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カナダ文学における民族意識―英系・仏系両文学における対立と統合―

1950年代まで、カナダの国民意識は、建国二大民族と言われる英系カナダと仏系カナダに二分され、他の少数民族グループはその対立の中に埋没していた。例えば、『赤毛のアン』においては、スコットランド的伝統を守ることが価値観の基礎をなしている。他方仏系では、『マリア・シャプドレーヌ』に典型的に見られるように、フランスの伝統を受け継いでいることがアイデンティティの核となっていた。しかし、二つの大戦を経て、ヨーロッパとの結びつきが弱くなるにつれて、「カナダ」意識が芽生えてくる。それが文学に現れるのは60年代になってからであろう。英系では、N.フライやM.アトウッドが「カナダ文学」としての自覚を高め、仏系も含めてその特性を探ろうとし始める。他方、仏系では、雑誌「リベルテ」などを中心に、「フランス系カナダ文学」に替わって「ケベック文学」が標榜されるようになり、英系との差異を鮮明にしていく。ところが、こうした新たなアイデンティティの模索が英系・仏系両者で始まる60年代に差別的移民制限が撤廃され、他の民族グループの人口が増加し始め、80年代、90年代になると、M.ミコーネ、J.コガワ、M.リッチラー、M.オンダーチェ、Y.チェンら、英系・仏系以外の移民作家・先住民作家による作品が爆発的に発表されるようになる。二大建国民族によるアイデンティティ形成は半ばで頓挫し、新移民を含めた「多文化主義」をカナダは目差すようになる。多民族間で「共通の記憶」が欠如しているカナダでは、ナショナル・アイデンティティの形成は困難なのである。しかし、そうした場にこそゲーテやスタンダールが夢想したような「世界文学」の可能性もあるのではなかろうか。カナダ連邦の結成(1867年)以来、カナダのアイデンティティは模索されてきた。『赤毛のアン』(1907年初版)にすでにカナダ的意識の芽生えを見ることも可能であろう。そこには、長老派を中心とした「村型」の閉鎖的社会と、そこから脱皮しようとする少女の成長が描かれていた。この物語は確かに新生国家カナダの一つのイメージを提供しているかもしれない。しかし、当時、カナダは、英系と仏系の二大文化に二分されており、特にそれを統合した「カナダ文学」と言ったものは問題にならなかった。さらに、英系の文学もまだ国民文学といえるほど成熟していなかったし、まして、仏系の文学は、量的にも質的にも未熟なものであった。戦後民主化が進むにつれ、伝統的な「サバイバル」(アメリカ独立戦争に敗れて逃亡してきたロイヤリストの残党である英系と、植民地戦争に敗れて本国フランスに置き去りにされた仏系)精神から脱し、1960年代になると、カナダの新たなアイデンティティの探求が始まる。N.フライ、M.アトウッド、G.マルコットらはカナダ文学を本格的に研究し始め、その特性を分析し始めた。こうした歴史を踏まえ、60年代から、今日に至るまでの流れを、英系は永江が担当して、分析を進めている。M.アトウッドからM.オンダーチェにいたるまで、いいかえれば、英系と仏系の統合の模索から、多文化主義への移行がいかに文学に反映されているかを考察している。仏系は、小畑が担当し、「静かな革命」から現代にいたるまで、ケベック・ナショナリズムの変容と文学の関係を研究している。カナダは連邦成立(1867年)後も、旧宗主国であるイギリス、フランスにそのアイデンティティを頼っていた。現在のカエデの国旗の制定に象徴されるように、カナダ人としての民族意識が顕著になるのは1960年代に入ってからなのである。ところで、文学において、民族意識を高らかに唄う叙事詩的な作品はこの時代見あたらない。そこに見られるのは、むしろ集団意識からの脱却の試みであろう。例えば、M.アトウッドの『食べられる女』では、主人公である女性の男性からの自立が問題になっている。また、J.ゴドブーの『やぁ、ガラルノー』においては、主人公の青年の精神的成長が独白によって語られている。自給自足的な社会が、近代化に伴い市場経済に移行するとき、他の社会との接触が重要性を増し、世界内存在としての意識が強まるとするならば、個人のアイデンティティの問題と民族のアイデンティティの問題が通底していることは当然であろう。カナダでは、英仏二大建国民族の存在が、それぞれ異なる記憶を醸成し、国民国家としてのアイデンティティを希薄にしていただけに、閉鎖的社会から解放されようとする個人は新たな社会での身の置き場に苦渋しているように見える。M.ローレンス『石の天使』の老婆へイガーやG.ロワ『束の間の幸福』の母ロザンナのように運命に逆らって自由になろうとしても悲劇が待ちかまえているだけかもしれないのである。しかし、もはや集団意識にしがみついていることはできない。M.トランブレー『義姉妹』は集団性を見事に風刺している。現実のあるがままの自分たちの姿を見つめ、こうした一連の作品に見られる滑稽さを自分たちのものとして引き受けていく姿勢がこの時代のカナダ文学の一つの特徴であると考えられる。

他方仏系では、『マリア・シャプドレーヌ』に典型的に見られるように、フランスの伝統を受け継いでいることがアイデンティティの核となっていた。しかし、二つの大戦を経て、ヨーロッパとの結びつきが弱くなるにつれて、「カナダ」意識が芽生えてくる。それが文学に現れるのは60年代になってからであろう。英系では、N.フライやM.アトウッドが「カナダ文学」としての自覚を高め、仏系も含めてその特性を探ろうとし始める。他方、仏系では、雑誌「リベルテ」などを中心に、「フランス系カナダ文学」に替わって「ケベック文学」が標榜されるようになり、英系との差異を鮮明にしていく。ところが、こうした新たなアイデンティティの模索が英系・仏系両者で始まる60年代に差別的移民制限が撤廃され、他の民族グループの人口が増加し始め、80年代、90年代になると、M.ミコーネ、J.コガワ、M.リッチラー、M.オンダーチェ、Y.チェンら、英系・仏系以外の移民作家・先住民作家による作品が爆発的に発表されるようになる。二大建国民族によるアイデンティティ形成は半ばで頓挫し、新移民を含めた「多文化主義」をカナダは目差すようになる。多民族間で「共通の記憶」が欠如しているカナダでは、ナショナル・アイデンティティの形成は困難なのである。しかし、そうした場にこそゲーテやスタンダールが夢想したような「世界文学」の可能性もあるのではなかろうか。
ヒト卵管マスト細胞の卵管異所性妊娠発症への関与

ヒトの妊娠成立において、胎児母体境界に存在する免疫担当細胞は重要な役割を担う。免疫担当細胞の1つであるマスト細胞は正常妊娠時、妊娠成立に関与することが報告されているが、異所性妊娠時の役割は報告されていない。我々は卵管妊娠に代表される異所性妊娠(子宮外妊娠)におけるマスト細胞を含めた免疫担当細胞の役割について本研究で明らかにしたいと考える。この結果により、卵管妊娠に代表される異所性妊娠の予防・治療の標的となりうる可能性を提示できると期待する。
医療的ケア児を支えるインクルーシブ教育システムの構造的基盤の解明と実践化の試み

