられた。1)SatyaswaroopおよびBravermanらの方法に従ってインフォームドコンセントを取得後、正常月経周期を持つ子宮筋腫の手術時に増殖期および分泌期子宮内膜を採取し、また人工妊娠中絶時に妊娠初期脱落膜を採取し実験材料とした。2)SatyaswaroopおよびBravermanらの方法にて妊娠初期脱落膜の培養細胞を作製した。3)増殖期、分泌期子宮内膜および妊娠初期脱落膜を固定後、抗Rho抗体を用いて免疫組織染色し、発現パターンおよび発現部位を検討した。その結果、Rhoの発現は、増殖期、分泌期子宮内膜では、腺上皮に強発現し、間質ではその発現が弱かった。妊娠初期脱落膜ではRhoは、腺上皮では発現が弱く、間質で強く発現していた。4)妊娠初期脱落膜の培養細胞を抗Rho抗体を用いて免疫蛍光染色した結果、細胞質にRhoの発現がみられた。5)増殖期、分泌期子宮内膜間質および妊娠初期脱落膜間質の培養細胞より蛋白を抽出し、SDS-PAGEにて電気泳動後ニトロセルロース膜に転写し、抗Rho抗体を用いてwestern blot解析した結果、増殖期、分泌期子宮内膜および妊娠初期脱落膜でそれぞれ約21kDaのRhoに相当するバンドの発現がみられ、また発現量には変化はみられなかった。

これらのデーターより、子宮内膜におけるRhoの発現量は性周期において変化は認めらなかったが、発現部位が、増殖期および分泌期では腺上皮に発現し、妊娠により間質に行することが判明した。以上より、子宮内膜におけるRhoは初期胚の浸潤に関与している可能性が示唆された。1)インフォームドコンセントを取得後、また人工妊娠中絶時に妊娠初期脱落膜を採取し実験材料とした。2)SatyaswarooPおよびBravermanらの方法にて妊娠初期脱落膜の培養細胞を作製した。3)妊娠初期脱落膜の培養細胞を、Rhoの選択的阻害剤であるボツリヌス菌菌体外酵素C3または、Rhoの活性化剤であるlysophosphtidic acid(LPA)を添加とともに培養し、固定後FIT-Phalloidinにてアクチンフィラメントを染色した結果、C3酵素により、アクチンフィラメントの構造が破壊され、LPA添加により、アクチンフィラメントが増加した。4)7週令のCD-1雌マウスをPMSG-hCGにて過排卵誘起し、同系雄マウスと交配し、hCG投与後96h後に子宮内初期胚(桑実胚および初期胞胚)を回収し、脱落膜間質細胞と共培養した。C3または、LPAをBASAに添加し、Rhoの着床現象における役割を検討した結果、C3酵素およびLPAの添加はマウス胞胚のhatchingおよびattachmentに影響を与えなかったが、C3酵素はマウス初期胚の伸展した面積(μm2)を濃度依存性に抑制し(非添加群:124,C3lng/ml:89.9,C3 10ng/ml:74.5,C3 100ng/ml:67)、LPAは初期胚の伸展した面積(μm2)を濃度依存性に増加させた(非添加群:124,LPA 1μM:158.6,LPA 10μM:171.4,LPA100μM:185.9)。これらのデーターより、子宮内膜におけるRhoは初期胚の浸潤に関与している可能性が示唆された。1)人工妊娠中絶時に同意のもとに採敢した妊娠初期絨毛より、Yagelらの方法で培養細胞を作製し、抗Rho抗体、抗ROCK抗体を用い、妊娠初期絨毛培養細胞を免疫蛍光染色した結果、細胞質にRhoおよびROCKが陽性染色された。2)絨毛培養細胞にRhoの特異的阻害剤のボヅリヌス菌菌体外酵素C3(C3)またはROCKの特異的阻害剤Y-27632(Y)を投与し1時間培養し、FITC-phalloidinにてactin stressfiberを染色した結果、C3またはY-27632添加でactin stressfiberの構造が変化した。3)トロホブラスト移動能は、cell culture insertを用いたmigration assayにて測定した。C3添加群、Y添加群、非添加群の各実験群の24時問後のフイルター下面へのトロホブラスト移動細胞数を顕微鏡下に計測し、トロホブラスト移動能におけるRho/ROCKシグナル伝達系の役割を検討した結果、C3またはY-27632添加でトロホブラスト移動細胞数(個/mm2)が抑制された。(非添加群,40±2;C3 1ng/ml添加群,28±2;C3 10ng/
十ｍｅＶから十ｋｅＶ域での強相関系の統合的電子分光

