hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
環状チオ尿素を構造単位とするアニオンレセプターの設計と合成

水素結合を駆動力として溶液中でアニオン類と強く錯形成することのできる中性レセプター分子として、これまでシクロファン型、ラリアート型、およびクリプタンド型の環状チオ尿素誘導体を合成し、それらが極性有機溶媒中でリン酸モノアニオンを選択的に取り込むこと、さらに構造の次元性が高まると共に錯形成能が大きくなることを見いだしてきた。しかし、クリプタンド型化合物になると分子の配座変換が遅いため、NMRシグナルが幅広化し極性溶媒中での錯形成能の決定が困難であった。このため、クリプタンド型化合物と同様にアニオンを包み込むように錯形成し、脱溶媒和の効果が期待される分子として、6置換ベンゼンを核とする非環状チオ尿素を設計した。この分子は三ケ所のゲスト捕足部位をもつにも関わらずアニオンと1:1の錯形成をすることから、三つのチオ尿素基が協同的に作用してアニオンと錯形成していることがわかったが、錯形成能は環状分子の場合よりも小さいことがわかった。一方、チオ尿素基の酸性度を高めるため末端のベンゼン環上にニトロ基を導入したレセプターは、非常に大きな錯形成能とリン酸イオン選択性を示すことが明らかになった。この場合には、錯形成にともない黄色から赤色へ大きな色の変化観測されるので、オプティカルセンサーへの応用が考えられる。次に、これらの化合物をポリ塩化ビニル(PVC)膜に分散させた電極膜を作成しイオン選択電極への応用を図ったが、いずれの場合も大きな膜電位応答は得られなかった。これは、バルク水中ではアニオンが強く水和されているため、上記のレセプターが高度な三次元構造を有しているにも関わらず、疎水性のPVC膜中にアニオンを取り込むことができなかったためと考えられる。そこで、アニオン結合部位を取り囲むような大きな疎水空間を有するレセプターとして、デンドリマー構造を有するチオ尿素を設計しその合成に取り組んでいる。申請者は,メタシクロファン型の環状構造をもつチオ尿素類が極性有機溶媒(DMSO)中で種々のアニオンと錯形成し,特にリン酸モノアニオンを高選択的に取り込むことを見いだしている。そこで先ず、イオン選択電極への応用を考慮し、ポリマー膜への親和性を向上させるため長鎖アルキル基に変えた誘導体を合成した。現在、これらのリン酸イオン選択電極としての機能について評価している。また、シクロファン構造とアニオンとの錯形成能の関係について調べる目的で、メタ-パラおよびオルト-メタ型のシクロファン構造を有するチオ尿素誘導体を合成した。溶液中での錯形成能を調べたところ、前者は全てのアニオンに対して全く錯形成能を示さなかったのに対し、後者はメタシクロファン型化合物と同程度の高いアニオン捕捉能を示すことが明らかとなった。次にさらに次元性の高い多環状構造をもつチオ尿素誘導体を設計・合成した。まず、ラリアート型クラウンエーテルに対応するチオ尿素側鎖を有する環状化合物を合成した。その溶液中でのアニオン捕捉能を評価したところ、単純なクラウン型化合物よりもはるかに大きな錯形成能を有することが分かった。またNMRスペクトルに基づき、チオ尿素側鎖が錯形成に関与していることを明らかにした。最後にクリプタンドに対応するカゴ型構造を有するチオ尿素誘導体を合成した。しかし、この分子はチオ尿素官能基の立体配座変換が遅く幅広いNMRシグナルしか与えないため、現在、錯形成の測定条件について検討している。
保育者の意思決定支援ツールを用いた児童虐待対応包括プログラムの開発

本研究では保育者(保育士や幼稚園教諭)が行う児童虐待対応のプロセスを詳細に検討し,対応のプロセス・モデルを策定し,それに合わせた「虐待対応包括プログラム」を開発した。プログラムの効果検証に先立ち,保育者用児童虐待防止自己効力感尺度,プログラム内容に関する理解到達度自己評価尺度を作成した。プログラムの効果検証は,事前/事後テスト・デザインを用いて,試作版2,試作版3,試作版3(改訂版)と3回実施した。その結果,試作版3(改訂版)において,虐待防止活動の不安(呼応性不安と予期不安)の低減と自己効力感と知識テスト得点の向上により,そのプログラムの有効性が示された。またその効果をもたらした要因は,親子ケアに関する理解到達度の程度だった。1.保育園、幼稚園における児童虐待への対応フローチャートの作成研究1:保育者(保育園保育士や幼稚園教諭)の虐待対応の全体像をモデル化するために,虐待対応に取り組む専門家((1)保健師,(2)児童福祉司,(3)保育者)の支援行動を抽出した。虐待対応に関する文献を収集し,その中から1,397の支援行動を抽出した。KJ法により(1)(3)の専門家ごとに支援モデルを作成した。研究2:保育者の児童虐待対応の問題点を明らかにするために要保護児童対策地域協議会関係者に対する面接調査を行った。対象は主任児童委員13名(福岡市保健福祉局及び福岡市民生委員児童委員協議会より許可及び推薦)である。事例面接を通して保育者の発見,通告,連携上の問題点を聴取した。その結果,園や保育者の対応上の問題点として,子どもや家族の危機を問題視しなくなるという「アセスメントの麻痺」現象が対応事例の約4割(26事例中10事例)に見出された。2.診断、評価尺度の開発及び妥当性、信頼性の検討研究3:判断補助道具としての「被虐待児スクリーニング尺度」の開発の準備段階として,「園における虐待の発見と通告チェックリスト」ソフト(試作版)を作成した。研究4:親と保育者との関係尺度の項目収集のために園の保護者7名に対して予備面接を行った。研究5:虐待対応に関する包括プログラム(実験版90分×6回)を保育者志望者107名に実施し,その効果および効果に影響する要因を試験的に検討した。実施後,虐待知識と虐待対応効力感が有意に向上した。そして,その向上に寄与した要因は,虐待対応理解到達度尺度29項目(病理,親子対応,園組織)の中の親子対応と園組織に関する理解到達度だった。以上の研究に基づいて「虐待対応包括プログラム(試作版;80分14回)」を作成した。本研究の目的は,保育者用の「児童虐待対応包括プログラム」を開発することである。1.虐待対応フローチャートの精緻化[研究1]虐待対応プロセスにおける発見と通告プロセスの因果モデルを,現職保育士129名のデータを用いて共分散構造分析により検討した。仮説通りのプロセスが確認された(GFI=.733, AGFI=.682, RMSEA=.074)。[研究2]文献による親対応に関する支援行動の抽出:クレームや苦情処理に関する9文献から1,391の支援行動を抽出した。KJ法により親対応プロセスモデルを仮説化した。[研究3]保育士60名に対して,親対応プロセスに関する事例情報を収集するために半構造化面接を実施した。45名(75%)の保育士が親対応(障害受容も含む)に強い困難を感じていた。研究2で仮説化された親対応プロセスモデルにより保育士の事例を検討したところ,{対話ゴール設定}{対話行動調整}プロセスに問題を抱えていることが推測された。[研究4]保護者240名(回収数143)を対象に,保育士への援助要請を規定する要因をコンジョイント分析より検討した。援助要請の規定因は「保育面の能力(44.6%)」と「子どもの行為反応(30.6%)」であり,「経験年数」や「応答能力」は24.8%にすぎなかった。保育士による保護者支援の基本が子どもの保育にあることを初めて実証したデータである。2.診断評価尺度の妥当性・信頼性の検証児童虐待対応包括プログラムの理解到達度を測定する3種類(支援概要10項目,発見と通告14項目,親子支援15項目)の評価尺度及び児童虐待対応に関する自己効力感尺度(改訂版)44項目を開発した。3.児童虐待対応包括プログラムの最適化を図るための実証的研究虐待対応包括プログラム(試作版;80分14回)」を,学生116名を対象に実施し効果検証を行った。自己効力感は事後にかけて有意に向上した。この向上に寄与した要因は親子支援の理解到達度だった(β=.423)。

