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ナノ超分子化学を駆使した伸縮自在型スポンジ結晶の創製

カチオン種とアニオン種から構成されるイオン結晶は、通常、極めて固く、スポンジのように自在に伸縮する事はあり得ない。本研究では、ナノ超分子化学を駆使して、カチオン種とアニオン種が異常に配列したイオン性ナノ超分子構造体を開発するとともに、圧力や温度などの外的因子に応じて自在に伸縮可能なイオン結晶の創製について検討した。まず、二種類の多座の有機配位子を用いて、チオール基とフォスフィン基が金(I)イオンに直線型に結合した二核錯体を合成、単離した。得られた二核錯体については、各種分光分析や元素分析などにより同定するとともに、代表的な二核錯体については単結晶X線構造解析によりその構造を決定した。これにより、この種の二核錯体の錯体配位子としての機能性に関する構造的知見を得た。次に、様々な六配位八面体構造をとりやすい金属イオンを上記で得た二核錯体と反応させたところ、特に、コバルト(II)イオンとの空気中での反応から、安定なカチオン性の多核錯体を得た。得られた多核錯体の反応溶液に、無機アニオンを各種添加することにより、様々なイオン結晶を単離した。各種分析機器を用いて、それらの同定ならびに基礎物性の調査を行うとともに、代表的な化合物については、X線構造解析によりその分子構造および結晶構造を決定した。この際、温度を変えてX線測定を行い、温度変化による結晶体積の変化を調査した。また、加熱脱溶媒に伴う格子体積の変化についても、単結晶X線解析および粉末X線解析を用いて調査した。その結果、得られた結晶は、単結晶性を維持したまま、加熱・加湿によって可逆的に結晶水が脱着し、これに伴い、結晶格子が可逆に伸縮することが分かった。本研究では、ナノ超分子化学を駆使して、カチオン種とアニオン種が巨大な間隙空間を形成するように配列したイオン性ナノ超分子構造体を開発するとともに、圧力や温度などの外的因子に応じて自在に伸縮可能なイオン結晶の創製について検討した。得られた多核錯体の反応溶液に、酸化還元不活性な無機アニオンを各種添加することにより、対アニオン種の異なる多核金属化合物の単離を目指した。単離できた化合物については、各種分析機器を用いて、それらの同定ならびに基礎物性の調査を行った。また、代表的な化合物については、試行錯誤を繰り返して単結晶を合成し、その分子構造および結晶構造を決定するためにX線構造解析を進めた。研究実施の概要に記したように、伸縮自在型イオン結晶の構築に有用と期待される錯体配位子の合成に成功している。また、その構造を単結晶X線解析から明らかにし、金属イオンに対する錯体配位子としての機能性を認めている。さらに、金属イオンとの反応により、目的とするイオン性の多核金属錯体の形成を認めるとともに、対アニオン種の添加によりX線解析に適した結晶性化合物も得て構造解析を進めており、研究は順調に進展していると言える。まず、昨年度と同様の手法により、異なる二種類の多座の有機配位子を用いて、チオール基とフォスフィン基が金(I)イオンに直線型に結合した二核錯体を新たに合成、単離した。これにより、新規二核錯体の錯体配位子としての機能性に関する構造的知見を得た。次に、昨年度得られた反応に関する知見を基に、二核錯体とコバルト(II)イオンを空気中で反応させ、カチオン性の多核錯体を合成した。得られた多核錯体の反応溶液に、様々な無機アニオンや有機アニオンを添加することにより、対アニオン種の異なるイオン結晶の単離を行った。単離できた化合物については、各種分析機器を用いて、それらの同定ならびに物性と反応性の調査を行った。また、代表的な化合物については、X線構造解析に適した単結晶の合成、ならびにその分子構造と結晶構造の決定を行った。研究実施の概要に記したように、伸縮自在型イオン結晶の構築に有用と考えられる錯体配位子の合成に成功した。

また、錯体配位子の構造を単結晶X線解析により明らかにし、金属イオンに対する配位能を確認した。さらに、コバルトイオンとの反応を行い、目的とするイオン性の多核金属錯体の形成を認めるとともに、対アニオン種の添加によりX線解析に適した結晶性化合物も単離した。単離したイオン結晶のいくつかについては、加熱脱水操作に対する構造安定性を確認するとともに、脱水前後の単結晶X線構造解析から結晶の伸縮挙動を認めており、研究は順調に進展したと言える。カチオン種とアニオン種から構成されるイオン結晶は、通常、極めて固く、スポンジのように自在に伸縮する事はあり得ない。本研究では、ナノ超分子化学を駆使して、カチオン種とアニオン種が異常に配列したイオン性ナノ超分子構造体を開発するとともに、圧力や温度などの外的因子に応じて自在に伸縮可能なイオン結晶の創製について検討した。まず、二種類の多座の有機配位子を用いて、チオール基とフォスフィン基が金(I)イオンに直線型に結合した二核錯体を合成、単離した。得られた二核錯体については、各種分光分析や元素分析などにより同定するとともに、代表的な二核錯体については単結晶X線構造解析によりその構造を決定した。これにより、この種の二核錯体の錯体配位子としての機能性に関する構造的知見を得た。次に、様々な六配位八面体構造をとりやすい金属イオンを上記で得た二核錯体と反応させたところ、特に、コバルト(II)イオンとの空気中での反応から、安定なカチオン性の多核錯体を得た。得られた多核錯体の反応溶液に、無機アニオンを各種添加することにより、様々なイオン結晶を単離した。各種分析機器を用いて、それらの同定ならびに基礎物性の調査を行うとともに、代表的な化合物については、X線構造解析によりその分子構造および結晶構造を決定した。この際、温度を変えてX線測定を行い、温度変化による結晶体積の変化を調査した。また、加熱脱溶媒に伴う格子体積の変化についても、単結晶X線解析および粉末X線解析を用いて調査した。その結果、得られた結晶は、単結晶性を維持したまま、加熱・加湿によって可逆的に結晶水が脱着し、これに伴い、結晶格子が可逆に伸縮することが分かった。いくつかの化合物については、単結晶X線解析によりカチオン性多核錯体の構造を明らかにしているが、構造解析の精度が良くないために、細部についての詳細な構造についてはいまだ不明である。そこで、29年度は、これらの化合物について、極めて良好な単結晶を作成し、より精度の高い単結晶X線解析を行う。また、他の化合物についても単結晶の合成とX線解析による構造決定を進める。これにより、外的因子に応じて自在に伸縮可能なイオン結晶の創製、ならびに、この種の構造体の形成に関する指導原理を追求して行く。上記で述べたように、いくつかのイオン結晶については、加熱脱水操作に対する構造安定性、ならびに脱水前後の単結晶に対するX線構造解析から結晶の伸縮挙動を認めている。一方、特に脱水後の結晶の構造解析の精度が良くないために、細部の構造変化についてはいまだ不明である。そこで、30年度は、加熱脱水操作に対して、より安定なイオン結晶を作成し、精度の高い単結晶X線解析を行う。また、対アニオン種の異なる他の化合物についても単結晶の合成、加熱脱水操作、および脱水前後の結晶に対するX線構造解析を進める。これにより、水分子の脱着に伴って伸縮可能なイオン結晶の創製、ならびに、この種の構造体の形成に関する指導原理を追求する。
末梢神経損傷の機能回復に関わる中枢メカニズムの解明と反復経頭蓋磁気刺激法の効用

