hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
周辺視野の低次および高次収差データの取得とその臨床的意義の検討

周辺視野における点像強度分布(Point spread function;以下PSF)を直接測定する系を立ち上げ、正常眼・眼内レンズ眼での周辺視野光学特性データを取得した。取得したのは水平面鼻側20°から耳側40°まで10°ごとのPSFで、これまで測定が困難とされてきた眼内レンズ眼において世界で初めて周辺視野の光学特性を取得した。正常眼の周辺視野の光学特性は低次収差、高次収差成分ともに眼内レンズ眼と比較して優れていた。近年、成長期における周辺視野のぼやけblurの重要性がクローズアップされている。その背景には、動物実験において視覚刺激を奪われた部分で眼球のbulgeが起き近視が進行することが示され、実際の臨床においても未熟児網膜症でレーザー治療を受けた未熟児で軸性近視が進行するという現象がある。これらは視覚刺激遮断が弱視だけでなく、眼球形態の成長に大きく関与することの証拠である。一方、先天白内障で眼内レンズを挿入された児においても、軸性近視が起こる。小児白内障は手術手技の進歩から眼内レンズ挿入の適応が広がった。視覚刺激遮断により軸性近視が進行するという事実、眼内レンズを挿入された小児において軸性近視が進行する事実を合わせて考慮すれば、眼内レンズ挿入眼において周辺視野のぼやけblurが存在することが予想される。成人の眼内レンズにおいても周辺視野のぼやけが視機能に影響する可能性がある。今回、我々は眼内レンズ眼の周辺視野での高次収差を含めた光学特性を検討し、将来周辺視野を犠牲にしない眼内レンズデザインの開発をすることが本研究の目的である。現在、眼の光学特性はHartmall Shackセンサーによる測定が主流といえるが、この機器では周辺視野における光学特性を測定することは困難であり、我々はPSFアナライザー(Topcon社製)を用いて周辺視野のPoint Spread Function(PSF)を測定することに成功した。平成20年度は正常眼、眼内レンズ挿入眼における中心、および周辺視野におけるPSFデータを取得し、眼内レンズ挿入眼においてPSFが正常眼と比較して劣ることを見出した。また、PSFデータから汎用性のある収差解析ができるようソフトを開発中である。周辺視野の光学特性は低次収差については既報があるが、高次収差を含めた光学特性は不明である。我々は周辺視野における点像強度分布(Point spread function;以下PSF)を直接測定する検査系を立ち上げ、正常眼・眼内レンズ眼での周辺視野光学特性データを取得した。取得したのは水平面鼻側20。から耳側40°まで10°ごとの解析径3mmPSF。本研究での眼内レンズ眼における球面収差の影響を検証するため、まず解析径依存の球面収差が3mm径でほとんど影響ないことを証明した。これまで周辺視野は球面度数、円柱度数の測定は可能であったが、主流であるHartman-Shack波面収差測定機器でのHartman像の乱れが原因で高次収差を含めた光学特性の取得は困難とされてきた。本研究ではDouble-pass PSF像からSingle-pass PSFを算出する原理を用いて、眼内レンズ眼において世界で初めて周辺視野の光学特性を取得した(正常眼での周辺視野光学特性は2009年にArtal PらがJ Visionに報告)。本研究から正常眼の周辺視野の光学特性は低次収差、高次収差成分ともに眼内レンズ眼と比較して優れていた。我々が世界に先駆けて取得できた眼内レンズ眼の周辺視野の網膜像は、中心からの角度が増すにつれ急速に劣化した。これに対して、正常眼での周辺視野PSFは劣化が少なく中心視野に匹敵するものであった。これらの結果は(1)眼内レンズ挿入眼での周辺視野の光学的な欠点を示し、(2)水晶体を持つ眼の周辺視野の劣化の抑制メカニズムが存在することを示唆する。周辺視におけるblurは軸性近視の進行を促進することが動物実験で知られている。ヒトにおいても小児白内障での眼内レンズ挿入術後や未熟児網膜症での網膜凝固後に軸性近視の進行が知られており、今後この測定系を利用し小児白内障での新しい眼内レンズの開発につなげたい。
軟X線顕微鏡による毛髪試料の酸化ダメージとカルシウムの高分解能化学マッピング