また専門機関に対する呼応性不安も有意に低下したが,親対応に関する予期不安には効果は認められなかった。1.虐待対応フローチャートの精緻化〔研究1〕保育者による児童虐待対応の連携段階における親対応プロセスの意思決定モデルを面接調査および探索的因子分析により検討。親対応プロセスは,「対話行動(α=.83)」「協力要請(.84)」「進行管理(.78)」「受容的態度(.67)」「日頃からの防止策(.85)」「日頃からの個別関係形成(.80)」の6因子から構成され,「対話行動」と「協力要請」プロセスに対応上の問題が生じることが確認された。2.診断・評価尺度の妥当性・信頼性の検証〔研究2〕保育者用児童虐待防止活動自己効力感尺度(改訂版44項目)の信頼性と妥当性を,保育士369名(配布1,000名)を対象に検証した。信頼性係数は.86.97,通告率との関連(r=.17,p<.05)が有意であり,場面提示法より,この効力感(改訂版)が虐待判断(β=.10,p<.05),報告(.25,p<.01),管理者への働きかけ(.26,p<.01),単独通告(.19,p<.05)を有意に予測することが認められ,信頼性,妥当性ともに確認された。この効力感の源泉は,虐待防止に対する不安の呼応性不安(β=-.28,p<.001)や予期不安(-.15,p<.01)が低いこと,虐待防止体制の認知(.23,p<.001)が高いことだった。〔研究3〕親と保育者との関係性に関して,データを追加(保護者合計213名)し再分析した。コンジョイント分析の結果,保育士への援助要請(信頼)は,「子どもの保育」43.79%,「子どもからの評価」30.03%により説明され,この傾向は保育所や育児不安の程度に関係ないことが示された。3.包括プログラムの最適化を図るための実証的研究〔研究4〕虐待対応包括プログラム(80分×14回)効果の検証を保育志望学生4年生(n=105)と短大2年生(n=107)を対象に実施した。事前から事後にかけて児童虐待防止活動自己効力感(改訂版)の下位尺度すべてに有意な肯定的変化が認められた。また不安尺度においても予期不安が低下する効果が認められた。この効果をもたらした要因は親子ケアの理解到達度だった(大学:β=.18,p<.10,短大:β=.23,p<01)。
骨格筋組織を駆動源とするバイオソフトロボットの創成

本研究では、尻尾や口唇など柔らかな動きを実現している生体部位の骨格筋配置を、体外で構築した骨格筋組織を用いて再現することにより、これらの柔らかな生体動作を実現可能なバイオソフトロボットを実現する。さらに、当該ロボットの駆動を解析し、ソフトロボットの駆動源として骨格筋組織を利用する方法を解明する。
連結部位に発光性基を配置した多機能性ブロック共重合体の合成と有機ＥＬ素子への展開

連結部位に発光性基を配置した多機能性ブロック共重合体としてポリフルオレン(PF)とポリフェニルアミン(PTPA)からなり、接合部に発光部位としてベンゾチアジアゾール単位を含むブロック共重合体を合成した。また、PFブロック中またはPTPAブロック中にランダムにBT単位を含んだブロック共重合体も合成した。それぞれのポリマーを活性層に用いた有機電界発光素子を作製し、評価したところ接合部位に発光部位を有したブロック共重合体を用いた素子において最も高い発光効率を示した。相分離したPFドメインとPTPAドメインの界面にBT単位を配置することでBT部位での再結合確率が向上したことが原因と考えられる。本研究では、接合部位に発光性単位を配置した正孔輸送性部位と電子輸送部位からなる多機能性ブロック共重合体し、有機電界発光(EL)素子へ展開することを目的としている。平成25年度は、平成24年度に合成手法を確立したブロック共重合体のうち、電子輸送部位がビニル重合体(原子移動型ラジカル重合で合成したもの)については、EL特性が芳しくなかったため、新しい分子設計を検討した。また、C-Nカップリング重合と鈴木-宮浦カップリング重合を組み合わせた方法については、組成、分子量、分子量分布等の一次構造を制御するために合成方法をさらに検討した。まず、正孔輸送部位にはC-Nカップリング重合により合成可能なポリトリェニルアミンを、電子輸送部位にはビニル重合(原子移動型ラジカル重合)により合成可能なポリオキサジアゾールからなり、接合部に蛍光色素であるフェノチアジン部位を配置したブロック共重合体については有機EL素子を試作したが発光特性が芳しくなかった。そのため、平成25年度は発光部位をベンゾチアジアゾール誘導体に変更し、合成を検討した。やや煩雑な合成経路をたどるため、最終的なブロック共重合体の合成には至らなかった。C-Nカップリング重合と鈴木-宮浦カップリング重合を組み合わせた方法については、平成24年度に合成が確認でき、予備的な検討から予想通りの緑色発光素子を作製することができた。しかしながらC-Nカップリング重合では反応の制御が困難で組成、分子量、分子量分布がコントロールできなかった。薄膜内のより明確な相分離構造の構築には、これらの制御が不可欠と考え、反応条件を最適化した。自己縮合型のA-B型モノマーのC-Nカップリング重合において、重合溶媒、開始剤の種類と量、重合温度、配位子の種類と量などを検討したところ、収率が高く分子量分布の狭いポリマーを与える系を見つけることができた。平成24年度は目的とするブロック共重合体の精密合成する手法を確立し、予備的な実験として一部のブロック共重合体を用いて有機EL素子を作製評価した。まず、正孔輸送部位にはC-Nカップリング重合により合成可能なポリトリェニルアミンを、電子輸送部位にはビニル重合(原子移動型ラジカル重合)により合成可能なポリオキサジアゾールからなり、接合部に蛍光色素であるフェノチアジン部位を配置したブロック共重合体を設計・合成した。接合部に蛍光色素を配置するためには、最初の重合反応において導入される発光機能を備えた開始末端から、さらに第2のブロックを構築していく必要がある。このような構造を実現するために、蛍光発光色素を含み、かつ別々の2つの重合反応を開始できる2官能基開始剤を用いた。次にコンセプトは同じであるが、異なった重合方法に全機能を備えたブロック共重合体を合成した。このブロック共重合体はポリフルオレン(電子輸送材料)とポリトリフェニルアミン(正孔輸送材料)からなっており、接合部に発光部位としてフェノキサジン単位(緑色発光)を導入した。ポリフルオレンの合成には鈴木-宮浦カップリング反応を用いた。ジブロマイドと2官能ホウ酸エステルを用いるが、ホウ酸エステルをわずかに過剰用いることで、ホウ酸エステルを末端に有するホモポリマーを合成した。この末端に臭素化されたフェノキサジンを作用させ、末端フェノキサジンのポリフルオレンを合成した。このポリマーの存在下、C-Nカップリング重合を行うことで、両末端にポリトリフェニルアミンを導入した。このトリブロック共重合体を利用してEL素子を作製・評価したところ連結部に由来する緑色の発光が実現した。平成24,25年度は接合部位に緑色の色素を配置した、ブロック共重合体を主に合成してきたが、発光特性が芳しくなかった。平成26年度は、赤色発光部位となる2,1,3-ベンゾチアジアゾール(BT)単位を接合部に有する、ポリフルオレンとポリトリアリールアミンからなるブロック共重合体を合成し評価した。