本研究は,末梢神経損傷の機能回復に関する中枢メカニズムを明らかにすると同時に,反復経頭蓋磁気刺激法(rTMS)の治療効果を検証することを目的としている.具体的には,まず実験動物において末梢神経損傷モデルを作製し,機能回復に伴う末梢神経系および中枢神経系の興奮性変化を明らかにする.また,実験動物の頭蓋上で皮質運動野に対してrTMSを実施し,それが末梢神経損傷の機能回復に与える影響について調べる.さらに人を対象に,健常者においてrTMSの介入による中枢神経系と末梢神経系の興奮性変化を明らかにしたうえで,末梢神経損傷患者においてrTMSの効果について検討し,効果的なリハビリテーション治療を目指す.本研究は,末梢神経損傷の機能回復に関する中枢メカニズムを明らかにすると同時に,反復経頭蓋磁気刺激法(rTMS)の治療効果を検証することを目的としている.具体的には,まず実験動物において末梢神経損傷モデルを作製し,機能回復に伴う末梢神経系および中枢神経系の興奮性変化を明らかにする.また,実験動物の頭蓋上で皮質運動野に対してrTMSを実施し,それが末梢神経損傷の機能回復に与える影響について調べる.さらに人を対象に,健常者においてrTMSの介入による中枢神経系と末梢神経系の興奮性変化を明らかにしたうえで,末梢神経損傷患者においてrTMSの効果について検討し,効果的なリハビリテーション治療を目指す.
単一細胞観測システムを用いた細胞への化学物質ダイナミクス解析法の開発

細胞ハンドリング技術の一つとして、生きたままの微生物細胞を迅速に分離できるキャピラリー電気泳動(CE)に着目した研究を行った。分離した微生物試料の検出に微生物同定法として着目されているマトリックス支援レーザー脱離イオン化-質量分析法(MALDI-MS)を適用し、微生物の迅速分離同定技術としても有用なシステムの構築を目指した。今回構築したCE/MALDI-MS測定システムはCEで達成された高い分離度を損なうことなく分離試料をマトリックス試薬と混合し、MALDIプレートに転写が可能となるように連続塗布を行う新規インターフェースを構築、採用した。本システムの評価にはXY方向にプレートを移動させて各位置におけるマススペクトルを取得する手法であるイメージングMSを採用し、プレートに塗布した試料の分布や分離度による評価を可能とした。微生物細胞を試料とした場合については、CEで分離した後にインターフェース部でマトリックス液と混合しながら細胞からバイオマーカー成分を抽出および検出するシステムとして既に特許を出願している。大腸菌や酢酸菌を対象とし、構築したCE/MALDI-MSシステムを用いて各微生物の細胞内タンパク質に由来すると考えられるピークを検出することができた。本システムによって複数の微生物の中から目的の微生物を分離・分取することが可能となり、かつ細胞内タンパク質をバイオマーカーとすることにより分離した微生物を同定する手法としての可能性を示すことができた。細胞のハンドリング技術の一つとして,生きたままの微生物細胞を迅速に分離できるキャピラリー電気泳動(CE)に着目した研究を行った。分離した微生物試料の検出に微生物同定法として着目されているマトリックス支援レーザー脱離イオン化-質量分析法(MALDI-MS)を適用し,微生物の迅速分離同定技術としても有用なシステムの構築を目指した。このようなCE/MALDI-MS測定システムではCEで達成された高い分離度を損なうことなく分離試料をマトリックス試薬と混合し,MALDIプレートに転写する技術が要求される。そこで,CE分離出口部分で分離試料とマトリックス剤を混合し,X-Yステージを用いてMALDIプレート上に連続した試料塗布を行う新しいCE/MALDIインターフェースを構築した。また,XY方向にプレートを移動させて各位置におけるマススペクトルを取得する手法であるイメージングMSによる測定を行い,プレートに塗布した試料の分布や分離度を用いてインターフェースを評価した。標準タンパク質を用いてCE分離液とマトリックス溶液の混合比(流速比),プレート移動速度,マトリックス送液用キャピラリー径について検討を行い,CEの分離度を保持した状態でプレートへの試料塗布を可能とし,これらの成果は現在論文にまとめている。微生物細胞を試料とした場合については,CEで分離した後にインターフェース部でマトリックス液と混合しながら細胞からバイオマーカー成分を抽出および検出するシステムとして既に特許を出願している。大腸菌を用いた検討の結果,構築したCE/MALDI-MSシステムを用いて大腸菌に固有の分子量をもつリボソームタンパク質を検出することができた。本システムによってCEで分離した試料をその分離度を損なわずにプレートに転写することが可能となり,さらに大腸菌の迅速分離同定の可能性を示すことができた。
心筋の機能維持・代謝制御とその破綻に関わる転写・エピジェネティック制御機構の解明