低温STMと非弾性トンネル分光によりPt(111)面上のFeとCoの単原子ならびに原子クラスターの30meVまでの非弾性励起過程を研究した。8keVの硬X線光電子分光、数百eVでの軟X線光電子分光や10eV前後の極低エネルギー光電子分光(ELEPES)を比較し、遷移金属酸化物の表面とバルク電子状態の違いを明らかにした。化合物の価電子帯光電子放出でも内殻同様原子核の反跳が起こることをLiV2O4について示した。またELEPESのバルク/表面敏感性の起源を議論した。さらに二次元同時角度分解光電子分光装置を用いて数種類の物質でこれまで得られたことの無い広いブリルアン域の二次元ARPESに成功した。低温走査トンネル顕微鏡を用いた非弾性トンネル分光法を用いてPt(111)面上のFeとCoの単原子ならびに2原子、3原子クラスターについて、meVのエネルギー分解能で0-30meV域の非弾性励起過程の研究を行った。その結果、スピンフリップに関わる磁気異方性エネルギーはCo原子では10.2meV、Fe原子では6.5meVであることが分かった。この手法を用いて、より磁気異方性エネルギーの大きな原子やクラスターあるいは磁性分子を探索し、超高密度磁気記録材料の研究を展開したい。高エネルギー域では8keVの硬X線光電子分光(HAXPES)を行い、数百eVでの軟X線光電子分光(SXPES)や10eV前後の極低エネルギー光電子分光(ELEPES)と比較検討することで、遷移金属酸化物の清浄表面に、電子遍歴性の小さい表面層が存在することを明らかにするとともに、その厚さの定量的評価に成功した。また光イオン化断面積の光エネルギー(hν)依存性の議論より、価電子帯における遷移金属3d状態、酸素の2p状態と混成した遷移金属4s状態の定性的な評価に成功した。内殻光電子放出に伴って原子核の反跳が起こることが分子や単元素固体で知られてはいたが、化合物の価電子帯光電子放出の場合でも原子核の反跳が起こることがあることをLiV_2O_4について示すことに成功した。しかしV-O_6構造を含むVO_2では内殻のみならず価電子光電子放出にも反跳効果は観測されない。両者の違いは、最近接原子間距離がVO_2では前者に比べて若干だが小さいためと考えられる。今後の理論研究が待たれる。阪大とドイツJuelich研究所の2箇所にELEPES装置を立ち上げた。エネルギー分解能3meVでの超高エネルギー分解能光電子分光が可能となり次年度以降の研究の大発展が期待できる状況となった。8keVでの硬X線光電子分光(HAXPES)、500-1200eVでの軟X線光電子分光(SXPES)ならびに8.4、10.0、11.6eVでの極低エネルギー光電子分光(ELEPES)を組み合わせて、強相関係物質の総合的な光電子分光を行った。これにより真のバルクの電子状態を議論することが可能となった。まず光電子放出の際の原子核反跳効果の議論を行った。重い電子系LiV204では全原子が反跳効果を示すことが明らかとなったのに対し、金属一絶縁体転移を宗すVO2ではVも0も反跳効果を示さないことが分かった。また金属-絶縁体転移を示すマグネリ相の金属相については、0は原子核反跳効果を示すのに対しVは示さないことも分かった。これらは原子間距離にも弾く依存するものと考えられる。またVO2で金属-絶縁体転移時に顕著となるV-V間のdimerization効果はV6011では顕著なものの、V509ではほぼ無視できることも明らかとなった。LiV204のELEPESではフェルミエネルギーより上に高い状態密度を持つ電子状態の存在が示唆され、それが重い電子的振る舞いにかかわっていることを明らかにした。123KにVerwey転移を持つマグネタイトFe304のHAXPESスペクトルとELEPESスペクトルの温度変化を100-330Kの範囲で詳細に測定した。Fermi準位から約0.5eVの範囲でのスペクトル変化は両者矛盾が無く、バルク電子状態を反映している。Verwey転移温度よりわずかに高温側のスペクトルでは依然としてFermi準位での光電子放出強度は弱く無視できるが、さらに250K、330Kとなると有限な強度が見られる。この振る舞いはポーラロンモデルでよく理解できる。私はここ10年来、強相関系物質の総合的な光電子分光を行っているが、バルク敏感性についてはこれまで論争が続いている。

私はこの課題に世界でもっとも真剣に取り組んでいる研究者である。8keVでの硬X線光電子分光(HAXPES)、ならびに8.4、10.0、11.6eVでの極低エネルギー光電子分光(ELEPES)を組み合わせての研究から、どのような場合にELEPESでもバルク敏感性が出現するかを明らかにしつつある。これにより世界ではじめて高い信頼性で真のバルクの電子状態を議論することが可能となった。今までのところLiRh2O4やFe3O4などはELEPESでのバルク敏感性が確認された。一方で角度分解ELEPES測定したCu(111)やBi2Te3では表面準位やDirac-coneなど表面電子状態が強く観察される。これはこの波数域にバルク電子状態が存在しなかったり、フェルミ準位の直上直下両方の電子状態密度が高く場合に電子の非弾性散乱が起こりやすいためと理解できる。平行して光電子放出の際の原子核反跳効果の研究を継続している。全原子が反跳効果を示す重い電子系Liv2O4、VもOも反跳効果を示さない金属相のVO2、Oは反跳効果を示すのに対しVは示さない金属-絶縁体転移を示すマグネリ相の金属相に加えて、超伝導物質V3SiでもSiは反跳効果を示すがVは反跳効果を示さない事を発見した。フェルミ準位近傍の価電子反跳の振る舞いから、他の手法では難しい部分状態密度が評価できることが分かり論文を準備中である。meV分光光源としては遠赤外自由電子レーザーが有効なことが知られており、現在阪大産業科学研究所のFELを用いた研究を準備中である。一方で電子蓄積リングからも赤外光が放射されているのでUVSORを用いた赤外分光を開始した。遷移金属や希土類元素を含む強相関電子系やナノ磁性体の電子状態の研究を更に強力に推進した。まず(1)エネルギー8eV付近の極低エネルギー超高分解能光電子分光(ELEPES)で成功した低温でのSmB6近藤絶縁体の電子状態解明については、その後バルクの近藤半導体的振る舞いに加えて、表面金属トポロジカルDiracコーン的振る舞いが理論予測されたため、表面敏感な角度分解光電子分光で、スピン感度がこれまでより2桁高いFe-Oスピン検出器を用いたスピン偏極角度分解光電子分光を世界で初めて行った。その結果、4f電子状態の円偏光励起選択則による終状態のスピン偏極が顕著に観測された。Diracコーンのスピン偏極を確かめるには清浄表面作成後極めて短時間に無偏極の光を用いた測定が必要であることを世界に発信した。次に(2)これまでその電子状態について論争の絶えなかったCrO2について数百eVの軟X線光電子分光に加えて8000eVでの硬X線光電子分光、数eVでの逆光電子分光を行い、それらを組み合わせてフェルミ準位近傍の新の電子状態の解明に成功した。また(3)2種類の絶縁体の界面に新たに生成する薄い金属層の電子状態を軟X線共鳴角度分解光電子分光の手法で世界で始めて解明した。さらに(4)momentum microscopeと呼ぶ二次元同時角度分解光電子分光装置を用いて広いブリルアン域の二次元ARPESに成功した。この装置に世界で初めての二次元スピン検出器をつけ、3次元波数空間でのこれまでより1万倍の感度でのスピン偏極測定にも成功した。また軟X線RIXSによる測定をVO2やCrO2について行った。
超弦理論に基づく統一理論と時空構造