毛髪は血液中の元素含有量を時系列で保持するメモリー組織として知られる。その特徴を生かして、病気予知に利用しようとする試みがある一方、外界からの様々の酸化ストレスにより元素量が左右される可能性も指摘されている。本研究では、Caに着目して、密着型X線顕微鏡による酸化ダメージの化学マッピングと、密着型顕微鏡及び蛍光X線を用いたCaマッピングを行い、毛髪内にて血液中のCa濃度を反映する領域と酸化ストレスの影響を受ける領域を調べた。人工酸化処理を行った毛髪を用いた観察から、毛髪周辺部と内部(キューティクルとコルテックス)にCaが集積する一方、中心部(メデュラ)のCaは酸化の影響を受けないことが判明した。1)人工酸化処理を行った毛髪試料の酸化ダメージ分布とCa分布のサブミクロン観察:観察では、毛髪中心部のメデュラと周辺部のキューティクルでの酸化ダメージとCa分布の相関に着目するために、メデュラが確実に存在する毛髪試料の選択をまず行った。これは、メデュラはすべての毛髪に存在するわけではないためである。選抜には赤外線検出器(IRスコープ、研究協力者のカネボウ化粧品研究所井上博士のご厚意による)を用いた。人工酸化処理は過酸化水素とアンモニア混合溶液により行い、毛髪試料の5cmごとの部位を観察試料として、20ミクロン厚にカットし、Photon Factoryでの密着型X線顕微鏡および蛍光X線マッピングにより、酸化度とCa分布をそれぞれ画像化した。分解能はそれぞれ0.5および5ミクロン程度であった。未処理の試料においてもメデュラで顕著なCa蓄積が観察され、それは人工酸化処理を行った後、Ca溶液に浸漬した場合でも変化が見られなかった。一方、キューティクル部位では酸化処理によって大きくCa蓄積が増大し、両部位でのCa蓄積の機序の違いが明らかとなった。2)走査型軟X線顕微鏡によるイメージングの条件検討:分子科学研究所UVSOR施設に設置された走査型軟X線顕微鏡(STXM)は0.1ミクロン以下の高分解の化学マッピングができる装置として期待されている。25年度は毛髪試料イメージングのための試料条件、顕微鏡露光条件などの検討を行った。ビームタイムの関係から毛髪試料は準備できなかったため、ヒト培養細胞の観察をN-KおよびCa-L吸収端にて行った。併せてCa含有化合物のXANES測定も行い、化学マッピングの条件を求めた。さらに、Photon Factoryで使用した厚い毛髪試料のイメージングを試みたが、厚すぎてスペクトルの情報を得ることができなかった。今後の課題である。1)人工酸化処理を行った毛髪試料の酸化ダメージ分布とCa分布のサブミクロン観察:25年度に引き続きメデュラ(毛髪中心部構造)のある毛髪を選別し、人工酸化処理の条件を変えて、Photon Factoryにてズーミング管を用いた密着型X線顕微鏡により約0.5ミクロンの分解能で画像データの蓄積を行った。人工酸化処理は過酸化水素とアンモニア混合溶液により行い、毛髪試料の各部位20ミクロン厚にカットし、断面の画像を取得した。25年度に購入した新規MCPを用いることにより、感度が向上し、より短時間でノイズの少ない画像が得られるようになった。一方、Ca分布観察については、高感度検出が可能な蛍光X線マッピング装置がシャットダウンとなった。そのため検出感度はかなり劣るが、酸化度分布と同じ装置によりCa-K吸収端にて画像取得を行った。結果は、キューティクル(毛髪周辺部)及びコルテックス(内部の実質部)で酸化度上昇とCa増加の相関がある一方、メデュラにおけるCa分布が酸化度にあまり依存しないことなど、昨年度の傾向は確認された。しかしながら、微量なCaに対しては、感度の低下は問題である。しかし、酸化度とCa分布を同じ手法により同一分解能で求めることができるという利点もあるため、現在、Ca蓄積が顕著な領域において両分布の解析を行っている。2)走査型軟X線顕微鏡による高分解能Ca分布観察:分子科学研究所UVSORに設置された走査型軟X線顕微鏡(STXM)は0.1ミクロン以下の高分解の化学マッピングができる装置として期待されている。26年度は、昨年度撮影したPhoton Factoryに用いた試料が約20ミクロン厚であった経験を踏まえ、スライサー(特注品)によって1-2ミクロン厚の試料を作成した。Ca-K吸収端での観察を行ったが、前回より改善されたものの、まだX線透過度が低く、定量的な分布を求めるにはさらに薄い試料作成が必要である。1)人工酸化処理を行った毛髪試料のCa分布の蛍光X線マッピング:当初予定していたSPring-8での蛍光X線マッピング実験が、課題不採択によって実施できなかったため、光学系の変更によって蛍光X線の強度不足が予想され利用を控えていたPhoton Factoryの蛍光X線マッピング装置において、毛髪のCa分布がどの程度検出可能かを検討した。現在のビームライン4Aの光学系は、2結晶分光器とKBミラーシステムの組み合わせにより数ミクロンのマイクロビームを達成している。光学系の最適化が進められたためであろうか、メデュラ領域のCaを十分なS/Nを確保してマッピングすることができた。以前稼働していた多層膜分光器の光学系とほぼ遜色のない結果が得られ、今後継続的に成果が期待できる装置であることが判明した。具体的には外部人工酸化処理は、毛髪周辺部からCa蓄積を起こし、メデュラのCaは酸化にあまり依存しないことを確認できた。

2)乳がん患者の毛髪におけるCa含量:本研究の動機の一つは、乳がん患者毛髪でいわれている内的要因によるCa分布と、酸化など外的要因によるCa分布の違いを明らかにすることにある。予備的ではあるが、乳がん患者の毛髪において、Ca分布の特徴を調べた。健常人に比べてメデュラでのCa含量が多い傾向が見られ、またメデュラ内での不均一なCa分布が観察された。この結果はさらに測定数を増やして確認する必要がある。3)まとめと課題:外的酸化ダメージによるCa蓄積について、密着型X線顕微鏡による化学マッピングの手法を用いて、内的にメデュラに蓄積するCaと蓄積部位が明らかに違うことが確認された。しかし、Caの化学状態の高分解能観察については、例えばCa-L吸収端での観察には、1ミクロン以下の試料の厚さが要求されることが判明し、スライサーと全く機構が異なるクライオミクロトームなどの必要性が認識された。毛髪は血液中の元素含有量を時系列で保持するメモリー組織として知られる。その特徴を生かして、病気予知に利用しようとする試みがある一方、外界からの様々の酸化ストレスにより元素量が左右される可能性も指摘されている。本研究では、Caに着目して、密着型X線顕微鏡による酸化ダメージの化学マッピングと、密着型顕微鏡及び蛍光X線を用いたCaマッピングを行い、毛髪内にて血液中のCa濃度を反映する領域と酸化ストレスの影響を受ける領域を調べた。人工酸化処理を行った毛髪を用いた観察から、毛髪周辺部と内部(キューティクルとコルテックス)にCaが集積する一方、中心部(メデュラ)のCaは酸化の影響を受けないことが判明した。Photon Factoryでのメデュラを有する毛髪試料の酸化度イメージングについては、データも蓄積され順調に進んでいる。その成果は、10月の国際X線顕微鏡会議(XRM2014)にてまとめることができた。Ca分布を求めるための蛍光X線マッピングが利用不可能となったため、X線顕微鏡での画像のデータの集積を行っている。分子研STXMについても毛髪試料の化学マッピングを初めて試みたが、まだ厚さが十分薄くないため、さらに切片作成の工夫が必要であることが判明した。X線イメージングPhoton Factoryでの酸化度イメージングについて、27年度はさらに試料数を増やし精度を上げること、酸化処理方法として酸化薬剤ばかりでなく紫外線、熱なども追加してCa増加に関してそれぞれの特徴を比較する。なお、蛍光X線マッピングについては、SPring-8での課題申請を予定している。採択されれば、27年度後期で実験が可能となる。分子研STXMによる超高分解能イメージングにおいては、電子顕微鏡用ミクロトームを用いて、厚さ0.5ミクロン以下の試料を作成し、Ca-L, S-L吸収端にてCaおよび酸化度の分布測定を行う計画である。Photon Factoryでのメデュラを有する毛髪試料の酸化度イメージングは順調に進んでいる。分子研STXMについても生体試料の化学マッピングを初めて行い、高分解能の細胞画像が取得できた。また化学マッピングの基礎データとなる生体分子のXANES測定結果も得られている。しかしながら、S-L吸収端でのXANES測定および細胞試料イメージングは、試料の厚さの問題もあり、結果が得られなかった。
ランダムネットワークの動力学と分子乱流