本研究では、不全心において特徴的に認められる遺伝子発現変化に関わる転写・エピジェネティック調節経路の解明を通した慢性心不全の分子病態解明と、新規治療標的・戦略の同定・構築をめざし、以下の研究を主に行った。1),心筋特異的NRSFコンディショナルノックアウトマウス(CKO)の表現系解析及びその分子機構解明。2)Rho依存性転写活性化因子MRTF-Aの病的心筋リモデリングにおける意義の解析とそれに基づく新規心不全予防・治療薬開発。3)新規心不全治療標的としてのTRPC6/3イオンチャネルの意義の解明。本申請研究では、不全心において特徴的に認められる遺伝子発現変化に関わる転写・エピジェネティック調節経路の解明を通した慢性心不全の分子病態解明と、それに基づく新規治療標的・戦略の同定・構築をめざし、これまで申請者が明らかにしてきた病的心筋リモデリングに関わる転写調節経路について解析を行う。本年度は具体的に以下のような研究を行った。心筋特異的NRSFノックアウトマウスは生後心機能低下と致死性不整脈を起こし生後10週くらいまでに突然死する。これらマウスと、優性抑制変異型NRSF心筋過剰発現マウス(dnNRSF-Tg)との遺伝子発現を比較検討した結果、GタンパクをコードするGNAO1遺伝子の発現が共に更新していることを見出した。そこで、これらマウスへPTX投与を行ったところ、その心機能を改善させ、生存率を延長させる可能性を見出した。現在GNAO1ノックアウトマウスを入手し、これらマウスにおけるGNAO1の意義を解析中である。また心筋特異的NRSFノックアウトマウスにおける心筋代謝経路の解析についても継続した検討を行っている。MRTF-Aの阻害薬が心不全マウスであるdnNRSF-Tgの心機能を改善させる可能性について確認するための投与実験を継続した。TRPC阻害薬を心不全モデルマウスであるdnNRSF-Tgに投与し、その心機能が改善される結果をプレリミナリーに得、その解析を継続している。またTRPC3/6ダブルノックアウトマウスを入手し、dnNRSF-Tgとの交配を開始した。本年度は昨年度から引き続き具体的に以下のような研究を行った。昨年度までの研究で心筋特異的NRSFノックアウトマウスおよび優性抑制変異NRSF心筋特異的過剰発現マウス(dnNRSF-Tg)の心機能低下にGaphaOタンパクをコードするGNAO1遺伝子の発現亢進の関与を見出し、上記2系統のマウスとGNAO1ノックアウトマウスの交配を行い、その表現型を解析した。現在までのプレリミナリーなデータではGNAO1ヘテロノックアウトにより上記2系統マウスの心機能が改善する結果が得られており、現在その詳細な分子機構の解析を行っている。より選択性の高く、オフターゲット効果の少ないMRTF-A阻害薬開発を共同研究で進めると同時に、心不全マウスであるdnNRSF-TgとMRTF-Aノックアウトマウスとの交配を開始し、解析を開始した。またTRPC3/6ダブルノックアウトマウスとdnNRSF-Tgとの交配を行い、現在その表現型解析を行っている。昨年度の研究成果を継続、発展させ、NRSFエピジェネティクス経路の下流標的としてのGNAO1の可能性を見出し、そのノックアウトマウスも使用して興味深い結果を得て研究を継続している。またその他の経路に関しても複数系統のノックアウトマウスの開発に成功し、また一部は心臓病モデルに対する阻害薬投与も行い、それら解析を行っており、今後のさらなる解析結果の蓄積に興味がもたれる。本研究では、不全心において特徴的に認められる遺伝子発現変化に関わる転写・エピジェネティック調節経路の解明を通した慢性心不全の分子病態解明と、新規治療標的・戦略の同定・構築をめざす。本年度は昨年度から引き続き以下の研究を行った。昨年度までの研究で心筋特異的NRSFノックアウトマウスおよび優性抑制変異NRSF心筋特異的過剰発現マウス(dnNRSF-Tg)の心機能低下にGaphaOタンパクをコードするGNAO1遺伝子の発現亢進の関与を見出し、上記2系統のマウスとGNAO1ノックアウトマウスの交配を行い、その心機能の改善を確認した。その分子機序として、T管以外の細胞脈表面からのCaイオン流入の変化が関与していることを見出した。またGNAO1遺伝子上にNRSEを同定し、GNAO

1がNRSFの直接の標的分子であること、また圧負荷心モデルの左室においてGNAO1発現が亢進していることを確認した。2)Rho依存性転写活性化因子MRTF-Aの病的心筋リモデリングにおける意義の解析とそれに基づく新規心不全予防・治療薬開発。より選択性の高いMRTF-A阻害薬開発を共同研究で引き続き進めると同時に、心不全マウスであるdnNRSF-TgとMRTF-Aノックアウトマウスとの交配を行い、解析を継続した。3)新規心不全治療標的としてのTRPC6/3イオンチャネルの意義の解明。TRPC阻害薬を心不全モデルマウスであるdnNRSF-Tgに投与し、その心機能改善効果の解析を継続して行った。またTRPC3/6ダブルノックアウトマウスとdnNRSF-Tgとの交配を行い、その心機能解析も行った。同時に肺高血圧モデルにおいてTRPC阻害薬、TRPC3/6ノックアウトは肺動脈圧上昇を減少させることを見出した。本研究では、不全心において特徴的に認められる遺伝子発現変化に関わる転写・エピジェネティック調節経路の解明を通した慢性心不全の分子病態解明と、新規治療標的・戦略の同定・構築をめざし、以下の研究を主に行った。1),心筋特異的NRSFコンディショナルノックアウトマウス(CKO)の表現系解析及びその分子機構解明。複数の心筋の遺伝子発現調節経路に関してアプローチを継続しており、一部興味深いデータが得られ、解析を進めている。またこれら解析のための複数の遺伝子改変動物の開発、入手に成功し、今後の解析の進行が期待できる。研究はおおむね順調に進捗しており本年度も複数の遺伝子改変動物を用いて精力的に研究を推進したい。具体的には特に以下の項目を中心に研究を継続、展開したい。NRSFエピジェネティクス経路下流標的におけるGNAO1の関与に関する解析をそのノックアウトマウスおよび阻害薬を用いてさらに詳細を検討する。また、NRSF CKOを用いて、おこなったマイクロアレイ解析などのエピゲノム解析法結果からさらなる下流標的の同定を試みる。2)心不全マウスであるdnNRSF-TgとMRTF-Aノックアウトマウスとの交配を継続し、その解析を行う。3) TRPC3/6ダブルノックアウトマウスとdnNRSF-Tgとの交配を継続し、その表現型解析を行う。4)心筋特異的薬剤誘導性HDAC1/2ダブルコンディショナルノックアウトマウス(CKO)の解析。HDAC1/2の成獣マウス心筋におけるダブルCKOを作成しており、その表現形質及びそこに関わる転写・エピゲノム制御機構を解析する。5) LSD1およびG9
ブラックホール候補天体における状態遷移とジェット発生機構の解明