1.超弦理論を考えていくうえでどうしても解決しなければならない問題として、対称性の破れや4次元へのコンパクト化がある。例えば、ヘテロティック弦模型を考えるとゲージ対称性がE_8×E_8またはSpin(32)/Z_2であるため、現実の低エネルギーでの対称性SU(3)×SU(2)×U(1)が実現されるために、対称性の破れが起こらなければならない。又、超弦理論は10次元時空で定義されているので、我々の現実の世界を記述するためには、10次元から4次元への時空のコンパクト化がおきなければならない。そこで超弦理論に基づく統一理論の中でもっとも有力視されているオ-ビフォールド模型について詳しく調べた。オ-ビフォールド上の弦理論の完全な分類は現段階では不可能なので、ここではオ-ビフォールドポロジカルな性質に注目し、非自明な位相構造をもつオ-ビフォールド模型の分類を行なった。この研究により、今まで知られていなかったタイプのオ-ビフォールド模型が見い出され、その作用が具体的に位相不変量として与えられた。そしてその物理的性質も明らかにされた。2.研究目的のひとつに「短距離における時空構造の解明」があるが、これに関しては量子重力の理論としてのWheeler-DeWite方程式を取り扱った。短距離での振舞いを調べるためにまずWheeler-DeWitt方程式に対するくりこみの処方箋を与えた。次にこの方程式をニュートン定数の逆べきで展開することによって解を求めた。その結果短距離では時空構造は、4次元的ではなく3次元的振舞いを示し、トポロジカルな相になることが示唆された。この結果は超弦理論とのつながりを暗示しており、非常に興味のあるところである。
ジーゲルアイゼンシュタイン級数のフーリエ係数の研究

1.北岡良之氏によって定義された局所密度に付随する1変数べき級数の分母に関する結果の精密化を得た.2.局所密度に付随するある多変数べき級数の分母の具体的な形を求めた.3.一般次数のジーゲルアイゼンシュタイン級数のフーリエ係数を完全に決定することができた.ここで用いられた方法は他のアイゼンシュタイン級数にも適用可能と思われる.今後はそれについても考察してみたい.特に,任意の総実代数体上の任意の次数、任意の重さ(半整数重さも含む)および、任意のΓ_0(N)についてヒルベルト・ジーゲルアイゼンシュタイン級数のフーリエ係数を完全に決定したい.また、任意のCM体上のエルミートアイゼンシュタイン級数のフーリエ係数を完全に決定したい.さらに,その整数論的および組み合わせ論的な意義について考察したい.特に,志村多様体上のサイクルのハイトペアリングとの関係について調べてみたい.また、フーリエ係数間の関係式を具体的に求めいわゆるマ-スの関係式の一般化について考察したい.4.伊吹山知義氏(大阪大学)との共同研究により,ジーゲルアイゼンシュタイン級数に付随するマ-スゼータ関数の具体的な表示を完全に決定した.ここで用いられた手法はレベルのあるジーゲルアイゼンシュタイン級数及びヒルベルト・ジーゲルアイゼンシュタイン級数等にも適用可能でそれらに付随するマ-スゼータ関数の具体的な表示が可能になると思われる.また,クリンゲンアイゼンシュタイン級数に対するマ-スゼータ関数しても,同様の考察を行いたい.1.北岡良之氏によって定義された局所密度に付随する1変数べき級数の分母に関する結果の精密化を得た.2.局所密度に付随するある多変数べき級数の分母の具体的な形を求めた.3.一般次数のジーゲルアイゼンシュタイン級数のフーリエ係数を完全に決定することができた.ここで用いられた方法は他のアイゼンシュタイン級数にも適用可能と思われる.今後はそれについても考察してみたい.特に,任意の総実代数体上の任意の次数、任意の重さ(半整数重さも含む)および、任意のΓ_0(N)についてヒルベルト・ジーゲルアイゼンシュタイン級数のフーリエ係数を完全に決定したい.また、任意のCM体上のエルミートアイゼンシュタイン級数のフーリエ係数を完全に決定したい.さらに,その整数論的および組み合わせ論的な意義について考察したい.特に,志村多様体上のサイクルのハイトペアリングとの関係について調べてみたい.また、フーリエ係数間の関係式を具体的に求めいわゆるマ-スの関係式の一般化について考察したい.4.伊吹山知義氏(大阪大学)との共同研究により,ジーゲルアイゼンシュタイン級数に付随するマ-スゼータ関数の具体的な表示を完全に決定した.ここで用いられた手法はレベルのあるジーゲルアイゼンシュタイン級数及びヒルベルト・ジーゲルアイゼンシュタイン級数等にも適用可能でそれらに付随するマ-スゼータ関数の具体的な表示が可能になると思われる.また,クリンゲンアイゼンシュタイン級数に対するマ-スゼータ関数しても,同様の考察を行いたい.
マラリア原虫オルガネラの遺伝子操作技術の開発