(1)ネットワーク構造を格子上の0または1の変数で表したモデルを分析した。結合マップ法によってこの模型の動的揺らぎが調べられ、分子動力学計算で見いだされたのと同様な、エネルギーの1/f揺らぎが確認された。この模型におけるネットワークの空間構造の動的揺らぎとエネルギー揺らぎの相関が分析され、(a)ネットワークの組み替えが盛んに起こる領域は局在していて、時間とともにその領域は変化、移動する。(b)ネットワーク構造の空間的変化の規模は階層的な分布をしており、小規模で頻繁な変化と大規模でまれな変化が共存している。(c)氷に近い秩序が発達しかけたり、消えたりする揺らぎがネットワークの大規模な構造変化とエネルギーの長時間変化の原因になっている。など新しい知見が得られた。(2)水分子間のネットワークを複素数の場の変数で表す手法がさらに発展させられ、(a)過冷却水の熱力学的異常の起源について新しい機構が提案された。分子密度の相関関数や、結合の分布の相関関数に異常がない場合でも、この模型の基本的物理量である場の変数の相関関数には異常が発生しうること、それが熱力学量の異常を説明しうること、が示された。(b)複素数の場に存在しうるトボロジカルな励起の性格が分析され、水和構造や溶質間相互作用との関連が示された。
ヒト歯質を用いた引張および疲労強さの異方性評価による歯の構造解析

現在までに、歯冠象牙質を用いて引張試験を行い、象牙質において象牙細菅走行により引張強さが異なること,したがって象牙質は異方性生体材料であることを示唆した。しかしながら、歯根象牙質においては、試験片のサイズからデータの採取は不可能な試験条件もみられた。そこで従来の試験片を小型化することを計画した。そのために、弾性率測定による人歯および牛歯象牙質の構造解析を行い、最適な試験片の大きさの検討を行った。また、材料試験としては鋭敏とされるダンベル型試験片を用いて引張試験を行ってきたが、小型化する際にも、試験片の形状はダンベル型を計画した。象牙細管走行が引張強さに及ぼす影響が明瞭に出現すると考え、計画したダンベル型小型試験片を作製する装置を考案・試作し、小型試験片を精密に常に一定の形状に作製する方法を確立した。さらに、小型化した象牙質試験片の引張試験用の治具を製作し、引張試験を行うことを可能にした。そのうえ、口腔内をシミュレートするために、37°C水中で引張試験を行うことができる環境を準備した。以上の確立した引張試験方法により、歯根象牙質を使用して、引張試験を行ったところ、象牙細管走行の異方性の効果が現れた。しかしながら、当初の予想とは異なり、歯軸方向に平行に引張試験を行うと歯質では最大の強さを示すことが明らかとなった。さらに以上の確立した引張試験方法を、疲労試験に応用するために、疲労試験用の治具の製作を行った。また、37°C水中で試験を行うことができる装置を疲労試験のために新たに開発した。以上より疲労強さを求めたところ、引張強さよりも低く、さらに疲労試験においても異方性の効果が現れ、今後、さらなる評価および検討を予定している。現在までに、牛歯象牙質を用いて引張試験を行い、牛歯象牙質において象牙細菅走行により引張強さが異なること,したがって象牙質は異方性生体材料であることを示唆した。そこで今回、より臨床に近いと思われる人歯の象牙質において引張試験を行うことを目的とした。最初に、人歯を使用するにあたり、人歯は牛歯よりも小さいので、従来の試験片を小型化することを計画した。そこで弾性率測定による人歯および牛歯象牙質の構造解析を行い、試験片の大きさを検討した。また、材料試験としては鋭敏とされるダンベル型微小試験片を用いた引張試験を行うことで,象牙細管走行が引張強さに及ぼす影響が明瞭に出現すると考え、計画したダンベル型小型試験片を作製する装置を考案・試作し、小型試験片を精密に常に一定の形状に作製する方法を確立した。さらに、人歯象牙質の引張試験用の小型の治具を製作し、引張試験を行うことを可能にした。以上の確立した引張試験方法により、人歯の歯冠部分の象牙質を使用して、引張試験を行ったところ、象牙細管走行の異方性の効果が現れた。また、今回の試験を牛歯の象牙質を用いて行った場合には、従来の数値より低い値を示し,試験片の大きさによる影響と考えられた。今後は、以上の結果を参考にして、象牙質の部位が引張強さ等の機械的特性に与える影響について研究を行いたいと考えている。さらに来年度においては、疲労試験を行い、疲労強さによる異方性評価を予定している。
スウェーデンの義務教育における「共生」のカリキュラムの理念と展開、そして応用

30年度の研究成果を要約すると次の3点になる。1)「共生」のカリキュラムの臨床的研究:2017年度にハンスオルソン(スウェーデン性教育協会)から紹介された基礎学校で参与観察を遂行した。具体的には,2018年10月にストックホルム市内の中学校で「共生」のカリキュラムについて中学生と教師に聞き取り調査を実施した。このことを通して「共生」のカリキュラムの具体と評価を鮮明にすることができた。2)スウェーデンの「共生」のカリキュラムの可能性と応用(研究成果の公表):昨年度4月から9月まで教育雑誌に連載をし,スウーェデンの共生のカリキュラムの紹介だけでなく,これまで仙台の小学校で行って来た実験研究の成果と日本の義務教育学校実践への応用について提案をした。さらに,第29回日本カリキュラム学会で2011年版ラーロプラン(現行)の「共生」のカリキュラムについて発表をした。3)マイノリティのための学習材の分析:昨年度に引き続き,障害者や母語がスウェーデン語以外のこどものための学習材の翻訳,検討,分析を行った。4)スウェーデンの「共生」のカリキュラムの解明:新たな知見が加わったことで、スウェーデンの基礎学校の「共生」のカリキュラムの全体像をより確かなものにすることが出来た。ストックホルムでの調査で、2011年版の成立とその評価に関わる文献・資料を収集し、これまでの研究成果を裏付けること,「共生」のカリキュラムの全体像をよた鮮明にすることが出来た。2019年度は,引き続き参与観察と聞き取り調査を実行することで,「共生」のカリキュラムの具体を明らかにするとともにカリキュラム評価について検討をする。2017年度に遂行できなかった学校の参与観察が実現し,学習者からのカリキュラム評価が実現したことが大きな進展であった。また研究成果の公表を通して「共生」のカリキュラムの応用と可能性をまとめることがてきたので「おおむね順調」という評価をした。今年度は、昨年度新たに開拓した研究協力校での参与観察を実施し、学習者からのカリキュラム評価と実践の内実をより鮮明にすることを試みる。さらにカリキュラム学会の課題研究の報告者の一人として、スウェーデンの教科横断型学習について報告することが決定している。このような学会発表の場を活用して,「共生」のカリキュラムが教科横断型で実現していることの可能性と課題についても研究を深める予定である。2011年版ラーロプランから8年が過ぎようとしているが,ラーロプランの実際と評価についての研究も一歩前進めたいと考えている。29年度は、大きく3つの柱で研究を遂行した。1)2011年9月に改訂されたラーロプランの検討。特に「共生」の教育内容とその特徴,改訂理由の解明に取り組んだ。具体的には、2011年ラーロプランとそれに準拠した教科書(学習材),国会議事録,答申などの検討,そしてカリキュラム研究者であり「性の多様性」に関して2011年ラーロプラン作成時に指導助言を行ったハンス・オルソン(スウェーデン性教育協会)に対して聞き取り調査を実施することで,改訂の特徴と改訂理由について検討を行った。2)「共生」のカリキュラムの全体構造の検討。学習材の分析に加えて、授業の参与観察を実施した。2017年度の秋に、ストックホルム市内のエッペルヴイック基礎学校において7年生の授業を参与観察をし,授業担当者のゴットフリッズソンに聞き取り調査を実施した。校長,教頭等管理職の立場にある教員にも聞き取りをし,2011年ラーロプランにおける「共生」のカリキュラチムの全体像を実践レベルから解明することを試みた。ただし、計画段階で授業の参与観察を予定していた学校を訪問することが出来なかった。こちらの日程とあわなかったことや該当者の退職等がその理由である。しかしながら、ハンス・オルソンから新たな実践者と基礎学校を紹介してもらったので,それを2018年度につなげたい。3)障害者や性的マイノリティのこどもたちが「共生」をどのよう学んでいるのか,学習材を入手し分析を開始した。前述のオルソンに聞き取りを実施し,RFSUの取り組みや学習材を紹介してもらった。昨年度の研究成果を実践者にわかりやく紹介することで、日本の「共生」のカリキュラム開発につなげていくことを目的に,教育雑誌への連載を開始した。(4月号-9月号まで計6回の予定)2011年ラーロプランの全体像を文献を基に研究を進めることができた。しかしながら、参与観察によるアプローチで、当初予定していた基礎学校との日程調整が難しく1校の訪問にとどまった。新たな学校を開拓する目処がたったものの,2017年度は実践レベルの検討材料が充分でなかったことから「やや遅れている」という評価に至った。