第一段階の鈴木-宮浦カップリング重合により両末端にBT単位を有するポリフルオレンを合成した後、C-Nカップリング重合により、ブロック共重合体に変換した。合成したブロック共重合体は汎用の有機溶媒に溶解し、溶液とフィルム状態においてほぼ同様の紫外可視スペクトルを与えた。一方、蛍光スペクトルでは溶液中では、ポリフルオレンからの発光が支配的だったが、フィルム状態ではBT単位からの発光が強調された。また、比較のためにBT単位をポリフルオレン中、またはポリトリアリールアミン中に含むブロック共重合体も合成した。これらの合成したブロック共重合体からEL素子を作製し評価した。その結果、BT単位を接合部に含むブロック共重合体において最も高い輝度及び電流効率を示した。何れの素子からも赤色のBT部位由来のEL発光のみが観察されたことから、接合部にBTを有するブロック共重合体において、再結合の効率が向上したことが原因と考えられる。相分離したポリフルオレンとポリトリアリールアミンの界面にBT部位が存在することで、トラップサイトとして機能したため再結合の確率が向上したと考察した。有機材料化学24年度に合成したブロック共重合体のEL特性があまりよくなく、分子設計の変更となったため、合成計画が遅れている。「研究の目的」に記載したように平成24年度は、目的とするブロック共重合体の合成法の確立が大きな目標であったが、異なる2つの方法で合成法を確立することができた。基板との相互作用、空気界面との相互作用などを考慮しつつ、分子量、化学組成、発光部位の構造など高分子の構造最適化を行う。その後、ブロック共重合体または対応する単独共重合体/ブロック共重合体の薄膜の形態制御を行い、正孔輸送成分が陽極側に、電子輸送成分が陰極側に偏在し、かつ界面に発光部位が配置された疑似的な積層構造を与える作製条件を見出す。膜厚が80-100 nm程度の薄膜作製時の溶媒の種類や濃度、単独重合体の添加量、後処理(熱アニール、溶媒アニールなど)の条件と薄膜の形態との関連を検討する。ブロック共重合体のドメインが10-20 nm程度の形態を与えることが予想できるが、単独重合体を添加していくことでドメインサイズが大きくなり理想的な50 nm程度のドメインサイズで、かつ基板に対して平行に配列したラメラの形態となることが期待できる。形態観察は透過型電子顕微鏡を用いる。上記の薄膜を活性層として用いた有機EL素子を作製し、電流-電圧特性、発光特性(最高輝度、発光効率)などを測定し材料の分子構造、薄膜の高次構造との関連を明らかとし、高効率素子のための材料設計、作製プロセスの指針を示す。測定には研究室現有の装置、設備が利用可能である。
Belle実験でのB中間子崩壊におけるCP対称性の破れの研究

現在、高エネルギー加速器研究機構においてはB-ファクトリー加速器、KEKB、とBelle実験装置が順調に稼動し、このタイプの電子・陽電子ビーム衝突型加速器としては世界最高の性能を実現している。これに伴い、Belle実験はこれまでに最大のB中間子崩壊のデータを収集した。現在、このデータの解析を精力的に行い、多くの学術論文として発表してきた。Belle実験のための実験装置はいくつもの種類の精密な粒子観測装置から構成されている。実験が成功裏に遂行されるには、観測装置それぞれが、予定の性能で安定に動作することが必要である。その一つが、B中間子崩壊により作り出される数多くの粒子の識別装置であり、この機能を行う装置に飛行時間測定装置(TOF)がある。Hastings氏はグループのほかのメンバーと共同してこの装置の精密な時間更正を担当し、これを長時間にわたって安定的に動作することに貢献している。同時に、この装置の改善計画の立案にも参加している。一方、物理解析においては、昨年と研究を継続し、B中間子崩壊のうち、レプトンを含む崩壊反応を詳細に測定し、これをB中間子に起因した事象と、反B中間子に起因した事象を崩壊時間の関数として分類し、B中間子と反B中間子の混合の大きさの測定を行っている。Hastings氏はまた、CPT保存則の検討も行っている。現在、高エネルギー加速器研究機構においてはB-ファクトリー加速器(KEKB)、とBelle実験装置が順調に稼動し、このタイプの電子・陽電子ビーム衝突型加速器としては世界最高の性能を実現している。B中間子の性質のうち奇妙な性質は、B中間子がその反粒子である反B中間子と混合を起こすことである。この現象は、1987年に発見され、大きな衝撃であったが、小林・益川理論はK中間子の場合と同じく、この現象を説明することができ、小林・益川理論の検証のひとつになっている。しかし、近年、標準理論を越えるような理論、例えば、超対称性理論、などの必要性が指摘され、従来の観測を一段と高い制度で観測し、標準理論と観測結果の詳細な検討が求められている。Hastings氏はB中間子崩壊のうち、レプトンを含む崩壊反応を詳細に測定し、これをB中間子に起因した事象と、反B中間子に起因した事象を崩壊時間の関数として分類し、・中間子と反・中間子の混合の大きさの測定を開始した。Hastings氏はこの解析グループの中で中核的存在であり、これからの解析結果が期待される。
側生器官の軸に依存した器官発生機構の解析

