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力学系の位相計算理論の応用展開

様々な科学・技術分野に現れるダイナミクスを理解するために,トポロジーと計算機を援用して,その大域的構造の情報を取り出す位相計算理論と呼ばれる方法の理論と応用の研究を行った.特に応用として,生命科学分野に現れる遺伝子制御ネットワークのようなネットワークダイナミクスや,気象データなどのノイズを含む時系列データからダイナミクスの情報を取り出す新しい解析方法を開拓した.研究計画に従い,今年度は主として,生命科学における制御ネットワークの時系列解析によるダイナミクスの研究と,気象学における大気大循環の時系列に対する遷移的振舞いの研究を行った.生命科学における制御ネットワークの時系列解析によるダイナミクスの研究では,連携研究者の望月敦史氏(理研)がBernold Fiedler氏(ベルリン自由大学)と共同で行っているネットワーク・ダイナミクスの理論と,代表者の位相計算的時系列解析の方法を融合させる数学的結果を得た.また,その有用性を実際に検証するために,サーカディアンリズムの遺伝子制御ネットワークの数理モデルに対して,従来の数値計算で得られているダイナミクスの構造が,フィードバック・バーテックス・セットと呼ばれる一部のノードから得られた時系列データだけで復元できることを確認した.気象学における大気大循環の時系列に対する遷移的振舞いの研究では,連携研究者の稲津將氏(北海道大学)らと共同で,対流圏・成層圏における冬季の等圧面の観測データから得られた時系列データに対して位相計算的解析を行い,気象学者が予想している特徴的な気圧パターンの遷移を捉えることに成功した.さらに同様の解析を,GCMと呼ばれる気象学で標準的な大気大循環の数理モデルのシミュレーションから得られた時系列データに対しても適用し,類似の遷移過程が見られることを確認した.これは,大気大循環のような大規模で乱雑な振舞いを示す観測データから,一定の決定論的ダイナミクスの情報が得られたことを意味し,今後も更なる研究を継続する価値のある重要な結果であると考えられる.このほかに,位相計算理論の基盤的研究に関連して,Hopf-zero型特異点の開折における複雑なダイナミクスの計算機援用解析を行った論文が刊行された.研究計画に従い,今年度は以下のような研究を行った:まず,課題(A)では,常微分方程式へのCMグラフの方法の適用についての理論的課題を検討し,特に写像のホモロジーにおける非輪状性の仮定が破れた場合の計算方法についての理論的な結果を得た.課題(B)では,Fiedler-望月による制御ネットワーク系におけるdetermining nodeの理論を位相計算理論と融合させる数学的枠組みの整備を行い,連携研究者の望月敦史氏(理研)およびBernold Fiedler氏(ベルリン自由大学)らと共同で得た結果を論文にまとめつつある段階である.また,switching systemと呼ばれる生命科学の分野でしばしば用いられている一種の特異極限的ネットワーク結合系に対する位相計算的アプローチについて研究し,Konstantin Mischaikow氏(Rutgers大学)らと共に,その特異摂動系として現れるベクトル場のモース分解が元のswitching systemのそれから得られることを示した.課題(C)では,前年度に引き続いて,連携研究者の稲津將氏(北海道大学)らと共同で気象の観測データや現実的な数値データに含まれるノイズ成分の影響を考慮して,そのようなシステムに含まれる決定論的ダイナミクスの情報を数学的に意味のある仕方で取り出すための方法を整備して,それを論文にまとめる作業を開始したところである.研究計画に従い,今年度は以下のような研究を行い,成果が得られた:まず,課題(A)では,昨年度に得られた結果である,常微分方程式にCMグラフの方法を適用する際に,写像のホモロジーにおける非輪状性の仮定が破れた場合の計算方法についての論文がオンラインに掲載され,つい最近,印刷体としても刊行された(昨年度の書誌データを修正して,確定データを以下に記す).また,常微分方程式の位相計算を行うための複数の精度保証付き数値計算方法についての特長と問題点を比較検討した結果を論文にまとめて投稿した.課題(B)では,昨年度に引き続き,Fiedler-望月による制御ネットワーク系におけるdetermining nodeの理論を位相計算理論と融合させる数学的枠組みと具体的なネットワークの数値計算結果を論文にまとめる作業を継続した.また,Konstantin Mischaikow氏(Rutgers大学)らとの共同研究であるswitching systemと呼ばれる特異極限的ネットワーク結合系の位相計算によるモース分解の,その特異摂動系として現れるベクトル場への持続性についての結果を論文にまとめて投稿した.課題(C)では,前年度に引き続いて,気象の観測データや現実的な数値データに対する位相計算理論についての,連携研究者の稲津將氏(北海道大学)らとの共同研究を論文にまとめる作業を継続した.また,課題(B)と(C)を融合・発展させた,力学系の時系列データの位相計算理論の枠組みがより一般的な形で整備される見通しが得られつつある.所属機関の公務の関係で,論文をまとめる作業は予定よりもやや遅れているが,いくつかの成果が刊行され,あるいは論文にまとめて投稿することができた.新たな研究についても,本研究計画の1つの集大成としての,力学系の時系列データの位相計算理論の一般的な枠組みについての見通しが得られつつあり,最終年度に向けた結果の取りまとめの段階に入る準備ができてきた.研究計画に従い,28年度は以下のような研究を行い,成果が得られた:まず,課題(A)では,宮路智行氏,Pawel Pilarczyk氏らとの共同研究により,常微分方程式の位相計算を行うためのCAPDとCOSYという2つの代表的な精度保証付き数値計算方法について比較検討し,それぞれの特長と問題点を明確にした.この結果をまとめた論文が学術誌Applied Numerical Mathematicsに刊行された.

また,精度保証付き数値計算についての国際会議SCANにおいて,この結果に関する基調講演を行った.課題(B)では,switchingsystemと呼ばれるネットワーク結合系に対する位相計算理論的アプローチによる研究を,Konstantin Mischaikow氏,Tomas Gedeon氏らと共同で行い,2次元の場合に,switching systemの位相計算で得られたMorse分解が,switching systemの通常のベクトル場への特異摂動においても存続することを示した.この結果を論文にまとめ,学術誌Phycsica Dに刊行された.課題(C)では,気象データの位相計算論的アプローチについてのこれまでの成果を論文にまとめる作業を継続すると共に,ランダム力学系としての発展の可能性について検討を開始した.以上の研究により,力学系の時系列データの位相計算理論の枠組みが,より一般的な形で整備される見通しが得られつつある.研究成果をまとめた2つの論文が刊行され,またその他の論文作成の作業も進んだ.今年度が最終年度ではあるが,成果をとりまとめるために計画していた国際研究集会が,予定していた海外の講演予定者の来日日程の都合により,次年度に延期となったため,補助事業期間を延長し,その研究集会での議論を踏まえて最終的な成果の取りまとめ作業を行うこととした.平成29年度は,以下のような研究を行った.まず,当初,最終年度(28年度)末に計画されていた国際研究集会が,主たる講演者である海外研究者の予定の変更などにより29年度にずれ込んだため,本研究費を繰り越して,4月に研究集会を開催し,特に本研究で行ってきた力学系の位相計算的研究が,イギリスなどで盛んに研究されているランダム力学系とそれに関連する集合値力学系の研究と密接に関係することがわかるなど,今後の新たな研究の方向性についての重要な示唆が得られた.昨年度から継続するswitching systemについては,本研究の成果として論文を刊行した2次元の場合を一般次元に拡張するべく,Konstantin Mischaikow氏,Tomas Gedeon氏らとの共同研究を継続し,年度末までに一定の成果を得た.気象の時系列データに関する位相計算的アプローチについては,論文の執筆をほぼ完成し,投稿する段階に至った.今後は本研究で開発したノイズを含む時系列データに対する位相計算的時系列解析の方法を一般的な枠組みで整備していく予定である.様々な科学・技術分野に現れるダイナミクスを理解するために,トポロジーと計算機を援用して,その大域的構造の情報を取り出す位相計算理論と呼ばれる方法の理論と応用の研究を行った.
Ruijsenaars-Schneider模型と可積分超対称模型における代数的解析

