hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スピン輸送現象における磁気モノポールの有効理論

スピントロニクスにおいて基本的技術となるのはスピン流と他自由度との変換である。本研究ではスピン流と電流や光などとの変換メカニズムの微視的視点からの理論的解明を進め以下の成果を得た。まず、スピン軌道相互作用を用いたスピン流から電流への変換は電子スピンにはたらく有効電磁場が引き起こしていることを示した。この電磁場はモノポールももつ物質に特有のものである。次にこの有効電磁場が作る電子の流れがドップラー効果により、光応答において入射方向により透過率が変化する方向二色性を生み出していることを明らかにした。また、温度勾配によって生じる輸送現象を記述する熱ベクトルポテンシャル理論の定式化をおこなった。本研究では、スピン軌道相互作用のうち特に界面で発生する強いRashba型スピン軌道相互作用が、磁性と電気伝導特性に与える効果も解析した。その結果、磁化のダイナミクスとRashba型スピン軌道相互作用が組みあわさることで、起電力と有効磁場が発生するという事実を見出した。この起電力は、磁化の運動から生じるという点では、電磁気におけるFaraday則と似ているが、物質中の量子効果によって生みだされている新しい効果で、電磁気的効果と比べ物質中では圧倒的に強い効果である。この起電力のメカニズムはスピンのもつ量子的なBerry位相を拡張した概念で理解することができる。有効電場だけではなく有効磁場も発生することはこれまでの研究で示唆されていたが、本研究ではスピンホール効果の解析をすることでその表式を具体的に求めることができた。Rashba型相互作用に起因する有効電場磁場は、Rashba相互作用の最低次でMaxwell方程式を満たすことも確認できた。また、Rashba相互作用のみの場合は通常のMaxwell方程式で記述されるが、それに加えてスピン緩和が存在するときにはモノポール項が現れることも確認できた。また、有効電磁場を有効作用の観点から整理することもおこなった。通常の電磁場と有効電磁場の間の相互作用も解析し、電磁場によるスピン制御の可能性を議論した。最も重要な相互作用は電場とスピン電磁場のベクトルポテンシャルが結合するスピン移行効果を表すものであるが、他に磁場とスピン磁場との結合などの新しい効果を見出した。高密度記録素子や演算素子において温度上昇に伴う排熱の処理は避けられない問題である。特に集積化により微細化した素子にとってはこの問題は性能向上において致命的な障害となりうる。この観点では熱によって引き起こされる輸送現象は、熱輸送により排熱の処理を効率的に行うだけでなく、排熱をデバイス動作のために再利用する可能性を実現しうる非常に重要な課題である。微小領域での熱輸送や熱誘起輸送現象の理論的定式化は1964年にLuttingerにより提案されており、原理的にはこれに沿って微小領域での熱輸送は記述できるはずである。しかしながらこの枠組みによる解析は計算が煩雑であり、それだけでなく、平衡流に伴って生じる非物理的寄与を物理的考察により正しく取り除く処理をしない限り絶対零度に向けて発散する誤った答えを出してしまうという致命的な欠陥をもつことが、多種の熱輸送現象への適用例により明らかになっている。2014年度我々は温度駆動スピン依存伝導現象の解析を進める上で、Luttingerの枠組みのもつ本質的欠点を改善した熱輸送を記述する理論体系の構築をおこなった。これにより従来の熱輸送現象における理論の難解さはなくなり、エレクトロニクスの基盤となっている電子輸送の理論体系と同等に、使いやすく正確な理論体系を熱輸送現象についても実現することができた。また、これまで直感的な期待であった「金属中の電子に対して電場と温度差の効果は同様に働く」という推測を、今回構築した理論により裏付けた。現代の高度情報化社会を支えるエレクトロニクスと磁気記録とを組み合わせたデバイスは電気と磁気の間の相互交換によって動作するが、これは長い間古典電磁気学の法則を用いて実現されていた。しかしながら、最近の物質科学の発展により、物質の持つ特性を利用して電気と磁気を直接結びつける電磁気的交差相関現象が見つかってきている。その一つが電気分極と磁化の両方を持つ絶縁体のマルチフェロイクスで、近年精力的に研究が行われている。一方、金属系物質においては、スピン軌道相互作用が引き出すある種の交差相関効果がスピントロニクス分野において注目されている。例えば、スピン軌道相互作用は電流からスピン流を生み出し(スピンホール効果)、逆にスピン流を電流に変換することも可能である(逆スピンホール効果)。最近は特に、空間反転対称性が破れている界面や表面において存在するRashba型スピン軌道相互作用によるスピン流ー電流変換効果が特に興味を持たれている。本年度は、電気伝導性物質において対象性の破れに伴い現われうるRashba型のスピン軌道相互作用により誘起される特異なスピン-電気交換特性、輸送特性及び光学的特性を理論的に解析し、金属系物質のスピン-電気交差相関現象を統一的に記述、理解することに成功した。電流やスピン、スピン流などの応答関数を場の量子論に基づき厳密に計算し、DC極限から光の振動数領域までの電気及び磁気の交差相関応答を明らかにした。またそれらの相関関数から誘電率、透磁率、さらに交差相関を表す係数を同定し、それに基づき電磁波の分数関係を解析、円偏光の挙動や方向二色性などの特性、また電磁メタマテリアルとしてのふるまいなどを明らかにした。