本研究はブラックホール候補天体のスペクトル状態遷移とジェット発生時の物理的状況を、理論モデルを観測と比較することで検証・解明することが目的である。本年度は昨年開発した解析的な手法を使い、光学的に薄い降着流の解も求めた。また、降着率が大きい場合に予想される光学的に厚いアウトフローが観測的にどう見えるか?を調べた。(次ページの研究発表欄の論文のうち、最初の2つは昨年の研究実績報告書で触れたので省略する)1.光学的に薄い降着流は理論的にもジェットが出やすいことが指摘されているが、解析的な扱いが難しい。従来から光学的に薄い降着流には、自己相似解と呼ばれる解析解が存在するが、その適用範囲は非常に限られている。我々は昨年開発した手法でエネルギー方程式を修正すると、非常に幅広い領域でも適用できることがわかった。この解は、ブラックホール候補天体の静穏時で観測されている、光学的に薄い領域と厚い領域の遷移半径を評価する際や統計的な扱いも容易になると思われ、今後の発展が期待される。この結果は、2007年4月に日本天文学会欧文論文誌への掲載が決まっている。2.相対論的なアウトフローが観測的にどうみえるか?を球対称風の場合について、相対論的なドップラー効果、ブラックホールによる時空の歪み等を効果も考慮して計算を行った。結果、質量放出率が大きい場合、アウトフローが作る光球面の半径は降着円盤の幾何学的な厚みを上回り、実際の観測はアウトフローが形成する光球面を見ている可能性を指摘した。この結果は、2006年8月にプラハで行われた国際天文連合総会で発表した。3.東京大学の高橋労太氏と共同で、昨年出版した"食のあるブラックホール候補天体の光度曲線解析"の手法を応用し、食の光度曲線のプロファイルからブラックホールの回転を見積もる方法を提案した。その際、恒星の大気の効果も考慮したが、結果的に光度曲線の非対称性の度合いから、ブラックホールの回転パラメータの制限が可能であることがわかった。この結果はMonthly Notices of the Royal Astronomical Society誌に出版された。本研究はブラックホール候補天体のスペクトル状態遷移とジェット発生時の物理的状況を、理論モデルを観測と比較することで検証し、解明することが目的である。本年度は主に相対論効果を考慮したスペクトル計算コードの開発と、アウトフローの効果を含めた降着円盤の構造を求める計算コードを開発した。1.超臨界降着円盤からのスペクトルは、相対論効果や降着流の幾何学的な厚みが重要だと思われているにもかかわらず、観測者に対する軌道傾斜角の依存性は殆んど議論されてこなかった。私が開発したスペクトル計算コードは、Ray-Tracing Methodを使うことで、特殊相対論的なドップラー効果だけでなく、一般相対論的な効果(重力による光の曲がり)が扱えるだけでなく、降着円盤の幾何学的な厚みの効果(自己遮蔽効果)もすべて計算可能にした。その結果、降着円盤の観測者に対する傾斜角が70度以上になると、ブラックホール近傍からの放射が隠されることを示した。これは今までの研究にはない、新しい知見である。この結果はまとめられ、Publications of Astronomical Society of Japan誌に投稿し、3月23日に受理されている。2.今までの超臨界降着流の計算には輻射によるアウトフローの効果が含まれていない。降着流の各半径で輻射と重力を計算し、そのバランスからアウトフローのモデリングを行うことで、アウトフローの効果が入った降着流の構造を計算することに成功した。結果、今までの超臨界降着流モデルでは、熱的に安定な解しか得られなかったのに対し、アウトフローを考慮することによって、熱的に不安定な解が得られた。さらにブラックホール近傍ほど降着率が低い領域が形成され、不安定の時間スケールが短くなることを示した。この結果は、2005年3月に行われた日本天文学会春季年会で発表した。本年度は昨年開発したスペクトル計算コードを使い、理論スペクトルと観測とを比較する方法を提案した。それと同時に、超臨界降着円盤の新しい解析解を発見した。1.昨年開発した一般相対論的な光線追跡法による計算コードを使って、食のあるブラックホール候補天体の光度曲線解析に応用した。その結果、光度曲線の非対称性の度合い、"歪度"を測ることで、降着円盤モデル(正確には質量降着率)を制限可能であることがわかった。この結果はPublications of Astronomical Society of Japan誌に出版されている。2.熱的不安定性による降着円盤の状態変化における観測的特徴について、川田明寛、福江純両氏と共に共同研究を行った。実際には熱的不安定性のシミュレーションデータを用いて、光線追跡法のコードを用いて可視化と理論スペクトルの計算を行った。その結果、軌道傾斜角によつては、熱的不安定性によるバーストが起こっているにも関わらず、円盤の幾何学的な厚みが増加する効果によって、観測的に暗く見えることがあることを示した。これはブラックホール候補天体が超臨界降着状態にあるにも関わらず、観測的に発見されていないことを示唆する。この結果は、4月25日のPublications of Astronomical Society of Japan誌に出版される予定である。3.また、放射圧優勢な降着円盤の解析解を発見した。これは以前から研究されていた、自己相似解の拡張版だが、非常に幅広い領域で数値解をうまく近似できている。

この解を使えば、今まで不可能だった超臨界降着流のオーダー評価や統計的な扱いも容易になると思われる。この結果は、2006年3月に行われた日本天文学会春季年会で発表した。本研究はブラックホール候補天体のスペクトル状態遷移とジェット発生時の物理的状況を、理論モデルを観測と比較することで検証・解明することが目的である。本年度は昨年開発した解析的な手法を使い、光学的に薄い降着流の解も求めた。また、降着率が大きい場合に予想される光学的に厚いアウトフローが観測的にどう見えるか?を調べた。(次ページの研究発表欄の論文のうち、最初の2つは昨年の研究実績報告書で触れたので省略する)1.光学的に薄い降着流は理論的にもジェットが出やすいことが指摘されているが、解析的な扱いが難しい。従来から光学的に薄い降着流には、自己相似解と呼ばれる解析解が存在するが、その適用範囲は非常に限られている。我々は昨年開発した手法でエネルギー方程式を修正すると、非常に幅広い領域でも適用できることがわかった。この解は、ブラックホール候補天体の静穏時で観測されている、光学的に薄い領域と厚い領域の遷移半径を評価する際や統計的な扱いも容易になると思われ、今後の発展が期待される。この結果は、2007年4月に日本天文学会欧文論文誌への掲載が決まっている。2.相対論的なアウトフローが観測的にどうみえるか?を球対称風の場合について、相対論的なドップラー効果、ブラックホールによる時空の歪み等を効果も考慮して計算を行った。結果、質量放出率が大きい場合、アウトフローが作る光球面の半径は降着円盤の幾何学的な厚みを上回り、実際の観測はアウトフローが形成する光球面を見ている可能性を指摘した。この結果は、2006年8月にプラハで行われた国際天文連合総会で発表した。3.東京大学の高橋労太氏と共同で、昨年出版した"食のあるブラックホール候補天体の光度曲線解析"の手法を応用し、食の光度曲線のプロファイルからブラックホールの回転を見積もる方法を提案した。その際、恒星の大気の効果も考慮したが、結果的に光度曲線の非対称性の度合いから、ブラックホールの回転パラメータの制限が可能であることがわかった。この結果はMonthly Notices of the Royal Astronomical Society誌に出版された。
Xkr8による細胞膜リン脂質のスクランブル機構の解明