楊文力さんは,一昨年11月に京都に到着以来,研究課題「Ruijsenaars-Schneider模型と可積分超対称模型における代数的解析」について精力的に研究を重ね,私との共同研究論文4編を仕上げた.そのうち3編は既に出版されている.楕円的量子群E_<γ,η>(sl_n)に対する代数的ベーテ仮説とその応用では,一般の整数nについて楕円的量子群E_<γ,η>(sl_n)の高スピン表現を研究した.これに付随した加群の転送行列の対角化を代数的ベーテ仮説を拡張した入れ子のベーテ仮説により行った.多くの楕円的可積分模型のスペクトル問題が解けた.(周期的境界条件に従う高スピンに拡張したZ_n Belavin模型等.)入れ子のベーテ仮説を用いて,A_<n-1>ルート系に付随したRuijsenaars-Schneider模型およびCalogero-Moser模型のエネルギー固有値問題を扱った.結合定数は,整数に限られるが,ポテンシャルは楕円関数とその縮退極限のすべてにわたる.開いた境界条件を持つZ_n Belavin模型の厳密解では,周期境界条件ではなく「開いた境界条件」を持つ可解な模型を論じ,境界反射K-行列を扱った.通常の'頂点型'定式化ではK-行列は非対角型であるが,'面-頂点'変換後の'面型'定式化では両方とも同時対角化できる.擬真空状態が導入できて,代数的ベーテ仮説を用いて二重列転送行列が対角化される.転送行列の固有値と対応するベーテ仮説方程式が得られた.A_<n-1> SOS模型の双対反射方程式の解では,Z_n Belavin模型の'面-頂点'対応とその境界K-行列の従う反射方程式とその双対反射方程式の解の間の同型対応を用いて,A^<(1)>_<n-1> SOS模型の反射方程式とその双対反射方程式の解の同型対応を導いた.A^<(1)>_<n-1> SOS模型の対角的な反射方程式を直接解いて,対角解を得た.本研究では、多くの「対称性」のもととなるルート系に基づいて,力学的に「可積分性」を実現しているCalogero-Moser系や,その1-パラメタ変形であるRuijsenaars-Schneider系とそれらの超対称性版を基本的出発点として,力学的対称性と,代数的・力学的可解性の関連を具体的な物理対象を通じて調べることを目標としている.力学的には,(例外型)ルート系に基づくR-S模型について,これらの理論の構成,Lax表示を作り保存量を取り出すこと,古典的・量子論的解を与えること,古典および量子r-行列の構成等がある.初年度には,Yang氏は(Hou,佐々木と共著),slnに基づく楕円型量子群に付随する加群の転送行列を対角化するための(入れ子の)ベーテ仮設を一般化した.これは,多くの楕円型ポテンシャル(ボルツマン重み)を持つ可積分問題,例えば周期的境界を持つ高スピンに一般化されたZ_n Belavin模型,のスペクトル計算を可能にする.この入れ子ベーテ仮設の方法をすべてのポテンシャル型(有理,三角,双曲,楕円)のA_n型のRuijsenaars-Schneider系および楕円型Calogero-Moserの固有値を求めるのに応用する予定である.さらには有限自由度の系については,有限自由度の古典・量子力学系で可積分性と超対称性を併せ持つCalogero-Moser系とその種々の拡張を中心に研究した.具体的には,古典可積分性と量子可積分性の密接な関係を,古典論のポテンシャルの平衡点の周りの微小振動の周波数,Lax表示の固有値,ルート形に付随する多項式の決定などにより示した.これらの量は,「量子化」されており,可解性の持つ強い代数的制限を明示している.1パラメタで変形されたCalogero-Moser系(Ruijsenaars-Schneider模型)の平衡点近傍微小振動の周波数についても,顕著な性質があることを明らかにした.楊文力さんは,一昨年11月に京都に到着以来,研究課題「Ruijsenaars-Schneider模型と可積分超対称模型における代数的解析」について精力的に研究を重ね,私との共同研究論文4編を仕上げた.そのうち3編は既に出版されている.楕円的量子群E_<γ,η>(sl_n)に対する代数的ベーテ仮説とその応用では,一般の整数nについて楕円的量子群E_<γ,η>(sl_n)の高スピン表現を研究した.これに付随した加群の転送行列の対角化を代数的ベーテ仮説を拡張した入れ子のベーテ仮説により行った.多くの楕円的可積分模型のスペクトル問題が解けた.(周期的境界条件に従う高スピンに拡張したZ_n Belavin模型等.)入れ子のベーテ仮説を用いて,A_<n-1>ルート系に付随したRuijsenaars-Schneider模型およびCalogero-Moser模型のエネルギー固有値問題を扱った.結合定数は,整数に限られるが,ポテンシャルは楕円関数とその縮退極限のすべてにわたる.開いた境界条件を持つZ_n Belavin模型の厳密解では,周期境界条件ではなく「開いた境界条件」を持つ可解な模型を論じ,境界反射K-行列を扱った.通常の'頂点型'定式化ではK-行列は非対角型であるが,'面-頂点'変換後の'面型'定式化では両方とも同時対角化できる.