まず、スピン軌道相互作用を用いたスピン流から電流への変換は電子スピンにはたらく有効電磁場が引き起こしていることを示した。この電磁場はモノポールももつ物質に特有のものである。次にこの有効電磁場が作る電子の流れがドップラー効果により、光応答において入射方向により透過率が変化する方向二色性を生み出していることを明らかにした。また、温度勾配によって生じる輸送現象を記述する熱ベクトルポテンシャル理論の定式化をおこなった。本研究ではスピン依存伝導現象の解析が主たるテーマであるが、最近特に注目されている熱駆動スピン依存伝導現象に着目することで、一般的で新しい定式化の提案という今後の発展性の大きな成果を得る。スピントロニクス理論本年度は、昨年度定式化をおこなった熱輸送現象のベクトルポテンシャル理論を様々な系に応用し、熱とスピン自由度の間の変換現象を統一的視点から記述することを目指す。まずは、温度勾配によって駆動される電子やマグノンによって生成される磁化構造に対するトルクの評価を行い、磁化構造の熱駆動の理論定式化をベクトルポテンシャル形式で行う。有限温度で重要になるフォノンなどの効果の取り入れも行い、現実的な特性予測を行う。また光とスピン自由度の結合に関して、強いスピン軌道相互作用をもつ系の電磁気応答特性を、相関関数の微視的解析及び電磁場の有効作用の導出により明らかにする。研究開始時点では有効磁場を求める際は生成される電流の表式からその渦度の成分として求めることしかできず、同定において不定性が排除できなかった。本研究でスピンホール効果の計算も組み合わせることで有効磁場も一意に求めることに成功したことで、これまでの予想の正しさが確認され、また今後の解析における足がかりも得ることができた。また、有効作用の計算による理解も進み、Rashba型スピン軌道相互作用の場合の有効電磁場の様子を多角的に理解することができてきている。2015年度にポスドク研究員の人件費としてまとめて使う事が予想されたために繰り越した。Rashba型のスピン軌道相互作用の場合はほぼ理解できたので、次は磁性半導体の強いスピン軌道相互作用の場合の磁化により駆動されるスピン電磁場の解析も行い、異なったスピン軌道相互作用の場合の結果を比較することを予定している。また、スピン電磁場と通常の電磁場の有効作用を求めることで、両者の間の相互作用を解析する。ポスドク研究員の給与の一部として大部分を用い、その他旅費として用いる予定である。今年度は本研究課題に深く関わる別の課題への別機関からの予算の最終年度にあたり、研究経費は十分にそちらで賄うことができたため本研究費は次年度に繰り越した。また、年度ごとの額が小さいため来年度に繰り越すことで来年度予算と合算し、ある程度の額が必要とされるポスドク雇用費用として用いる予定のため。これは申請時と状況が変化しポスドクの必要性が出たためである。来年度予算と合算し、ポスドク雇用費用に当てる。総額の80%程度を人件費として用いる予定である。
築造過程から降雨／地震による変形・破壊まで，盛土の一生を解く

地震・降雨による盛土等の土構造物の崩壊事例が多数報告されている。盛土の力学的安定性を本質的に議論するには、築造後の盛土に恣意的に物性値を与えて解く従来の解析では不十分で、締固め築造過程から降雨・地下水位変動による含水状態の変化、地震による変形・破壊まで、土構造物の一生を追従できる解析技術が不可欠であると考えた。この観点から本研究では、締固め現象と締固め後の浸水・各種せん断に対する応答を精緻に記述できる解析技術の研究開発を行った。研究期間の三年目となる平成30年度は、不飽和土の構成則に基づく締固め現象の解析的表現の高精度化をはかるとともに、締固め後の等方・異方応力下での浸水による変形・破壊挙動を詳細に検討した。また、様々な浸水過程を与えた後の単調・繰返しせん断に対する応答特性を解析的に検証した。解析結果からは、代表者らが開発した構成則が最大乾燥密度と最適含水比をもつ締固め曲線や、その締固めエネルギーによる変遷を精緻に再現することが示されるとともに、締固め土の等方・異方応力下での浸水コラプス現象や浸水前後でのせん断強度特性をよく記述することが示された。他方、国内の高速道路・新幹線が開通後、50年以上経過しつつある中で、盛土の安定性に地盤材料、特に泥岩等の軟岩由来の材料の長期的な風化・劣化特性が影響を及ぼすことがわかってきている。代表者らは締固め現象とその後の変形・破壊に関する検討と並行して、地盤材料の風化現象と変形・破壊挙動に関する検討も実施し、風化現象が土の大圧縮・大変形挙動を引き起こすことなどを明らかにした。一連の検討結果を鑑みて、本研究課題で研究開発を進めてきた「築造過程から地震変形・破壊まで盛土の一生を解く」シミュレーション技術のフレームワークで長期風化・劣化現象も記述することが極めて重要であると考え、最終年度前年度申請・採択された後継の研究課題に着手することとなった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。盛土をはじめとする土構造物の力学的安定性の本質的な議論には、締固め築造後を初期状態として解く既往の解析手法では不十分であり、締固めによる築造過程から降雨と地震による変形・破壊まで、土構造物の一生を一貫してシミュレートできる不飽和地盤の解析技術が不可欠である。このような観点で本研究では、降雨や地震といった外力条件と築造時の締固め品質が盛土の力学的安定性に及ぼす影響を数値計算により明らかにすることを試みる。初年度は、不飽和土のモデルの地震時挙動解析での精度向上を目指して、非排気非排水繰返しせん断試験のシミュレーションを行い、既存の要素試験と比較することで開発したモデルの妥当性を検証した。また、提案モデルは不飽和土のサイクリックモビリティをよく再現することを示すとともに、非排気非排水条件では不飽和土がボイルの法則に従う間隙空気の圧縮に応じて体積変化する現象を再現した。なお、解析に用いた不飽和土のモデルは、乾湿繰返し履歴や間隙比(密度)の影響を考慮した発展型水分特性曲線モデルと不飽和土の限界状態モデルを組み合わせたものであり、構成モデルはBishopの有効応力および比体積軸方向にアダプティブに移動する状態境界面を導入している。続いて、検証・改良した不飽和土のモデルをベースとして、築造過程から降雨、地震、あるいは両現象の連続発生まで、盛土の力学的安定性を統合的に解析する新しい地盤解析技術の確立を試みた。検討はおおむね順調に進展したが、模型実験の装置の設計が遅れ、2年目にずれ込んだ。そのため、研究費を2年目に繰り越して装置を開発することになった。その後は地下水面を自由に制御できる不飽和地盤のモデル実験装置を開発し、実験の準備は順調に進んだ。降雨や地震に対する盛土の力学的安定性の本質的な議論には、締固め築造後を初期状態として解く既往の解析手法では不十分であり、締固めによる築造過程から降雨と地震による変形・破壊まで、土構造物の一生を一貫してシミュレートできる不飽和地盤の解析技術が不可欠である。このような観点で本研究では、降雨や地震といった外力条件と築造時の締固め品質が盛土の力学的安定性に及ぼす影響を数値計算により明らかにすることを試みている。二年目の平成29年度は、不飽和土のモデルの豪雨時挙動解析での精度向上を目指して、不飽和土の等方・異方応力下での浸水コラプス試験のシミュレーションを行い、既存の要素試験と比較することで開発したモデルの妥当性を検証した。また、提案モデルは等方応力下での不飽和土の浸水に伴う圧縮現象を、密度や拘束応力の影響も含めてよく再現することを示すとともに、異方応力条件下における浸水時のせん断変形も精緻にシミュレートできることを示した。一連の結果は国際会議において成果発表するとともに、英文学術雑誌に投稿すべく準備を進めており、近日中に公表できる見込みである。降雨や地震に対する土構造物の力学的安定性を検討するためには、(1)締固め現象、(2)浸水コラプス現象、(3)完全非排水・非排気条件での繰返しせん断挙動を精緻にシミュレートする必要がある。