3)マイノリティのための学習材の分析:昨年度に引き続き,障害者や母語がスウェーデン語以外のこどものための学習材の翻訳,検討,分析を行った。4)スウェーデンの「共生」のカリキュラムの解明:新たな知見が加わったことで、スウェーデンの基礎学校の「共生」のカリキュラムの全体像をより確かなものにすることが出来た。ストックホルムでの調査で、2011年版の成立とその評価に関わる文献・資料を収集し、これまでの研究成果を裏付けること,「共生」のカリキュラムの全体像をよた鮮明にすることが出来た。2019年度は,引き続き参与観察と聞き取り調査を実行することで,「共生」のカリキュラムの具体を明らかにするとともにカリキュラム評価について検討をする。2017年度に遂行できなかった学校の参与観察が実現し,学習者からのカリキュラム評価が実現したことが大きな進展であった。また研究成果の公表を通して「共生」のカリキュラムの応用と可能性をまとめることがてきたので「おおむね順調」という評価をした。今後は、当初の究計画に基づいて研究を継続していく。そのためにも、前年度の研究を基礎としつつ、さらなる実践レベルの検討材料の入手に努める。このことについては,すでに昨年度訪問したスウェーデンのカリキュラム研究者たちの協力と支援で、新たな研究協力校を得らることになっている。これまで以上にスウェーデン在住の研究者とのつながりの中で,実践レベルの研究が可能にあるよう支援を求めていく予定である。今年度は、昨年度新たに開拓した研究協力校での参与観察を実施し、学習者からのカリキュラム評価と実践の内実をより鮮明にすることを試みる。さらにカリキュラム学会の課題研究の報告者の一人として、スウェーデンの教科横断型学習について報告することが決定している。このような学会発表の場を活用して,「共生」のカリキュラムが教科横断型で実現していることの可能性と課題についても研究を深める予定である。2011年版ラーロプランから8年が過ぎようとしているが,ラーロプランの実際と評価についての研究も一歩前進めたいと考えている。
スピン分極プローブ法による活性酸素種の化学反応動力学の研究

本研究は、酸素とラジカルの間のスピンの関与した動力学を理解し、新規なO_2(^1Δ_g)の寿命測定法として電子スピン分極をプローブする方法を発展させることを目的とした。そのため、時間分解ESR法を用いてO_2(^1Δ_g)のラジカルによる緩和過程でラジカルに生じる電子スピン分極を観測し、各種ラジカルでの電子スピン分極の大きさを決定した。ニトロキシドやニトロニルニトロキシドでは大きな電子スピン分極が発生したが、ガルビノキシルやDPPH、Verdazylではほとんど電子スピン分極が発生しなかった。得られた実験結果を電子スピン分極の定量理論に基づいて考察し、電子スピン分極の大きさが酸素-ラジカル間の交換相互作用の大きさに依存すること、またその交換相互作用はラジカルのSOMO軌道が小さいほど大きくなるという知見を得た。これより、より優れたO_2(^1Δ_g)のプローブとしては、SOMO軌道が小さなラジカルをデザインすることが重要であると結論した。この方法は、(1)時間分解測定が可能、(2)ラジカル近傍のO_2(^1Δ_g)の挙動を観測可能、(3)常磁性種以外の測定阻害物質がない、などの特徴が見込まれる。提案研究でのスピン分極発生機構解明は、今後の感度向上を目指した工夫への道筋を与えると期待される。また、ポリマーや蛋白質の特定部位をラジカル置換したサンプルを用いれば、特定部位でのO_2(^1Δ_g)の時間分解観測が可能であると期待され、将来不均一な系でのO_2(^1Δ_g)寿命測定手法になり得ると期待している。研究の初年度は、一重項酸素と様々なラジカルの間で発生する電子スピン分極を、時間分解ESR法およびFT-ESR法を用いて正確に測定することを目指した。アントラセンやポルフィリンを光増感剤として用いて一重項酸素を発生し、様々なラジカルによる消光過程で生じる電子スピン分極の大きさPを、時間分解ESR信号時間変化のブロッホ方程式による解析から決定した。各ラジカルでのP値は、熱分布で生じる分極Peを標準値として、TEMPO:300、PTIO:120、ガルビノキシル:0.7、DPPHおよびVerdazyl:0、となった。Pの値が大きいTEMOやPTIOはいずれも不対電子がNO基に局在しており、Pが小さいその他のラジカルは不対電子がπ電子系に広く非局在化している。このことから、不対電子が局在化したラジカルでは一重項酸素との衝突錯体における電子交換相互作用が大きくなり、P値が大きくなると解釈した。また、P値をより正確に観測することを目指してFT-ESR法による電子スピン分極の観測を行った。時間分解ESR法ではPeの値を正確に求めることが困難で、Pの相対値は正確でも、Pの絶対値が誤差の大きなものとなっていた。一方FT-ESR法では、Peによる信号を直接観測できる利点があり、Pの絶対値をより正確に決定できると期待される。本年度は試験測定として、ガルビノキシルと三重項分子の衝突で生じる量子スピン分極を電子スピンの熱分布で生じる分極を標準値として決定し、この方法の有用性を示すことができた。次年度以降は、この方法を応用して一重項酸素-ラジカル系の電子スピン分極強度をより正確に決定する予定である。研究2年目も、活性酸素である一重項酸素の寿命を観測する新規な方法の開発に重点を置いた。ニトロキシドと一重項酸素の衝突ではニトロキシドに異常な電子スピン分極が発生する。これを時間分解ESR法でプローブする方法を各種ラジカルに対して検討し、最良のラジカルを選択する因子の評価を行った。