葉や花弁などの側生器官の背腹を決定する場合には分裂組織と器官原基との相対位置が重要な要因となる。本研究では、シロイヌナズナの突然変異体を用いて、器官の基本構造決定の遣伝的な制御機構を解析した。(1)側生器官の背側マーカー遺伝子PHBの発現領域を解析した。PHBの発現領城は、PHBpromoter::YFPの発現と、GFP遺伝子内部にmicroRNA165/166による認識・切断配列を挿入して35Sプロモーターにつないだ場合の発現を比較した。PHBp::YFPは茎頂分裂組織のほぼ全域で発現しているが、35S::GFP-miRsiteの発現は原基が盛り上がる前の葉原基の予定領域では低下しており、その場所で腹側マーカー遺伝子FILが発現していた。この結果は、葉原基形成の極初期に表側と裏側領域が区別されて特異的遺伝子の発現領域の境界が決定されており、microRNAが活性を持っていることを示している。また、後期球状胚においてPHBp::YFPが胚の上部ほぼ全域で発現するのに対し、35S::GFP-miRsiteはV型の発現パターンを示したことから、胚発生の初期においてもmicroRNAが機能発現すると考えられる。(2)FIL遺伝子の発現パターンが変化する突然変異体の解析を進めた。#2-07-4変異株ではFILの発現領域が広くなるが、維管束組織の位置はほぼ不変であった。この結果は、葉断面における維管束の位置はFIL-PHB発現領域の決定機構とは独立に決められることを示唆する。(3)葉の周縁部の細胞列形成に必要でこの細胞列で特異的に発現するPRESSED FLOWER遺伝子および花弁原基でのみ特異的に発現領域するRABBITEARS遺伝子の特異的発現機構を調べるために、プロモーター領域を細分して機能解析をおこない、特異的発現を促す領域を約200塩基対に縮めた。本研究では、シロイヌナズナの突然変異体を用いて、側生器官と側生分裂組織における背腹および左右の軸が決定され、これらの軸に依存して器官が成長する遺伝的な制御機構を解析する。軸の決定がなされる時期を調べ、軸の決定に関わる遺伝子を洗い出すことを第1の目標に、葉や花器官において裏表や縁に特異的な細胞の分化を促す遺伝子ネットワークの解析を第2の目標とした。2002年度は以下の成果を得た。花芽分裂組織と花器官の形成と成長に関わるFIL遺伝子は側生器官(子葉、葉、花器官)の裏側(外側)で発現する。裏側特異的な発現にかかわる必要領域を12塩基対まで短縮した。この領域を欠失するとFIL遺伝子は表側と裏側の両方(葉の全組織)で発現する。また、この領域よりも転写開始点に近い約200塩基対を欠失すると、FIL遺伝子は表側と裏側のいずれにおいても発現がみられなくなることから、FIL遺伝子の上流領域のうちの転写開始点に近い領域には、側生器官原基の表側と裏側の双方で発現を誘導するシス配列が、また、より遠い領域には、原基の表側における発現を抑制するシス配列があると思われる。Stage0-1のごく初期の花原基ではFlLとPRS遺伝子が花茎分裂組織を中心とする軸構造に沿った発現をしているが、stage2ではこのような花茎分裂組織に基づいた発現が低下する。しかし、stage3以降の花芽では、新たに形成される花器官の原基において、個々の花芽分裂組織を中心とする軸構造に沿って新たな発現が認められる。これらの結果から、Stage2が花芽分裂組織が花序分裂組織から『独立する』切り替え時期に当たるとの新たなモデルを提案した。2003年度は以下の成果を得た。裏側特異的な発現を示すのに十分な長さのFIL遺伝子の上流領域にGFPをつないで導入したしたトランスジェニック・シロイヌナズナからGFPの発現パターンが乱れている突然変異体を分離し、この新規突然変異のクローニングを進めた。PRS遺伝子は葉や花器官の横(lateral)の端に位置する数個の細胞でのみ発現する。Promoter領域の欠失変異の解析から、花弁やがく片の周縁部と葉の周縁部の発現を促す領域が異なっていることを示す結果を得た。側生器官の裏側特異的に発現するFIL遺伝子と表側特異的に発現するPHABULOSA遺伝子にGFPおよびYFPをつなぎ、発現領域が重複するか否かを検討した。FILの発現領域に比べて、PHBの発現は裏側から表側に向かってgradientをなしており、中央部の細胞は両方の遺伝子を発現している。また、FILとPRSの発現領域は重なっていることがわかった。花弁の形成に関わるRABBITEARS(RBE)遺伝子を解析した。RBEはstage4以降の若い花弁原基で発現しており、RBEプロモーターにdiphtheria toxinをつなぐと花弁の形成が完全に阻害される。RBEの発現はap1やpetal lesss(PTL)突然変異体ではみられない。また、RBEをectopicに発現させても余分な花弁形成はみられない。

これらの結果から、花弁形成におけるRBEの役割を考察した。(Takeda et al.Development 2004 in press)雌ずいの子房壁が短くなるshort valve(stv)突然変異体を解析した。STVはリボソームのL24サブユニットの変異だが、ETTINおよびMPの翻訳活性を低下させることによって、雌ずいの形態変化を引き起こすとの仮説を提唱した。シロイヌナズナの突然変異体を用いて、側生器官と側生分裂組織における背腹および左右の軸が決定され、これらの軸に依存して器官が成長する遺伝的な制御機構を解析した。(1)側生器官の裏側特異的に発現するFIL遺伝子と表側特異的に発現するPHB遺伝子にGFPおよびYFPをつなぎ、発現領域が重複するか否かを検討し、両遺伝子の発現領域は葉原基や若い葉の中央部では重複しないが、周縁部領域で重複して発現すること、葉の周縁部の細胞列形成に必要なPRS遺伝子がFIL遺伝子とPHB遺伝子の発現重複領域で発現することを示した。(2)花弁の形成に関わるRBE遺伝子を解析し、zinc-fingerタンパク質をコードすること、若い花弁原基で発現することから、花弁原基の成長分化に必要であることを示した(Takeda et al.Development 2004)。(3)雌ずいの子房壁が短くなるstv突然変異体を解析し、STVはリボソームのL24サブユニットをコードしていることを示した。L24はポリシストロニックmRNAを翻訳する際に下流のORFの翻訳開始に必要であることから、Stv突然変異体の表現型は、uORFを持つETTIおよびMP遺伝子の翻訳活性が低下することが原因だとの仮説を立て、それを支持する実験結果を得た(Nishimura et al.2004)。(4)茎頂分裂組織と根端分裂組織の維持ができないhalted root(hlr)突然変異体を解析し、胚形成は正常であるが、発芽後すぐに根端分裂組織の細胞分裂パターンが異常になって静止中心細胞マーカーの発現が消失すること、茎頂分裂組織の細胞パターンも異常になり、葉序も変化すること、HLR遺伝子はプロテアソームのサブユニットAtRPT2をコードすることを示した(Ueda et al.Development 2004)。(5)維管束パターンが異常になる変異体、がく片が細くなる変異体、発芽後すぐに多くのシュートを形成する変異体、など新たな突然変異体を単離し解析した。今後解析を加速させる。側生器官の表側特異的に発現するPHABULOSA(PHB)遺伝子のプロモーター領域にGFPおよびYFPをつなぎ、発現領域を検討したところ、裏側特異的なFILAMENTOUS FLOWER(FIL)遺伝子の発現領域と一部で重複することがわかった。,しかし、PHB遺伝子の発現はmicroRNA165/166によって翻訳レベルで制御されていることを考慮して、GFP遺伝子内部にmicroRNA165/166による認識・切断配列を挿入して35Sプロモーターにつなぎ、シロイヌナズナに導入したところ、GFPは表側領域で発現し、その領域はFIL遺伝子の発現領域と重複せず、ギャップもみられなかった。
糖タンパク質の細胞内品質管理におけるカーゴレセプターの分子認識機構の解析