ここまでに(2)、(3)のシミュレーションを行い、提案モデルが精度良く実現象をシミュレートすることを確認しており、順調に進行したと言える。ただし、モデル実験については装置の開発は進んだものの、本実験に進むにはさらに調整作業や予備検討が必要になる。全体としては概ね順調に進展していると判断する。地震・降雨による盛土等の土構造物の崩壊事例が多数報告されている。盛土の力学的安定性を本質的に議論するには、築造後の盛土に恣意的に物性値を与えて解く従来の解析では不十分で、締固め築造過程から降雨・地下水位変動による含水状態の変化、地震による変形・破壊まで、土構造物の一生を追従できる解析技術が不可欠であると考えた。この観点から本研究では、締固め現象と締固め後の浸水・各種せん断に対する応答を精緻に記述できる解析技術の研究開発を行った。研究期間の三年目となる平成30年度は、不飽和土の構成則に基づく締固め現象の解析的表現の高精度化をはかるとともに、締固め後の等方・異方応力下での浸水による変形・破壊挙動を詳細に検討した。また、様々な浸水過程を与えた後の単調・繰返しせん断に対する応答特性を解析的に検証した。解析結果からは、代表者らが開発した構成則が最大乾燥密度と最適含水比をもつ締固め曲線や、その締固めエネルギーによる変遷を精緻に再現することが示されるとともに、締固め土の等方・異方応力下での浸水コラプス現象や浸水前後でのせん断強度特性をよく記述することが示された。他方、国内の高速道路・新幹線が開通後、50年以上経過しつつある中で、盛土の安定性に地盤材料、特に泥岩等の軟岩由来の材料の長期的な風化・劣化特性が影響を及ぼすことがわかってきている。代表者らは締固め現象とその後の変形・破壊に関する検討と並行して、地盤材料の風化現象と変形・破壊挙動に関する検討も実施し、風化現象が土の大圧縮・大変形挙動を引き起こすことなどを明らかにした。一連の検討結果を鑑みて、本研究課題で研究開発を進めてきた「築造過程から地震変形・破壊まで盛土の一生を解く」シミュレーション技術のフレームワークで長期風化・劣化現象も記述することが極めて重要であると考え、最終年度前年度申請・採択された後継の研究課題に着手することとなった。初年度は不飽和土の非排気非排水繰返しせん断シミュレーションを通して不飽和土の液状化について検討を行った。2年目は主に豪雨時の変形・破壊挙動の再現を目的として等方・異方応力条件下での浸水・変形・破壊現象のシミュレーションを試みる予定であり、3年目以降は締固め品質と浸水変形・破壊挙動および地震時液状化挙動の関連性について検討する計画である。三年目以降は土構造物の築造、すなわち締固め過程から変形・破壊までのシミュレーションを試みる。変形・破壊過程は、降雨や地震を想定して浸水過程や非排気・非排水繰返しせん断過程を考慮するとともに、両者の組み合わせ(マルチハザード)を考慮した数値計算に取り組む予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
並進回転分離形DDロボットの知的協調制御に関する研究

DDロボットは高精度という大きな特長をもっている.DDモータ自体の質量がきわめて大きいため,6自由度のDDロボットの形状と質量はきわめて大きくなる.このため,すでに藤堂らは並進運動を行う本体(すなわち,並進部)と回転運動を行う3自由度可動作業台(すなわち,回転部)とに分離した並進回転分離形DDロボットを考案した.本研究の結果,この並進回転分離形DDロボットを使やすいものにすることができた。1.ニューラルネットワークを用い,1自由度だけ冗長なDDロボット(7自由度)の知的協調制御方式を開発し,その効果を実証した。この分離形ロボットに冗長自由度を持たせることによって,(a)障害物を回避できる,(b)作業の位置・姿勢を選ぶことができる,という性質が加わった。2.並進部のアームに取り付けられたCCDカメラによって,手先効果器の先端を含む作業対象の広範囲にわたる視覚情報を取り込み,画像処理の間に手先効果器が移動した軌道を修正しながら目標軌道をオンラインで生成するという手法を開発した。この手法を用い回転部の上にある円筒の表面上に描かれた曲線を手先効果器の先端が一定の力で押し付けながら追従するという実験を行い,その効果を示した。3. 7自由度ロボットをスレーブとする遠隔制御方式を開発し,遠隔操作によって穴入れ作業を行わせる実験を行い,良好な結果を得た。作業者にはマスタを介して力感覚が伝わるようバイラテラル制御を用いた。この方式では,各サンプリング時点ごとにどのジョイントを固定すればよいかを計算しながら制御を行った。4.回転部の上にある作業物体についての視覚情報をCCDカメラによって取り込み,制御系の目標軌道をオフラインで生成する方法を開発し,多角柱など簡単な作業物体について実証した。ダイレクトドライブ(以下,DD)モータは減速機をもたないため,DDモータによって構成されたDDロボットは高精度という大きな特長をもっている。しかしながら,DDモータはモータ自体の質量がきわめて大きいため,手首までDDモータを用いて6自由度のDDロボットを作ろうとすると,アーム部には大きな出力トルクをもつDDモータが必要になり,DDロボットの形状と質量はきわめて大きくなる。このため,3自由度の手首をDDモータで作り,これをDDロボット本体(アーム)と切り離し,並進運動を行うロボット本体(すなわち,並進部)と回転運動を行う3自由度可動作業台(すなわち,回転部)とに分割した並進回転分離形DDロボットを藤堂らが考案した。これを使いやすいものとするため本研究を行い,下記の成果を得た。1.ばり取りや研磨などを行う対象物体の例として円筒を取り上げ,円筒を回転部に固定し,この円筒の表面上に描かれた境界線に沿って並進部側の手先効果器が追従しながら一定の力を加える作業を行った。すなわち,並進部側のアームに取り付けられた高速CCDカメラによって対象物体の視覚情報を取り込み画像処理することによって,ロボットの制御系の目標軌道を生成した。これまで並進回転分離形ロボットでは,目標軌道の生成は非常に手間のかかる作業であったが,視覚情報を活用する本手法によって,目標値を容易にオンラインで自動生成できるようになった。2.並進部と回転部の基礎取り付け位置の間の距離を可変にすることによって,冗長7自由度DDロボットを構成した。ニューラルネットワークを用いることによって,このロボットの並進部と回転部との協調作業が最適な姿勢で行われることを実証した。下記の成果が得られ,藤堂らが開発した並進回転分離形DDロボットを使やすいものにすることができた。1.ニューラルネットワークを用い、1自由度だけ冗長自由度をもつDDロボットの知的協調制御方式を開発し,その効果を実証した。この方式では、障害物回避と重力項軽減を表す評価関数を導入し擬似逆行列を用いた。