また、開発中の新規寿命測定法をタンパク質のような生体分子の系に応用することを目指し、タンパク質表面での光励起種-ラジカル間の電子スピン分極の発生現象の観測やその効率的な測定法の開発を行った。以下、タンパク質表面の成果をまとめる。電子スピン分極プローブ分子として、有機物研究で用いる有機溶媒および生体分子研究で用いる水の両方で利用可能なラジカルの選定を行い、コスト、溶解度、電子スピン分極強度などの因子を考慮した結果、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル(TEMPO)が最良と結論した。これにより、様々な溶媒環境下での実験や結果の比較が可能になった。次に、電子スピン分極プローブによってタンパク質表面での活性酸素挙動の研究を行う初歩として、タンパク質中のトリプトファン残基の励起三重項と溶液中のTEMPOの衝突で発生する電子スピン分極の観測を試みた。タンパク質試料としては、折りたたみ動力学がよく知られるラクトアルブミンの水溶液を用いた。ESR感度が低い水溶液中での測定であるため、(1)パルスESR法の適用、(2)直径1.5mmの細いフローセルの設計、などを行い感度向上を図った。このような測定系を用い、紫外線レーザーでトリプトファン残基を励起したところ、TEMPOと三重項トリプトファンの衝突でTEMPOに電子スピン分極が発生することを見出した。またその強度は水溶液のpHに依存することがわかった。電子スピン分極強度のPH依存性を解析した結果、電子スピン分極強度とタンパク質折りたたみ構造に関連があるという興味深い結果を得た。タンパク質表面でも電子スピン分極発生が示されたので、今後はタンパク質中にニトロキシドをドープし、一重項酸素との衝突で生じる電子スピン分極を観測することを目指す。そのためにタンパク質中のSH基にニトロキシドを導入する方法を調査、考案中である。研究最終年度は、一重項酸素O_2(^1Δ_g)とラジカルの間で生成する電子スピン分極(CIDEP)の大きさとラジカルの化学的性質との関連についての研究を行い、活性酸素をスピン分極でプローブする方法を考える際に必要な基礎知識の総括に重点を置いた。O_2(^1Δ_g)とラジカルの衝突で生じる電子スピン分極の大きさについて、用いるラジカルとしてニトロキシド、ガルビノキシル、フェルダジルなど様々なタイプの化学種を検討し、各々についてその大きさをパルスESR法や時間分解ESR法で測定したところ、ニトロキシド≒500P、ニトロニルニトロキシド≒200Pガルビノキシル≒1P、DPPHやフェルダジル≪1P(ただし、Pは熱分布での電子スピン分極)と大きく異なった。このことより、一重項酸素寿命の測定感度について電子スピン分極の観点からは、ニトロキシド類がプローブとして極めて優れていることが示された。また、電子スピン分極の大きさを定量的な理論に基づいて検討した。電子スピン分極の大きさは、ラジカルと酸素分子の衝突対における交換相互作用の大きさに依存するため、各々のラジカル-酸素の系で交換相互作用が異なることが示唆された。その原因として、(1)分子間電荷移動、(2)不対電子軌道SOMOの大きさ、の2点について定量的考察を進めた結果、O_2-ラジカル間の交換相互作用の大きさがラジカルのSOMO軌道の広がりに依存することが結論された。TEMPOやニトロニルニトロキシドでは交換相互作用は少なくとも0.1cm^<-1>より大きく、他のラジカルは0.05cm^<-1>より小さくなると推測した。より優れた一重項酸素のプローブとしては、SOMO軌道が小さなラジカルをデザインすることが重要であるという結論を得た。
地下性シリアゲアリ類の系統的位置・形態的特殊化・専門的捕食の解明