昨年度までにXkr8のサブユニットとしてBSG/NPTNを同定し、Xkr8はそれらのどちらかに結合することで細胞膜に移行することから、BSG/NPTNはXkr8を細胞膜に移行させるためのシャペロンとして機能すると結論付けた。。一方で、同じファミリーメンバーのXkr4に関してはBSG/NPTNの両方を欠損させた細胞に発現させても細胞膜に移行することから別のシャペロンがあると考えられる。そこでXkr4発現細胞においてXkr4複合体を解析するとXkr4以外のタンパク質は含まれていないことが分かった。ゆえに、Xkr4を細胞膜に移行させるサブユニットがあるとすると、Xkr4を細胞膜に移行させた後、Xkr4から解離していると考えられた。これは、Xkr4を細胞膜に移行させるシャペロンを同定するためには、タンパク質間結合を指標とした生化学的なアプローチではなく、遺伝学的なアプローチが適していることを意味している。そこで、活性化型Xkr4にtagRFPを付加したものを細胞に発現させ、NBD-PCの取り込み活性をスクランブラーゼ活性の指標にした遺伝学的スクリーニングを行うことにした。すなわち、活性化型Xkr4-tagRFPを発現している細胞にCRSPR/Cas9 sgRNA libraryを発現させ、Xkr4の発現はあるものの(tagRFP positive)、NBD-PCの取り込み活性が無い細胞集団をFlow cytometryを用いてソーティングした。その結果、そのような細胞が濃縮されることが分かった。現在、この細胞よりゲノムDNAを調製し、組み込まれたsgRNAをPCRにより増幅し、次世代シークエンサーを用いて解析している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。我々はこれまでにアポトーシス時のホスファチジルセリン(PS)の露出に関わるタンパク質(スクランブラーゼ)としてXkr8を同定している。しかしながらXkr8がそれ自身単独で機能するのか、他の分子(サブユニット)と協調して機能するのかについては明らかとなっていない。そこでまず、Xkr8複合体を解析することから始めた。手法としては、タンパク質複合体を壊さない状態で解析できるBlue-native PAGE (BN-PAGE)によって複合体を観察し、複合体を壊さずに可溶化できる界面活性剤のスクリーニングした。その結果、DigitoninやCL47,CL48を用いた時に240kDaの複合体が観察された。一方でTritonやNP40で処理するとそのサイズが小さくなる(140kDa付近)ことから、Xkr8複合体が崩壊すると考えられた。そこでDigitoninやCL47で可溶化したXkr8複合体をビーズを用いた免疫沈降により精製し、Xkr8複合体をビーズ上でTriton処理した後、溶出液をSDS-PAGE、銀染色により解析したところ、Xkr8(40kDa)とはサイズの異なる分子量(60kDa)のタンパク質が検出された。ゆえにXkr8複合体にはXkr8とは異なるタンパク質が存在することが確認された。Xkr8複合体を壊さずに可溶化できる界面活性剤を同定し、それを用いてXkr8複合体に存在する他のタンパク質の存在を確認することができたため。我々はこれまでにアポトーシス時に細胞膜上においてホスファチジルセリン(PS)の露出を実行するタンパク質(スクランブラーゼ)としてXkr8を同定している。前年度、Xkr8の形成する複合体をBlue-Native PAGE(BN-PAGE)により調べた結果、BN-PAGE上で240kDa(実際は120kDa程度)の複合体を形成していることが分かった。本年度、免疫沈降によりXkr8複合体を精製し、マス・スぺクトロメトリーにより複合体の解析を行ったところ、その構成要素としてI型膜タンパク質のBasigin(BSG)とNeuroplastin(NPTN)を同定した。BSGとNPTNの両方を欠損させた細胞ではXkr8の複合体は消失したが、BSG、NPTNのどちらかを発現させることで複合体形成はレスキューされた。またBSG,NPTNの両方を欠損させた細胞ではアポトーシス時のPS露出が減弱したことより、BSG,NPTNはXkr8の機能に必要であることが分かった。詳細に調べると、BSG,NPTNの両方を欠損させた細胞ではXkr8が細胞膜に局在せず、細胞質内にとどまることが分かった。一方でこの細胞にBSG,NPTNのどちらかを発現させるとXkr8の細胞膜への局在が可能となったことより、BSG,NPTNはXkr8を細胞膜に移行させるシャペロンとして機能すると結論付けた。Xkr8複合体の構成要素を同定しその機能を明らかにすることができたため。細胞膜を構成するリン脂質は非対称的に存在しており、ホスファチジルセリン(PS)は、細胞膜の内側に存在している。しかしながら細胞がアポトーシスにより死んだ時には、PSはスクランブラーゼの活性化によって細胞表面に露出する。私たちはこれまでに、アポトーシス時にカスパーゼによる切断で活性化するスクランブラーゼ、Xkr8を同定した。そしてその後の解析において、Xkr8はBSG/NPTNといったシャペロンと複合体を形成することで細胞膜に移行することを見出している。また、Xkr8は細胞膜上でカスパーゼによって切断されることでダイマー化し活性化することを見出した。本年度はXkr8の活性化がダイマー化で十分なのか否かを検討した。

Xkr8のC末端、もしくはN末端に薬剤の添加によりダイマー化するドメインの融合、ダイマー化する蛍光タンパク質の融合、ダイマー化するタンパク質(BCR等)の融合など、様々な手法によりダイマー化を誘導したが、Xkr8はほとんど活性を示さなかった。このことより、Xkr8の活性化にはダイマーの形成のみでは十分でないことが分かった。また、BSG/NPTNの両方を欠損する細胞に同じファミリーのXkr4を発現させたところ、BSG/NPTNがなくてもXkr4は細胞膜に局在することが分かった。実際、BSG/NPTNがなくても細胞膜に移行したXkr4はカスパーゼの刺激により活性化し、PSを細胞表面に露出する。このことより、Xkrファミリーは、それぞれのメンバーごとに異なるシャペロンと複合体を形成することで細胞膜に局在しリン脂質スクランブル活性を持つと結論付けた。Xkr8の活性化について、ダイマー化のみでは十分でないという知見を得ることができた。また、Xkr8のシャペロンとして同定したBSG/NPTNが他のファミリーメンバーに必要ないことを示唆する結果を得ることができた。これらの結果をもとに来年度、更なる分子機構の解明へと進むことができるためおおむね順調だと結論付けた。昨年度までにXkr8のサブユニットとしてBSG/NPTNを同定し、Xkr8はそれらのどちらかに結合することで細胞膜に移行することから、BSG/NPTNはXkr8を細胞膜に移行させるためのシャペロンとして機能すると結論付けた。。一方で、同じファミリーメンバーのXkr4に関してはBSG/NPTNの両方を欠損させた細胞に発現させても細胞膜に移行することから別のシャペロンがあると考えられる。そこでXkr4発現細胞においてXkr4複合体を解析するとXkr4以外のタンパク質は含まれていないことが分かった。ゆえに、Xkr4を細胞膜に移行させるサブユニットがあるとすると、Xkr4を細胞膜に移行させた後、Xkr4から解離していると考えられた。これは、Xkr4を細胞膜に移行させるシャペロンを同定するためには、タンパク質間結合を指標とした生化学的なアプローチではなく、遺伝学的なアプローチが適していることを意味している。そこで、活性化型Xkr4にtagRFPを付加したものを細胞に発現させ、NBD-PCの取り込み活性をスクランブラーゼ活性の指標にした遺伝学的スクリーニングを行うことにした。すなわち、活性化型Xkr4-tagRFPを発現している細胞にCRSPR/Cas9 sgRNA libraryを発現させ、Xkr4の発現はあるものの(tagRFP positive)、NBD-PCの取り込み活性が無い細胞集団をFlow cytometryを用いてソーティングした。その結果、そのような細胞が濃縮されることが分かった。現在、この細胞よりゲノムDNAを調製し、組み込まれたsgRNAをPCRにより増幅し、次世代シークエンサーを用いて解析している。Xkr8複合体に含まれるXkr8以外のタンパク質をマス・スペクトロメトリーを用いて同定し、同定されたタンパク質の解析を進める予定である。Xkr8複合体の構成要素としてBSG,NPTNを同定したが、Xkr8と同じファミリーに属するXK(Xkr1)においてはII型膜タンパク質のKellと複合体を形成すると報告されている。
誘電率10000超を示す液晶化合物の強誘電性の実証とメカニズムの解明