この分離形ロボットに冗長自由度を持たせることによって,(a)障害物を回避できる,(b)作業の位置・姿勢を選ぶことができる,という性質が加わった。さらに,この7自由度ロボットをスレーブとする遠隔制御方式を開発し,遠隔操作によって穴入れ作業を行わせる実験を行い,良好な結果を得た。作業者にはマスタを介して力感覚が伝わるようなバイラテラル制御を用いた。この方式では、各サンプリング時点ごとにどのジョイントを固定すればよいかを計算しながら制御を行った。2.回転部の上に取り付けられた作業物体についての視覚情報をCCDカメラによって取り込み,制御系の目標軌道をオフラインで生成する方法を開発した。実験の結果,作業物体が多角柱など簡単な場合には,オフラインで目標軌道を生成できるようになった。3.並進部のアームに取り付けられたCCDカメラによって、手先効果器の先端を含む作業対象の広範囲にわたる視覚情報を取り込み,画像処理の間に手先効果器が移動した軌道を修正しながら目標軌道をオンラインで生成するという手法を開発した。この手法を用い回転部の上に置かれた円筒表面上に描かれた曲線を手先効果器の先端が一定の力で押し付けながら追従するという実験を行い、その効果を示した。本手法では,エンコーダのみで手先効果器の現在の位置と姿勢を高い精度で測定できるというDDロボットの特長が生かされている。
物質認識・情報変換機能を併せ持つ新規センシングシステムの構築に関する研究

高病原性鳥インフルエンザ等に代表される新種ウィルスによる疾病の早期診断のための迅速・簡便で高感度なセンシングシステムの構築が全世界的に重要視されている。ホスト-ゲスト化学や超分子化学の手法を用いて特定の物質を高感度に認識する受容体は種々報告されているが、これらは各々の認識対象物質に対しその都度、受容体の分子設計・合成を行わなければならず、また、その検出には大掛かりな分析システムを必要とした。本研究では、生体の持つ高度な物質認識・情報変換機能を、単純な化合物よりなるナノ集合体の構造を制御することで発現できうるとの考えの下、末端に糖鎖等、種々の官能基を導入したペプチド分子が、脂質膜中で認識対象物質との相補的相互作用により再配列し、同物質に対し特異的な認識能を有する受容体が構築されることを見出した。この受容体は、認識対象物質とペプチド末端官能基との相補的な相互作用により形成されるナノ構造体を、物質センシング部位として用いるために、ペプチド末端の官能基の種類を増やすことにより、多種多様な認識対象物質、或いはその構造が確定されていない未知物質に対し特異的なセンサーを簡便に構築できる。更に、認識対象物質との相補的相互作用により構築される、ペプチドナノ構造体より成るセンサーを高度化し、信号変換機能の付与のために、ペプチドナノ構造中にイオン透過機能(チャネル形成能)を導入すると共に、基板表面に形成させたイオン伝導性の超薄膜上に同ペプチドナノ集合体を固定化することで、物質認識機能と信号変換機能を併せ持つ新規センシングシステムの構築を行った。これは、基板上に固定化された認識対象物質との相補的相互作用により形成されたチャネル構造を有するペプチドナノ構造体への認識対象物質の再結合が、同チャネル孔を閉鎖することでイオン透過性が変化し、その認識情報が膜電位変化等の電気化学的信号に変換されることを利用するものである。将来的には、pHメータのようなパーソナルユーズの化学物質センサーへの展開が期待される。本研究では、認識対象物質との相補的相互作用により形成されるチャネル形成能を有するペプチド集合体を用い、基質認識機能と信号変換機能を併せ持つ新規センシングシステムの構築を目的としている。本年度は、基質との相補的相互作用により形成されるチャネルペプチド集合体への基質の再結合が、同チャネル孔を閉鎖することによるイオン透過性の変化を利用し、基質認識情報の電気化学的信号への変換に関し検討した。具体的には、ポリメチルグルタメート(PMG,重合度:22)のN末端に、アセチルコリン(ACh)結合サイトとしてAsp, Tyr, Trp、γ-アミノ酪酸(GABA)結合サイトとして、Ser, Tyrをそれぞれ有するペプチドを合成した。これらペプチドの側鎖メチルエステルを部分的に加水分解し、その5mol%を親水性のグルタミン酸に変換した。この4種末端修飾両親媒性ペプチドと、末端未修飾のPMGをモル比で1:1:1:1:4含むDPPCベシクルを調製し、基質との相補的相互作用により形成されるペプチド集合体の基質認識情報の電気化学情報への変換能を、ペプチド集合体を介するイオン透過性変化に基づく膜電位変化より評価した。測定は、内水相に200mMGlu-K,外水相に200mMGlu-Naを含むベシクル用い、膜電位感受性蛍光色素(di-S-C3(5))の蛍光強度変化より評価した。比較のため、カチオンチャネルであるグラミシジン添加による膜電位変化も合わせて測定した。

グラミシジン添加時には、イオン透過の増加に伴い膜電位は脱分極し、蛍光強度の増加が確認された。AChとの相補的相互作用により形成されたペプチド集合体を含む模ではACh添加の場合のみ、また、GABAとの相補的作用により形成されたペプチド集合体を含む膜ではGABA添加の場合のみ、それぞれ蛍光強度が減少し、その電位が過分極した。この結果は、基質との相補的相互作用により形成されたペプチド集合体への基質の再結合が、同集合体を介するイオン透過性を抑制することを示した。つまり、ペプチド集合体の基質認識情報が、同集合体を介するイオン透過性の変化という形で、電気化学的信号に変換されたことを示し、同システムを用いた基質認識機能と信号変換機能を併せ持つ新規センシングシステムの構築の可能性が示唆された。本研究では、認識対象物質との相補的相互作用により形成されるチャネル形成能を有するペプチド集合体を用い、基質認識機能と信号変換機能を併せ持つ新規センシングシステムの構築を目的としている。本年度は、タンパク質に対して特異的な認識能を有する受容体の構築を目的に、末端に種々の糖鎖を有するペプチドを合成した。具体的には、方末端にガラクトース、も一方の末端にピレニル基を有するポリメチルグルタメート(PMG,重合度34)を合成した。得られた糖ペプチドとPMGをモル比1:1で含む脂質との複合単分子膜を、ピーナッッレクチンを含む水溶液上に形成し、同レクチンとペプチド末端糖鎖との相補的相互作用による糖ペプチドクラスター形成を検討した。レクチンは糖鎖の結合部位を複数個有しているので、水相に加えたレクチンにより誘起される糖ペプチドクラスターは、クラスター中の糖鎖の立体配置が、同レクチンに対する固有の構造を形成し、特異的な受容体として機能することが期待される。クラスター形成は糖ペプチド方末端に導入したピレニル基のエキシマー発光より評価した。レクチンを含む水溶液表面に形成した糖ペプチド-脂質複合単分子膜では、レクチンを含まない水溶液表面形成した場合比べ、明らかに末端ピレニル基のエキシマー発光が増大した。この結果は、レクチンと糖ペプチド末端との相補的相互作用により、同レクチンに対し固有のクラスターを形成したことが示唆される。また、昨年度得られた基質認識・情報変換機能を併せ持つ両親媒性ペプチド集合体を電極表面に固定し、デバイス化を行うために。電極基板の表面改質を行った。金蒸着ガラス基板表面に4,4'-ジチオジブタン酸の自己組織化単分子膜を形成し、その末端カルボキシル基を活性化させた上で、イオン導電層として、末端アミノ化ポリオキシエチレン(Mw=5000)で、両親媒性ペプチド集合体の固定化層としてポリアリルアミン(Mw=10000)でそれぞれ電極表面を被覆した。次年度以降、得られた電極基板を用い、基質認識機能と信号変換機能を併せ持つペプチド集合体のデバイス化を図る。本年度は、多種・多様なタンパク質に対して特異的な認識能を有する受容体の構築を目的に、末端に種々の糖鎖を有するペプチドを合成した。
肺腺癌の発生および進展機構の分子病理学的解析