インクルーシブ教育システムへの転換期を迎えた日本において,通常の学校,病院,特別支援学校等が連携する切れ目のない学校システムの構築が求められており,その実現に向けた地域・学校レベルでの制度設計とそれに基づく実践化条件の解明が喫緊の課題である。本研究は、とくに医療的ケア児を支えるインクルーシブ教育システムの共通基盤とその応用可能性の究明を意図する。まず、米国の学校における医療的ケア提供システムの検証と応用を追究する。また、わが国の学校システムの今日的評価と実践モデルの開発を進める。これらの検討から、通常の学校における「医療的ケア」児の支援システムを実体化し定着させる諸条件の解明に取り組む。
学生習熟度別客観的臨床技能向上支援システム開発の研究

本研究では医学教育の際に医学生の達成度を評価、医学教育の効果を判定、医学教育に参加した教員の評価、医学教育に必要な教材を提供するなど、教育効果を上げるために、最近技術進歩が著しいWeb環境を用いたネットワークおよび暗号化技術を応用し、迅速性・秘匿性に優れた臨床技能評価システムを構築、適切な評価項目の開発と、より効果の高い情報還元手段の開発を行うことを目標とした。これは評価項目が多岐にわたる場合には、IT技術を応用しながら、医学生、医学部教員を評価する必要があり、評価の公平性、秘匿性を保障し、さらに評価ならびにその内容のフィードバックを適時に実施することも重視すべきと考えたからである。情報の迅速な処理を行うには、その情報が発生した時点で入力すること、適切な情報収集の手段を確立することが大切である。しかしながら複数のコンピューターが別々に存在し、集計手段がまちまちでは迅速な成績の集計と被評価者への情報還元を迅速に行うことはできない等の問題点があった。平成17年、18年でOSCE採点時のWeb技術を応用した採点項目の採点者コンピューターへの表示、採点入力、採点後にサーバーに送信、サーバー上のデータベースで集計する、終了後は撤収も簡便に行える仕組みの構築は終了したが、ノート型パーソナルコンピューターの重量、携帯情報端末での操作性などの点が採点者への負担として残っていた。このため19年度には、タブレットPC、採点用紙を紙媒体としスキャン入力OMR読み込みを行いサーバー上で採点する仕組みの開発を行い、設置・撤収の容易さ、採点時の操作性、費用対効果を念頭に運用面での検討を加えた。この結果。紙媒体での採点項目提供・スキャン入力OMR読み込み・サーバーで集計が最も費用対効果が高いことが判明した。医学教育を行う際には、1)医学生の達成度を評価する、2)医学教育の効果を判定する、3)医学教育に参加した教員を評価する、4)医学教育に必要な教材を提供するなど、教育効果を上げる努力を怠らないことは大変重要なことと考えられる。特に評価項目が多岐にわたる場合には近年著しく発達を遂げている情報通信技術を応用しながら、医学生、医学部教員を評価する必要がある。この場合には、評価の公平性、秘匿性が重要であることは論を待たないが、さらに評価ならびにその還元が迅速に実施さあれることも重視すべき課題であると考えられる。情報の迅速な処理を行うには、その情報が発生した時点でコンピューターに入力すること、適切な情報収集の手段を確立することが大切である。しかしながら複数のコンピューターが別々に存在したり、集計手段がまちまちでは迅速な成績の集計と被評価者への情報還元を迅速に行うことはできない。本研究では(1)最近技術進歩が著しいWeb環境を用いたネットワークおよび暗号化技術を応用し、迅速性・秘匿性に優れた臨床技能評価システムを構築すること、(2)適切な評価項目の開発を通じて、より効果の高い情報還元手段の開発を行うことを目標とした。平成17年度の研究では、データベースを設置したサーバーコンピューターを中心に、客観的臨床技能試験OSCEの各ステーションにクライアントとしてのノート型パーソナルコンピューターを配置し、学生を採点時に同時入力できるシステムの構築を目指した機器の導入、とくに通信環境の整備、複数箇所に簡便に設置し、終了後は撤収も簡便に行える仕組みの開発を行った。OSCE採点表はWeb技術を応用して採点者コンピューターに表示、採点後にサーバーに送信し、サーバー上のデータベースで集計後に受験者に迅速にフィードバックできるように構築した。採点者は個々人のノート型パソコンを使用できるように通信環境を無線LANで構成し、試験中にはこの無線LANはインターネットへの接続を遮断するようにした。これは医学教育の際の、1)医学生の達成度を評価する、2)医学教育の効果を判定する、3)医学教育に参加した教員を評価する、4)医学教育に必要な教材を提供するなど、教育効果を上げる努力に資するためである。特に評価項目が多岐にわたる場合には近年著しく発達を遂げている情報通信技術を応用しながら、医学生、医学部教員を評価する必要があり、評価の公平性、秘匿性がを保障し、さらに評価ならびにその内容のフィードバックを迅速に実施することも重視すべきと考えた。しかしながら複数のコンピューターが別々に存在し、集計手段がまちまちでは迅速な成績の集計と被評価者への情報還元を迅速に行うことはできない。平成18年度の研究では、平成17年度に引き続き、データベースを設置したサーバーコンピューターを中心に、客観的臨床技能試験OSCEの各ステーションにクライアントとしてのノート型パーソナルコンピューターを配置し、学生を採点時に同時入力できるシステムの構築をを完成させた。とくに通信環境の整備、複数箇所に簡便に設置し、終了後は撤収も簡便に行える仕組みの開発を行った。採点者は個々人のノート型パソコンを使用できるように通信環境を無線LANで構成し、試験中にはこの無線LANはインターネットへの接続を遮断するようにしている。

本研究では医学教育の際に医学生の達成度を評価、医学教育の効果を判定、医学教育に参加した教員の評価、医学教育に必要な教材を提供するなど、教育効果を上げるために、最近技術進歩が著しいWeb環境を用いたネットワークおよび暗号化技術を応用し、迅速性・秘匿性に優れた臨床技能評価システムを構築、適切な評価項目の開発と、より効果の高い情報還元手段の開発を行うことを目標とした。これは評価項目が多岐にわたる場合には、IT技術を応用しながら、医学生、医学部教員を評価する必要があり、評価の公平性、秘匿性を保障し、さらに評価ならびにその内容のフィードバックを適時に実施することも重視すべきと考えたからである。情報の迅速な処理を行うには、その情報が発生した時点で入力すること、適切な情報収集の手段を確立することが大切である。しかしながら複数のコンピューターが別々に存在し、集計手段がまちまちでは迅速な成績の集計と被評価者への情報還元を迅速に行うことはできない等の問題点があった。平成17年、18年でOSCE採点時のWeb技術を応用した採点項目の採点者コンピューターへの表示、採点入力、採点後にサーバーに送信、サーバー上のデータベースで集計する、終了後は撤収も簡便に行える仕組みの構築は終了したが、ノート型パーソナルコンピューターの重量、携帯情報端末での操作性などの点が採点者への負担として残っていた。このため19年度には、タブレットPC、採点用紙を紙媒体としスキャン入力OMR読み込みを行いサーバー上で採点する仕組みの開発を行い、設置・撤収の容易さ、採点時の操作性、費用対効果を念頭に運用面での検討を加えた。この結果。紙媒体での採点項目提供・スキャン入力OMR読み込み・サーバーで集計が最も費用対効果が高いことが判明した。
高選択性人工転写因子の開発