小さなインプットで大きなアウトプットを示す材料の開発とその基盤科学の確立は将来の超省エネルギー、AIスマート制御、高精度自動化技術の実現のため重要である。応募者らは、比誘電率および誘電異方性が10000を超える液晶物質(DIO)を発見し、その異常な特性の原因はDIOが強誘電性を示すためという仮説を立てた。一方で、DIOは流動性の高いネマチック的分子配向秩序を示し強誘電性に必要とされる対称性を有していない。また、従来の液晶科学の常識ではDIOの大きな誘電率等は説明できない。そこで、本研究では、1)DIOと類似構造を有する様々な化合物を合成し、鍵となる分子構造を特定、2)強誘電的配向(分子の双極子モーメントが自己相関的に一方向に揃った分子配列)に関与する分子数の定量的評価、3)分光学的計測に基づく分子間相互作用の解析、4)位相干渉が可能な第二次高調波顕微鏡の試作とドメイン内の分極方向の同定を行う。H30年度は、比誘電率および誘電異方性が10000を超える液晶物質(DIO)の混合による相共同の変化および誘電緩和、分極反転挙動、第二次高調波発生などの諸物性を測定した。特にアルキル鎖の短いDIO化合物では、誘電緩和周波数が高いため通常の電極ではカットオフ周波数により測定可能範囲を確保することが難しかった。そこで、電極面積を小さく、かつセルギャップを大きくし、測定可能レンジを拡大することに成功した。その電気光学応答や第二次高調波発生顕微鏡の装置設計を行い、組み立てを開始した。また、北里大学の渡辺助教との共同研究により分子動力学シミュレーションによるDIO分子の安定配列の計算を開始した。従来まで、DIO化合物において異常に大きな誘電率が発現する相(MP相)は冷却時のみのモノトロピック相であった。混合による相挙動を詳細に調べた結果、ある組成でエナンチオトロピックになることが判明した。また、DIOのアルキル鎖の異なる化合物においてもMP相の存在が確認され、MP相の普遍性が実証された。これらの成果はこの材料系の学寿的意義や発展において大きな前進である。さらにDIOの電気光学的測定のための装置の設計を行い、試作を開始した。以上のように、研究は順調に進んでいる。H31年度は、比誘電率および誘電異方性が異常に大きい液晶物質(DIO)の関連物質の合成とそれらの誘電緩和、分極反転挙動、第二次高調波発生などを詳細に測定し、その電気的性質や分子配列構造の評価を行う。混合による共融現象を利用して高極性液晶相が室温付近で広温度域で安定に発現する手法を探索する。研究の遂行上問題は生じていない。
降雨流出系の確率応答解析に立脚した洪水予測システムの合理的な構築方法に関する研究

洪水被害は河川整備が行き届かない地方で拡大しているが,その地方では財政,人材の課題から利便性を第一に洪水予測システムを選択せざるを得ない状況にある.このため,現業のシステムには流出現象を概念的に記述した集中型のモデルが組み込まれる傾向にある.しかしながら,この概念モデルには適用できる流域面積やモデルパラメータの物理的意味付けなど,未解決の基礎的な問題が含まれている.本研究ではこれらを解決するとともに,地方の中小河川流域を対象として降雨流出系の不確実性が流出予測に与える影響をも定量化ができる洪水予測システムを開発するための研究基盤を確立する.そこで,斜面と河道,個々の流れを物理モデルで記述し,これが高密度に分布したシステムを用いて,1降雨量,2地形・地質特性,3初期の湿潤状態の不確実性を確率論的に定式化した上で流出量の確率密度関数を推定する.これと別途推定された概念モデルの確率応答特性との比較から,上記の基礎問題を解決する.2018年度は,二斜面一河道から成る単位流域の斜面と河道,個々の流れをKinematic Waveモデル(物理モデルの一つ)で記述することを前提として,斜面の二次元流れモデル(2D Kinematic Waveの確率応答特性を導く方法を検討した.その結果から,本モデルの確率応答特性は,一様勾配の斜面に対してこれまでに提案されていた斜面長の分布を考慮した上で流れを一次元流れで近似したモデルからの特性をも包含して示し得ることも確認された.後で述べるように,観測資料と先行研究に基づき,1降雨量,2地形・地質特性と3初期の湿潤状態の不確実性を確率論的に定式化すること(確率分布形を決定するパラメータの推定)は2019年度も継続的に取り組む状況にある.しかしながら,流出モデルの確率応答解析については応募者が確立してきた技法が基盤であるため順調に進展したと考えている.流出現象を概念的に記述した集中型のモデル(貯留型流出モデル)は,実務面での利便性が高いモデルであるが,その一方でモデルパラメータの同定とその物理的意味付け,モデルが適用できる流域面積など未だ解明されていない基礎的な問題を抱えている.この未解決の基礎研究を完成し,合理的に洪水予測システムを選択するための基盤を構築する目的で,2018年度に引き続き,観測資料と先行研究に基づき,1降雨量,2地形・地質特性と3初期の湿潤状態の不確実性を確率論的に定式化することに取り組む.また,その結果を踏まえて,自己相似性のある模擬河道網に斜面を連結させたシステム(単位流域が高密度に配置)を用いることで,解析対象の流域スケールを,先に述べた斜面流れから二斜面一河道から成る単位流域,さらには山地域の中小河川流域規模にまで拡大し,流出量の確率特性(14次モーメント)とその確率密度関数を推定する.更に,研究の進捗によっては,この結果と別途推定されてきた貯留型流出モデルの確率応答特性(14次モーメントと確率密度関数)を比較し,貯留型流出モデルのモデルパラメータの物理的意味付けと,これが適用できる流域面積を明らかにすることにも取り組む予定である.洪水被害は河川整備が行き届かない地方で拡大しているが,その地方では財政,人材の課題から利便性を第一に洪水予測システムを選択せざるを得ない状況にある.このため,現業のシステムには流出現象を概念的に記述した集中型のモデルが組み込まれる傾向にある.しかしながら,この概念モデルには適用できる流域面積やモデルパラメータの物理的意味付けなど,未解決の基礎的な問題が含まれている.本研究ではこれらを解決するとともに,地方の中小河川流域を対象として降雨流出系の不確実性が流出予測に与える影響をも定量化ができる洪水予測システムを開発するための研究基盤を確立する.そこで,斜面と河道,個々の流れを物理モデルで記述し,これが高密度に分布したシステムを用いて,1降雨量,2地形・地質特性,3初期の湿潤状態の不確実性を確率論的に定式化した上で流出量の確率密度関数を推定する.これと別途推定された概念モデルの確率応答特性との比較から,上記の基礎問題を解決する.2018年度は,二斜面一河道から成る単位流域の斜面と河道,個々の流れをKinematic Waveモデル(物理モデルの一つ)で記述することを前提として,斜面の二次元流れモデル(2D Kinematic Waveの確率応答特性を導く方法を検討した.その結果から,本モデルの確率応答特性は,一様勾配の斜面に対してこれまでに提案されていた斜面長の分布を考慮した上で流れを一次元流れで近似したモデルからの特性をも包含して示し得ることも確認された.後で述べるように,観測資料と先行研究に基づき,1降雨量,2地形・地質特性と3初期の湿潤状態の不確実性を確率論的に定式化すること(確率分布形を決定するパラメータの推定)は2019年度も継続的に取り組む状況にある.しかしながら,流出モデルの確率応答解析については応募者が確立してきた技法が基盤であるため順調に進展したと考えている.流出現象を概念的に記述した集中型のモデル(貯留型流出モデル)は,実務面での利便性が高いモデルであるが,その一方でモデルパラメータの同定とその物理的意味付け,モデルが適用できる流域面積など未だ解明されていない基礎的な問題を抱えている.