擬真空状態が導入できて,代数的ベーテ仮説を用いて二重列転送行列が対角化される.転送行列の固有値と対応するベーテ仮説方程式が得られた.A_<n-1> SOS模型の双対反射方程式の解では,Z_n Belavin模型の'面-頂点'対応とその境界K-行列の従う反射方程式とその双対反射方程式の解の間の同型対応を用いて,A^<(1)>_<n-1> SOS模型の反射方程式とその双対反射方程式の解の同型対応を導いた.A^<(1)>_<n-1> SOS模型の対角的な反射方程式を直接解いて,対角解を得た.
光子計数ピクセル検出器で実現するG2格子不要のX線タルボ干渉計

当初、本研究は、生体をはじめとする軽元素試料の微細構造を非破壊で撮影する、X線位相コントラストイメージングの一手法、X線タルボ干渉計の性能向上を目的にしていた。X線検出器としてSOIピクセル検出器を用いて、X線光子ごとのエネルギー計測を高い位置分解能で実施、従来使用されてきたG2格子を不要にし、かつ、SN比を向上させることをねらった。しかし、同じシステムが、X線天体の超高解像度の撮像にも応用できることを見出し、多重像X線干渉計という新たな原理の観測装置の発明につながった。この原理提案が、本研究の最大の成果のひとつである。この原理の実証実験は、当初、SOIピクセル検出器を使用してはじめ、4.5倍の拡大撮影でX線干渉縞の検出に成功した。しかし、ピクセルサイズ30ミクロンでは、平行光の等倍撮影はできない。この段階で、我々は、可視光用の微小ピクセルサイズ(4.25ミクロン)CMOSピクセル検出器に着目、これをX線検出に流用することを試した。結果として、常温大気中で230eV程度のエネルギー分解能でX線検出できることがわかり、最終的には、放射光施設の実験で、平行光に対してサブ秒角の角度分解能でX線像を検出することに成功した。これは、従来のX線反射鏡を使った観測装置の性能を、はるかに簡単な構成で実現できることを示したばかりでなく、将来的には反射鏡では見通しのない、0.01秒角の性能を実現できる道をきりひらいたことになる。さらに、従来のX線ピクセル検出器が-100度程度に冷却する必要があり、一部の専門家しか使用することは難しかったことに対して、可視光用CMOSピクセル検出器にX線検出の実証は、研究用途にとどまらず、社会的、工業的にもきわめて広い応用範囲が期待される。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は位相コントラストイメージングの1手法として実用化の最前線にある、X線タルボ干渉計にたいして、SOI型X線ピクセル検出器を光子エネルギー計数モードで使用することで、装置構成を単純化し、また、SNを高めることを当初の目標にしていた。SOI型X線ピクセル検出器を導入し、マイクロフォーカスX線源と1枚の回折格子を組み合わせた構成(追加のG2格子を用いてモアレを測定することなしに)で拡大撮影で干渉縞の撮影を得ることをねらった。結果、4.8ミクロンピッチの格子とピクセルサイズ30ミクロンのX線ピクセル検出器を用いて、4.4倍の拡大撮影で、X線干渉縞を得ることに成功していた。この時点で当初の目的の前半を達成している。しかし、本研究を遂行する間に、同じ構成の装置がX線天体の高角度分解能撮像にも応用できることに気が付いた。これを多重像X線干渉計(MIXIM)と命名し、その概念検討と基礎実験も本研究の内容に含めることにした。回折格子とX線ピクセル検出器だけを組み合わせた単純な構成で、サブ秒角の位置分解能を、超小型衛星におさまる50cmサイズで実現する。ただし、この場合、対象は平行光であるため、上記の拡大撮影より高い位置分解能の検出器が必要になる。そこで、我々は、ピクセルサイズ4.25ミクロンの可視光用CMOS検出器を導入、これが室温動作でX線光子検出できることを示した。これを用いて、SPring8の200mビームラインで準平行光を照射、12.4keVのX線に対して46cmの格子-検出器間距離で干渉縞を検出することに成功した。像幅は1秒角に対応する。同時にX線偏光検出にも成功した。近傍活動銀河核のトーラスを偏光情報をまじえて撮像分解し、活動銀河核統一モデルの検証を目ざす。最終的な目標として新たに設定した、平行光を用いたX線干渉縞検出に成功した。これを実現するために必要なのがX線光子検出の高い位置分解能である。サブピクセルの位置分解能を得るデータ処理の手法、電荷分割解析を導入したことに加え、可視光用に開発されている微小ピクセル(4.25ミクロン)のCMOS検出器に着目、X線検出できることを実証した点が大きい。建物建て替えにより実験装置の移動、より開口率の小さい回折格子の調達のスケジュールが遅れ、期間延長したことを考慮しても、当初の予定より進展したと考えている。

結果として、常温大気中で230eV程度のエネルギー分解能でX線検出できることがわかり、最終的には、放射光施設の実験で、平行光に対してサブ秒角の角度分解能でX線像を検出することに成功した。これは、従来のX線反射鏡を使った観測装置の性能を、はるかに簡単な構成で実現できることを示したばかりでなく、将来的には反射鏡では見通しのない、0.01秒角の性能を実現できる道をきりひらいたことになる。さらに、従来のX線ピクセル検出器が-100度程度に冷却する必要があり、一部の専門家しか使用することは難しかったことに対して、可視光用CMOSピクセル検出器にX線検出の実証は、研究用途にとどまらず、社会的、工業的にもきわめて広い応用範囲が期待される。当初の研究目標は地上用のX線タルボ干渉計の一部改良にあったが、研究の途中で発案した天文用X線干渉計、多重像X線干渉計は原理的発明で、独自性がより高い。今後はこちらに研究の主眼をおいていきたい。これまで多重像X線干渉計に使用してきたピッチ4.8ミクロンの回折格子は、X線タルボ干渉計で用いられるのと同じ開口率0.5のものであった。SPring8実験で像幅1秒角相当の干渉縞を得た際にもこれを用いている。現在納入待ちの状態にあるのが、開口率0.2の回折格子で、これを使用することで、0.4秒角、つまりChandra衛星の分解能を超える解像度を得ることをめざしている。本研究で提案している多重像X線干渉計は、もともと超小型衛星を念頭においたもので、それが第一目標であることかわりはないが、具体的な観測を検討をしていく過程で、フォーメーションフライトを利用し、例えば100mの距離に格子と検出器を設置するアイデアも発案している。この場合、0.01秒角という角度分解能が期待される。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
化学修飾したナノ粒子による有機・無機ハイブリッドの新機能性と革新的デバイスの創成