ゲノム中の任意の塩基配列に高選択的に結合する分子を作製する事ができれば、ゲノムDNAの編集や修飾、イメージング等多くの応用が考えられる。我々は、既存のゲノム編集タンパク質とは異なる性質を有する新たな分子を設計するために、Engrailed homeodomainタンパク質に注目し、B1H法を適用してその認識配列長を倍加しうるリンカーを同定することに成功した。一方、タンパク質とDNA間の相互作用に重要なDNA構造の柔らかさをより正確に調べるための手法として、X線結晶構造の電子密度マップからDNAの主鎖のゆらぎの情報を抽出する手法の開発を行った。近年、亜鉛フィンガー蛋白質やTALエフェクターなどをベースとした人工転写因子が遺伝情報の書き換えのために開発されつつある。しかしながら、亜鉛フィンガー蛋白質はGCリッチな配列にしか結合できないこと、また、他の人工転写因子でも配列特異性が不十分であるため細胞への毒性があるという問題点がある。人工転写因子の開発では、計算機モデリング等を利用して蛋白質を設計し、設計した蛋白質が目的どおりの配列特異性を有しているのかどうかを調べ、改良を繰り返すことが必要となる。この研究でボトルネックとなるのが配列特異性の解析の煩雑さである。本研究では、最近報告されたBacterial One-Hybrid法(B1H法)を有効に活用することで、高選択性の人工転写因子を効率的に作製することを目的として研究を進めている。平成26年度は、B1Hアッセイ法を用いてDNAの配列特異性を検討するための実験系の立ち上げを行った。まず、野生型のエングレイルドホメオドメインや既知の変異体について、MengとNoyesらが報告したB1Hアッセイ法を適用することで、配列特異性の検証を行えることを確認した。次に、本研究で配列特異性の検証を予定している、より長いDNA配列を認識するタンパク質の場合にB1Hアッセイ法を適用した。結果、選択条件下にもかかわらず偽陽性のコロニーが多すぎるために配列特異性を明らかにすることができないことがわかった。そこで、申請者は、どのような条件であれば、偽陽性のコロニーが減るのかを詳細に検討し、実験条件を最適化し、配列特異性を明らかにできるようなアッセイ系を構築した。転写因子とDNAとの相互作用は生命活動の最も基本的なステップである。ゲノム中の任意の塩基配列に高選択的に結合する分子を人工的に作製する事ができれば、ゲノムDNAの編集や修飾、イメージング等多くの応用が考えられる。このような分子として、現在、TALEN、CRISPRといった分子が特にゲノムを編集する用途で広く使われ始めている。しかし、これら既存の転写因子には依然として分子量の割に選択性が不十分であったり、活性があまり高くなかったりという問題点がある。我々はこのような問題点を改良した新たなタンパク質を設計するために、Engrailed homeodomainタンパク質に注目した。このタンパク質は約80残基と小型ながら、6bpの認識配列に単量体で非常に強く結合する性質がある。更に、このタンパク質は先行研究から様々な配列を認識可能な変異体を作成可能であることが既にわかっている。本研究では、このタンパク質をつなぎ、ゲノム中の単一の箇所を認識するようなリピート構造を作成できるのかどうかを検討した。平成27年度は、平成26年度に引き続き、Bacterial One-Hybrid法(B1H法)の条件検討を進めた。B1H法では条件によっては、偽陽性が多く現れることが問題であるが、その機序を調べて偽陽性を取り除く方法を考案した。得られた系を適用して、Gly10, Gly5, Gly0、ΔDEKリンカーを有する4種類の蛋白質を作成し、どのような配列に結合するのかを調べた。その結果、Gly5で高い特異性で目的配列と結合していることを調べた。更に、EMSA法による結合アッセイによって、得られたタンパク質の活性が非常に良好であることを確認した。更に発展的な課題として、既存のX線結晶構造解析のデータからDNAの構造変形のしやすさを取り出す方法論の開発も行った。平成26年度には、本研究課題に必要なB1Hアッセイ系の構築に予想以上の時間がかかってしまったために、実験計画はやや遅れている。平成26年度の研究により、B1H法の問題点を見つけ、解決することが出来た。これは、B1H法をより多くの系に適用し、DNA結合蛋白質の設計や、タンパク質のDNA認識機構の解析を行う研究に繋がる。分子生物学、構造生物学(1) B1H法の改良:平成26年度から引き続き、B1H法の適用可能性を広げるために、偽陽性のコロニーが生じる理由を検討する。具体的には、リアルタイムPCR法やウェスタンブロッティング法を用いて、マーカー遺伝子の発現量と選択条件下でのコロニーの形成能との関係を調べ、現在のアッセイの問題点を洗い出す。

(2)タンデム型蛋白質の設計:エングレイルドホメオドメインは、6塩基長の塩基配列を特異的に認識する蛋白質である。6塩基はゲノム中の単一箇所を認識するには不十分な長さである。そこで、より長いDNA配列を認識するために、エングレイルドホメオドメインをリンカーでタンデムに繋いだ蛋白質を設計する。(3)リンカーの最適化:リンカーの長さ・配列を種々に変更し、B1H法を用いることで、ドメインごとの配列特異性が変化しない最適な長さ・配列のリンカーを選択する。活性の測定を行い、活性が大幅に低下しないことを確認する。(4)蛋白質の設計:新たな塩基配列特異性を有する蛋白質群を、研究グループで開発したシミュレーション計算で設計する。この方法では、特異性・結合強度に加えて構造安定性も選択基準に取り入れるため、蛋白質発現の成功率が高いことが期待できる。(5)設計した蛋白質の検証:設計した蛋白質の結合強度や配列特異性をB1Hアッセイ法やゲルシフトアッセイ法によって検証する。シークエンス解析や試薬・プラスティック消耗品等の消耗品が当初の予定より安く購入できたため。蛋白質を発現するための人工遺伝子合成費、遺伝子組換え実験消耗品、および、塩基配列特異性を調べるためのB1Hアッセイ用消耗品等に、次年度使用額を平成27年度分として請求した助成金に加えて使用することとする。また、成果を発表するための旅費にも充当する。
慢性関節リウマチ関連新規因子ＬＲＧ１の歯周炎における役割