この未解決の基礎研究を完成し,合理的に洪水予測システムを選択するための基盤を構築する目的で,2018年度に引き続き,観測資料と先行研究に基づき,1降雨量,2地形・地質特性と3初期の湿潤状態の不確実性を確率論的に定式化することに取り組む.また,その結果を踏まえて,自己相似性のある模擬河道網に斜面を連結させたシステム(単位流域が高密度に配置)を用いることで,解析対象の流域スケールを,先に述べた斜面流れから二斜面一河道から成る単位流域,さらには山地域の中小河川流域規模にまで拡大し,流出量の確率特性(14次モーメント)とその確率密度関数を推定する.更に,研究の進捗によっては,この結果と別途推定されてきた貯留型流出モデルの確率応答特性(14次モーメントと確率密度関数)を比較し,貯留型流出モデルのモデルパラメータの物理的意味付けと,これが適用できる流域面積を明らかにすることにも取り組む予定である.
リソース指向オペレーティングシステムに関する研究

本研究では,オープンな計算機利用環境で利用されるオペレーティングシステムが備えているべき機能について考察し,それらを実現するための基盤技術についての研究開発を行った。本研究では特にオペレーティングシステムの主要な役割である資源管理機能に着目し,それらを高機能化することでセキュリティ上の問題を解決することに取り組んだ.以下に本研究の主要な成果をまとめる.(1)安全なソフトウェア流通システムSoftwarePot本研究では,インターネットのような,オープンなネットワーク環境でソフトウェアを流通させる場合に生じ得る問題に対処するためのシステムSoftwarePotシステムを開発した.SoftwarePotシステムでは,ソフトウェアは"SoftwarePot"(もしくは単に"pot")という入れ物に入れられて流通される.potには,そのソフトウェアの実行に必要なプログラムやデータが格納されている.Potの中のソフトウェアを実行する際には,potからプログラムやデータを取り出すことなく,pot内において実行される.potとホスト環境は隔離されているため,Pot内のソフトウェアがホスト環境に影響を及ぼすことが無いため,potの中のソフトウェアを安全に実行することが可能になる.さらに,本研究では開発されたSoftwarePotシステムの改良および応用を行った.具体的には,カーネルモジュールを利用した高速化,機能のモジュール化による拡張可能性の実現,SoftwarePotシステムの仮想ホスティングへの応用などを行った.(2)動的セキュリティポリシー本研究では,プログラムの持つ権限を,プログラムの実行中に動的に変化させることを可能にするシステムの開発を行った.これにより,プログラムに与えられるべき権限をより詳細に制御することが可能になり,外部からの攻撃を最小限に抑えることが可能となる.たとえば,プログラムの実行制御が外部の攻撃者に乗っ取られたとしても,プログラムが持っているすべての権限が奪われることを防ぎ,乗っ取られたプログラムによる被害を封じ込めることが可能となる.本研究では,オープンな計算機利用環境で利用されるオペレーティングシステムが備えているべき機能について考察し,それらを実現するための基盤技術についての研究開発を行った。本研究では特にオペレーティングシステムの主要な役割である資源管理機能に着目し,それらを高機能化することでセキュリティ上の問題を解決することに取り組んだ.以下に本研究の主要な成果をまとめる.(1)安全なソフトウェア流通システムSoftwarePot本研究では,インターネットのような,オープンなネットワーク環境でソフトウェアを流通させる場合に生じ得る問題に対処するためのシステムSoftwarePotシステムを開発した.SoftwarePotシステムでは,ソフトウェアは"SoftwarePot"(もしくは単に"pot")という入れ物に入れられて流通される.potには,そのソフトウェアの実行に必要なプログラムやデータが格納されている.Potの中のソフトウェアを実行する際には,potからプログラムやデータを取り出すことなく,pot内において実行される.potとホスト環境は隔離されているため,Pot内のソフトウェアがホスト環境に影響を及ぼすことが無いため,potの中のソフトウェアを安全に実行することが可能になる.さらに,本研究では開発されたSoftwarePotシステムの改良および応用を行った.具体的には,カーネルモジュールを利用した高速化,機能のモジュール化による拡張可能性の実現,SoftwarePotシステムの仮想ホスティングへの応用などを行った.(2)動的セキュリティポリシー本研究では,プログラムの持つ権限を,プログラムの実行中に動的に変化させることを可能にするシステムの開発を行った.これにより,プログラムに与えられるべき権限をより詳細に制御することが可能になり,外部からの攻撃を最小限に抑えることが可能となる.たとえば,プログラムの実行制御が外部の攻撃者に乗っ取られたとしても,プログラムが持っているすべての権限が奪われることを防ぎ,乗っ取られたプログラムによる被害を封じ込めることが可能となる.本年度は,以下の三つの研究を行った.第一に,安全にソフトウェアを流通させる方式の考案を行い,これをセキュア・ソフトウェア・サーキュレーション方式と名付けた.この方式では,ソフトウェアの作成者と利用者の他に,セキュリティポリシーを作る専門家,および,ソフトウェアとセキュリティポリシーの認証と紹介を行うブローカーサイトをおき,それら四者の間で,ソフトウェアとセキュリティポリシーを安全に流通させる.それら四者間でやりとりするメッセージプロトコルを定めた.第二に,セキュア・ソフトウェア・サーキュレーション方式に基づき,ソフトウェアを安全に配布および実行を行うシステムであるSoftwarePotシステムの設計と実現を行った.このシステムでは,ソフトウェアパッケージを,ソフトウェアポットと呼ばれる,転送可能な,密閉されたファイルシステムに封じ込め,配布と実行の両方をこの中で行うことにより安全性を保持する.適切にセキュリティポリシーを指定することにより,ユーザのローカルなファイルシステムに対して,限定されたアクセスのみを許す.第三に,専門家がセキュリティポリシーの開発を行う際の作業を助けるツールとして,SecurePotおよびビジュアル・ポリシー・ビルダーの開発を行った.前者は,対象のソフトウェアの実行を行いながら,対話的に,インクリメンタルに,ポリシーを記述することを可能にしている.後者はSecurePotの機能を押し進め,グラフィカルユーザインタフェースのもとで,対象ソフトウェアの挙動を分析したり,ソフトウェア自体のコードの構造を分析しながら,ポリシーを記述することを可能にしたものである.外部より入手したソフトウェアを安全に実行するサンドボックスシステムSoftwarePotの研究開発を進めている.SoftwarePotはソフトウェアを,独自の仮想ファイルシステムをもつサンドボックスに閉じ込めて実行することができる.ソフトウェアは明示的な指示が与えられない限り,仮想ファイルシステム外のファイルにアクセスすることはできない.ソフトウェアパッケージ開発者が作成したパッケージは,仮想的なファイルシステムの構築に必要な情報を含むアーカイブファイルとして配布される.パッケージを入手したユーザーは,ファイルへのアクセスや通信といった計算機資源へのアクセスを制限することができる.