表面を化学修飾したシリカナノ粒子の合成、シリカナノ粒子と有機半導体による有機・無機ハイブリッドの疎水性表面への塗布およびシリカナノ粒子に起因する有機半導体の結晶性の向上により良好な特性を有する薄膜トランジスタ特性を実証した。これにより、新規薄膜トランジスタ作製プロセスを確立した。有機・無機ハイブリッドバルクヘテロ接合太陽電池と従来の構造を有するバルクへテロ構造有機太陽電池を作製し、有機・無機ハイブリッド太陽電池のデバイス寿命が良好なことを示した。薄膜トランジスタの界面状態密度をインピーダンス分光で評価し、有機・無機ハイブリッドゲート絶縁膜が低い状態密度を有することを実証した。本研究は、表面を化学修飾したシリカナノ粒子と有機半導体からなる有機・無機ハイブリッドにおいて新規な機能性を発現させ、その発現メカニズムを明らかにする。さらに、見出した機能性を用いた薄膜トランジスタ、太陽電池などのフレキシブルかつプリンタブルなデバイスを構成し、従来の有機デバイスと比較して、革新的に製造プロセスが簡単になり、デバイス特性が向上することの実証を目的とする。本年度は、極めて高い正孔電界効果移動度を有することで知られているdioctylbenzothieno[3,2-b]benzothiophene(C8-BTBT)を対象とし、シリカナノ粒子添加C8-BTBTの塗布特性向上および結晶性の向上を実証した。あわせて、電界効果移動度などの電子物性を評価した。C8-BTBTの塗布プロセスを最適化し、電界効果トランジスタの特性向上を行った。高沸点溶媒であるクロロベンゼンおよびシクロヘキサノン溶媒を用いて作製したトップゲート型C8-BTBT電界効果トランジスタにおいて、電界効果移動度が4cm^2/Vsを超える値を実現することができた。埋め込み電極構造を用いることで、さらに電界効果移動度が向上し、5cm^2/Vsを実現した。さらに、来年度以降実施予定であったバルクヘテロ接合太陽電池の開発のため、太陽電池作製プロセスをP3HT:PCBMバルクヘテロ接合において最適化した。P3HT:PCBM系において最高水準と言える電力変換効率3.5%を達成し、来年度の太陽電池開発の礎とした。加えて、同じく来年度以降実施予定であったインピーダンス分光によるデバイス評価の有用性を物性値が良く知られているAlq3、NPBダイオードで、電子、正孔ドリフト移動度を同時測定することにより実証した。なお、ここで、P3HT : poly (3-hexylthiophene)、PCBM : phenyl-rC61-butyric acid methyl ester (PCBM)、Alq3 : aluminato-tris-8-hydroxyquinolate、NPB : (N,N-di(naphthalene-1-yl)-N,N-diphenyl-benzidene)である。本年度は、昨年度に引き続き、極めて高い正孔電界効果移動度を有することで知られているdioctylbenzothieno[3,2-b]benzothiophene (C8-BTBT)を対象とし、電界効果移動度などの電子物性を評価した。電界効果トランジスタの動作安定性(閾値電圧ばらつき±1 V以内を達成)、および、ソース・ドレイン埋め込み電極構造作製プロセスを最適化することで低駆動電圧化を実現してきた。今年度は高移動度化についても注力し、多結晶トランジスタでは最高水準の6 cm^2/Vsを超える電界効果移動度を実現した。さらに、化学修飾したシリカナノ粒子に添加したpoly(3-hexylthiophene)(P3HT)においては、移動度の向上を見出した。インピーダンス分光により界面状態密度を評価し、トランジスタ特性との関連を明らかにした。バルクヘテロ接合太陽電池の開発のため、太陽電池作製プロセスを最適化してきた。昨年度、電力変換効率7.4%を達成したはPTB7、PC71BM太陽電池においてインピーダンス分光で、電子、正孔移動度を評価した。電子、正孔の移動度比が1に近づくほど効率が上がることを見出した(この結果はデバイスシミュレーションと矛盾しない)。さらに、この太陽電池の劣化解析を行い、劣化にともない移動度比が低下することを見出した。また、他の高効率ポリマーにおいても同様な傾向を見出した。

本年度は、昨年度に引き続き、極めて高い正孔電界効果移動度を有することで知られているdioctylbenzothieno[3,2-b] benzo thiophene (C8-BTBT)を対象とし、電界効果移動度などの電子物性を評価した(シリカナノ粒子添加C8-BTBTの塗布特性向上および結晶性の向上は昨年度実証)。電界効果トランジスタのソース・ドレイン埋め込み電極構造作製プロセスを最適化することで低駆動電圧化を実現した。さらに、動作安定性を評価し、数値目標であった閾値電圧ばらつき±1 V以内を達成した。シリカナノ粒子添加の効果を明確にするためには、無添加時のデバイス特性を予め最適化しておく必要がある。このため、本年度は電界効果トランジスタ、薄膜太陽電池の作製プロセスを最適化した。このため、様々なナノ粒子合成に遅れが出たが、他方、薄膜太陽電池のプロセス最適化を一年、前倒しで行うことができた。このような成果を総合的に見て上の自己評価とした。25年度が最終年度であるため、記入しない。シリカナノ粒子添加の効果を明確にするためには、無添加時のデバイス特性を予め最適化しておく必要があり、このため、昨年度、本年度は電界効果トランジスタ、薄膜太陽電池の作製プロセスを最適化した。この結果、数値目標であった電界効果トランジスタの動作安定性(閾値電圧ばらつき±1 V以内)を達成した。さらに、予想していなかった成果として、ソース・ドレイン埋め込み電極構造作製プロセスを最適化することで低駆動電圧化を実現した。昨年度はP3HT:PCBMバルクヘテロ接合太陽電池を最適化したが、本年度はP3HT:ICBAバルクヘテロ接合太陽電池を最適化し、電力変換効率5%を実現した。さらに、PTB7:PC71BMバルクヘテロ接合太陽電池を最適化し、電力変換効率7.4%を実現した。この数値は世界最高水準の値である。これらバルクヘテロ接合太陽電池でインピーダンス分光を行い、電子、正孔移動度を評価する手段としての有用性を実証した。電力変換効率と電子・正孔移動度比との相関を実験的に明らかにし、高効率化への指針を実験的に明らかにした。さらに、デバイスシミュレーションも行い、実験結果が理論的にも理解しうることを明らかにした。ナノ粒子添加による新しい機能は探索中であるが、薄膜太陽電池のプロセス最適化、高効率化、薄膜トランジスタの低駆動電圧化、高安定化を行うことができた。電界効果トランジスタのプロセス最適化には様々な観点から行う必要がある。例えば接触抵抗の低減が最も重要な課題である。すでに、接触抵抗がC8-BTBT
網膜色素上皮細胞の細胞死(特にアポトーシス)に関する研究

1.各種動物眼から採取した網膜色素上皮(retinal pigment epithelium;RPE)のen face preparationを行い、RPE細胞のアクチンを蛍光標識して共焦点レーザー走査顕微鏡を用いて観察した。鶏胚RPEの標本中に細胞死の形態的特徴を有するRPE細胞が見出され、これをとりまく正常RPE細胞による修復過程を示すと考えられる像がみられた。ブタおよびラットRPEについても同様の観察を行い、en face preparationが可能であることを確認したが、鶏胚RPEにみられたものと同様の典型的な細胞死の形態的特徴を有するRPE細胞は見出されなかった。現在、これら標本の組織学的処理方法について検討を加えつつ、鶏胚RPEにみられる細胞の死がapoptosisであるか否かの検証と、他の動物種のRPEで同様の所見の有無につき、実験中である。2.9日齢から16日齢までの鶏胚RPEについて上記の観察で得られた細胞死の頻度と空間的分布の経時的変化を観察した。その結果、11日齢以前の標本には細胞死の像は殆どみられず、12日齢から次第に増加し、16日齢には概ね5000個のRPE細胞に対し細胞死の像が1ヶ所みられるようになることが明らかになった。また、これら細胞死の像は均一に分布するのではなく、眼球の上方周辺部に最も高頻度に分布する傾向が明らかになり、鶏胚RPE細胞の死は生物学的に意味のある現象であることが示唆された。3.鶏胚RPEの電子顕微鏡用樹脂包埋標本を作製し細胞死の形態的特徴を有するRPE細胞の観察を試みた。観察対象の存在頻度が上述のごとく低いため、細胞死の電子顕微鏡像は未だ得られていないが、電子顕微鏡用樹脂包埋標本の準薄切切片では細胞死と考えられる像が同定でき、今後、これら標本の電子顕微鏡による観察に向けて実験を継続中である。
新生タンパク質品質管理機構に関する共同研究