本研究の目的はLRG1の歯周組織における発現、および機能解析行うことである。LRG1は炎症組織で血管新生を誘導するなど炎症の惹起に強く関与することが知られている。本研究では、IL-6に依存しないRAのマーカーとして報告されているLRG1に着目した。歯周炎は炎症性サイトカインネットワークで調節されている点でRAと類似している。また、RAをはじめとする全身疾患と歯周炎の関連が多数報告され、これらの有病者の歯周病治療の機会が増加している。したがって、LRG1は生物学的製剤使用下にも有効な歯周炎検査マーカーであると仮定し、さらにLRG1が歯周炎とRAに共通する炎症マーカーとなることを明らかにする。近年、TNF-alphaやIL-6などの炎症性サイトカインに対する阻害抗体が関節リウマチ、クローン病、潰瘍性大腸炎などの炎症性疾患に臨床応用され劇的な治療効果を示している。しかし、これら生物学的製剤、特にIL-6レセプター阻害抗体使用時においては、IL-6の機能が抑制されるため、IL-6で誘導されるCRPといった炎症マーカーが変化しにくい。そのため、IL-6レセプター阻害抗体使用時の炎症の評価や感染症罹患の早期の検出が困難となる。そこでIL-6に依存しないRAのマーカーとして報告されているLRG1に着目した。歯周炎は歯周病原細菌の感染による慢性炎症で、炎症性サイトカインネットワークで調節されている点でRAと類似している。したがって、LRG1は生物学的製剤使用下にも有効な歯周炎検査マーカーであると仮定した。さらにLRG1が歯周炎とRAに共通する炎症の程度を表すマーカーとなることを明らかにする。LRG1の滑膜由来細胞および歯周組織由来細胞に対する作用とLRG1産生細胞と血管内皮細胞の共培養による血管新生への影響についてin vitroの実験を行い、予想した結果が得られている。また動物実験でも関節リウマチ発症へのLRG1の影響が血清学的実験から証明出来つつある。本研究の目的はLRG1の歯周組織における発現、および機能解析を行うことである。近年、TNF-alphaやIL-6などの炎症性サイトカインに対する阻害抗体がRA、クローン病、潰瘍性大腸炎などの炎症性疾患に臨床応用され劇的な治療効果を示している。さらにLRG1が歯周炎とRAに共通する炎症の程度を表すマーカーとなることを明らかにすることとした。RA患者血清40検体中のLRG1量とRA臨床症状には相関があり、P. gingivalis (Pg)血清抗体価とも性の相関を示した。RAモデルマウスにPg感染させたところ、同様にLRG1量とRA症状には相関があり、PgによりRA増悪にLRG1が関与しtル可能性が示唆された。また、in vitroにおいて、LRG1とTGF-betaの共刺激がIL-8をはじめとする、炎症性サイトカインの誘導に関与していた。以上のことから今後LRG1をターゲットにした、歯周炎治療も可能性が見出された。in vivoのマウスモデルの実験、臨床サンプルを使用した実験、in vitroの実験が当初の予想通り、順調に進んでいる。具体的には、RA患者血清40検体中のLRG1量とRA臨床症状には相関があり、P. gingivalis (Pg)血清抗体価とも性の相関を示した。歯周炎は、歯周病原性細菌Pgをはじめとする細菌感染に対する生体の防御反応の結果引き起こされる慢性炎症性疾患でサイトカインネットワークが過剰な免疫応答を惹起している。また関節リウマチ(RA)は、関節の破壊をきたす炎症性疾患で、シトルリン化タンパク質(CP)の増加とそれに対する自己抗体(抗CCP抗体)が関節、血清中に増加し、その結果、過剰な免疫応答が組織破壊を引き起こす。

RAの原因遺伝子に関する解析(GWAS解析)から臨床で用いられる分子標的薬のターゲットとなっているIL-6やTNF-alpha以外にもIL-10、INF-ganma、GM-CSFのようなサイトカインや制御性T細胞(Treg)が関与していることが明らかになり、新たな標的分子として創薬分野で情報が応用されている。臨床研究等から歯周炎とRAは密接に関係しており、サイトカインを介した慢性炎症が双方向的に影響していることが示唆されている(J Periodontol. 2013Dec;84(12))。また、申請者はこれまでに、RA患者血清において、Pgに対する抗体価が健常者より優位に高いこと、RAモデルマウスで、Pg感染を伴うと、RA症状が悪化することなど、歯周炎によるRA増悪への影響を明らかにしてきた。本研究課題では、RA増悪メカニズムは複数の可能性が考えられるが、その中でも、関節破壊に関与する骨髄由来単球系細胞表面に破骨細胞活性化因子RANKLのレセプター(RANK)が強発現しており、炎症で誘導されたRANKLによって、高頻度で破骨細胞への分化が進んでいることを明らかにした。またLRG1が炎症を惹起し、骨破壊に関与していることも動物実験で明らかにした。本研究の目的はLRG1の歯周組織における発現、および機能解析行うことである。LRG1は炎症組織で血管新生を誘導するなど炎症の惹起に強く関与することが知られている。本研究では、IL-6に依存しないRAのマーカーとして報告されているLRG1に着目した。歯周炎は炎症性サイトカインネットワークで調節されている点でRAと類似している。また、RAをはじめとする全身疾患と歯周炎の関連が多数報告され、これらの有病者の歯周病治療の機会が増加している。したがって、LRG1は生物学的製剤使用下にも有効な歯周炎検査マーカーであると仮定し、さらにLRG1が歯周炎とRAに共通する炎症マーカーとなることを明らかにする。来年度以降は、モデルマウスにおけるRA発症局所、歯周病発症局所および血清中のLRG1の発現、患者由来歯周炎組織、および血清中におけるLRG1発現、RA患者局所の組織(外科治療時に切除する余剰組織)におけるLRG1発現、およびIL-6レセプター阻害抗体使用下でのLRG1の動態についての検討を進めていく予定である。LRG1が直接的にRA増悪、歯周炎進行に関与していることを動物実験で明らかにする。特にLRG1産生細胞、受容体発現細胞を突き止めて、詳細なメカニズムを明らかにすることで、治療のターゲットとしての有効性を明らかにしていく。歯周病学次年度以降の動物実験のための経費を計上して、今年度から動物の繁殖予定であったが、必要時に必要匹数購入することに変更したので、次年度以降に繰り越す予定である。実験動物(マウス)購入に使用予定
フラックスコーティング法によるマテリアルイノベーション