癌抑制遺伝子の欠失と癌遺伝子の活性化により腫瘍が発生するという概念は広く受け入れられている。新しい細胞周期テェックポイント遺伝子であるCHFRと分裂期の制御こ関わるAurora-Aの発現異常は多様な癌腫で報告されており、前者は癌抑制遺伝子、後者は癌遺伝子として作用する。しかし、肺非小細胞癌(NSCLC)におけるこれらの遺伝子発現異常の頻度および臨床病理学的因子との関連に関する報告はなされておらず、腫瘍の悪性度との関連は不明である。この研究では免疫組織化学的CHFRおよびAurora-A発現を157例のNSCLCを用いて解析し、さらに臨床病理学的因子との関連を検索した。プロモーター領域のメチル化がCHFRのmRNA発現低下に関与することが示されており、CHFRの蛋白およびmRNA発現低下とプロモーター領域のメチル化の関係もNSCLC20例の凍結標本に対してMSP法を用いて調べた。Aurora-Aの過剰発現とCHFRの発現低下はそれぞれ94例(59.8%)、62例(39%)で見られ、これらの発現異常は腫瘍の分化度と最大径に有意に関連していた。さらにCHFRの発現低下は喫煙者に発生した扁平上皮癌および予後不良に有意に相関し、多変量解析の結果CHFR発現異常は独立した予後因子であることが明らかになった。またCHFR蛋白とmRNA発現の比例関係も明らかであった。また凍結標本の解析でCHFR発現低下は20例中6例に見られ、このうち3例ではプロモーターのメチル化が見られた。この研究によって、Aurora-AとCHFRの発現異常は腫瘍の悪性形質を進展させることが示唆された。またCHFR発現は喫煙者の扁平上皮癌で有意に障害されていること、その発現異常は有益な予後マーカーになることも示した。プロモーターのメチル化とCHFR発現の低下が相関しない症例もみられ、今後の機序の解明が必要である。血管新生因子の一つであるPDGF-AAが、非浸潤腺癌が浸潤癌に進展する際の"血管新生スイッチ"として機能するか否か、またPDGF-AA発現が癌の転移進展に関係すると考えられるリンパ管新生にも関連するかを検討するために以下の解析を行った。肺腺癌の組織亜型は次の3型に分類した。BAC型(非浸潤癌;9例)、非BAC型(浸潤癌;16例)、BAC非BAC混在型(浸潤癌;20例)。1.肺腺癌の各組織亜型におけるPDGF-AAの免疫組織学的蛋白発現PDGF-AA発現はBAC型は0%(0/9例)であったのに対し、非BAC型は80%(12/16例)と有意に高かった(p=0.00017)。また肺腺癌組織はBAC型と非BAC型が混在することが多いためBAC+非BAC型として別に分類し、BACと非BAC組織におけるPDGF-AA発現を調べた。BAC部分は5%(1/20例)で非BAC部分は40%(8/20例)と有意に非BAC部分に発現が高かった(p=0.0098)。以上のことから、免疫組織学的PDGF-AA発現は非BAC型で高頻度であることがわかった。PDGF-AA発現陰性例は全てBAC型であり5.67±6.01(/mm2)であった。

PDGF-AA発現陽性例は非BAC型およびBAC非BAC混在型に見られ、リンパ管密度は11.3±4.90(/mm2)であり有意に高かった(p=0.034)。以上の結果よりPDGF-AAはリンパ管新生に関連することが示唆された。細胞周期制御分子であり、癌細胞にて過剰発現が見られるAurora-A、Aurora-B遺伝子、あるいはAurora-Aの発現を抑制するCHFR遺伝子発現の、肺癌の発生あるいは進展への関与を検討した。免疫組織化学的蛋白発現解析にて、Aurora-AおよびBの高発現は腫瘍経と血管浸潤に有意に相関し、またAurora-Aは臨床病期、リンパ節転移、Aurora-Bは予後とも相関し、両遺伝子の高発現は腫瘍の悪性度/進展と関係「することか示唆された。Aurora-A、およびAurora-B遺伝子の免疫組織化学的発現態度は同一症例の腫瘍組織内で不均一であるのに対し、CHFRの発現態度は同一症例の腫瘍組織内できわめて均一に発現するか、あるいは発現がないかに二分された。このことは肺癌発生の早い段階にCHFRの発現の有無が決定されていることを示唆する。今回の検索にて、肺癌の中でも扁平上皮癌が他の組織形に比較して有意にCHFRの発現低下が見られ、また扁平上皮癌症例の中でも発現低下と喫煙が有意に関連することか明らかになった。然るに肺扁平上皮癌の発生母組織と考えられる気管支上皮の正常部分と扁平上皮化成部分のCHFRの発現を比較したところ、化成性扁平上皮では正常気管支上皮に比較して有意に発現低下が見られることかわかった。このことはCHFRの異常が発癌より前の過程にすでに発生していることを示す。喫煙との関連も示されたことで、今後気管支上皮における発現低下の原因がCHFRプロモーターのメチル化によるものか検索する必要があると考えられる。今回の検索にてAurora-A、Aurora-B両遺伝子は主に癌の進展に、CHFR遺伝子の異常は肺癌の発生過程に関係することを明らかになり、さらにCHFRは将来の肺癌治療の標的に成りうることも示唆した。
グローバル化時代における遠隔交流を活用した英語教育と英語教員養成プログラムの研究