本研究は、細胞内における糖タンパク質の選別・輸送を担うL型レクチンについて精密解析を行うことにより、上記の過程の分子機構を明らかにする事を目的としている。これまでL型レクチンとして、VIP36、VIPLおよびERGIC-53が知られている。前年度の研究では、これらの3種類のL型レクチンの糖鎖結合の特性を高マンノース型糖鎖ライブラリーを利用したフロンタルアフィニティークロマトグラフィー法によって系統的に解析した。これにより、これらのレクチンの糖鎖認識の共通点と相違点を明らかにすることができた。本年度の研究では、これらのレクチンによる標的糖タンパク質の輸送メカニズムの分子基盤を明らかにすることを試みた。そこで、最近明らかとされたVIP36の結晶構造に基づいて部位特異変異導入による解析を行ったところ、L型レクチンの糖鎖認識の作動特性は、類似した立体構造の中のわずか1残基のアミノ酸残基の挿入・置換によって規定されていることを示した。このことはL型レクチンの糖鎖結合の特性を人為的に変換することが可能であることを初めて実証するものである。また、NMR法を用いて糖タンパク質の品質管理システムの破綻がもたらす疾患の発症機構の分子基盤を与えることにも成功した。以上の結果をもとに、L型レクチンは単なる糖タンパク質の輸送を担っているばかりでなく、小胞体とゴルジ体の間のダイナミックなリサイクリングを介して糖タンパク質の品質管理に寄与しているというモデルを提唱した。本研究は、細胞内における糖タンパク質の立体構造形成・分解・輸送といった品質管理機構を担う細胞内レクチンについて精密解析を行うことにより、上記の過程の分子機構を明らかにする事を目的としている。糖タンパク質の輸送を司る細胞内レクチンとして、VIPLおよびERGIC-53が知られている。これらは、細胞生物学的な知見は得られているものの、その糖鎖結合の詳細については明らかとされていない。私は、高マンノース型糖鎖ライブラリーを用いて、VIPLおよびERGIC-53との相互作用解析をフロンタルアフィニティークロマトグラフィー法を用いて行った。その結果、VIPLは高マンノース型糖鎖内の主にManα1-2Manα1-2ManからなるD1アームと結合し、D1アームのグルコース残基の存在はVIPLとの親和性を低下させることが明らかとなった。一方ERGIC-53はマンノース5残基以上からなる高マンノース型糖鎖と幅広く結合し得ることが明らかとなった。このことから、糖タンパク質の担う糖鎖がプロセッシング過程においてグルコースが切除された後、VIPLは糖タンパク質と結合することによって糖タンパク質を小胞体内に留め、ERGIC-53は小胞体内において正しい立体構造を獲得した糖タンパク質の小胞体からゴルジ体へと輸送する役割を担っていることが示唆された。また、VIPLの糖鎖認識ドメインの結晶化に成功し、低分解能ながらも電子密度像を得ることに成功した。ERGIC-53が担う糖タンパク質の輸送はERGIC-53による糖鎖認識のみならず、ERGIC-53と結合するタンパク質との連携により担われている。ERGIC-53は血液凝固因子欠損症の原因遺伝子産物として知られている。ERGIC-53はERGIC-53と同様に血液凝固因子欠損症の原因遺伝子産物として同定されたMCFD2と複合体を形成することが知られている。NMR解析の結果、ERGIC-53の糖鎖およびMCFD2の相互作用部位を明らかとした。以上のことから、血液凝固因子VおよびVIIIの輸送はERGIC-53による糖鎖認識とMCFD2によるポリペプチドーポリペプチド相互作用を通じて担われていると考えられた。
男鹿半島下部グリンタフの火山層序学的研究-内陸グリンタフとの比較研究-

1.男鹿半島下部グリンタフ・門前層群を検討し、次の結果を得た。(1)feeder dyke,粗粒降下堆積物,溶岩流の構造などから、火山源岩類の流動方向,噴出中心を求めた。加茂溶岩類の噴出中心の多くは、西海岸に沿う地域に集中し、溶岩流は30゚前後の古斜面を西流した。しかし、潜岩溶岩類の玄武岩溶岩流は、ほぼ西方に位置した噴出中心から東へ流下したものである。また、潮瀬の岬砂礫岩は南方から供給された火砕流堆積物である。半島西海岸が火山中心域であったのに対し、半島内陸部,丘島礫岩の分布域は火山末端相が埋積する地域となっていた。(2)噴出-定置環境を古地理から推定できる後期中新世火山岩相と門前層群の火山岩相を比較した。門前層群の火山活動は、水域と陸域が密着した地域で展開されたとみなされる。浅い水域は火山砕屑岩や溶岩流によって、容易に埋積される状態にあった。潮瀬の岬砂礫岩や台島層の形成期においても、この状態は持続され、西黒沢海進域となった。2.門前層相当層とされていた秋田県北部内陸域の最下部グリンタフ・目名市沢層は、台島-西黒沢期堆積物の一員であり、他の脊梁域と同様、門前層群相当層は地域のごく一部を除き、発〓しないこと、台島-西黒沢期における火山作用の中心が、西から東へ移動したこと、などが判明した。3.東北本州弧における後期白亜紀から新第三期の火山中心相の広がりと、墳出-定置環境の変電を検討した。最下部グリンタフ・門前層群相当層(古第三紀18Ma)を形成した火山作用は、日本海沿岸沿岸山地に限定される。門前層で代表されるこの時期の火山岩相は、内帯西部に浅い水域が各所に存在したことを示している。多島海的環境下に進行した台島-西黒沢期(1714Ma)の火山作用は脊梁を越えて、北上山地西部まで広がった。しかし、14Ma以降、西へ再び後退した。
人甲状腺細胞由来増殖因子の精製ー分子生物学的分析と細胞の悪性度との関連性について