CAS9の核移行シグナルをネズミマラリア原虫のアピコプラスト(Api)、およびミトコンドリア(Mit)移行シグナルに置き換えたコンストラクトを作製、ネズミマラリア原虫に導入した。その結果、CAS9タンパクの各オルガネラへの局在は確認できなかった。一方、抗マラリア薬アトバコン耐性に関与すcytochrome bのY268Lをゲノム編集による導入を試みたが、目的とする変異体を単離できなかった。以上の結果はCAS9タンパク質のミトコンドリアへの局在、さらにはゲノム編集のコンポーネントであるgRNAとドナーDNAのミトコンドリアへの局在がこの実験系の成否を決定づけていることが推察された。CRISPR/CAS9は核ゲノムの編集技術として幅広い生物種において適用されている。本技術をオルガネラゲノムの編集技術へ応用することを目的とする。現行のCAS9は、N末とC末に核移行シグナルが付加されており、CAS9が核へ移行して核遺伝子の組換えを行っている。本年度は、CAS9に"オルガネラ移行シグナル"を付加することでCAS9をオルガネラへ移行させることを着想した。具体的にはCAS9の核移行シグナルをアピコプラスト(Api)、およびミトコンドリア(Mit)移行シグナルに置き換えることで、CAS9をそれぞれのオルガネラへ移行させることを試みた。申請者がすでに報告済のネズミマラリア原虫(Plasmodium berghei)のMit移行シグナル(J. Biochem., 2012)、およびApi移行シグナルで核移行シグナルを置き換えたCAS9プラスミドを構築した。プラスミド構築に時間を要したことから、プラスミドを用いた組み換え原虫の作成を27年度内に実施することができなかった。作成したプラスミドを野生型マラリア原虫に導入し、組み換え原虫の作成をおこなった。各種移行シグナルを付加した融合CAS9融合たんぱく質の各オルガネラへの局在を調べた結果、いずれも目的とするオルガネラへの移行は認められなかった。これらのコンストラクトをネズミマラリア原虫に導入し、CAS9抗体により組み換え原虫におけるCAS9タンパクの局在を調べた結果、それぞれのオルガネラへのCAS9タンパク質の明瞭な局在は確認できなかった。抗マラリア薬アトバコンの耐性に関与するのはcytochrome bのY268の変異である。そこで、ゲノム編集によりY268Lの変異導入、atovaquoneによる変異体の選択を行ったが、変異体は単離できなかった。27年度に作成したプラスミドをネズミマラリア原虫に導入し、組換原虫を作成する。別の移行シグナルをCAS9に付加させ、目的とするオルガネラへの移行を確認する予定である。寄生虫学遺伝子導入に使用するためのプラスミド作成に時間を要したことから実験が遅延した。目的とする組み換え原虫の作成に時間がかかり次の実験ステップへの進行が遅延していることに伴い、次年度使用額が生じた。

27年度で未使用分の予算を活用し、作成したプラスミドを用いた組換原虫作成、それに続いた機能解析を行なう。さらに、得られた成果を論文化するための英文校閲費用、投稿料に当てる。目的とする原虫の作成を急ぎ進め、次の実験ステップへの進展を目指す。
分散型教育情報デ-タベ-ス・システムの開発

本研究の主たる目的は教育情報の収集、蓄積、活用のための分散型デ-タベ-ス・システムの開発であり、教育情報デ-タベ-スに適した標準デ-タ構造の設計と、デ-タベ-ス構築、利用支援ソフトウェアの開発を中心に研究を進めてきた。2年間の研究成果としては以下のようになる。教育情報は質、量ともに多種多様であり、これらを効率的に取り扱うためには、統一されたデ-タ構造のデ-タベ-スとして管理されることが望ましい。本研究で採用したデ-タ構造は、タグ番号、デ-タ長、デ-タの3つから構成されており、非常に単純な構造となっている。その結果、ほとんどのデ-タへの適用が可能であり、可搬性の高いものとなっている。磁気テ-プ・ファイル版と磁気ディスク・ファイル版の2種類の標準デ-タ構造があり、またコ-ドも2種類のコ-ド体系(EBCDICとJEF漢字、ASCIIとJIS漢字)を取り扱えるようになっている。2.デ-タベ-ス構築、利用支援ソフトウェアの開発標準デ-タ構造のデ-タベ-ス構築、利用を支援するためのプログラムを約100本開発した。これらのプログラムは、通常メ-カ-等のデ-タベ-ス・システムが提供していない機能を有しており、大まかに(1)チェック、(2)変換、(3)デ-タ編集、(4)レコ-ド編集、(5)統計資料作成,(6)冊子体資料作成、(7)KWICリスト作成、(8)その他に分類できる。これらのプログラムは一部のサブル-チンを除き、すべてフォ-トランで作成されており、移植性が高くなっている。本年度は流通に適したデータベース構造の設計、およびそれに基づいたホストコンピュータ用ソフトウェアの開発を中心に研究を進めた。具体的には以下のようになる。1.標準データベース構造の設計データベースの流通を効率よく行うために、データベースの構造は可能なかぎり単純なものとした。磁気テープおよび磁気ディスク用の2種類の標準構造(SDF:Standard Data Format)を設計した。SDFのレコードは可変長で、最大レコード長は29,986バイトである。1レコード中の項目数は最大9999で、項目長も可変が可能であり、最大長は29,976バイトである。文字コードとしては、1バイト系はEBCDIC,ASCII,2バイト系はJIS,JEFの使用が可能である。2.ホストコンピュータ用ソフトウェアの開発SDF形式のデータベースをホストコンピュータ(富士通M340,OSはOSIV/F4)上で構築、編集、変換などを行うためのプログラムを約50本作成した。使用言語はすべてフォートランである。ただし、サブルーチン・プログラムでは一部アセンブラを使用している。約50本のプログラムの内訳は次のようになる。(1)チェック:データの内容、形式、長さなどをチェックするプログラム群。各レコード中に必ず出現しなければならない項目や2回以上出現してはいけない項目、同時に出現しなければならない項目などのチェックを行う。(2)変換:データのコード変換(約50種)、文字列の変換、数値から文字列への変換、新旧漢字コードの変換などを行うプログラム群。(3)ファイル変換(編集):ワープロ入力によるデータファイルをSDF形式に変換、固定長ファイルからSDF形式、SDF形式から固定長ファイルへの変換、SDF形式からFAIRS(Fujitsu Advanced Information Retrieval System)入力形式への変換など、各種形式のファイル変換を行うためのプログラム群。(4)マージ:ファイル、レコード、項目単位でのマージ処理を行うためのプログラム群。(5)ソート:各レコード単位で項目をタグ番号順に並べかえたり、各項目中のデリミッタで区切られた文字列のソートなどを行うためのプログラム群。