グローバルな時代を迎え、「英語運用能力」、「異文化理解」、「自文化理解・発信」、「グローバルな視野」等の資質が更に要求されるようになり、このような特質を備えた人材育成を実施するための一方策として、英語教員養成系・大学英語関連クラスにおいて遠隔通信交流を取り入れた参画型実践授業を展開した。学生は教科書のテーマに関して協働研究し英語で発表を行った。この一連の活動の英語教育および英語教員養成プログラムへの導入や英語教員の再教育のための方法論等を明確化させながら教育現場や教育機関へのフィードバックを行った。研究成果の詳細については7つの国際学会で口頭発表を行い、2篇の論文として国際学会誌に掲載した。本研究は「英語教育カリキュラム」、「英語教員養成」、「現職教員の再教育」の3つの観点に分けて調査・研究が進められた。「英語教育カリキュラム」については、特定の英語科目の中で実施された遠隔交流についての意識調査を行い、琉球大学で全学的に実施されている客観的英語能力試験の結果と比較検討を行った。「英語教員養成」については、「英語科教育法」関連科目の中で遠隔交流を行い、スキルの修得、運用に関することを主としたアンケート調査を実施し、適正運用に関する明確化を行った。平成25年度の研究実績概要1.4月から7月:大学英語クラスにおける遠隔交流の導入・展開。グアム大学と遠隔交流協働授業に関する追跡調査。2.8月:前学期アンケートデータの整理3.9月:「現職教員の再教育」の観点から琉球大学附属中学校英語教諭および中学3年生対象に遠隔交流を実施し授業への導入方法を検討した。4.10月から1月:後学期「英語科教育法」の授業における遠隔交流協働学習および英語模擬授業を実施。それに伴う、教材開発、授業の収録、アンケート調査等を行った。5.2月:後学期アンケート調査の整理・分析。6.3月:研究成果を国際学会で口頭発表し論文にまとめた。「英語教育カリキュラム」については英語系科目の中で実施された遠隔交流に関する意識調査を行い、分析を行った。また「英語教員養成」については、「英語科教育法」関連科目の中で遠隔交流を行い、アンケート調査を行い受講者のリフレクションを分析・考察した。「現職教員の再教育」に関しては大学院に入学した現職教員に遠隔交流を行い、意識調査を実施し適正運用に関する明確化を行った。平成26年度の研究実績概要14月7月:大学英語系クラス・英語教員養成系クラス・大学院現職教員クラスにおける遠隔交流の導入・展開。グアム大学との遠隔共同授業に関する追跡調査。28月:AILA国際応用言語学会(Brisbane)において成果を発表。39月12月:アンケートデータの整理。41月:英語教員養成系クラスにおける米国Richmond大学との遠隔交流実施。それに伴う教材開発、授業収録、アンケート調査を行った。52月3月:後学期アンケート調査の整理・分析・次年度の計画を行った。「英語教育カリキュラム」については特定の英語科目の中で実施された遠隔交流について意識調査を行った。「英語教員養成」については、日米の公立小学校間で遠隔交流を行い、内容、スキル修得、運用に関することを主としたアンケート調査を実施し、効果的に運用するための方法論の明確化を行った。平成27年度の研究実績概要1. 4月から7月:大学英語クラスにおける遠隔交流の導入・展開。2. 8月から9月:前学期のデータの整理、3. 10月から1月:「英語教員養成」および「現職教員の再教育」の観点から那覇市内公立小学校と米国カリフォルニアの公立小学校を繋ぎ遠隔交流を企画・実施した。また、それに伴う教材の選定・構築、収録、アンケート調査の整理・分析を行った。4. 2月:研究成果を国際学会で口頭発表をした。5. 3月:口頭発表の内容を再確認し、新たな分析要素等を加え次年度につなげる整理を行った。本研究の3つの課題である1.「英語教育カリキュラム」、2.「英語教員養成」、3.「現職教員の再教育」について調査・分析し着実に計画が実施され順調に進展している。*上記1, 2, 3の実施内容に関しては研究実績の概要に詳細を記す。「英語教育カリキュラム」については特定の英語教育科目(例えば大学英語、英語プレゼンテーション、英作文等)の中で遠隔交流が実施され、その後学生の意識調査を行った。「英語教員養成」については英語関連教職科目において遠隔交流を実施し、参加学生のリフレクションを記録した。「現職教員の再教育」に関しては免許法認定講習等を通して意識調査を行った。上記の調査を通して英語関連カリキュラムや英語関連教職科目等への恒常的な導入方法や効果的に運用する方法論等が一部明確化された。平成28年度の研究業績概要:14月から7月:大学英語や英語プレゼンテーションクラスにおける遠隔交流の導入・展開。グアム大学、ニュージーランド大学との遠隔交流協同授業に関する調査。

28月から9月:前学期データの整理。研究成果を国内学会にて口頭発表。310月ー2月「英語教員養成」および「現職教員の再教育」の観点からグアム大学および中国の大学と遠隔交流会を企画実施した。またそれに伴う教材の選定・構築・収録・アンケート調査の整理・分析を行った。11月には国内英語教育学会において研究成果について口頭発表を行った。43月:3つの国際学会において研究成果を口頭発表。新たな交流機関(海外教育機関)との協議を行った。口頭発表した内容を再確認し、今後の研究につなげる整理を行った。グローバルな時代を迎え、「英語運用能力」、「異文化理解」、「自文化理解・発信」、「グローバルな視野」等の資質が更に要求されるようになり、このような特質を備えた人材育成を実施するための一方策として、英語教員養成系・大学英語関連クラスにおいて遠隔通信交流を取り入れた参画型実践授業を展開した。学生は教科書のテーマに関して協働研究し英語で発表を行った。この一連の活動の英語教育および英語教員養成プログラムへの導入や英語教員の再教育のための方法論等を明確化させながら教育現場や教育機関へのフィードバックを行った。研究成果の詳細については7つの国際学会で口頭発表を行い、2篇の論文として国際学会誌に掲載した。本研究の3つの課題である1英語教育カリキュラム、2英語教員養成、3現職教員の再教育について調査・分析し、着実に研究計画が実施され順調に進行している。(*上記123の実施内容に関しては研究実績の概要に詳細を記す。)本研究の目的達成に向けて2012年よりグアム大学とテレビ会議等の交流を行っているが、平成27年度は日米の公立小学校間の遠隔交流の実績を礎に更に教員間の連携を深め実績を積む予定である。また国際学会で協議した中国の大学とも新たなコラボレーションを開始予定である。英語教育、応用言語学、教員養成本研究の目標達成に向けて2012年からグアム大学とテレビ会議等の交流を行っているが、平成27年度は1月に試行的に実施した米国Richmond大学とのコラボレーションも深めていく予定である。目的意識を共有する教育機関とのネットワークが拡充され、調査・分析に向けて更に有用な環境整備と素地づくりを行い、研究を遂行する予定である。本研究の3つの課題である1)英語教育カリキュラム、2)英語教員養成、3)現職教員の再教育について調査・分析し着実に計画が実施され順調に進展している。*上記1), 2), 3)の実施内容に関しては研究実績の概要に詳細を記す。平成27年度に、遠隔交流を行った教育機関および大学生のアンケート調査の分析・考察を行っていたが、年度後半に新たな交流相手も加わり、追加のデータを得ることができたため、計画を変更し、遠隔交流会実施回数を増やし、録画データやアンケートの結果等の詳細な分析・考察が必要となったため。物品の価格がメーカー希望価格よりも安価で購入できたため次年度使用額2,458円が生じた。未使用の使用内容としては、遠隔交流会公開授業企画・実施、実践用補助教材、国内・国際学会発表、分析ソフト等に充てることとした。
骨格筋特異的カルパインと筋弾性蛋白質の相互作用の生理的意義