1.人甲状腺細胞のConditioned Medium中からの新たな成長因子(Thyroidーderived Growth Factor,TDGF)の分離・精製をはかった。従来報告してきたTDGFは酢酸を用いて酸性条件での抽出が第一段階であったため、酸に耐性のないFGF様の成長因子は不活化されていた。そこで中性条件でヘパリン親和性クロマトグラフィ-を用いて、TDGFとは異なるFGF様成長因子を精製した。この甲状腺細胞由来のヘパリン結合性成長因子は、甲状腺細胞株FRTLー5だけでなく、血管内皮細胞株PAECの増殖をも促進する活性を有し、甲状腺腫大に伴う血管新生に生理的意義を有する可能性が示された。2.精製TDGFは、甲状腺細胞株FRTLー5の増殖を促進するだけでなく、細胞膜に存在するTSH受容体を顕著に増加させる作用をもつことが判った。即ち、精製ウシTSHを用いたRRA系においてTDGF存在下に3日間培養したFRTLー5細胞では、対照群に比してTSHの特異的結合が約3倍に増加した。Kinetic Studyより、この変化は細胞のTSH総結合能、つまりTSH受容体数の増加によることが判明した。3.甲状腺未分化癌細胞の産生する成長因子の分離・精製を行った。患者生検組織より樹立された株化細胞HThー7のConditioned Medium中に含まれる増殖促進活性について正常ヒト甲状腺細胞のものと比較検討した。酸耐性のIGF様成長因子もヘパリン結合性のFGF様成長因子も共に分離されたが、いずれも正常細胞の場合と異なり、ゲル濾過でみかけ上の分子量の異なる数個のピ-クに分離された。現在その性質について分析中である。1.TDGFはIGF-I(insulin-like growth factor-I)のradioimmunoassay系及びradioreceptor assay系においてIGF-Iと極めて類似した性質を示し、さらにFRTL-5細胞を用いた[^3]thymidineのincorporationによる細胞増殖促進作用においても両者は類似した性質を有する。2.TDGFは酸に安定であり、IN酢酸で抽出され、その抽出蛋白についてSephacryl S-200によるゲル濾過による検討では、分配係数0.35の位置に溶出された。CM agaroseによる陽イオン交換ゲルでpH4.5で溶出される。この時FRTL-5細胞を用いた細胞増殖促進活性は120倍に増加した。この純化TDGFをSDS-PAGEで分析したところ分子量4K、等電点電気泳動法による分析ではpI4.5だった。3.ラット腎臓由来の線維芽細胞(NRK)による[^3]thymidineのincorporationにも促進作用を示した。従って、この点からもIGF-Iとは異なる物質であることが推測された。4.ヒト甲状腺細胞を用いて検討したところ、[^3]thymidineのincorporationの促進の機構としてadenylate cyclase-cAMP系を介することが確かめられた。尚、純化TDGFを用い^<125>I-TDGFを調製し、甲状腺細胞の表面に存在すると考えられるTDGF受容体との相互作用について検討中である。1.ヒト甲状腺細胞由来成長因子(Thyrocyte-derived growthfactor;TDGF)を、培養甲状腺細胞のConditioned Medium中から、FRTL-5細胞のチミジン取込み刺激を指標として、セファクリルS-200によるゲル濾過と、HPLC装置を用いオクタデシル・カラムによる逆相分配クロマトグラフィ-によって、純化・精製した。2.精製TDGFの物理化学的性質及び生物学的性質を明らかにする目的で、クロラミンT法によって、^<125>Iで標識した。この^<125>I標識TDGFは、2段のゲル濾過法によって、単一ピ-クにまで再度純化された。3.^<125>I-TDGFを電気泳動法とオ-トラジオグラフィ-によって分析した。^<125>I-TDGFは、SDS-PAGEによって、還元・非還元によらず、見かけ上の分子量4000の位置の単一バンドとして泳動された。また、等電点電気泳動法によって、酸性域のp14.5の位置にやはり単一のバンドとして泳動された。これら2種の電気泳動において、^<125>I-TDGFは、同時に流した^<125>I-IGF-Iと明らかに区別された。以上のごとく、TDGFの性質分析と純化の作業は順調に進行しており、支配DNAの解明を目指している。

即ち、精製ウシTSHを用いたRRA系においてTDGF存在下に3日間培養したFRTLー5細胞では、対照群に比してTSHの特異的結合が約3倍に増加した。Kinetic Studyより、この変化は細胞のTSH総結合能、つまりTSH受容体数の増加によることが判明した。3.甲状腺未分化癌細胞の産生する成長因子の分離・精製を行った。患者生検組織より樹立された株化細胞HThー7のConditioned Medium中に含まれる増殖促進活性について正常ヒト甲状腺細胞のものと比較検討した。酸耐性のIGF様成長因子もヘパリン結合性のFGF様成長因子も共に分離されたが、いずれも正常細胞の場合と異なり、ゲル濾過でみかけ上の分子量の異なる数個のピ-クに分離された。現在その性質について分析中である。
高機能をめざした金属錯体構造の精密制御

本研究課題の中で4つ主題を取り上げて以下の実績をあげた。1.単核錯体の構造精密制御と高機能化:上山は分子内NH-S水素結合でチオラト金属錯体の構造制御を行うことで酸化還元電位の調節を、海崎はクロム(III)錯体の構造異性化を分子内水素結合で制御した。田中は立体制御したRu(II)錯体を用いて二酸化炭素の多電子還元を、木村は、立体制御した環状配位子のNi(II)錯体で酸素の活性化を実現した。佐々木はポルフィリンMo(IV)錯体で可逆的な酸素運搬系を実現した。2.オリゴマー錯体の構造精密設計と高機能化:上原は二核化配位子を用いて酸素運搬酵素モデルを実現し、西田は二核鉄錯体で酸素の活性化機構を研究した。芳賀は二核ルテニウム錯体を用いてプロトトロピーを伴う酸化還元のスイッチングを実現した。福田は二核ニッケル錯体を用いてクロモトロピズム現象を見いだした。矢野はヘムエリトリンのRuアナローグを合成して、Ru_2(II,III)混合原子価状態を研究した。3.クラスター錯体の構造精密制御と高機能化:伊藤はカルボキシラト三核クラスターを連結させた化合物の遂次合成に成功した。巽はカルコゲニド三核タンタル錯体を前駆体として新規クラスターの合成法を確立した。荻野はシリレン架橋二核鉄錯体の光異性化に及ぼす立体効果を研究した。4.高秩序錯体集合系の構築と機能化:大川はジチオシュウ酸架橋の二元(Cr;Fe,Co,Ni)金属集積化合物を合成して、それぞれ、磁気転移温度が8、16、23Kの強磁性体であることを見いだした。大瀧はAgIをドープした超伝導性ガラスを合成して伝導機構を研究し、西出は固相膜にコバルト錯体を担持させた系で酸素促進輸送を実現した。宗像は銅(I)を集積させた超構造グラファイト化合物を合成して、導電性を実現させた。本研究班を4つ主題についてグループに分けて、以下の実積をあげた。1.単核錯体の構造精密制御と高機能化:上山はタングステン酸化環元酵素の活性中心のモデルの化合物の合成して構造を明かにし、海崎はクロム(III)二核錯体の構造異性化の機構解明と体本化学的制御を、田中はルテニウム(II)錯本による二素化炭素の活性化とホルムアルデヒドおよびギ酸への変換を実現した。宮本は高い抗腫瘍活性を有する新しいシスプラチン類縁体を合成し、矢野は金属錯本をヘッドグループとする新しい界面活性剤の設計・開発を行った。2.オリゴマー錯体の構造精密制御と高機能化:上原はヘムエリトリン数似機能を有する二核鉄(II)錯体の合成と酸素機構の解明を、芳賀はベンツイミダゾールを配位基とする二核ルテニウム錯体の合成とプロトン移動を伴うスイッチング機能を発現させた。福田はテトラケトナト架橋二核銅(II)およびニッケル(II)錯体がクロモトロビズムを示すことを明らかにした。3.クラスター錯体の構造精密制御と高機能化:伊藤は多電子酸化環元過程を可能とするルテニウム錯体とポルフィリンからなる複合系錯体の設計に成功し、佐々木は分子不斉を有する最初のMo(V)W(V)クラスター錯体として[MoV(μ-O)(μ-S)(O)_2(edta)]^<2->の合成に成功した。