熱帯アジアにおける野外調査の結果、地下性シリアゲアリ類を3種確認し、ベトナム産の種を新種として記載した。複眼の退化傾向は様々で、10個程度に減少している種もあれば、56個まで極端に減少している種も見られた。形態形質を用いた最節約的な系統解析によると、地下性種は複数系統で独立して生じていることが明らかになった。大あご基部の形状が地上性種と異なり、専門的捕食の可能性が考えられた。また、発達した体毛や相対的に大きい気門、薄くなった体色などの形態的特殊化が見られた。地下性シリアゲアリ属の比較的新鮮なサンプル2種のDNA抽出、シークエンスを行い、部分的ではあるが塩基配列の一部を決定した。分子系統解析にはまだ不十分な長さであるので、形態形質を用いた系統解析を行った。その結果、複眼が退化した種は互いに近縁ではなく、異なった種群に含まれることが明らかになった。異なる系統で独立して複眼の退化が生じていることが示唆された。それらの成果はアジア産キイロシリアゲアリ亜属27種の分類学的再検討と系統解析、生物地理学として論文を投稿した。今後はシーケンスデータをなるべく多く得られるように、内部プライマーを設計していく予定である。国際社会性昆虫学会IUSSI(オーストラリア)での大会に参加し、「Molecular phylogeny and character evolution of Crematogaster inflata-group」のタイトルでポスター発表を行った。また、日本昆虫学会大会では「アカネ科アリ植物Neonauclea celebicaと共生関係にあるシリアゲアリの分類と系統的位置について」のタイトルで口頭発表、日本生態学会大会では「ネオナウクレアからマカランガへの寄主植物転換における共生アリ類の形態進化」のタイトルでポスター発表を行った。そのどれもが核遺伝子領域を用いた分子系統解析による系統関係の推定を行っており、さらには分岐年代推定も行って種分化の歴史を検証している。その解析手法は地下性シリアゲアリ類についても適用する予定である。シリアゲアリ属の地下性1種の新鮮なサンプルをシンガポールでの野外調査で採集した。DNAを抽出してシーケンスを行い、部分的ではあるが核遺伝子領域の塩基配列の一部を決定した。地下性種を含むアジア産キイロシリアゲアリ亜属27種について、形態形質を用いた系統解析を行い、10新種を確認した。東南アジアにおける生物地理学的考察を行い、アジア産キイロシリアゲアリ亜属が比較的若い分類群であることが明らかになった。以上の解析から、地下性種は異なる系統で独立して複眼の退化が生じていることが明らかになった。それらの結果は国際学術誌であるZoological Journal of the Linnean Societyに掲載された。アジアアリ類研究者ネットワークの国際学会に参加し、「Annual fire resilience of ground-dwelling ant communities in Hiraodai Karst Plateaugrassland, Japan」について口頭発表を行った。また、日本昆虫学会第75回大会では「アジア産キイロシリアゲアリ亜属の形態系統解析と生物地理」について口頭発表を行い、日本昆虫学会第76回合同大会では「マカランガ共生アリと類似したシリアゲアリ類の系統的位置・形質進化」について口頭発表を行った。形態形質を用いた系統解析や分子系統解析、分岐年代推定、地質学的スケールでの生物地理と種分化を考察しており、地下性シリアゲアリ類の研究にも適用していく予定である。シンガポールで地下性種のC. myopsを大量に採集することができ、DNA抽出からシーケンスまで順調に研究が進んでいる。非常に稀な一部の種については新鮮な状態のサンプル入手が難しいが、断片的なシーケンスで補助的に解析していく予定である。研究成果の発表は学会発表(3回)や論文投稿(2本受理、1本投稿)を行っており、順調に進展している。シンガポールにおける野外調査で得られた地下性シリアゲアリ類の形態観察を行った。生物顕微鏡を用いた口器形態の観察から、地下生活に関連していると思われる形態形質を確認することができた。触角表面に分布する感覚子が地下性種ではより発達していることが明らかになった。系統解析で得られた姉妹種との比較の結果、口器以外にも体表面の微細構造や体毛の発達状態に特殊化したと思われる形態を確認することができた。インドシナ半島で採集された特異な形態を持つ種について、核遺伝子の複数領域を用いた系統解析を異なった基準(最節約法・ベイズ法・最尤法)で比較して決定し、分岐年代推定と地質年代スケールでの生物地理を考察した論文がEuropean Journal of Taxonomyに受理された。また、インドシナ半島で発見された未記載種の分類・系統・生物地理・形質進化に関する論文がAnnals of the Entomological Society of Americaに掲載された。第59回日本蟻類研究会大会においては、東南アジアに広域分布するC. ferrariiの系統地理学的研究の成果を口頭発表した。ハプロタイプネットワーク解析を行い、インドシナ半島におけるレフュージアの可能性について考察した。日本分類学会連合第16回公開シンポジウムにおいては、これまで熱帯アジアで行ってきたシリアゲアリ属の分類・系統・形態・生物地理の研究成果を口頭発表した。

形態形質を用いた最節約的な系統解析によると、地下性種は複数系統で独立して生じていることが明らかになった。大あご基部の形状が地上性種と異なり、専門的捕食の可能性が考えられた。また、発達した体毛や相対的に大きい気門、薄くなった体色などの形態的特殊化が見られた。サンプルを用いた分子系統解析について、DNA抽出からシークエンスまで問題なく行えており、ベイズ法や最節約法を用いた系統解析も実行している。あまり新鮮でないサンプルではシークエンスが部分的であるため時間がかかるが、内部プライマーの併用で解決していくことができる。消化器官内容物についてもシークエンスが断片的であるため、今後は内部プライマーを常に併用していくことで解決していく。研究成果の発表は学会発表(3回)や論文投稿(2本投稿、2本受理)を行っており、順調に進展している。シンガポールで採集したC. myopsの系統的位置をシリアゲアリ属全体での系統樹と合わせて解析し、その位置を決定する。また、カンボジアで採集した地下性種の分子系統解析も行う。乾燥標本を用いた解析も補助的に行い、それらの系統的位置を決定する。頭部の解剖により大あごの比較を行い、それらの地下性種が示す形態進化を明らかにする。新鮮なサンプルから消化系内容物のシーケンスも行い、専門的に何を捕食しているかをデータベース上の配列情報と合わせて明らかにする。以上の結果を学会で発表し、生活史を専門とした国際学術誌に論文投稿する。系統昆虫分類学分子系統解析では内部プライマーを精力的に用いていく。また、海外野外調査で新鮮なサンプルを入手する。消化器官内容物の解析を中心に行っていく予定であり、形態解析を終えたサンプルの頭部を破壊して解剖していく。地下性アリ類の形態的特殊化について、広く他の分類群の情報を集めるために文献収集を行う。複眼だけでなく、大あご形状などについて食性と関連した形態特徴が見られないかを探す。当初、欧米の自然史博物館を訪問して新鮮なサンプルを探して借りる予定であったが、シンガポール調査中に新鮮なサンプルを大量に入手することができた。また、シンガポールの博物館にも新鮮なサンプルが保管されており、アジア各国の博物館にある新鮮なサンプルを入手するのも効率的であることが明らかになった。2015年3月に論文投稿料をユーロで支出しようとしたが、ドルでの支出に変更したため為替レートの違いから次年度使用額が生じた。今後は欧米だけでなくアジア地域の博物館に連絡をとり、サンプルの保管状況を確認した上で博物館を訪問したいと考えている。シンガポールやタイ、マレーシアの博物館を訪問先の候補として考えている。分子生物学実験の試薬類を購入する予定である。
新規遺伝子ベクターへの展開を目指したブロック共重合体ミセルの構造設計と物性評価