研究代表者のオリジナル技術である『フラックスコーティング法』の基盤構築をめざし,単結晶薄膜の創成と応用に関するプロセスイノベーションに注力した。特に,フラックスコーティング技術を実現するスマートフラックス概念の確立,単結晶超薄膜(結晶層)のビルドアップ&オンデマンド成長モデルの解明,ならびに次世代グリーン&バイオイノベーションに資する単結晶超薄膜応用を中心課題とし,すべての課題に独自の解を提案した。これまでの経験と知見にもとづくフラックスプロセスに,計算科学の視点を新しく導入し,学理の体系化の端緒を踏み出すことに成功した。また,フラックス単結晶薄膜の特長を活かしたデバイス提案も実現した。本研究初年度は,1発電・蓄電系,2半導体・エレクトロニクス系,3バイオ系に応用する酸化物系,(酸)窒化物系およびフッ化物系単結晶超薄膜の作製をめざし,常温(100°C以下程度)で水(酸・アルカリ含め)やエタノールなどの液体に完全に溶解・分散する原料を探索した。特に,硝酸塩や水酸化物をベースとした混合化合物をスマートフラックスとして選定し,多元系金属酸化物を育成した。具体的には,水酸化物系フラックスを用い,1の蓄電系応用をめざしたニオブ酸ランタンリチウム(Li5La3Nb2O12,LLNO)結晶層を作製できる条件を見い出した。溶質成分の一部となるNb源として金属Nb基板を用い,その表面でのフラックスコーティングを実施し,500°Cという比較的低温でLLNO結晶層を直接形成できた。この場合,リチウム源とランタン源を適切に選択することで,LLNOを単一相として得ることに成功した。また,加熱時間を増大することで,LLNO結晶が熟成され,基板全面を覆うほどに成長することも確認できた。個々の結晶粒は,フラックス結晶育成の特長である自形が良く発達しており,高品質な結晶膜であることがうかがえた。さらに,この結晶層の形成メカニズムを調査した。さまざまな温度条件(加熱時間)における基板表面での生成相を解析したところ,金属NbからNbOx・Nb2O5,LiLa2NbO6を経て,最終的にはLLNO結晶層に変化することがわかった。これまでのNaTaO3結晶層形成とは異なり,中間体の形成が明白となった。なかでも,酸化物が形成される過程はIn-situ XRDにて観察できた。平成26年度の研究では,前年度特に成果をあげた1蓄電系と2光半導体系の酸化物および酸窒化物結晶をモデル材料に選定し,フラックスコーティング法による単結晶超薄膜の作製とその評価に注力した。特に,基板材料として結晶面制御を施した金属基板(Pt)や単結晶基板(SrTiO3)を用い,単結晶超薄膜のエピタキシャル成長制御を試みた。はじめに,1蓄電デバイス用材料として,高電位型LIB正極活物質の一種であるLiMn2O4層をPt基板やSrTiO3基板にフラックスコーティング形成した。フラックスの蒸発を駆動力にしたコーティング法により,結晶面制御した基板に稠密な目的結晶層がヘテロエピタキシャル成長する様子を確認した。基板表面の結晶面やドメイン構造に応じて,目的結晶層の成長を制御できることがわかった。また,第一原理計算をフラックス結晶育成に導入し,成長環境,特に溶質濃度と酸化雰囲気が成長する結晶の晶癖を支配する可能性を見い出した。In-situTDS分析にて,蒸発を駆動力とするこの結晶層形成過程を観察したところ,基板表面での液膜形成(初期過程)からフラックス分解・脱離(成長過程)までを理解できた。本研究で得られた知見は,他の材料系に応用できる可能性を見い出した。次に,2光半導体デバイス用材料系として,NaTaO3およびTa3N5をモデル化合物に選択し,単結晶基板や金属基板でフラックスコーティング成膜を試みた。成膜条件を制御することで,これまで得られていた島状成長した結晶層とは全く異なる単結晶エピタキシャル薄膜(粒界無し)を作製できることを見い出した。特にNaTaO3結晶層の場合,基板に存在する成長ステップに起因するドメインが存在するだけのきわめて稠密な結晶層を作製できた。結晶層/基板界面にも欠陥などがなく,きわめて高品質な結晶層である可能性が示唆された。平成27年度の研究では,前年度特に成果をあげた1蓄電池系と2光半導体系の酸化物結晶をモデル材料とし,フラックスコーティング法による単結晶超薄膜の作製と評価を継続した。はじめに,1前年度のLiMn2O4成膜結果をもとに,STO(100)基板上で,700°Cの温度でLiNi0.5Mn1.5O4(LNM)結晶をフラックスコーティング形成した。その結果,結晶成長方位<100>および晶癖発達面{110}の単結晶エピタキシャル薄膜の成長に成功した。なお,表面はスピネル構造を反映した規則的凹凸形状となった。単結晶薄膜の成長状態を精査したところ,界面に転移の導入が見られるものの,STOとLNM相の整合性はきわめて高いことがわかった。つまり,エピタキシャル成長する可能性を見い出せた。制限領域電子線回折パターンは基板から薄膜最表面までとてもシャープなスポットを示し,すべての領域で高品質な単結晶であることとともに,STO(100)とLNM(110)平面上の330周期平面で一致することを示した。

このようにエピタキシャル成長制御を実現できたため,成長方位と晶癖発達面を支配する因子の調査を開始した。具体的には,各表面の欠陥生成エネルギーから表面エネルギーを算出し,晶癖発達面を予測したところ,表面に酸素欠損を導入することでウルフの平衡系を再現できることがわかった。なお,このように作製したLNM結晶層が正極活物質層として働くことを,リチウムイオン二次電池性能評価にて確認できた。つぎに,2前年度作製した単結晶NaTaO3薄膜をアンモニア気流化で窒化処理した。その結果,結晶構造変化に起因した無数の微細孔をもつ薄膜となることがわかった。そこで,上述のLNM薄膜育成手法である蒸発を駆動力にしたフラックスコーティング法にて,Ta3N5結晶薄膜の直接成長を実施したところ,柱状のTa3N5単結晶からなる薄膜を作製できた。この薄膜と基板と良好な界面を形成し,優れた光電変換特性を発現できる可能性を示した。単結晶基板表面で,高電位正極活物質として期待されるLiNi0.5Mn1.5O4結晶層を単結晶薄膜としてエピタキシャル成長できることを見出した。特に,結晶成長を詳細に解析することで,成長方位や晶癖発達面を制御できる可能性を得た。また,第一原理計算を活用することで,LiNi0.5Mn1.5O4相への酸素欠陥の重要性がわかった。この欠陥の存在は実験結果と一致しており,計算結果の妥当性も得ている。さらに,可視光に応答する光電極材料として期待されるTa3N5結晶層を金属集電体表面に蒸発を駆動力にしたフラックスコーティング法にて形成できることを見出した。いずれの材料系においても成長制御に関するきわめて重要な知見を多数得ることができた。当初予定の研究実施計画を満足するとともに,次年度予定の研究にも着手できており,研究達成度として高い評価に値する。平成28年度の研究では,特に成果をあげた1リチウムイオン二次電池(LIB)系と2可視光応答光触媒に応用するための酸化物および(酸)窒化物結晶をモデル結晶材料に選定し,フラックスコーティング法による単結晶超薄膜の作製と評価を継続した。はじめに,1厚さ4umのフラックスコーティングLiNi0.5Mn1.5O4(LNM)結晶薄膜を正極とし,固体電解質にLiPONを,負極に金属Liを用いて全固体型ハーフセルを作製し,そのLIB特性を評価した。その結果,この全固体型ハーフセルは理論容量の約70%の充放電を実現でき,その電極体エネルギー密度は約835Wh/Lを達成した。この全固体型薄膜LIBが電池動作することを確認できた。さらに,フラックスコーティングLNM結晶薄膜のLIB性能を向上するために,遷移金属元素を部分置換したLNMを作製した。具体的には,0.010.05at%のCuで部分置換したLNM結晶薄膜をフラックス育成した。Cuにより部分置換することで,酸素欠損LNMでも,金属過剰混入により規則構造を安定化できることを見いだした。次に,2可視光応答光触媒材料として,Ta3N5を主モデル化合物として選択し,金属Ta表面にTa3N5結晶薄膜をフラックスコーティング形成した。単結晶基板表面でのNaTaO3結晶薄膜のエピタキシャル成長知見などを活用し,良好な界面接合をもつTa3N5結晶薄膜を形成できた。その光電極特性を評価したところ,無修飾状態でも比較的高い光電流値を達成できた。
電子顕微鏡によるタンパク質折り畳み機構の解明：含重原子構造体による構造標識法