(6)統計資料作成:レコード長の平均、最大値、最小値、各項目の出現回数などの基本的な統計データ、使用漢字頻度表、複数項目間の同時出現頻度表などの諸統計資料を作成するプログラム群。(7)更新:ID項目をキーとしたデータの更新、項目単位での更新などを行うプログラム群。3.SDF形式のデータベースをパソコン上で構築、利用するための概念設計を行った。本年度は昨年度設計を行った本研究で取り扱うデ-タベ-スの標準デ-タ構造(SDF:Standard Data Format)の改訂、およびそれに基づいたデ-タベ-ス構築、利用支援ソフトウェアの開発、レベルアップを中心に具体的には以下のことを行った。1.標準デ-タ構造の最終設計、および改訂磁気テ-プファイル版とディスクファイル版の2種類の標準デ-タ構造の最終的な設計を行うとともに、ひとつの項目の中に、複数のサブタグを持ったサブ項目構造を許すようなバ-ジョンアップを行った。また流通の際の可搬性を高めるために2種類のコ-ド体系(1バイト系はEBCDICとASCII、漢字コ-ドはJEFとJIS)を取り扱えるようにした。2.デ-タベ-ス構築、利用支援ソフトウェアの開発一般的にメ-カ-が提供するデ-タベ-ス・システムにおいては、デ-タの論通的に誤りを見つけたり、統計資料や冊子体資料を作成したりするプログラムなどはほとんど提供されていない。本研究ではこのような状況の改善を目的として、標準デ-タ構造のデ-タベ-スの構築や利用を支援するソフトウェアを開発した。約100本のプログラムを開発したが、これらは大まかに(1)チェック、(2)変換、(3)デ-タ編集、(4)レコ-ド編集、(5)統計資料作成、(6)冊子体資料作成、(7)KWICリスト作成などに分類できる。3.報告書、マニュアルの作成2年間の研究の成果に関する報告書、および作成したプログラムに関するマニュアルの作成を行った。
種子貯蔵タンパク質の部位特異的集積シグナル

植物における貯蔵タンパク質の遺伝子発現、生合成、輸送集積の機構を理解するためイネ胚乳細胞中での貯蔵タンパク質の集積をモデルとして研究を進めた。研究期間中にイネにおいて種子貯蔵タンパク質が集積するための1)胚乳細胞の分化機構解明2)プロラミン前駆体のER膜ドメイン上でのターゲット部位の特定。3)プロテインボディII(PB-II)、アリューロン願粒膜の性質解明を目的とした。1)の研究結果として、開花後3日目(3DAF)のイネ種子前胚乳組織(アリューロン層、デンプン性内肱乳へはまだ分化していない)から特異的に発現しているRcd1 cDNAを特定し配列決定を行った。2)の結果、プロテインボディI膜(PB-I膜)、あるいはその膜と連続する近傍部位でプロラミン合成が起こることをMyc抗体等を使い、明らかにした。3)の結果、液胞膜内在性タンパク質(TIP)アイソフォームのプロテインボディII、アリューロン顆粒膜上での分布から両顆粒とも液胞起源であることが明らかになった。しかし、TIPアイソフォームの組み合わせに違いがあることから異なった分化をした結果であることが判明した。植物における貯蔵タンパク質の遺伝子発現、生合成、輸送集積の機構を理解するためイネ胚乳細胞中での貯蔵タンパク質の集積をモデルとして研究を開始した。本年度は特にイネにおいて種子貯蔵タンパク質が集積するための1)胚乳細胞の分化機構2)プロテインボディI(PB-I)、プロテインボディII(PB-II)形成初期の形態像3)プロラミン前駆体のシグナルペプチドが貯蔵部位の膜認識に対して果たす役割を明らかにする方向で研究を開始した。1)の研究結果として、開花後3日目(3DAF)のイネ種子1粒の胚乳組織(アリューロン層、デンプン性内胚乳へはまだ分化していない)からcDNAライブラリーを構築した。このcDNAライブラリーにより胚乳細胞分化に関わる遺伝子を同定する事が可能となった。2)PB-I、PB-II形成の初期像と考えられる形態を透過電子顕微鏡によりとらえることに成功した。PB-Iは網状に変形した網目の交点と思われる部分で特に高頻度で集積を開始することが判った。一方、グルテリンは、これまで考えられていたシスターナルER(c-ER)ではなくER-ゴルジ体中間体(ERGIC)と言われる構造体上で集積を開始する事が判明した。3)プロラミンシグナルペプチドがPB-ERへのターゲティングに対して果たす機能として、シグナルペプチド内のリジン残基が本質的に重要であることを示す結果を得た。本年度は特にイネにおいて種子貯蔵タンパク質が集積するための1)胚乳細胞の分化機構2)プロテインボディI(PB-I)、プロテインボディII(PB-II)形成初期の形態像3)プロラミン前駆体、グルテリン前駆体のシグナルペプチドが認識するER膜ドメインの分画・単離を目指して研究を進めた。1)の研究結果として、開花後3日目(3DAF)のイネ種子前胚乳組織(アリューロン層、デンプン性内胚乳へはまだ分化していない)から特異的に発現しているcDNAを特定した。このcDNAは胚乳細胞分化に関わる遺伝子である可能性がある。2)PB-I、PB-II形成の初期像と考えられる形態を透過電子頭微鏡、フリーズフラクチャー法によりとらえることに成功した。PB-Iは管状に変形したER中で集積を開始することが判った。一方、グルテリンは、これまで考えられていたシスターナルER(c-ER)ではなくER-ゴルジ体中間体と考えられる小胞状構造体上で集積を開始する事が判明した。3)プロラミンシグナルペプチド、グルテリンシグナルペプチドがターゲティングするER膜ドメインの分画を開始した。本年度はイネにおいて種子貯蔵タンパク質が集積するための1)胚乳細胞の分化機構2)プロラミン前駆体、グルテリン前駆体のシグナルペプチドが認識するER膜ドメインの分画・単離とその分画におけるmRNAをリアルタイムPCR法により定量しER膜上での貯蔵タンパク質mRNAの分布を調査した。