これまでに開発してきたSoftwarePotシステムは計算機資源へのアクセス制御,および,仮想的なファイルシステムの構築を,ユーザーレベルのシステムコール引数の検査と書き換え機能によって実現している.ユーザーレベルでのシステムコールの検査は,システムコールを1回呼び出すごとに2回のコンテキスト切り替えが発生するため,オーバーヘッドが大きい.また,ファイルパス引数の検査と書き換えにより,大きなオーバーヘッドがかかることがこれまでの実験によってわかっている。本研究では,最近のオペレーティング・システムが提供するカーネル拡張モジュール機能を利用し,コンテキスト切り替えオーバーヘッドを軽減する二つの工夫を行った.第一に,システムコールの実行を許可するか否かを判定するモジュールをカーネル拡張モジュールにより実現するようにした.第二に,Software Potの実装に必要なファイル名マッピング機能をサポートするマッピング・ファイルシステムを,カーネル拡張モジュールとして作成することにより,マッピングをカーネル内のみで解決できるようにした.以上の機能をLinux上に実装し,実験により有効性を検証した.外部より入手したソフトウェアを安全に実行するサンドボックスシステムSoftwarePotの研究開発を進めている.SoftwarePotはソフトウェアを,独自の仮想ファイルシステムをもつサンドボックスに閉じ込めて実行することができる.ソフトウェアは明示的な指示が与えられない限り,仮想ファイルシステム外のファイルにアクセスすることはできない.ソフトウェアパッケージ開発者が作成したパッケージは,仮想的なファイルシステムの構築に必要な情報を含むアーカイブファイルとして配布される.パッケージを入手したユーザーは,ファイルへのアクセスや通信といった計算機資源へのアクセスを制限することができる.今年度は,SoftwarePotシステムの実用性を高めるため,システム設計の見直しを行い,機能のモジュール化を行った.それにより,システムの拡張性が向上し,新しい機能の実現が容易になった.更に,上記の新システムを利用して,SoftwarePotの応用に向け,SoftwarePotを仮想ホスティングのためのプラットフォームとして利用するために必要な機能の実現を行った.
環境にやさしい'重ね媒染'―正倉院の緋色の再現から綿の消臭機能化まで

本研究は、1.現代における衣服の天然染料による染色の可能性を明らかにし、新しい機能を発現することを目的とする。本年度は、(1)天然染料の媒染により、綿の濃色、鮮明、堅牢な染色ができることを明らかにする、(2)綿のインジゴ染めにおいて、銅で媒染することにより、早い消臭性を付与する、(3)天然染料による染色物と、合成染料によるそれの測色上の違いを明らかにする、(4)ジーンズのボロ化を社会心理学的に考察する、の4つの研究を行った。(1)については、ウコン、緑葉他8種の天然染料について、媒染剤の種類、助剤の選択、染色時のpHの制御、重ね媒染、超音波の利用により、6種の染料について、日光堅牢度3級以上の濃色の染色法を見出した。とくに茜、緑葉では、これまでにない濃色を得た。(2)では、綿中で、第二銅イオンとインジゴの錯体形成を初めて明らかにし、アンモニア他の消臭が速く、実用性があることを明らかにし、この結果を、保土ヶ谷化学工業(株)と共同で、05年4月に特許出願した。(3)は、これまでの`色目が違う'という程度の認識に対し、スキャナーによる0.1mm間隔の測色により、前者では25%、の色の濃淡、後者では、1%以下の濃淡の違いで識別できることを、綿、絹のサンプルについて明らかにした。(4)では、ジーンズのすだれ状の破れ、脱色、つぎはぎなどの加工を、ボロ化という語でまとめて、この傾向が、社会が環境時代を迎えて、自然に還る流れの中での個人化により生じていることを論じた。以上の研究は、(1)と(3)、が天然染料による綿布の濃色で竪牢な染色、(4)が、ブルー・ジーンズのボロ化の社会心理、という題で、実践女子大学生活科学部紀要第43号(06、4、1発行)に掲載される予定である。また(1)、(2)、(3)について、Mordanting of Natural Dyes - historicallyhidden but toward revival?と題して、3月24日に米国、メトロポリタン美術館科学部で講演する予定である。