本研究はプロテインC(PC)やアンチトロンビン(AT)の変異体と、慢性甲状腺ガンを誘発するチログロブリンの変異体(cog Tg)をモデルタンパク質として、新生タンパク質の品質管理機構において、1.構造異常のタンパク質がどのような分子シャペロンで認識・識別され、2.どのような機構で分解経路へと導かれ、3.どのような分解を受けるかについて明らかにしようとしたもので、以下の成果を得た。1.BiP,ERp72、GRP94,PDIなどの小胞体分子シャペロンを高発現するCHO細胞に野生型および分泌異常のPC,AT(ΔGlu313とPro429stop),cogTgを共発現させ、分子シャペロン高発現の影響を解析した結果、野生型PC,ATにも細胞内分解が見られた。1)異常PCは、ERp72下では、分解が促進されたのに対して、BiP、PDI下では、逆に遅延した。2)ATのΔGlu313変異体はBiP,ERp72下で分解が促進されたのに対して、Pro429Stop変異体はERp72下でのみ分解が促進された。3)cogTgでは、BiP、GRP94下で分解が抑制され、細胞内に蓄積された。このように、分子シャペロン高発現の影響は、変異体によって様々に異なる結果となった。2.構造異常な糖タンパク質は小胞体マンノシダーゼI(Man I)によりMan8B型糖鎖になると、これにレクチン様分子が特異的に会合し、分解系へ誘導すると考えられている。Man8B結合性レクチン様分子として、Man IホモログのEdemが有力であり、本研究では、CHO細胞に発現させたcogTgおよび293細胞に発現させたΔGlu313とP429stopの細胞内分解におけるMan IとEdemの影響を調べた。その結果、いずれの変異体においてもMan I特異的阻害剤のキフネンシンの存在下で分解が阻止され、Edemの共発現下で、ΔGlu313とP429stop変異体の分解が促進され、Edemが異常タンパク質を分解系路へ誘導する因子であることが示唆された。3.上記の変異体の細胞内分解はいずれもプロテアソーム阻害剤の存在下で抑制されたことから、分解にはプロテアソーム系が関与していることが示唆された。分泌タンパク質や細胞内膜タンパク質は、ペプチド鎖の合成後、小胞体内腔において、種々の翻訳後修飾を受けながら、ペプチド鎖の折り畳みが行われる。さらに、その過程において新生タンパク質の品質管理として、分子シャペロンによる異常分子の認識・識別と分解経路への誘導およびプロテアソームによる分解が行われる。本研究計画は、血栓症の原因となったプロテインC、アンチトロンビン、ヒスチジンリッチ糖タンパク質の変異体と、慢性甲状腺ガンを誘発する甲状腺ホルモン前駆体であるチログロブリンの変異体をモデルタンパクとして、1.構造異常のタンパク質がどのような分子シャペロンで認識・識別され、2.どのような機構で分解経路へと導かれ、3.どのような分解を受けるかについて明らかにしようとするものであり、本年度は以下の結果を得た。

1.Bip,PDI,ERp72等の小胞体分子シャペロンを通常の3倍高発現するCHO細胞を用いて、ワルファリン下に合成される異常プロテインCをモデルタンパク質として、その分泌と細胞内分解への影響を調べた結果、これらの分子シャペロンの高発現細胞においては、予測に反して、ビタミンK下に合成される正常プロテインCまでもが、分泌異常となり、細胞内分解を受けることが明らかになった。また、ワルファリン下の異常プロテインCは、ERp72高発現細胞では、分泌されず、且つ細胞内分解が促進するのに対して、BiP,PDI高発現細胞では、細胞内分解が遅延した。このように、標的タンパク質の分泌と細胞内分解に対する影響が、分子シャペロンによって異なることが明らかになった。2.上記の結果は、共同研究者のアーバンらが異常チログロブリンをモデルタンパク質として解析した結果と異なっており、個々の分子シャペロンの高発現の影響は、標的タンパク質によっても異なるということが明らかになった。本研究計画は血栓症の原因となったプロテインCやアンチトロンビンの変異体と、慢性甲状腺ガンを誘発する甲状腺ホルモン前駆体の変異体(cog Tg)をモデルタンパク質として、新生タンパク質の品質管理機構おいて、1.構造異常のタンパク質がどのような分子シャペロンで認識・識別され、2.どのような機構で分解経路へと導かれ、3.どのような分解をを受けるかについて明らかにしようとするもので、本年度は以下の結果を得た。1.BiP,ERp72などの小胞体分子シャペロンを高発現するCHO細胞に野生型および分泌異常のアンチトロンビン(ΔGlu313とP429stop)変異体を共発現させ、分子シャペロン高発現の影響を解析した結果、野生型にも若干の細胞内分解が見られた。一方、ΔGlu313変異体はBiP,ERp72の両シャペロン下で分解が促進されたのに対して、P429Stop変異体はERp72下でのみ分解が促進された。2.最近、小胞体関連分解にN型糖鎖のマンノーストリミングが深く関与することが示唆されており、構造異常なタンパク質は小胞体マンノシダーゼI(Man I)によりMan8B型糖鎖になると、これにレクチン様分子が特異的に会合し、プロテアソーム分解系へ誘導すると考えられている。Man8B結合性レクチン様分子として、Man IホモログのEdemが有力である。本研究では、CHO細胞に発現させたcogTgおよび293細胞に発現させたΔGlu313とP429stop変異体の小胞体関連分解におけるMan IとヒトEdemの影響を調べた。その結果、いずれの変異体においてもMan I特異的阻害剤のキフネンシンの存在下で小胞体関連分解が阻止された。また、Edemの共発現下で、ΔGlu313とP429stop変異体の分解が促進された。
低出生体重児の増加と妊娠中の栄養状態の関連についての研究