タンパク質の折り畳み機構に関する研究は、未だ未解明部分が多い。この折り畳み問題に対して、タンパク質の近傍空間を化学構造体により取り囲む、すなわち空間的な修飾を施すアプローチにより、新しい測定手法の開発を試みるのが本研究課題である。実験手法としては電子顕微鏡を想定している。化学構造体による分析タンパク質の空間隔離は、測定画像の粒子検出とアラインメントを容易にし、またサンプルのアンフォールド状態における凝集を防ぐ。
一般相対論的磁気流体シミュレーションで探る相対論的ジェット形成の物理と宇宙線加速

ブラックホール降着流のグローバル一般相対論的磁気流体シミュレーションを行った。降着円盤内部で磁気回転不安定性による線形成長理論同程度の成長時間の磁場増幅と磁気散逸による磁場減衰が繰り返し、それに伴い円盤鉛直方向にアルヴェン波が放出された。その一部は相対論的アルフヴェン波としてジェット中を伝播し電磁波となりうる。この波によってEbisuzaki & Tajima(2014)で議論された最高エネルギー宇宙線加速やブレーザーでのガンマ放射の源となる比熱的高速電子の加速が可能であり、シミュレーションで見られたアルフヴェン波のフレアの時間スケールは観測されたブレーザーのフレアの時間スケールを再現する。活動銀河核ジェットは最高エネルギー宇宙線(10の20乗eV)の加速候補天体であるが、どこでどのような物理機構で加速されているかは未知である。Diffusive shock accelerationモデルは粒子シミュレーションでよく調べられているが、近年Tajima & Dawson(1979)で提唱された航跡場加速機構を宇宙線加速に応用することで、活動銀河核ジェット中で粒子を最高エネルギー宇宙線にまで加速できるモデルが提唱された(Ebisuzaki & Tajima (2014))。降着円盤内部で増幅された磁場によって生じる大振幅Alfven波がジェット中に伝播すればプラズマ中を伝播する短パルスレーザーによる荷電粒子の加速と同様、宇宙線が加速されるというものである。鍵となる降着円盤内部での磁場増幅の時間変動、そのジェットへの影響を調べるため、3次元一般相対論磁気流体数値実験を行った。高効率のジェット形成を期待しブラックホールのスピンパラメータを0.9とした。円盤内縁付近ではプラズマベータ値が1のオーダーになるまで磁場が増幅され、質量降着率には急激な増加と終息の繰り返しが見られた。極軸方向に生成されるジェット中にもフレア的な電磁エネルギーのパルスが伝搬するのが見られ、イベントホライズン近傍での質量降着率との相関が見られるものもあった。これらの時間変動は円盤内縁付近の磁場増幅によるものであり、Ebisuzaki & Tajima (2014)で評価された時間変動と同等のものが生じていることが数値シミュレーションでも確かめられた。同様の計算を初期条件で軸対称を仮定し、軸対称を壊す擾乱を与えず計算すると質量降着率が小さくなり、ジェット中の電磁エネルギーのフレアが見られなかった。これは、降着円盤内部で角運動量輸送を担う、ポロイダル磁場が回転によってトロイダル磁場に変換されるだけで、3次元計算で見られたポロイダル磁場を回復するメカニズムが働かないためである。3次元一般相対論磁気流体コードのテストを行い、実際にブラックホール降着円盤のシミュレーションを行った。高効率のジェット形成を期待し、ブラックホールのスピンパラメータを0.9とし、降着流の時間変動、極軸方向に生成されるジェットの特性を調べた。本研究の鍵であった、円盤内縁付近の磁場増幅に起因する質量降着率、ジェット中の電磁エネルギーに時間変動が見られ、宇宙線加速の応用への議論が可能であることが示された。回転するブラックホール周りの降着円盤における磁場増幅と散逸に起因する円盤の時間変動性を調べるため3次元一般相対論的磁気流体シミュレーションを行った。いくつかのコードの改善を行った上、磁場増幅の物理である磁気回転不安定性をより精度よく捕らえるため、従来の計算よりも球座標での方位角、極角に関して2倍の高解像度計算を行い解析を行った。ブラックホールの無次元回転パラメータが0.9という高速回転ブラックホールの場合、円盤の数回転程度の時間スケールでの磁場増幅が円盤内縁付近で見られ、その後、磁気エネルギーが散逸するのが見られた。磁場増幅の時間スケールは今回の解像度で捕獲できる磁気回転不安定性の波長に対する成長率と無矛盾であった。系では磁場増幅、磁気散逸が繰り返し起きるが、その時間スケールが回転周期の10倍程度と近年の他の研究と同程度の時間スケールであることが確認できた。ブラックホールのホライズンでの質量降着率にも、磁場増幅、減衰と同期する時間変動が見られ、円盤内縁付近での磁場増幅がアルファ粘性の役割を果たしていることが示された。極軸周りには低質量密度、磁場優勢の高ポインティング光度のジェットが形成され、このジェットも円盤内部での磁場増幅、質量降着率お同じ時間変動が見られた。高ポインティング光度の時期には電磁流束が、円盤内部での垂直方向のアルフヴェン流束と同程度となっており、円盤内部での磁気散逸の時に鉛直方向に放出された電磁エネルギーが電磁フレアの源となっている。高ポインティング光度のジェットは大振幅のアルフヴェン波が含まれており、ポンデラモーティブ力による荷電粒子の加速が期待され、加速された陽子は最高エネルギー宇宙線、加速された電子はガンマ線放射に寄与し、ブレーザーの活動性が説明でき、ガンマ線観測で見られる時間変動と比較しよい一致を示した。コードの改良などを行い改善を行った結果、計算結果が物理的にも妥当なものが得られるようになった。現在の結果を論文化し、異なった磁場配位を初期条件とする計算を行なっている。降着円盤内部の磁気回転不安定性の成長をこれまでよりも正確に再現するため高解像度磁気流体シミュレーションを行い、降着円盤の時間変動性や、同程度の時間スケールで降着円盤鉛直方向に放出されるアルフヴェン波がジェット中を伝播すること、この波が電磁波モードに変換された時に粒子加速を起こし得る相対論的大振幅波であることを示した。