巽は半サンドイッチ型タンタルカルコゲニド錯体を前駆体として新奇異核クラスター錯体の合成法を確立した。4.大川はシュウ酸架橋ヘテロ金属三次元集合体を基本骨格とする分子強磁性体の設計法を確立し、大瀧はAglをドープした超イオン伝導性ガラスのイオン伝導機構をEXA母Sで研究した。西出は固相膜に修飾ポルフィリンを担持させた系を開発して酸素促進輸送を実現し、宗像は銅および銀錯体を集積させた化合物で伝導性を実現させた。本研究課題の中で主題を4つに絞り、研究成果の充実をめざした。1.単核錯体構造の精密制御と高機能化:上山は、生体モデルとしてのチオラト金属錯体の構造制御を分子内水素結合で実現し、酸化還元電位の制御を行った。海崎はクロム(III)錯体の異性化を分子内水素結合でコントロールする例を見いだした。田中はRu(II)錯体を用いて炭素-炭素結合を伴う二酸化炭素の多電子還元に成功した。木村は立体制御した環状配位子を用いて亜鉛酵素類似機能を発現させた。2.オリゴマー錯体の構造精密設計と高機能化:上原は二核鉄および銅錯体で可逆的酸素単体を実現し、西田は二核鉄錯体で過酸化水素の不均化を行った。芳賀は二核ルテニウム錯体を用いて酸化還元のスイッチング機能を発現させ、福田はニッケル錯体を用いてガラス転移現象を初めて見つけた。矢野は有機・無機複合系を設計して糖の変換を行った。3.クラスター錯体の構造精密制御と高機能化:伊藤は、カルボキシラト架橋四核白金クラスターを合成して、構造特異的置換反応を見つけた。巽はカルコゲニド三核タンタル錯体を経由する新規クラスターの合成法を確立した。荻野は新しいシリレン架橋二核鉄錯体の光特異的な反応性を明らかにした。4.高秩序錯体集合系の構築と機能化:大川はジチオシュウ酸架橋の二元金属集積系を基礎とする分子強磁性体を合成した。大瀧はAglをドープした超伝導性ガラスの局所構造を明らかにして、伝導機構に検討を加えた。西出はシッフ塩基コバルト錯体を固体膜に担持させて気体分子輸送系を実現した。宗像は、銀及び銅を集積させた超構造化合物を合成して、新材料への展開の一方向を明確にした。
イネのアルミニウムシグナル感知機構の解明

本研究ではイネのAl耐性に重要な転写因子ART1の機能を制御する因子や植物のAlシグナルの感知に関わる遺伝子の単離、同定を行う。主に2つの方法で候補遺伝子の探索を行う。1つ目はART1と相互作用するタンパク質を酵母ツーハイブリット法で探索する。もう1つはpSTAR1-STAR1-GFP形質転換イネを利用し、Al非感知変異体のスクリーニングを行う。いずれも、候補となる遺伝子が単離できた場合、様々な分子生物学的手法を駆使してその機能を明らかにする。さらに変異体を用いアルミニウム耐性の比較や、ART1の下流の遺伝子の発現解析を行うことで、ART1の上流の制御機構に関与する新規因子を突き止める。
断熱消磁による極低温までの超高速物性測定法の開発

クロムミョウバンを用いた断熱消磁冷凍機の製作に成功した。室温から0.1Kの極低温まで2時間以内に到達し電気抵抗測定が可能である。冷却速度は従来の方法と比べて桁違いに早く、新物質開発、超伝導探索、試料評価などさまざまな場面で有効活用できる。開発した冷凍機を用いて強磁性超伝導体URhGeなどのさまざまな試料の電気抵抗測定による評価を行い、RRRが100近くの純良単結晶を得ることに成功した。成果は、新聞等でも報道された。また、研究者からの問い合わせが多いために、製品化も予定されている。1K以下の極低温は物性研究においてきわめて重要な技術であり、簡便、安価、迅速な極低温物性測定法の開発が望まれている。本研究は、常磁性塩を用いた断熱消磁法による冷凍機、それを用いた超高速物性測定を目的としたものである。開発した技術を用いて、重い電子系物質を中心としたさまざまな試料の物性を測定し、新奇超伝導探索を行なう。本年度は、クロムミョウバンを磁気冷凍材料として断熱消磁ピルを多数作成した。クロムミョウバン自体は熱伝導がきわめて悪いので、ピル内でいかに熱接触をとるかがきわめて重要である。また、極低温ではカピッツァ抵抗により熱伝導の問題がさらに深刻になる。本年度作成した断熱消磁ピルは、内部に多数の金線を配置し、これを低温端に電気的に接続することでこの問題を克服した。低温物性測定システム(PPMS)での使用を前提とした小型の断熱消磁ピルであり、ピル内で温度勾配をつけながら下部から上部へ徐々に結晶が成長するように工夫を施した。得られた断熱消磁ピルをPPMSにセットして冷却テストを行なったところ、室温から100mK以下まで2時間以内に到達できる性能を確認した。これは、物性測定用の冷凍機としては世界記録である。多くの低温物性の研究者からこの技術についての問い合わせを受けており、現在、製品としての販売も検討している。これまで、100mK以下の低温を得るためには希釈冷凍機を用いて、数日から1週間程度の時間をかけて冷却していた実験が、この技術とPPMSを組み合わせることで2時間で到達できるので、低温物性実験に革命的な変化をもたらすものと期待している。なお、試作した断熱消磁冷凍機を用いて多数の純良単結晶の評価を行い、さまざまな実験を行った。1K以下の極低温は物性研究においてきわめて重要な技術である。とりわけアクチノイド、希土類化合物を含む重い電子系物質のエネルギースケールは小さいので、1K以下の極低温実験が不可欠である。従来、1K以下の極低温実験は希釈冷凍機などを用いて行われてきた。この装置は、大型で室温から極低温まで温度下げるのに、最低でも2、3日かかる。最近、重い電子系物質の新奇超伝導体が続々と発見されており、もっと簡便に短時間に、しかも液体ヘリウムの消費を極力抑えた極低温技術の開発が待たれていた。本研究は、常磁性塩を用いた断熱消磁法による冷凍機、それを用いた超高速物性測定法の開発を目的としたものである。本年度は、昨年度に引き続き断熱消磁冷凍機(ADR)の開発を行った。クロムミョウバンを用いた断熱消磁冷凍機を多数作製した。低温物理物性測定システム(PPMS)にセットし、迅速に0.1Kまでの電気抵抗測定を行えるように常磁性塩ピルの配置、配線による熱流入の抑制、迅速に測定可能な測定プログラムなどさまざまな装置の最適化を行った。その結果、室温から0.1Kまで2時間以内に到達できる断熱消磁冷凍機が完成した。これを用いて、強磁性超伝導体URhGe、UCoGeやその他の重い電子系超伝導体UBe13、UPd2Al3、URu2Si2、UPt3など多数の試料の0.1Kまでの電気抵抗測定を行い、試料を評価した。UCoGeにおいては、150個以上の試料を電気抵抗測定し、残留抵抗比RRRが100を越える純良な試料を得ることに成功した。これらの試料は圧力実験、極低温磁化、中性子散乱、高エネルギーX線、光電子分光など多数の実験を行うために多数の研究者に提供された。断熱消磁冷凍機の開発の成功を受けてプレス発表を行なった。日経新聞、河北新報などで報道された。また、現在、本技術を用いた製品化が進行しつつある。固体物性本年度は、まずクロムミョウバンを用いた断熱消磁ピルの製作と冷却テストを計画していた。設計、製作、冷却テストに関して、さまざまな試行錯誤を重ねた。製作の初期は、冷却時の熱膨張の違いによる磁気冷凍材料の漏洩など、多くの問題が明らかになったが、改良を重ねることで、完成度の高い断熱消磁ピルの製作に成功した。