日本において年々低出生体重児が増加する現象は顕著であり、最も重要な課題である"妊婦のやせと出生児体重との関係"を妊娠中の食事摂取状況から精査する目的で、妊婦の食事調査と各時期の胎児の推定体重を測定した。Body Mass Index18.5未満のやせは22.3%でやせの割合が多かった、大半の例で妊娠中の摂取エネルギーおよび、炭水化物の平均摂取状況は、推奨量を満たしておらず摂取不足であった。低出生体重児はすでに妊娠中期から低体重の傾向を示し、出生時まで継続していた。我が国において妊孕世代の女性ならびに妊婦へ積極的に栄養指導を行うことが重要と考えられた。若い女性のやせ志向は高く、同時に低出生体重児の増加現象も顕著である。妊娠前のやせ体型と妊娠中の体重増加量の不足・低出生体重児の出生に関しては、栄養摂取状況、生活環境など検討されているが“妊婦のやせと出生児の体重との関係"を妊娠中の食事バランスと胎児の成長との関係を検証した論文は報告されていない。そこで、本研究では妊娠中の食事バランスと胎児の成長などをリアルタイムに調べ、妊婦のBMIと低出生体重児との関係を検証することを目的とした。[調査方法]1)アンケート調査、2)妊娠期間(前期・中期・末期)の妊婦の体重および胎児の推定体重の測定、3)食事調査。妊娠1416週、妊娠2527週、妊娠3234週それぞれの週の3日間の食事(間食も含む)につき栄養摂取量を詳細に把握する方法としてデジタルカメラによる調査法を用いた。なお本研究は現在も継続中であるため、今回の報告は1)アンケート調査と食事調査の一部を報告する。[調査結果]アンケート調査は浜松市内の3つの産科施設で、初回妊婦健診・母親学級を受診した健常妊婦441名(有効回答)を対象とした。BMIが25以上の肥満は26人(6%)、2518.5以上標準は320人(72%)、18.5未満のやせは95人(22%)で2006年の国民栄養調査と比較し若干やせの妊婦が多かった。また欠食率は432人中178人(41.2%)と高い傾向であった。BMIと「ダイエット経験の有無」との関係においては有意差を認めた(p<0.01)。人のために料理を作るのは面倒と思っている人は、265人(60.8%)と高い傾向であった。食事調査では妊婦の食事摂取内容と胎児の発育との関係の検討を進めているが、少なくとも標準胎児発育曲線から逸脱している事例があり大変興味深い。現在、妊娠各期における超音波による胎児発育の変遷と妊婦の食事摂取内容との関連の検討を進めている。【はじめに】特に近年若い女性のダイエット志向によるBMI値18.5以下のやせにおける低体重児出産傾向、さらには「低体重児は、成人になると生活習慣病、特に高血圧のリスクが高くなる」というBarker仮説など出生体重2500g未満の低体重児出産の増加現象に関し警鐘が鳴らされている。そこで本研究では、妊娠期間前期・中期・末期の三期、各期間の妊婦の食事を調査すると共に各時期の胎児の推定体重も測定し、妊娠期間中の栄養素別食事バランスの良否がどのように胎児の成長に影響するのかを検証している。【方法】(1)対象妊婦:食事調査に承諾の得られた健常妊婦174名に継続調査中である。(2)アンケート調査:1)初回受診時と母親学級受講時に行う。妊娠期間中の妊婦の体重および胎児の推定体重の測定(妊娠1416週、妊娠2527週、妊娠3234週)(3)食事調査:妊婦に上記週数の期間に3日間の食事摂取内容をデジタルカメラにて撮影、分析は『ヘルシーメーカー413』を使用し、栄養素別摂取量と栄養素別エネルギー比率を算出した。【結果】(1)妊婦1139名のBMIが25以上の肥満5.9%、2518.5以上標準70.3%、18.5未満のやせ23.8%でやせの割合が多く、また妊婦1145名中、タイエット経験者の割合は564名(49.2%)で多い傾向を示した。(2)妊婦の食事摂取状況は、総じて高脂質・高食塩の傾向が顕著であり、総エネルギー量、Fe、レチノール、VC、葉酸などは低い傾向かみられた。(3)妊婦の食事摂取内容と胎児の発育との関係では、胎児発育曲線から逸脱している事例があり、全妊婦の分娩を待って最終的な解析を行う予定である。【まとめと今後の展望】結果に示したように妊婦の食事摂取状況は貧弱なケース目立った。しかし、現時点で多くの対象妊婦が妊娠経過中であり、出産を待ってさらに詳細な解析を加えて最終的な結論を導く予定である。

今後は事例数と食事データを増やすとともに、妊婦の栄養状態と胎児の発育との関連について明確な見解を示すことを目標としたい。【はじめに】近年、女性のやせ傾向や低出生体重児の増加が問題とされ、その関連が注目されている。しかし、妊婦の背景および妊娠中の食生活の実態や栄養摂取との関連については明らかになっていない。そこで妊娠中の胎児発育、出生体重と妊婦の栄養摂取状態について縦断的調査研究を行った。【方法】(1)対象妊婦:食事調査に承諾の得られた妊婦245名中出産を終了していない45名は継続調査中である。(2)アンケート調査:1)初回受診時と母親学級受講時に行う。妊娠期間中の妊婦の体重および胎児の推定体重の測定(妊娠1416週、妊娠2527週、妊娠3234週)(3)食事調査:妊婦に上記週数の期間に3日間の食事摂取内容をデジタルカメラにて撮影、分析は『ヘルシーメーカー413』を使用し、栄養素別摂取量と栄養素別エネルギー比率を算出した。【結果】(1)妊娠初期アンケート妊婦1244名のBMIは25以上の肥満6.2%、2518.5以上標準71.5%、18.5未満のやせ22.3%でやせの割合が多く、また妊婦1254名中、ダイエット経験者の割合は644名(51.2%)で多い傾向を示した。(2)食事調査妊婦の食事摂取状況は、総じて高脂質・高食塩の傾向が顕著であり、総エネルギー量、Fe、レチノール、VC、葉酸などは低い傾向がみられた。(3)妊婦の食事摂取内容と出生体重との検定結果、蛋白質と出生体重はp<0.01で有意となり、相関係数r=0.733でかなり強い相関があった。(4)出生体重と母体の体重増加との関係においてp<0.01で有意となり、相関係数r=0.261わずかな相関があった。(5)現時点では低出生体重児は16名であった、全妊婦の出産を待って最終的な解析を行う予定である。【まとめと今後の展望】対象妊婦の出産を待ってさらに詳細な解析を加えて最終的な結論を導く予定である。妊婦の栄養状態と胎児の発育との関連について明確な見解を示していきたい。
電界発光性を示す一次元共役高分子の素励起状態の研究