ブロック共重合体ミセルの遺伝子ベクターへの機能展開を中心に捉えた研究計画に従い、新たに新規ポリエチレングリコール(PEG)誘導体の合成に着手した。すなわち、両末端にベンジルアセタール基と1級アミノ基を有するPEG誘導体(aceBz-PEG-NH_2)は、4-(ジエトキシメチル)ベンジルアルコキシドを開始剤としてエチレンオキシドのアニオシ開環リビング重合と停止反応におけるメタンスルホニル基の導入を介した一級アミノ基への変換から得られるアプローチとした。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)から算出された数平均分子量(Mn)と分子量分布(MWD)は、それぞれ15,200、1.04となり高収率で得ることに成功した。ここで、ブロック共重合体ミセルとするために、aceBz-PEG-NH_2をマクロイニシエーターとして停止末端1級アミノ基からN^ε-トリフルオロ-L-リジンN-無水カルボン酸(lysine(TFA)-NCA)のアニオン重合を行い、ポリリジン誘導体とのブロック化を行った結果、Mn=32,000の高分子が得られた。このとき、MWDは1.13とブロック共重合体としては非常に分布の狭い高分子であることが確認された。また、^1HNMRを用いた構造解析から、ベンジルアセタール基由来のピークが1.2ppmにはっきりとしたシグナルとして観察され、かつPEG主鎖との積分比から得られた末端導入率もほぼ定量的なものを与えた。更に、側鎖のPEG末端ベンジルアセタール基の酸処理からベンズアルデヒド基へ変換したところ、ほぼ定量的に脱保護反応が進行した。このベンズアルデヒド基はアミノ基やヒドラジド基とイミンを形成ずることが知られているため、ブロック共重合体ミセルとしたとき表層に糖やペプチドなどのリガンドを定量的に導入することが可能となる。そこで、実際に、2-アミノエチルラクトースとブロック共重合体のPEG末端ベンズアルデヒド基からイミン形成を介して反応を行ったところほぼ定量的にラクトースが導入できることに成功した。以上の結果から得られたブロック共重合体は、本研究課題の中核である特定細胞への効率的な遺伝子導入を達成できる高性能遺伝子ベクターとして期待される。ブロック共重合体ミセルの遺伝子ベクターとしての機能展開を中心に捉え立案した研究計画に従い、新たに合成された末端に官能基(acetal基)を有するポリエチレングリコール-ポリエチレンイミンブロック共重合体(acetal-PEG-PEI)とプラスミドDNAから形成されるPICミセル(acetal-PEG-PEI/DNA)の物性と培養細胞を用いた遺伝子導入を中心とした評価について検討した。その結果、acetal-PEG-PEI/DNAは、動的光散乱測定から粒径100nm以下の均一な粒子を形成していることが確認された。そして、acetal-PEG-PEI自体の細胞に対する毒性について、市販の遺伝子導入試薬(ExGen500)と比較することによってMTTアッセイから評価したところ、少なくとも5分の1以上の毒性の軽減が確認された。また、培養細胞(HepG2)を用いた遺伝子発現実験より一般的なポリカチオン型ベクターが高い発現効率を示すためにクロロキン等の助剤を必要とするのに対して、acetal-PEG-PEI/DNAはクロロキン非存在下においても明確な遺伝子発現を示す事が見いだされた。これより、本系はPEI鎖のバッファー効果に基づく細胞質へのスムースな移行が達成されたものと考察する。更に、血清(10%FBS)存在下においても、市販の遺伝子導入試薬と比べて同等かそれ以上の発現効率を示すことが明らかとなった。今後、アガロースゲル電気泳動からDNA分解酵素に対しての安定性を確認した後、リガンドの存在による発現量の違いを評価すると同時に、細胞内動態を見積もるために蛍光標識させたミセルを同じく培養細胞に取り込ませて共焦点レーザー顕微鏡により解析する。

このベンズアルデヒド基はアミノ基やヒドラジド基とイミンを形成ずることが知られているため、ブロック共重合体ミセルとしたとき表層に糖やペプチドなどのリガンドを定量的に導入することが可能となる。そこで、実際に、2-アミノエチルラクトースとブロック共重合体のPEG末端ベンズアルデヒド基からイミン形成を介して反応を行ったところほぼ定量的にラクトースが導入できることに成功した。以上の結果から得られたブロック共重合体は、本研究課題の中核である特定細胞への効率的な遺伝子導入を達成できる高性能遺伝子ベクターとして期待される。
ベトナム語・日本語電子辞書の構築に関する研究

日本・ベトナムの言語学者・外国語教育者・情報技術研究者の智恵を総結集して、日本語とベトナム語の間で相互参照可能な電子辞書を開発するための基礎研究と位置付けた研究であったが、研究代表者が長年集積してきた各種データを整理・発展させ、内外のコンテンツの電子化を計り、コーパスやレキシコン類の入手も終え、本格的辞書編纂作業の基盤が確立したものと考える。各語彙に必須の用例についての研究も一応の成果を得た。本研究の目的は、日本人翻訳・通訳者並びに学習者がベトナム語で発信する際に有用なベトナム語・日本語電子辞書の構築のための基礎的作業を遂行することにある。特に、語彙の属性の一部をなす文法情報を分析し、日本人学習者の誤用例から得られる情報と共に適宜付記する。本年度は、研究協力者の補助を受けつつ、すでに作成された語彙リストに研究代表者が長年に亘り収集した語彙収録カードの内容を入力し、必要に応じ例文を作成・補充した。また、主に動詞を中心とする用言を対象とした文法情報の記述に着手した。統語情報の抽出作業に関しては、海外の関係機関(在ハノイ辞書学研究センター等)に出向き研究者と意見交換を行った上で、コーパスやレキシコン類の入手に努めた。他方、体言に属する内容語においても同様であるが、ベトナム語と日本語におけるカテゴリー化のずれにより個々の語彙の意味が日本語の対応語彙と1対1の対応を成さない場合がある。これは当該言語の文化的側面にも密接に関連する部分とも言える。特に専門用語の記述に関しては同一の漢語でも日本語の漢語とベトナム語の漢語(漢越語)で意味・用法に差異が生じる場合があり、細心の注意を要する。当該ケースにおける意味記述に際しては、関連語彙に関する注記が大きな効力を発揮する部分であり、この点に関して、分担者住村を中心に記述作業を行った。これらの付加的情報は「書いて話す」ための発信型辞書としては必須要素であり、ベトナム語運用における適切な語彙の選択を支援する重要な部分である。以上、作業全体の統括を研究代表者冨田が行った。本研究は、主に日本人翻訳・通訳者並びに学習者がベトナム語で発信する際に有用なベトナム語・日本語電子辞書の構築のための研究を遂行することである。昨年度に引き続き語彙の選択・記述と編纂・電子化作業を行いつつ、常用語彙の記述を続行した。収録語彙を便宜上大きく内容語と機能語に分け、常用語彙を対象とした文法情報の記述を続行した。機能語に加え、内容語がその属性の一部として保有する文法情報をできるだけ詳細に分析し記述を続行した。また、日本人利用者に有用と思われる各種誤用例から得られる情報も引き続き収集、電子化した。昨年度に引き続き、日本語と共通する漢語(漢越語)に重点を置きつつ、動詞、形容詞を中心とする用言の文法情報の記述を行った。動詞に関しては、その項構造の差異に留意し、他の漢語に関しても、日・越間で意味に加え品詞の異なるケースに留意しつつ記述した。特に本年度においては、名詞、類別詞、数詞等を含む体言の文法情報の記述に着手した。まずは、動詞を中心に調査した項構造の中で、特に名詞の特性が限定される場合を考慮し、各語彙の持つ素性を必要な範囲で簡潔に記述した。用言語彙同様、体言所属語彙の意味記述においても、日本語の対応語彙と1対1の対応を成さないケースが多々あり、日本語1に対しベトナム語多の場合には、それら類義語の使い分けに関する情報を、またベトナム語1に対し日本語多の場合にもその事実について適宜例を示しつつ付加的に解説するよう努めた。特に日本語と共通の漢語に関しては特段の注意を払いつつ記述した。最終年度に当たる今年度は、まず機能語に関する従来の記述の再検討を行う。本研究課題の目標である「書いて話すための辞書」を目指す立場から、当該形式の使用の場面(文脈)を考慮した作例を心掛ける。ある文法範疇(たとえば「使役」)に対し複数の機能語が使用され、学習者が使い分けに戸惑う場合等は、個々の形式の用法上の差異について注記する。研究代表者による『ベトナム語重要文法語彙用例集』(大阪外国語大学、1984)等の研究成果を踏まえた上で、語彙項目の記述を行う。それらを基礎に上記の点に配慮しつつ、辞書利用者の作文に有効な形で整理するよう努めた。言うまでもなく、機能語においては例文の提示が要であるため、個々の用法に関する記述の妥当性も含めて、対応する例文の適切性について海外共同研究員の意見を綿密に検討しつつ作例した。日本人ベトナム語学習者による作文データの分析により、日本人がベトナム語文を産出する過程で注意を要する項目をいくつか抽出した。まずは語源的情報に関する類であり、特に日本語・ベトナム語間で共通する漢語を語源としつつ、意味、用法の差異により誤用が生じた語彙の類を取り上げる。次いで、本辞書の主な記述対象となる各種内容語の文法特徴に関連するものであるが、その情報の不足により生じたと考えられる誤用の類を取り上げる。