冷却テストによって、本来の目的にかなった実験ができることをわかり、今年度の研究計画はすべて達成することができた。得られた断熱消磁ピルを用いて、今後さまざまな物性測定ができるように開発を続ける。電気抵抗測定については、ほぼ問題なくできることがわかったが、比熱やその他の物性測定についても同様の開発を続ける。極低温は、外部からの熱流入をいかに防ぐかがきわめて重要であり、そのためのフィルタ製作とその最適化も行なう。同時に、さまざまな重い電子系化合物を100mK以下の極低温まで物性測定することで、異方的超伝導を含む新奇量子相の探索を目指す。また、圧力セル、無冷媒冷凍機、小型超伝導マグネットを組み合わせながら、極限環境下の実験をすすめる。
重力場中の光の湾曲における宇宙定数の寄与に関する研究

重力場中での光の曲がりに対する宇宙定数Λの寄与について(1) SyngeのWorld functionに基づくtime transfer functionを用いて評価し,宇宙定数が光の曲がりに寄与することを示した,(2)光にとってのRiemann計量であるopticalメトリック上に光の測地線,2本の動径方向のヌル測地線,背景時空の光のヌル測地線を投影した曲線によって囲まれた四角形を構成し,この四角形から光の全曲がり角を定義した.そしてGauss-Bonnetの定理から曲がった時空中での光の全曲がり角の計算公式を示し,宇宙定数は光の曲がりに寄与することを示した.光の湾曲を始めとするこれまでの様々な検証では,時空が漸近的に平坦なミンコフスキー時空になるという事が理論的前提となって来た.しかし,近年目覚ましい精度向上を遂げている観測的宇宙論における様々な観測結果から,宇宙定数Λ/ダークエネルギーの存在が強く示唆されている.しかし,宇宙に宇宙定数Λ/ダークエネルギーがあると.時空は一般に漸近的平坦にはならず,ユークリッド幾何学的な視点で光の曲がり角を論ずることができない.これまでの光の曲がりに対する宇宙定数Λの寄与に関する研究では,Schwarzschild-de Sitter時空における光の曲がりにおいて,宇宙定数Λが光の曲がりに寄与しない,宇宙定数は中心天体の質量Mと結びついた形で寄与する,または宇宙定数は中心天体の質量Mとは結びつかない形で寄与するなど,その結論は様々であった.今回,我々はTime transfer functionを用いた計算手法によって,宇宙定数Λは光の曲がりに寄与し,かつ,その主要項は中心天体の質量Mとは結びつかない形で現れることを示した.今回のTime transfer functionによる計算では,メトリックテンソルを直接積分する形となり,メトリックテンソル自体にΛが現れるために,結果として宇宙定数が光の曲がりに寄与する事が示された.本年度は,先に記述したように,Time transfer functionを用いた計算手法により,宇宙定数Λは光の曲がりに寄与し,かつ,その主要項は中心天体の質量Mとは結びつかない形で現れることを示した.また,本研究の計画に含まれている,漸近的に平坦にならない時空での光の曲がり角の定義および理論と観測量との関係を明確にするための取り組みとして,本年度は本来区別されるべきMinkowski,Schwarzschild,de Sitter,Schwarzschild-deSitter/Kottlerの各時空で,運動の積分をきちんと区別することが重要かつ必要であることを示した.本年度はこの成果に基づいて,球対称,軸対称性を仮定して,漸近的に平坦ではない時空における光の曲がり角の定義と解釈を与えるところまで進む予定であったが,そこまで至らなかったものの,積分定数の場合分けの必要性を明らかにした事で道筋を付けることができた.本研究の目的は重力場中における光の湾曲に対する宇宙定数Λの寄与という一般相対論および宇宙物理学における基礎的かつ根本的な問題を解決する事である.特に,曲がった時空における光の曲がり角の定義および理論と観測量との対応を明確にし,宇宙定数Λを含むSchwarzschild-de Sitter時空における光の湾曲に対する宇宙定数Λの寄与とその観測可能性を示す,光の湾曲を始めとするこれまでの様々な検証実験では,時空が漸近的に平坦なミンコフスキー時空になるという事が理論的前提となって来た.しかし一方で,近年目覚ましい精度向上を遂げている観測的宇宙論における様々な観測結果,例えばIa型超新星の距離・赤方偏移関係や,WMAP,Planckにおける宇宙背景放射の観測から,宇宙定数Λ/ダークエネルギーの存在が強く示唆されている.しかし,宇宙に宇宙定数Λ/ダークエネルギーがあると一般に時空は漸近的平坦にはならない.Schwarzschild-de Sitter時空において光の曲がりを計算すると,宇宙定数は光の曲がりに寄与しないという結果が得られ,長らく宇宙定数は光の湾曲に寄与しないと考えられてきた.しかし,Rindler & Ishak (2007)による宇宙定数は光の湾曲に寄与するという論文をきっかけにして,光の曲がりに対する宇宙定数の寄与の問題が改めて見直されてきているが,未だ解決に至っていない.本研究では,この問題の本質的・抜本的解決を目指すために,漸近的に平坦とならない時空において光の曲がり角を再定義するとともに,宇宙定数を含むモデルであるSchwarzschild-de Sitter時空ならびにKerr-de Sitter時空において,光の曲がりに対する宇宙定数の寄与を明らかにすることを目指す.重力場中における光線の曲がりにおいて,宇宙定数Λの寄与を明らかにすべく,本年度はGauss-Bonnetの定理に基づき考察を行ってきた.宇宙定数Λを考慮すると時空が漸近的平坦にならず,中心天体から十分離れた場所においてユークリッド幾何学における平行線公準がなりたたない.このために観測点から離れた場所の角度を求めることが出来なくなり,Schwarzschild時空での光の曲がりを計算する際に行われる手続きを取ることが困難となる.さらに,曲がり角の定義そのものにも曖昧さが残ってしまう.そこで,Gauss-Bonnetの定理を用いる事で,光の全曲がり角αを曲面上で三角分割した三角形の内角の和からπを引いたものとして定義する事ができる.もし,三角分割した三角形が平面内にあれば,三角形の内角の和はπであり,πとの差は0となる.Schwarzschild時空や宇宙定数Λを含むSchwarzschild-de Sitter