一次元共役高分子は、ソリトンやポーラロンといった非線形素励起を生成する一次元電子系であるが、最近、ポリフェニレンビニレン(PPV)で高効率の電界発光が発見され、発光に関与する素励起としてポーラロン状態の解明が重要な問題となっている。われわれはESRおよびENDOR法が素励起の空間形状を直接観測する手法として有用であることを世界に先駆けて示してきた。本研究の目的は、PPVとその誘導体を主な対象として、光励起、ドーピングなどによって生成したポーラロンのESR、ENDOR測定をその理論的な解析を行うことによりポーラロンの形状や一次元物質の電子状態を解明することである。本年度はPPVについては暗状態におけるENDORおよび三重共鳴スペクトルの検討をすすめ、ポーラロンの詳細な形状と電子相関効果を解明することに成功した。得られた結果は英・米グループの光検出ESRの実験結果もよく説明した。これらの成果については論文等で発表した。又、PPVの複数の誘導体(CN-PPV等のシアノ基を置換基として持つ誘導体)を英Cavendish研究所のRichardFriend教授から提供を受け、光誘起ESR測定を行い、光励起ポーラロンによるESR信号の検出に成功した。得られたESR信号形や、その励起スペクトルについて、PPVの場合と比較検討を行い、ポーラロンの形状や一次元物質の電子状態の解明を進めた。われわれがESRおよびENDOR法が素励起の空間形状を直接観測する手法として有用であることを世界に先駆けて示してきた。本研究の目的は、PPVとその誘導体を主な対象として、光励起、ド-ピングなどによって生成したポーラロンのESR、ENDORの測定とその理論的な解析を行うことによりポーラロンの形状や一次元物質の電子状態を解明することである。本年度は、ESR,ENDOR装置整備の第一段階として、ガン発振器タイプの新しいマイクロ波ブリッジを既設のESR装置に導入し、ESRの感度および安定度を向上させた。さらにこの装置に単芯の光ファイバーを使用した分光照射光源を導入し、光誘起ESRの測定を可能にした。PPVおよびその誘導体であるメトキシPPVについて光誘起ESR信号を確認すると共に、両者のスペクトルの違いについて実験的、理論的に検討を開始した。またPPVについては暗状態におけるENDORおよび三重共鳴の測定を既設の装置により行い、ポーラロンの形状を詳細に観測するとともに、実験結果から電子相関効果を理論的に検討した。また共役高分子と同様に、SSHタイプのハミルトニアンで記述される一次元物質であるハロゲン架橋金属錯体についてもESRの測定を開始し、ソリトン、ポーラロン状態に対するバンド幅、電子格子および電子間相互作用の及ぼす効果の比較検討を始めた。

又、PPVの複数の誘導体(CN-PPV等のシアノ基を置換基として持つ誘導体)を英Cavendish研究所のRichard Friend教授から提供を受け、光誘起ESR測定を行い、光励起ポーラロンによるESR信号の検出に成功した。得られたESR信号形や、その励起スペクトルについて、PPVの場合と比較検討を行い、ポーラロンの形状や一次元物質の電子状態の解明を進めた。
患者自己抗体産生B細胞を用いたヒト型モノクローナル抗体作製と新しい自己抗原の解析

各種自己免疫疾患、悪性疾患などの病態において、抗原の不明な自己抗体の存在が知られているが、ヒト型モノクローナル抗体を用いてこれらの自己抗体、対応自己抗原およびその細胞性免疫応答を解析しその意義を解明することを目的とした。ヒト型モノクローナル抗体作製に用いるヒトB細胞は、MCTD,SLE等の自己免疫疾患以外にも、抗CEA抗体を血清中に検出した大腸癌(分化型腺癌)例、抗インシュリン・モノクローナル抗体(IgG,入)を示す例、抗A1赤血球自己抗体を示すRA+SLE例および癌患者などで試みた。この中で大腸癌例の抗CEA自己抗体はNCAとは交又反応性を示さず、CEAと反応するM蛋白(IgG,K)であり、抗CEA活性のほとんどはM蛋白中に見い出され、モノクローナル抗体であることが示唆された。免疫ペルオキシダーゼ法により対応抗原の組織学的分布を検索すると、大腸分化型腺癌および胃の粘液癌、印環細胞癌とよく反応した。またCEAで吸収した血清を用いると、反応陽性部分は陰性を示した。細胞融合に用いた親細胞には、ヒト骨髄腫細胞株ARH77,プラズマ細胞系細胞株UC729-6ならびにマウス骨髄腫細胞株P3-X63-Ag8-653を用いて数十回の細胞融合を行なったが、現在のヒト型細胞株では融合効率が悪いことが判明したものの、各種ヒトB細胞とマウス骨髄腫細胞株P3-X63-Ag8-653との間には多くの融合細胞株が得られており、ヒト型モノクローナル抗体の作製に成功した。このうち胃癌患者胸水中B細胞との細胞融合で得られたヒト型モノクローナル抗体3B7(IgG)は胃癌(4/5)および大腸癌組織と強く反応したが、非癌組織(胃,大腸,肝,膵,肺)とは反応しなかった。さらに本抗体は自己の胃癌組織とも反応を示した。対応抗原の詳細については現在検討中であるが、本抗体は腫瘍関連抗原の検討さらには治療にも有用と考えられる。現在KR-4,KR-12などの新しい親細胞株をすでに入手、今後の進展が期待できる。
細胞の分化と癌化におけるポリ(ADPーリボシル)化反応の役割に関する研究

1.ポリ(ADPーリボ-ス)シンテタ-ゼのcDNAクロ-ニングーウシの上記酵素のcDNAクロ-ニングを完了し、全一次配列を決定した。この配列を既報のヒトおよびマウス酵素と比較し、DNA結合、自己修飾、NAD結合の各機能に対応した構造ユニット(亜鉛結合フィンガ-など)が、進化的に極めてよく保存されていることを明らかにした。また、領域ないしドメインレベルの配列比較に便利な“ホモロジ-プロフィル"プロットを開発した。2.ポリ(ADPーリボシル)化の特異的阻害剤の発見ー数年来進めてきた300種を超える物質のサ-ベイの中から、1,8ーナフタルイミド、6(5H)ーフェナントリジノン,1ーヒドロキシイソキノリンとこれらの誘導体,4ーヒドロキシキナゾリンなどが,既知のニコチンアミドやベンズアミド誘導体より強力かつ特異的な阻害剤であることを見出した。また、ビタミンKがノボビオシンとともに、ポリ(ADPーリボシル)化よりもモノ(ADPーリボシル)化に特異性の高い阻害剤であることを明らかにした。3.癌細胞の人為的分化誘導ー上記の研究で見出した新しい強力な阻害剤の幾つか(4ーヒドロキシキナゾリン,アラキドン酸など)を培養テラトカルシノ-マ細胞に適用したところ,レチノイン酸や3ーアミノベンズアミドなどと同様に,内皮様細胞に分化誘導することが明らかとなった。1.細胞粗抽出液中でのADP-リボシル化と脱ADP-リボシル化酵素活性測定法の改良--分化誘導された細胞の上記酵素活性を測定する条件を検討した結果、一般に細胞(や組織)粗抽出液中ではホスホジエステラ-ゼ活性が強いこと、これを阻害しないと他の酵素の基質や反応生成物が分解されて活性測定し難いこと、この阻害にはEDTA+AMPあるいはIMPの添加が有効であることを見出した。2.ポリ(ADP-リボシル)化の新しい阻害剤の発見--250種以上の化合物についてポリ(ADP-リボ-ス)シンテタ-ゼの阻害効果を調べ、新たに多数の強力な阻害剤を見出だした。その中には、天然に存在するアミノ酸の代謝産物やビタミン類数種(レチナ-ル、K_2、K_3、不飽和脂肪酸など)が含まれていた。3.ポリ(ADP-リボシル)化の阻害によるテラトカルシノ-マ細胞の分化誘導--上記ビタミン類を含む新しいシンテタ-ゼ阻害剤の幾つかが、培養系でテラトカルシノ-マ細胞の分化を誘導することを見出だした。4.ポリ(ADP-リボ-ス)シンテタ-ゼのcDNAのクロ-ニング--ウシ胸腺のcDNAライブラリからシンテタ-ゼをコ-ドするcDNAをクロ-ン化し、その塩基配列を決定した。これから推定されるアミノ酸配列を既報のヒト酵素の配列と比較した結果、分子全体の中央からN末端側はC末端側に比して相同性が著しく低いこと、それにもかかわらず、DNAとの結合に関与すると思われる諸構造(亜鉛結合フィンガ-、ヘリックス-タ-ン-ヘリックス、核移行シグナルなど)の配列はほぼ完全に保存されており、さらに、自己修飾部位と考えられる中央部の全グルタミン酸残基、およびC末端側のヌクレオチド結合ドメイン周辺の配列が二種間で完全に一致することが明らかとなった。1.ポリ(ADPーリボ-ス)シンテタ-ゼのcDNAクロ-ニングーウシの上記酵素のcDANクロ-ニングを完了し、全一次配列を決定した。この配列を、既報のヒトおよびマウス酵素と比較した結果、DNA結合、自己修飾、NAD修飾の各機能に対応した構造ユニット(亜鉛結合フィンガ-など)が、進化的に極めてよく保存されていることが明らかとなった。2.ポリ(ADPーリボシル)化の特異的阻害剤の発見ー数年来進めてきた300種を超える物質のサ-ベイの中から、1.8ーナフタルイミド、6(5H)ーフェナントリジノン,