p94は骨格筋特異的に発現するカルパインであり、自己消化により非常にターンオーバーが速く、核に局在するなどの特徴を有し、極めて特異的な分子である。また肢帯型筋ジストロフィーの原因遺伝子としても同定されている。最近我々は、p94が筋弾性タンパク質であるコネクチンと結合することを見出した。そこで本研究は、コネクチンとp94が骨格筋で結合していることの生理的意義に焦点を絞り、骨格筋細胞内のp94を中心とした情報伝達系・タンパク質分解系の新しい分子機構を解明することを目的として実験を行った。まず、筋芽細胞多分化能細胞などの培養細胞においてp94を発現させ、コネクチンとの相互作用の生理的役割を考察した結果、p94の発現は筋芽細胞の分化に影響を与えるが判明した。現在、誘導プロモーターなどを用いて、さらに詳細な検討を加えている。また、肢帯型筋ジストロフィー2A型におけるp94の役割を調べるため、患者骨格筋を用いて組織染色、発現コンストラクトの作成とする発現様式の解析などを行った結果、肢帯型筋ジストロフィー2A型の患者で見られるp94の変異体は、野生型のp94と大きく異なった性質を有し、例えば、野生がたでは急速な自己消化が起こるのに対して、変異体ではその活性が失われている事を明らかにした。さらに、報告されている多くのp94の変異体について、この発現コンストラクトを作成し、これに共通する性質を検索中である。これらの結果は、肢帯型筋ジストロフィーの分子機構の解明に大きな寄与をしうると考えられる。
デジタル歴史史料活用のためのシステム実装と実証

本研究ではセマンティックWeb技術を利用し、デジタルアーカイブ上で公開されている史料に対する史料研究を支援するシステムを構築した。史料が持つ情報や歴史研究者の調査結果を史料のメタデータとして記述し、史料の分類や比較などを可能とする。また複数の研究者が共同でメタデータの蓄積や共有、史料分析を行うための史料研究環境を提案した。さらに第一次世界大戦後の来電の送付先決定過程に関する史料研究を複数の研究者で行い、提案手法および開発したシステムの有用性を検証した。初年度はシステムを構築し、システム上で歴史研究を行うことでその評価を行った。システムは1史料の登録、2調査結果の保存、3史料の分析、三つの機能を提供する。1では、画像史料の他、デジタルアーカイブで公開中の史料を登録できる。2では、セマンティックウェブ技術を用いて登録した史料にURIを与え、そのメタデータとして書誌情報や調査結果を保存する。さらに、テキストマイニング技術や画像処理技術を用いて、計算機による半自動的なメタデータ付与機能も構築した。3では、付与したメタデータに基づいて、史料の分類や並び替えを可能とし、ユーザの目的に応じた分析を支援する環境を構築した。また、システム上で外務省来電の送付決定過程の分析に関する歴史研究を行った。来電は在外公館から外務省に送られた後、省内の人物が海軍や陸軍等の他機関に送付するが、この送付先を決定している人物は明らかになっていない。したがって外交史料館が保有するパリ講和会議に関する来電を収録した簿冊10件、来電471件を対象とし、来電の送付先決定者を特定することを目的とした。具体的な作業としては、大和、鈴木研究室の学生が画像史料に記述された史料名や作成日、来電を閲覧した人物のサインや送付先を共同でメタデータとして付与した。これらにより、作成日に基づく来電の並び替えや、送付先指示筆跡別の来電の閲覧者の登場割合等を分析した。その結果、1919年9月以前は当時外務次官であった幣原外務次官が送付先を決定し、それ以降では電信課長である澤田が送付先を仮決定し、埴原が訂正することで最終的な決定していたという仮説を立案できた。この歴史研究を通じて、複数研究者で史料を収集、整理することによる労力の軽減、およびメタデータに基づく史料の比較や並び替え、可視化を行うことで、史実に対する新たな仮説の立案や定量的な検証が可能となり、システムの有用性を示すことができた。本研究ではデジタルアーカイブで公開されている史料をはじめとしたデジタル史料に対する研究を支援するWebシステムを開発した。セマンティックウェブ技術を用い、史料の書誌情報や研究者の知見をメタデータとして記述することで、画像史料に対する検索や分類、時系列への並び替えを可能とした。さらにインターネットを介して、複数の研究者が並行してこれらの情報を蓄積することで、複数研究者が共同で史料の収集や整理・分析等の研究を遂行可能な環境を構築した。加えて画像処理技術などを用い、計算機による半自動的なメタデータの蓄積を可能とする環境も構築した。そして本システムを以下の2事例に適用し、有用性を検証した。1点目はセキュリティの問題によって一時閉鎖した平賀譲デジタルアーカイブについて、本システムを用いて全面的に改定・再公開を行った。これまで蓄積された書誌情報に加え、画像処理技術を用いた類似史料検索機能を新たに提供している。さらに研究者に対して、史料や書誌情報の追加・編集を行うための機能を限定的に提供している。これらの機能を用いて戦艦の改造履歴に関する研究を行い、類似画像検索に基づく図面史料の収集や、史料分類、時系列への並び替えを行い、煙突本数が減少した原因を容易に分析することができた。2点目は第一次世界大戦後の外務省来電を対象とし、来電の送付先を決定していた人物の特定および送付先の決定過程に関する研究を行った。開発したシステムを用い、研究代表者・分担者の研究室学生が共同で史料の収集・整理を行うことで、500件弱の来電を対象とした分析が可能となった。具体的には、来電に記述された閲覧者名や送付先、それを記入した人物の筆跡などをメタデータとして蓄積し、筆跡の時系列変化や、送付先・閲覧者別の史料分類を行った。この結果、来電の送付先決定者やその決定過程に関する仮説を立案することができた。2014年5月にセキュリティ上の問題のため一端閉鎖したが、ソフトウェアを全面的に改定することでセキュリティ問題を解決し、2014年10月10日に再公表した。総合領域初年度の前期の目的であったシステムの完成は達成した。具体的にはSpringフレームワークを用いてシステムを再構築し、各種ファイルやRDFをMySQLによるデータベースサーバで管理する等、適宜システムの改良を加えることで、以前の科研費で試行したロジックを実運用に耐えうるシステム上に実装した。さらに以前のロジックからの発展として、複数研究者によるデータベース共有を可能とすることで、複数研究者が共同で歴史研究をシステム上で遂行可能な環境を構築した。