極座標で極角方向のグリッドを不等間隔メッシュとし、グリッド数は変えず、赤道面に集中させることにより磁気回転不安定性の最大成長率を与える波長を捕獲可能な解像度の計算を行った。降着円盤内縁付近、赤道面での磁場成長の時間スケールはこれまでの初期条件と同じにもかかわらず短くなり、磁気回転不安定性の線形理論で考えられる最大成長率のモードの成長時間スケール程度なった。降着円盤内部での磁場成長に伴い角運動量輸送がおきることにより質量降着が実現される。磁場成長の短時間変動と同期してブラックホール表面での質量降着率にも時間変動が見られた。降着円盤内部で増幅された磁場は数値的におきる磁気再結合によって磁気散逸し、熱や運動エネルギーに変換され減衰するが、また、磁場増幅のフェーズが始まる。降着円盤内部ではこのサイクルが繰り返しおきる。降着円盤内部で磁気エネルギーが解放される時に鉛直方向にはアルフヴェン波が放出されその一部はジェット中を伝播する。この波はやがて電磁波モードに変換されると期待され、大振幅の波によって用紙は最高エネルギー宇宙線にまで加速され、加速された電子は磁場との相互作用などによってブレーザーで見られる高エネルギーガンマ線を放出する。観測されている時間変動とシミュレーションで見られたジェット中を伝播するアルフヴェン波の時間スケールが同程度となり、時間変動性を説明できることを示した。ブラックホール降着流のグローバル一般相対論的磁気流体シミュレーションを行った。降着円盤内部で磁気回転不安定性による線形成長理論同程度の成長時間の磁場増幅と磁気散逸による磁場減衰が繰り返し、それに伴い円盤鉛直方向にアルヴェン波が放出された。その一部は相対論的アルフヴェン波としてジェット中を伝播し電磁波となりうる。この波によってEbisuzaki & Tajima(2014)で議論された最高エネルギー宇宙線加速やブレーザーでのガンマ放射の源となる比熱的高速電子の加速が可能であり、シミュレーションで見られたアルフヴェン波のフレアの時間スケールは観測されたブレーザーのフレアの時間スケールを再現する。最高エネルギー宇宙線にまで加速しうる大振幅のAlfven波を生成するには、円盤内部での磁場増幅の時間スケールが重要である。昨年度は限られたブラックホールスピンパラメータ、初期磁場形状の場合のみを調べたが、今後、初期磁場形状依存性、ブラックホールスピンパラメータ依存性を調べる。また、降着円盤内部の磁場増幅は解像度依存性が考えられ、高解像度計算によって、系の振る舞いの理解が正しいものであるかどうかを検証していく。これまでとは異なった磁場配位での計算を行い、論文化すると共に、観測では決定が困難であるブラックホールのスピンをパラメータとして、その依存性を議論していく。ブラックホールのスピンによって円盤内縁の半径が異なってくるため、スピンによって磁場増幅がおきる半径が変化し、磁場増幅などの時間スケールの違いが見られるか等を調べる。また、より高解像度計算も行いより高精度の計算を行う。宇宙物理学現段階で得られた結果を論文化する際に投稿料とする予定であったが、受理、出版に至らなかったため。
介護事業所における大規模自然災害対応に関する研究と教育プログラムの開発

本研究は下記の2点を目的とし調査と教材開発を行なう。1.介護事業所が自然災害時に直面する問題と、その深刻化・軽減要因とメカニズムの解明2.介護事業所の災害対応力を向上させる教材および教育プログラムの開発具体的には1被災事業所のヒアリング、2専門家・介護従事者等による概念整理、3複数事例研究、4被災事業所関係者に対するインターネット調査の実施、5ケース教材の開発、5セミナー、ホームページでの情報提供、を行なう。介護従事者参加型の研究プロセスを通じて、介護事業所の災害対応力を高めるのに加え、組織や地域を超えた連携強化を目指す。
磁性ナノプラズモニック結晶による磁気光学増強効果と高感度バイオセンサの開発

垂直磁気特性を有する磁性積層膜における磁気光学キャビティ効果を利用することで、通常の単層膜に比較して約200倍に達する巨大磁気光学性能を実現することに成功した。水素ガスセンサとしての実用化を目的として、地域企業との共同研究に発展させることができた。また、磁性ナノ構造体で見出した特異な磁気光学現象が、貴金属微粒子の局在プラズモン共鳴に起因した磁気光学的な位相反転によることを明らかとした。磁性プラズモン共鳴を利用した新たなバイオ化学センサの実現可能性を見出すことに成功した。本研究では、遷移金属/貴金属積層ナノ構造体に、二次元周期の微細加工を施すことで三次元的な周期構造を有する磁性ナノプラズモニック結晶の構築を目的としている。特に、遷移-貴金属ナノ微粒子で見出した磁気光学効果の異常な増大現象の物理的解明と共に、局在プラズモン共鳴による磁気光学増強効果を周期ナノ構造によって共鳴結合させることでさらなる増大を図る。本研究は、磁性ナノプラズモニクスを目指した新たな取り組みであると共に、その成果は、プラズモン共鳴を利用した既存の製品に比較して2桁以上の検出感度を有する新たな高感度バイオセンサの実現にも繋がるものである。平成26年度は、磁性ナノ構造積層体に関する研究において、通常の単層膜に比較して約200倍におよぶ非常に大きな磁気光学特性(偏光角:±18度)を実現することができた。学会発表ならびに特許出願を行うとともに、バイオ化学センサとして早期の実用化を図るため、企業との共同研究も新たに開始するなど、当初計画よりも大きく進展することができた。次年度以降に予定した評価システム構築にも取り組むことができている。さらに、当初計画であった、磁性ナノ粒子における磁性プラズモン共鳴に関する研究にも並行して取り組んでおり、学会・論文発表に繋がる成果が得られた。特に、表面凝集現象によって形成したAgナノ粒子上に作製したCoPtーAg垂直磁化膜では、特異な磁気光学物性を見出しており、本現象がAgナノ粒子で発生した局在プラズモンによる磁気光学効果の位相反転に起因する物理現象であることを明らかとし、学会誌にも掲載された。これらの研究成果をもとに、平成27年度以降は、電子線リソグラフィ等の微細加工に関する実験を進めることで、さらなる特性向上を目指した磁性ナノプラズモニック結晶の構築に取り組む予定である。特に、遷移ー貴金属ナノ微粒子で見出した磁気光学効果の異常な増大現象の物理的解明と共に、局在プラズモン共鳴による磁気光学増強効果を周期ナノ構造によって共鳴結合させることでさらなる増大を図る。本研究は、磁性ナノプラズモニクスを目指した新たな取り組みであると共に、その成果は、プラズモン共鳴を利用した既存の製品に比較して2桁以上の検出感度を有する新たな高感度バイオ化学センサの実現にも繋がるものである。平成27年度は、磁性ナノ積層構造体において昨年度に見出した、通常の単層膜に比較して約200倍におよぶ巨大磁気Kerr効果を利用した新たなバイオ化学センサとしての基本的な動作を確認することができた。本研究成果に関しては、企業との共同研究にも発展しており、特許の共同出願も行った。さらに、磁性ナノ積層構造体に関しては、膜構成に依存した磁気物性の特異な物理現象を見出すことができた。本研究内容に関しては、本現象の物理的解明を目的とした、高輝度放射光施設(SPringー8)での次年度の研究課題としても採択された(課題番号:2016A1226)。さらに、遷移ー貴金属ナノ微粒子に関する研究では、貴金属材料としてAgとAuとの比較実験を行うことで、磁性ナノ構造体で見出されていた特異な磁気光学現象が、貴金属ナノ粒子の局在プラズモン共鳴波長に依存することを確認した。最終年度は、微細加工を用いた磁性ナノプラズモニック結晶の構築に係る研究を進めると共に、これまでに得られた研究成果を取りまとめ、学会・論文発表等を行う。本研究では、遷移金属/貴金属積層ナノ構造体に、二次元周期の微細加工を施すことで三次元的な周期構造を有する磁性ナノプラズモニック結晶を構築する。これにより、プラズモン共鳴を利用した既存の製品に比較して2桁以上の検出感度を有する新たな高感度バイオ化学センサの実現を最終目標としている。平成27年度は、遷移ー貴金属ナノ微粒子における磁性プラズモン共鳴に関する研究に取り組み、学会・論文発表に繋がる成果が得られた。特に、表面凝集現象によって作製したAgおよびAuナノ粒子を用いた比較実験を行い、CoPt垂直磁化ナノ構造体で見出されていた特異な磁気光学現象が、貴金属ナノ粒子で発生する局在プラズモン共鳴波長に依存することが分かった。さらに、昨年度に見出した磁性ナノ構造積層体における巨大磁気Kerr効果に関しては、本物理現象を利用した新たなバイオ化学センサとしての基本的な動作を確認し、企業と特許の共同出願を行うことができた。また、磁性ナノ構造積層体に関しては、膜構成に依存した特異な垂直磁気物性を見出し、本物理現象の解明のため、高輝度放射光施設(SPringー8)での次年度の利用研究課題に応募して採択された「CoPt/Ag垂直磁化膜の高エネルギー光電子分光法による深さ分析による垂直磁気其方性の発現機構の解明(課題番号:2016A1226)」。