3)プロテインボディII(PB-II)形成のための液胞膜内在性タンパク質(TIP)の特定を試みた。1)の研究結果として、開花後3日目(3DAF)のイネ種子前胚乳組織(アリューロン層、デンプン性内胚乳へはまだ分化していない)から特異的に発現しているcDNAを特定し配列決定を進めた。2)の結果、プロテインI膜(PB-I膜)、あるいはその膜と連続する近傍部位にプロラミンmRNAだけでなくグルテリンmRNAも同居しているという結果を得た。また、PB-I膜以外の、いわゆるc-ERと呼ばれてきた膜領域にもグルテリンmRNAだけでなくプロラミンmRNAが存在することを確認した。3)の結果、3種のイネγ-TIPと相同性のあるcDNAクローン(OsTIP1、2、3)を得、OsTIP1は貯蔵型液胞に局在し、OsTIP2は登熟種子に特異的に発現することを明らかにした。植物における貯蔵タンパク質の遺伝子発現、生合成、輸送集積の機構を理解するためイネ胚乳細胞中での貯蔵タンパク質の集積をモデルとして研究を進めた。本年度はイネにおいて種子貯蔵タンパク質が集積するための1)胚乳細胞の分化機構解明2)プロラミン前駆体のER膜ドメイン上でのターゲット部位の特定。3)プロテインボディII(PB-II)、アリューロン顆粒膜の性質解明をめざした。1)の研究結果として、開花後3日目(3DAF)のイネ種子前胚乳組織(アリューロン層、デンプン性内胚乳へはまだ分化していない)から特異的に発現しているRcd1 cDNAを特定し配列決定を行った。2)の結果、プロティンI膜(PB-I膜)、あるいはその膜と連続する近傍部位でプロラミン合成が起こることをMyc抗体を使い、明らかにした。この膜へのターゲッティング、プロセシングをMyc抗体を用いて調査し単離した膜系でうまく行くことを確認した。3)の結果、プロテインボディII、アリューロン顆粒膜は液胞オリジンであることを明らかにした。
咀嚼・嚥下過程における食物の飲み込み特性に関する研究

寒天ゼリー食塊の飲み込み特性に及ぼす力学的特性と唾液の影響について高齢者、若年者を対象に検討を行った。寒天レモンゼリーを高齢者、若年者に実際咀嚼してもらい、咀嚼ゼリーの粒度分布及び唾液含有量を確認した。同時に唾液を一定時間採取し、量と粘性率を測定した。咀嚼ゼリーの粒度分布と粒形よりポテトマッシャーを用い破砕ゼリーを調整し、唾液の粘性率よりキサンタンガムを用い模擬唾液を調整した。咀嚼ゼリーに含まれる唾液含有量より3段階の模擬唾液添加量を設定し、モデル破砕ゼリーに添加したモデル咀嚼ゼリーを調整した。同様に3段階に粘性率を変化させた模擬唾液をモデル破砕ゼリーに添加し、モデル咀嚼ゼリーを調整した。各モデル咀嚼ゼリーについてテクスチャー特性と飲み込み特性を検討した。官能評価は高齢者、若年者ともシェッフェの一対比較で行い、まとまり感、残留感(口中,喉から先)、飲み込み易さ(口から喉,喉から先)について評価した。実際咀嚼ゼリーの粒度分布は、高齢者、若年者間に顕著な差違は認められなかった。実際咀嚼ゼリー中に含まれる唾液量は1535%を示し、高齢者は若年者に比べ、少ない傾向を示した。唾液採取量は、高齢者、若年者間に顕著な差違は認められなかったが、粘性率は高齢者は若年者に比べ、高い傾向を示した。模擬唾液の添加量が増加するに従い、モデル咀嚼ゼリーのテクスチャー特性は、硬さ、付着性共に減少した。模擬唾液の粘性率が高くなるに従い、モデル咀嚼ゼリーの硬さが減少した。模擬唾液の添加量を変化させたモデル咀嚼ゼリーの官能評価の結果、高齢者は添加量35%のものが口中の残留感が少なく飲み込み易いと評価し、若年者は添加量25%のものが喉から先の残留感が少なく飲み込み易いと評価した。模擬唾液の粘性率を変化させたモデル咀嚼ゼリーの官能評価の結果、高齢者、若年者共に何れの評価項目においても有意差は認められなかった。咀嚼・嚥下過程のゲル状食物のテクスチャーの特徴を捉え、食物の飲み込み易さを官能評価により評価し、テクスチャー測定などの客観的評価との関連から飲み込み特性の要因を明らかにする。比較的均質なゲル状食物として、レモン寒天ゼリーを調整し、実際に咀嚼してもらい、嚥下直前の食塊のテクスチャー特性(硬さ、付着エネルギー、凝集性)を測定した。この食塊をゲル破砕成分と唾液成分に分離し、唾液の混合割合を求めた。ゲル破砕成分については、形状および大きさを測定した。ゲル破砕成分の形状と大きさの観察から、機器を用いて破砕ゼリーを調整した。分離した唾液成分より、嚥下直前の食塊中の唾液量を測定したところ、若年者では約25%であった。