その際、歴史研究者へのヒアリングを通じて、調査結果によっては他者との共有を避けたい情報が存在することを確認し、史料に付与するメタデータに編集権限や公開範囲の設定を可能とする等、メタデータの管理方法の改良も行った。また、人手によるメタデータの付与における労力軽減を目的し、計算機が史料情報(ファイルのバイナリデータや付与されたメタデータ)に基づいて半自動的に新しいメタデータを付与する環境構築も新たに行った。初年度の後期では、共同研究者である鈴木研究室の学生と共にシステム上で歴史研究を行い、共同研究者からのフィードバックに基づくシステムの改良を行った。さらに、外務省来電の送付先決定過程分析を研究対象とした歴史研究において、来電の送付者の特定等の史実に対する新たな仮説を立案することができ、提案手法および開発したシステムの有用性を示すことができた。システムの有用性の評価は今年度の目的であったが、先行して達成することができた。一方で、初年度後期の研究計画であった平賀譲デジタルアーカイブで公開中の史料への書誌情報の付与は次年度に繰り越された。しかし、初年度にシステムの構築、歴史研究者との実証実験、およびフィードバックに基づくシステムの改良を終えているため、今年度は開発したシステム上で複数研究者による書誌情報の付与を円滑に行うことができると考えている。今年度は開発したシステムを用いて、平賀譲デジタルアーカイブで公開中の史料を主な対象とし、書誌情報の付与や歴史研究を遂行する。まず、歴史研究テーマの選定を行い、テーマに関連する技術史、造船史、海事史等の概念をオントロジーとして体系化することを含め、書誌情報をメタデータとして史料に付与する。この書誌情報付与に関しては、大和研究室の学生や鈴木研究室の学生等の複数の研究者が共同で登録する。さらに、テキストマイニングや画像処理といった技術を用いて、計算機によるメタデータの半自動的な付与も行い、本プロセスを効率的に行う。これまでの作業は初年度に開発したシステム上ですべて行うことが可能である。現在想定している歴史研究のテーマとしては、長門型戦艦の形状の変化に関する分析(例えば長門型戦艦とその後継戦艦である加賀型戦艦では煙突本数が減少している)や、年代の変化に基づく戦艦費の増減に関する分析、さらに平賀譲が遺した日記を用いた平賀粛学に関する分析等を想定している。いずれの研究テーマにおいても複数研究者で付与したメタデータを用いて史料の分類や並び替えを行い、従来の歴史研究プロセスと比較した際の効率化や、新たな史実の発見によるシステムの有用性の評価を目標とする。またこれらの研究を通じて得られた知見を応用し、付与したメタデータを歴史研究における標準メタデータセットとして提案することも想定している。さらにシステム利用者のログデータを収集、分析することにより、歴史研究に対する提案手法および開発したシステムの定量的な評価も目標とする。加えて、初年度に行った外務省来電に関する送付先決定過程分析における研究成果や上述の遂行予定の研究成果を対外論文として公表する。前者に関して前期中に人工知能学会の論文誌に投稿予定である。
戦後世界における「情報と思想の自由な流れ」の形成と実現の過程についての実証的研究

研究代表者の原は、2002年1月28日(月曜日)から3月25日(月曜日)まで、米国において第2次世界大戦後の「情報の自由」についての政策形成のための資料収集および聞き取り調査をおこなった。1月28日(月曜日)から1週間強、サンフランシスコ市のカリフォルニア大学バークレー校のバンクロフト中央図書館において、日米間の戦時中から戦後にかけての政策立案過程の資料を探索し複写した。2月6日(水曜月)から6週間、ワシントンDCの連邦議会図書館、その近郊の米国国立公文書館、メリーランド大学中央図書館でメリーランド大学歴史学部客員研究員として資料収集をおこなった。連邦議会図書館では同館稿本部所蔵の館長文書の閲覧と複写をおこない、あわせて1945年前後の機関や人事などについて同館にしかない蔵書による調査をおこなった。また同館館長のビリントン博士、同館書籍普及センター長のコール博士、日本課の秋葉曜子氏らと面会し、「情報の自由」について情報収集と意見交換をおこなった。米国国立公文書館では、1945年の国務省関係文書、国務省内外関係委員会文書の調査・複写をおこなった。メリーランド大学では同大学中央図書館で資料収集をおこなったほか、同大学の歴史学部長ランペ教授、メイヨー準教授らに聞き取り調査をした。最後に3月18日(月曜日)から帰国までの1週間、ヴァージニア州ノーフォーク市のマッカーサー記念館を訪問し、占領期の文書の閲覧と複写をおこなった。精力的な収集により段ボール箱5箱の複写物をもちかえり、次年度以降に分析をおこなう。出発前の準備的検討の成果は、第11項にかかげるとおりである。なお2001年9月25日から予定していた調査旅行を、9月11日の事件のために延期せざるをえなかった。この事件の発生からしても「情報と意見の自由な流れ」による相互理解が、現代の世界においても不可欠の課題であることが認識された。
細胞膜蛋白質複合体の活性化における立体構造変化を解析する

細菌の生体内への侵入に対し、好中球は活性酸素を産生し殺菌する。活性酸素は、細胞膜に存在する活性型シトクロムb_<558>(α鎖とβ鎖の二量体)が、細胞内のNADPHから細胞外の酸素分子に電子を渡すことによって、産生される。この酵素の活性化は、3種類の細胞質蛋白質がシトクロムb_<558>に結合することにより起こる。このとき、β鎖の立体構造が変化し、NADPHに対するβ鎖の親和性が上昇すると考えられている。この親和性上昇の原因は、β鎖のNADPH結合部位を覆うループが細胞内蛋白質の結合によりはずれるために、NADPHがβ鎖に結合できるようになるためだと考えられている。申請者は特異抗体を用いて活性化前後のβ鎖の構造変化を解析した。その結果、休止時では結合できないが、活性型β鎖のループにのみ結合可能な抗体を発見した。このことから、ループ部を含むβ鎖の構造変化が、活性化におけるNADPHの親和性の上昇に重要であることが示唆された。ループ部にアミノ酸置換を持つβ鎖が慢性肉芽腫症患者に発見された。この患者のβ鎖は休止時でも活性化時と同様に抗体が結合するが、活性酸素を産生しない。抗活性型β鎖抗体として発見された抗体が、ループにアミノ酸置換を持つβ鎖に結合可能であったことは、活性化時のループの構造とは別の構造の存在を意味し、この抗体による結合が、すべての場合においてβ鎖の活性化を意味するものではないことを示す。また、この患者のβ鎖のループは正常の休止時の位置になく、活性化においてもNADPHのβ鎖への結合を妨げている位置にあることを示唆する。