1ーヒドロキシイソキノリンとこれらの誘導体、4ーヒドロキシキナゾリンなどが、既知のニコチンアミドやベンズアミド誘導体より強力かつ特異的な阻害剤であることを見出した。また、ビタミンKがノボビオシンとともに、ポリ(ADPーリボシル)化よりもモノ(ADPーリボシル)化に特異性の高い阻害剤であることを見出した。3.癌細胞の人為的分化誘導ー上記の研究で見出した新しい強力な阻害剤の幾つか(4ーヒドロキシキナゾリン、アラキドン酸など)を培養テラトカルシノ-マ細胞に適用したところ、レチノイン酸などと同様内皮様細胞に分化誘導することが明らかとなった。
研削表面性状リアルタイム・オンマシン測定システムの開発

本研究では,研削表面性状をごく短時間でオンマシン非破壊測定し,許容範囲内の表面性状に管理された部品の研削加工を行うシステムを開発することを目的とし,そのセンサおよびシステムの開発を行った.試作した残留応力センサは,励磁極と検出極からなる磁気コイルで,このセンサを機械上の工作物と間隔をもたせてセッティングし,センサの励磁極,磁性体の工作物,センサの検出極間に磁気回路を生成する.磁性体材料に応力が作用するとき,その透磁率は応力に比例して変化すること,励磁極に印可する交番磁界の周波数によって工作物表面内に浸透する磁気深さが変化する.これらのことを利用して,センサー工作物間にできる磁気回路の透磁率変化を測定し,工作物研削表面から内部方向の残留応力分布を測定できるシステムを試作した.センサの特性,測定精度に及ぼす各要因の影響,X線残留応力測定機による測定結果との比較・検討を行った.また,センサの改良を行うため,センサの設計指針の確立と試作を繰り返した.この結果,対象測定物との間隔を2mm離した状態で,測定分解能20μm,深さ200μmのまで測定でき,研削油剤などが測定精度に影響を及ぼさない非破壊リアルタイムオンマシンセンサが開発でき,表面性状を管理して研削加工するシステムの判断機として十分な性能をもつことを確認した.センサによる測定値が設定した許容値を加工中越した場合,実行しているCNCプログラムに割り込みをかけ,ドレッシングを強制的に行ったり,研削条件を変更するなど,センサによる出力信号から研削盤のそれらの動作をパソコンで判断および指令制御するソフトを開発し,表面性状を管理した研削加工を無人で行うCNC制御システムを開発した.本研究では,研削表面性状をごく短時間でオンマシン非破壊測定し,許容範囲内の表面性状に管理された部品の研削加工を行うシステムを開発することを目的とし,そのセンサおよびシステムの開発を行った.試作した残留応力センサは,励磁極と検出極からなる磁気コイルで,このセンサを機械上の工作物と間隔をもたせてセッティングし,センサの励磁極,磁性体の工作物,センサの検出極間に磁気回路を生成する.磁性体材料に応力が作用するとき,その透磁率は応力に比例して変化すること,励磁極に印可する交番磁界の周波数によって工作物表面内に浸透する磁気深さが変化する.これらのことを利用して,センサー工作物間にできる磁気回路の透磁率変化を測定し,工作物研削表面から内部方向の残留応力分布を測定できるシステムを試作した.センサの特性,測定精度に及ぼす各要因の影響,X線残留応力測定機による測定結果との比較・検討を行った.また,センサの改良を行うため,センサの設計指針の確立と試作を繰り返した.この結果,対象測定物との間隔を2mm離した状態で,測定分解能20μm,深さ200μmのまで測定でき,研削油剤などが測定精度に影響を及ぼさない非破壊リアルタイムオンマシンセンサが開発でき,表面性状を管理して研削加工するシステムの判断機として十分な性能をもつことを確認した.センサによる測定値が設定した許容値を加工中越した場合,実行しているCNCプログラムに割り込みをかけ,ドレッシングを強制的に行ったり,研削条件を変更するなど,センサによる出力信号から研削盤のそれらの動作をパソコンで判断および指令制御するソフトを開発し,表面性状を管理した研削加工を無人で行うCNC制御システムを開発した.鉄鋼材料などの磁性体材料の研削表面状を,リアルタイムでオンマシン非破壊測定し,許容範囲内の表面性状に管理した部品を生産する加工システムを開発することを目的とし,本年度は,そのセンサの基本設計,試作,センサの基本特性およびオンマシン測定機としての問題点の抽出を行った.試作した残留応力センサは,励磁極と検出極からなる磁気コイルで,このセンサを機械上の工作物とギャップをもたせてセッティングし,センサの励磁極,磁性体の工作物,検出極の間に磁気回路を生成する.磁性体材料に応力が作用するとき,その透磁率はその応力に比例して変化すること,励磁極に印加する交番磁界の周波数によって工作物表面内に浸透する磁気深さを変化する.これらのことを利用して,センサー工作物間にできる磁気回路の透磁率の変化を測定し,工作物研削表面から内部方向の残留応力分布を測定するシステムを試作した.研削表面の残留応力は,研削表面から深さ方向に200μm以内の領域が重要であることから,本センサの分解能を20μmとし,200μmの深さまで測れる仕様とし,基礎テストから高周波フェライト材料を選定し,励磁極と検出極が一体構造のセンサを試作した.また高周波磁気コイルを印可でき,微弱信号を検出できる測定回路を組み,測定機を試作した.試作センサの基本特性,本測定の可能性を検証するため,引張試験機によって被測定材に負荷させた応力を,試作センサの印可周波数を変化させて測定した.負荷応力と被測定材の各深さにおけるセンサ出力電圧とは比例し,試作センサで内部方向の応力値を非破壊でリアルタイムに測定できることが確認できた.