また、若年者の唾液を採取し、その流動特性(粘稠性係数および流動性指数)を求め、実際の唾液の流動特性に近似したモデル唾液をキサンタンガムを用いて調整した。得られた食塊のテクスチャー特性(硬さ、付着エネルギー)および唾液含量から、実際の食塊のテクスチャー特性に模したモデル食塊を調整し、飲み込み特性(まとまり感、飲み込み易さおよび残留感)について、シェッフェの一対比較法により官能評価を行った。若年者では、破砕ゼリーに異なる粘性率の模擬唾液を添加したモデル食塊の飲み込み特性を評価したところ、モデル唾液の粘性率が増加するにつれ、飲み込み易いと評価された。今年度は、若年者のみを対象としたが、来年度は高齢者も対象として加え、さらに検討を行いたい。咀嚼・嚥下過程の食物の飲み込み特性を寒天ゼリーを用いて解析することを目的とした。前年度の結果を踏まえ、食塊の飲み込み特性に及ぼす力学的特性と唾液の影響について、殊に高齢者を対象に若年者との比較検討を行った。寒天レモンゼリーを高齢者、若年者に実際咀嚼してもらい、咀嚼ゼリーの粒度分布及び唾液含有量を確認した。同時に唾液を一定時間採取し、量と粘性率を測定した。咀嚼ゼリーの粒度分布と粒形よりポテトマッシャーを用いモデル破砕ゼリーを調整し、唾液の粘性率よりキサンタンガムを用い模擬唾液を調整した。実際咀嚼ゼリーに含まれる唾液含有量より3段階の模擬唾液添加量を設定し、モデル破砕ゼリーに添加したモデル咀嚼ゼリーを調整した。同様に3段階に粘性率を変化させた模擬唾液をモデル破砕ゼリーに添加し、モデル咀嚼ゼリーを調整した。各モデル咀嚼ゼリーについてテクスチャー特性と飲み込み特性を検討した。官能評価は高齢者、若年者ともシェッフェの一対比較で行い、まとまり感、残留感(口中,喉から先)、飲み込み易さ(口から喉,喉から先)について評価した。実際咀嚼ゼリーの粒度分布は、高齢者、若年者間に顕著な差違は認められなかった。咀嚼ゼリー中に含まれる唾液量は1535%を示し、高齢者は若年者に比べ、少ない傾向を示した。唾液採取量は、高齢者、若年者間に顕著な差違は認められなかったが、粘性率は高齢者は若年者に比べ、高い傾向を示した。模擬唾液の添加量が増加するに従い、モデル咀嚼ゼリーのテクスチャー特性は、硬さ、付着性共に減少した。模擬唾液の粘性率が高くなるに従い、モデル咀嚼ゼリーの硬さが減少した。模擬唾液の添加量を変化させたモデル咀嚼ゼリーの官能評価の結果、高齢者は添加量35%のものが日中の残留感が少なく飲み込み易いと評価し、若年者は添加量25%のものが喉から先の残留感が少なく飲み込み易いと評価した。模擬唾液の粘性率を変化させたモデル咀嚼ゼリーの官能評価の結果、高齢者、若年者共に何れの評価項目においても有意差は認められなかった。
レーザー光を用いたコロイド状ナノ粒子の凝集状態制御とナノマイクロ構造作製への利用

「液中レーザー溶融法」は,サブミクロンサイズの球状粒子の新規作製法として注目されている。本研究では,この方法を用いた金サブミクロン粒子(以下AuSMP)の作製と生成メカニズムの解明に取り組んだ。研究期間内に明らかにしたのは以下の項目である。1AuSMPの作製には原料金ナノ粒子の凝集状態の制御が必用である。2保護剤を用いると,レーザー光照射による動的な凝集制御が起きる。3保護剤としてクエン酸ナトリウムのような一般的な保護剤だけでなく,塩化ナトリウムのような無機物の塩も用いることが可能である。4保護剤は凝集過程やAuSMPの粒径にも影響を与える。本年度における主な目標は1レーザー誘起凝集ダイナミクス解析のための観測系構築および2サブミクロン粒子生成過程の解析と制御であった。以下それぞれの目的に対して行った実験と成果を示す。1コロイドの吸収および散乱スペクトルを同時に測定するシステムを構築し、原料コロイド中のナノ粒子の凝集量、大きさの保護剤の種類や量による違いを相対的に比較することが可能となった。2・凝集開始のクエン酸濃度の閾値を見積もることに取り組んだ。有機化学の専門家の協力を仰いで行ったクエン酸量の分析化学的手法による定量に関しては、実験的に難しいことがが分かったので断念したが、様々なクエン酸/ナノ粒子濃度比率のコロイド溶液に対して、クエン酸/ナノ粒子濃度比率とプラズモンバンドの変化が起きるレーザーパルス数との関係をプロットすることによって閾値が見積もることが可能であることを明らかにした。・レーザー光照射による動的なナノ粒子の凝集の誘起によってサブミクロン粒子の生成が起きるのであれば、他の保護剤を用いて作製したナノ粒子を原料にしてもサブミクロン粒子の作製が可能であるはずである。これを検証するためにクエン酸と同様に液中レーザーアブレーション法で作製した金ナノ粒子を保護する能力を有しているNaClを用いたサブミクロン粒子の作製を試みたところ、サブミクロン粒子の作製が可能であることが明らかになった。さらに、NaCl溶液中とクエン酸溶液中ではサブミクロン粒子の生成過程に違いを示唆するデータが得られた。・昨年度までにクエン酸以外の保護剤として,生体親和性の高い,NaClを用いた金サブミクロン粒子の作製が可能であることを明らかにしたが,本年度,この系についてさらに詳細に調べたところ,凝集過程の挙動だけでなく,生成するサブミクロン粒子の粒径もクエン酸を保護剤として用いた場合とは異なることが明らかになった。そこで,保護剤の役割をさらに明らかにするために,炭酸ナトリウムを保護剤として用いた金サブミクロン粒子の作製を試みた。その結果,炭酸ナトリウムを金ナノ粒子の保護剤として用いることが可能であること,レーザー照射によってクエン酸やNaCl水溶液中と同様に金ナノ粒子の凝集が誘起され,金サブミクロン粒子が得られること,が明らかになった他,凝集-溶融の過程がNaClではなく,クエン酸を保護剤として用いた場合のものに非常に類似していること,さらに同一のレーザー強度で得られた金サブミクロン粒子の粒径が,クエン酸,NaCl,炭酸ナトリウムそれぞれを保護剤として用いた場合で異なることが明らかになった。これらの結果を総合的に判断すると,クエン酸と炭酸ナトリウムがレーザー照射の際に分解等によって不可逆的に金ナノ粒子から脱離するのに対し,NaClは脱離後に際吸着する可能性があることがこのような違いを生んでいると推定できる。つまり,保護剤の挙動は,生成過程だけでなく,サブミクロン粒子の粒径にも大きな影響をおよぼす因子であることが明らかになった。・炭酸ナトリウムやNaCl水溶液中の金サブミクロン粒子生成過程について調べたところ,レーザー照射開始から,ナノ粒子の生成が始まるまでの時間や,凝集-溶融速度とレーザー照射後に残留するナノ粒子の量と間に強い相関があることが明らかになった。また,残留ナノ粒子量とサブミクロン粒子の粒径との間にも相間があることが明らかになった。液中レーザーアブレーションを用いてナノ粒子を作製すると,表面に様々な種類の保護剤を効率的に吸着させることが出来る。一方,このようなナノ粒子にレーザー光照射を行うと,表面に吸着した保護剤を脱離させることが出来ると考えられる。本研究課題の目的は,このような表面状態の変化によってもたらされるコロイド状ナノ粒子の分散ー凝集状態の変化を,サブミクロン粒子やナノ粒子凝集体等のナノマイクロ構造の新規作製法として利用するための基本的な概念を構築することであった。一昨年度までの研究により,上記に示したナノ粒子の「レーザー誘起」の存在を確認することが出来た。これにより,ナノ粒子から球状サブミクロン粒子を作製する際に必要なナノ粒子の凝集を,自発的な沈殿を抑制しながら制御することが可能になり,効率的な球状サブミクロン粒子の作製に利用できることが明らかになった。さらに,保護剤の種類がナノ粒子の初期の凝集状態,レーザー誘起凝集過程,生成した球状サブミクロン粒子の粒径,粒径分布に影響を与えることが明らかになった。本年度はこのような保護剤の影響のさらなる解明に取り組んだ。具体的には,1NaBrを保護剤として用いた球状サブミクロン粒子の作製,2遠心分離による保護剤濃度の調整,に取り組んだ。1では,NaBrを用いた場合のレーザー誘起凝集過程は同様の塩類であるNaClを用いた場合とも異なり,保護剤として振る舞うBr-イオンとCl-イオンの吸着速度の違いであることが推定出来た。