一方、電子線リソグラフィ等の微細加工設備を利用した周期ナノ構造体(磁性ナノプラズモニック結晶)に係る研究内容に関しては、十分な進展が得られておらず、最終年度での検討を計画している。本課題では、遷移金属/貴金属積層ナノ構造体に、二次元周期の微細加工を施すことで三次元的な周期構造を有する磁性ナノプラズモニック結晶の構築を目的として研究を行った。遷移ー貴金属ナノ微粒子で見出した磁気光学効果の異常な増大現象の物理的解明とともに、局在プラズモン共鳴による磁気光学増強効果を周期ナノ構造によって共鳴結合させることで更なる増大を目標とした。本研究は、磁性ナノプラズモニクスを目指した新たな取り組みであるとともに、その成果は、プラズモン共鳴を利用した既存の製品に比較して2桁以上の検出感度を有する新たな高感度バイオセンサの実現にも繋がるものである。最終年度は、遷移金属/貴金属積層ナノ構造体であるCoPtーAg垂直磁化膜で見出された、磁気光学的な位相反転現象の発現機構に関して検討を行った。Auナノ粒子との比較実験、および、磁気分光測定ならびに近接場磁気光学イメージングを用いた解析の結果、本物理現象が、貴金属ナノ粒子で発生した局在プラズモン共鳴に起因することを明らかにした。さらに、バイオセンサへの応用を目的として、磁気光学特性の外部環境依存性に関する検討を行った。具体的には、大気中およびエタノール中において、CoPtーAgナノ構造体の磁気光学測定を行い、局在プラズモン共鳴に起因するピークシフトならびに偏光角の増大を確認することに成功した。現在、論文発表を準備している。さらに、本研究期間内で見出した磁性ナノ積層膜における巨大磁気Kerr効果に関しては、高性能水素ガスセンサの実用化を目的とした地域企業との共同研究に繋がっており、大きな研究成果と言える。高精度かつ安定的な室温でのリアルタイム検知を特徴とする防爆対応型の水素ガスセンサが実現可能と考えており、性能向上を目指した研究開発を継続している。学会・国際会議ならびに展示会での報告を行い、現在、論文発表の準備中である。垂直磁気特性を有する磁性積層膜における磁気光学キャビティ効果を利用することで、通常の単層膜に比較して約200倍に達する巨大磁気光学性能を実現することに成功した。水素ガスセンサとしての実用化を目的として、地域企業との共同研究に発展させることができた。また、磁性ナノ構造体で見出した特異な磁気光学現象が、貴金属微粒子の局在プラズモン共鳴に起因した磁気光学的な位相反転によることを明らかとした。磁性プラズモン共鳴を利用した新たなバイオ化学センサの実現可能性を見出すことに成功した。本研究では、遷移金属/貴金属積層ナノ構造体に、二次元周期の微細加工を施すことで三次元的な周期構造を有する磁性ナノプラズモニック結晶を構築することで、プラズモン共鳴を利用した既存の製品に比較して2桁以上の検出感度を有する新たな高感度バイオ化学センサの実現を最終目標としている。平成26年度は、磁性ナノ粒子における磁性プラズモン共鳴に関する研究に取り組み、学会・論文発表に繋がる成果が得られた。特に、表面凝集現象によって形成したAgナノ粒子上に作製したCoPtーAg垂直磁化膜では、特異な磁気光学物性を見出しており、本現象が本現象がAgナノ粒子で発生した局在プラズモンによる磁気光学効果の位相反転に起因する物理現象であることを明らかとした。
電気粘性流体のレオロジ特性と基礎流れに関する研究

シリコンオイル(動粘度:3_X10^<-4>[m^2/s]、電気伝導度:10-14[Ω^<-1>m^<-1>]以下)に2種類の中空ガラスビーズ(A:比重が1以下で平均粒径50[μm]、B:比重が1.1で平均粒径812[μm])を混入した懸濁液[Aは重量濃度で5,10,15[%]、Bは30,35,40[%])のレオロジ特性を円錐平板形レオゴニオメータ(円錐角2゚、円錐半径3.68[cm])を用いて、ずり速度が0.1300[s^<-1>]の領域で測定し、電気粘性効果(電場を加えることによりみかけの粘度の増加すること)への電場の強さ、ずり速度および濃度の影響を調べた。平板と円錐の間にかけた電圧は0600[V]である。それ以上の電圧を加えると放電し電流が流れた。実験不可能であった。ベースであるシリコンオイルは測定したずり速度の領域(2300[s^<-1>]でニュートン粘性を示した。法線応力はこの装置の感度内で示さなかった。これに粒子を混入すると低いずり速度で非ニュートン性(非ニュートン粘度)を示し、ずり速度の増加とともに非ニュートン性は弱まり、高いずり速度ではニュートン粘性を示した。電圧をかけると電圧の増加とともにみかけの粘度は増加した。すなわち電気粘性効果は強まる。また、非ニュートン性も強まる。しかし、ずり速度が増加すると非ニュートン性が弱まると同時に電気粘性効果も弱まった。実験濃度はかけられる電場の強さが制限されたので上述した濃度以下では電気粘性効果が現れなかったが、測定した濃度では電気粘性効果が最大になる濃度がずり速度の領域によっては存在した。みかけの粘度の増加は電場をかけない場合に比べて0.5[s^<-1>]のずり速度、電圧600[V]の6倍程度であった。また、この測定装置の感度内で法線応力は示さなかった。基礎的な流れの実験を行うため平行平板形流路を試作し実験を試みたが電極板の端で電流が流れてしまい実験できなかった。現在装置を改良中である。実験不可能であった。