そして、日本語・ベトナム語間の各種カテゴリー化の差異による語彙選択の誤りから生じたと判断される類のものも対象とする。これら3種類の誤用の分析に基づいて、日本人が特に誤りやすいと判断される部分について、否定的根拠(誤用例)の収集に努めた。
乱れた超伝導体の極低温ボルテックス状態と量子ゆらぎ

一様な構造と強い乱れをもつ厚い(100nm)アモルファスMo_xSi_<1-x>膜の極低温・高磁場域におけるボルテックス状態を調べた。絶対零度(T=0)近傍まで液体相(量子ボルテックス液体[QVL]相)が存在すること,QVL相に相当する高磁場中で温度を減少させると,ある温度T_Qで抵抗の温度依存性の曲率が上凸から下凸へ変化し,T=0に向かって抵抗が残るような振舞いをすることがわかった。このT_Qは熱的液体相から量子的液体相へのクロスオーバーを表す特徴的温度と解釈される。QVL相の広さは,ほぼ常伝導抵抗率ρ_nに比例して磁場軸・温度軸方向に増大することもわかった。この結果は,ρ_nが量子ゆらぎを強めることを通してQVL領域の拡大をもたらすという描像と一致し,QVL相存在の強い証拠となった。つぎに熱的液体相からQVL相への移り変わりに伴うボルテックスダイナミクスの変化を調べることを目指し,ボルテックスフロー電圧の時間依存性とノイズスペクトラム測定を行った。極低温域のQVL相でのみ,ボルテックスフローによる(平均電圧の周りの)電圧ゆらぎが観測され,その分布にボルテックスの進行方向に向かって長い裾野をもつ異常な非対称性が現れることがわかった。これは,QVL相ではボルテックスの速度あるいは数が時間の関数として断続的に増大することを示している。またここでは,大きなブロードバンドノイズが発生した。これらの結果から,QVL相においては,熱的液体相では見られない異常なボルテックスダイナミクスが存在していることがわかった。さらに2次元(膜厚6nm)でも,3次元の場合とほぼ同じ極低温域で,3次元と類似の異常なボルテックスダイナミクスが存在することを見出した。これらの実験結果は,量子ゆらぎが現れる極低温域のボルテックスダイナミクスが,次元性によらない普遍的なメカニズムに支配されていることを示している。絶対零度(T=0)近傍までボルテックス液体相(量子ボルテックス液体[QVL]相)が存在すること,QVL相に相当する高磁場中で温度を減少させると,ある温度T_Qで抵抗の温度依存性の曲率が上凸から下凸へ変化し,T=0に向かって電気抵抗率が残るような振舞いをすることがわかった。複素交流インピーダンス測定から求めたボルテックスグラス転移の動的臨界指数zはT_Qよりやや高いある温度以下で上昇するという異常が見られた。さらにQVL相の広さは,ほぼ常伝導抵抗率ρ_nに比例して磁場軸・温度軸方向に増大することもわかった。この結果は,ρ_nが量子ゆらぎを強めることを通してQVL領域の拡大をもたらすという描像と一致する。つぎに熱的液体相からQVL相への移り変わりに伴うボルテックスダイナミクスの変化を調べることを目指し,液体相においてボルテックスフロー電圧のノイズスペクトラムと電圧の時間依存性[時系列V(t)]測定を行った。極低温域のQVL相でのみ,ボルテックスフローによる(平均電圧のまわりの)電圧ゆらぎδV(t)が観測され,その分布にボルテックスの進行方向に向かって長い裾野をもつ異常な非対称性が現れることがわかった。

これは,QVL相ではボルテックスの速度あるいは数が時間tの関数として断続的に増大することを示している。またここでは,大きなブロードバンドノイズが発生した。このような異常が見え始める温度は,上記のT_Qあるいはzが増大する温度と近い極低温(0.1K)であった。これらの実験結果から,QVL相において,熱的液体相では見られない異常なボルテックスダイナミクスが存在していることが明らかになった。量子ゆらぎの効果が支配的となる極低温のボルテックス液体相,すなわち量子液体(QVL)相におけるボルテックスダイナミクスは,理論的にも実験的にもまったくわかっていない。本年度は,前年度にその手がかりをつかんだ,熱的液体相からQVL相への移り変わりに伴うボルテックスダイナミクスの変化を,系の次元性をパラメタとして明らかにすることを目指した。このため厚い膜と薄い膜の両方について,液体相におけるボルテックスフロー電圧の時間依存性[時系列V(t)]測定と、電圧ノイズスペクトラム測定を行った。厚い3次元膜では,温度を低下させ極低温域のQVL相に入るとほぼ同時に,ボルテックスフローによる(平均電圧のまわりの)電圧ゆらぎδV(t)が観測された。その分布はボルテックスの進行方向に向かって長い裾野をもつ異常な非対称性が現れることがわかった。2次元系は,強い量子ゆらぎのため,平衡状態のボルテックス相図は3次元系とは大きく異なる。一方2次元系では,3次元系で見られるような熱的液体相からQVL相への移り変わりを示唆する抵抗率の温度依存性の折れ曲がりは観測されていない。ところが,電圧ゆらぎδV(t)測定を行うと,3次元系の場合とほぼ同じ極低温域で,3次元系で観測されたものと類似の異常な渦糸ダイナミクスが出現した。これらの実験結果は,量子ゆらぎが効く極低温域の渦糸ダイナミクスが,次元性によらない普遍的なメカニズムに支配されていることを示している。