さらに,昨年度は初期の凝集構造によるものと推定していた,レーザー誘起凝集過程の違いが,保護剤の吸着速度で全て説明できることを示唆する結果が得られた。2では,保護剤濃度の調節と原料ナノ粒子の粒径が遠心分離によって行われたことにより,これまでよりも粒径分布の狭い球状サブミクロン粒子が得られた。「液中レーザー溶融法」は,サブミクロンサイズの球状粒子の新規作製法として注目されている。本研究では,この方法を用いた金サブミクロン粒子(以下AuSMP)の作製と生成メカニズムの解明に取り組んだ。研究期間内に明らかにしたのは以下の項目である。1AuSMPの作製には原料金ナノ粒子の凝集状態の制御が必用である。2保護剤を用いると,レーザー光照射による動的な凝集制御が起きる。3保護剤としてクエン酸ナトリウムのような一般的な保護剤だけでなく,塩化ナトリウムのような無機物の塩も用いることが可能である。4保護剤は凝集過程やAuSMPの粒径にも影響を与える。研究実績に示した通り,レーザー誘起凝集過程における保護剤の挙動についての知見が得られただけではなく,凝集挙動とナノ粒子の残留量,および粒径との関係に関する知見が得られ,粒径制御の指針を確立に向けて大きく前進した。物理化学,光化学,ナノ材料科学・レーザー誘起凝集過程における保護剤の挙動の解明:さらに多くの種類の物質を金ナノ粒子の保護剤として用い,レーザー照射の際のそれらの物質の変化(脱離,分解)とナノ粒子凝集過程との関係を系統的に調べる。・粒径制御の指針の明確化:ナノ粒子濃度や保護剤の挙動によるサイズ変化を系統的に明らかにする。レーザー照射中のゼータ電位のその場測定システムに関しては構築が完了していないが、一方で凝集が開始される際のクエン酸量についての見積もりが達成できた。また、散乱スペクトルの測定システムを構築したことによって、原料中の凝集粒子の大きさ、濃度の比較が容易になった。さらに、レーザー照射による動的な凝集の誘起という、これまでの研究から明らかになった概念を応用することによって、他の保護剤を用いたサブミクロン粒子の作製が可能であることを明らかにしつつある。この成果はさらに高い生体適合性を有するサブミクロン粒子の作製法の確立に道を開き、本研究課題を当初の予想の範囲を超えて発展させる可能性を示唆するものである。当該年度に未使用額が生じた理由は,前年度途中で報告者が異動したことであり,当該年度では前年度に使用を計画していた分を一部使用している。また,次年度に2件の国際学会への参加が予定されていることもあり,一部を繰り越すことにした。1ゼータ電位変化のその場測定システムの構築2NaClや他の塩を保護剤として用いたサブミクロン粒子の作製とメカニズムの解析3化学合成法等、液中レーザーアブレーション法以外の方法で作製されたナノ粒子を原料とするサブミクロン粒子の作製法の構築上でも述べたように,繰り越し分は国際学会への参加費として使用する予定である。報告者は本年1月に九州大学から島根大学に異動した。そのため、異動に伴う設備の移管、再セットアップ等により1月から2月までの間の研究時間が短縮された。さらに、異動先で必用な物品について予想できない部分があった。