hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アルミナ-ITO-チタニア系膜の電気化学的合成と光触媒特性の評価

本年度は調製過程と光化学特性を詳しく調査した。ITOガラス(カソード)と炭素板(アノード)間の電流密度は電析後約2hで10mA/cm^2から10^<-5>-10^<-4>mA/cm^2オーダーに減少した。XRD回折パターンより、ITOガラス上にはIn_2O_3またはAl_2O_3が一部結晶化した非晶質相が同定された。すなわち、導電性のない酸化物または非晶質がITOガラス上に形成し、電流密度を低下させることがわかった。また、FE-SEMによる微構造観察から、電析は最初のITO層の厚み(434nm)を減少させ、108-145nmのITOを含む新たな層を形成することがわかった。HCl電解液による電析でITOガラスのIn_2O_3とSnO_2成分が溶解-再析出することが判明した。一方、AlCl_3,InCl_3,SnCl_4およびTiCl_4を電解液として使用した場合、Al^<3+>,In^<3+>,Sn^<4+>およびTi^<4+>の各イオンが水酸化物または酸化物として析出することがわかった。これらの結果はEPMA元素分析の結果と一致している。ITOガラスの反射率は波長250-320nmで0.6-0.8%、360-700nmで2%とほとんど透過した。一方、析出層の反射率は300-700nmの波長で2-5%を示した。ただし、一番反射率が高い(AlCl_3+InCl_3+SnCl_4+TiCl_4)混合電解液からの析出層とPt線間の光電流は波長300-700nmでほとんど変化しなかった。一方、強誘電体であるBaTiO_3焼結体の光吸収率を測定した。波長200-800nmで反射率は10-20%であった。ITOガラス上の薄膜より反射率は高いがTiO_2と比較して約4倍長く光を閉じ込められることがわかった。また、光電流も検出されることがわかった。スズ添加酸化インジュウム固溶体(ITO)ガラスへの酸化物膜の積層を試みた。塩化チタン(TiCl_4)水溶液中での直流および交流電析の結果、XPSによりITOガラスへのチタニア(TiO_2)の生成が確認された。塩化スズ(SnCl_4)または塩化インジュウム水溶液中での電析の場合、酸化インジュウムまたは非晶質酸化物の析出が確認され、交流では多孔質膜、直流では緻密膜が合成されることがわかった。析出膜を作動温度300°Cで雰囲気を空気から水素ガス-空気の混合ガスに変化させると、抵抗値が変化するセンシング機能を有していることがわかった。ただし、照射波長を暗室、波長300,500,700nmと変化させても照射光による増感作用はほとんど見られなかった。一方、TiO_2より4倍長い時間、光を閉じ込められるチタン酸バリウム(BaTiO_3)は、白金(Pt)を担持させて焼結することで、波長320nm以上で反射率が10-20%へ大幅に低下した。使用履歴のないPt-BaTiO_3焼結体は酸性水溶液中での波長300,500,700nmの光照射によりPt対電極との間に光電流値の増加が見られた。ただし、使用時間や回数の増加にともなって試料の劣化が見られ、再現性を得ることが困難であった。また、塩基性水溶液では試料の劣化は抑えられるが、光触媒活性を得ることができなかった。酸化セリウム(CeO_2)及びガドリニウム固溶セリア(GDC)を硝酸塩水溶液の電解で得た。CeO_2はpHや電解液量を増加させることで収率が増加し、表面積の増加(電流密度の減少)は粒径減少と薄膜形成に効果的であった。電場の大きさは収率と粒径にほとんど影響を示さなかった。一方、GDC粉体は直流よりも交流で得られ易く、温度とpHの増加に伴って収率と粒径の増加を示した。グリシンの添加はナノメータサイズの微粒子を高収率で得るのに効果的であった。
新規ハイブリダイゼーションプローブを用いたC型肝炎ウイルス遺伝子型解析系の構築

C型肝炎のインターフェロン治療を開始する際にはC型肝炎ウイルスの遺伝子型を特定することが必須である。しかし、当院の現行法であるダイレクトシークエンス法や市販のキットを用いたPCR法は感度や特異度に問題があり、重複感染症例における遺伝子型の特定は困難である。そこで、上記二法の問題点を解決するため、新規蛍光ハイブリダイゼーションプローブ(以下Eprobe)を用いた解析系を構築することを目指した。まず、1a型、1b型、2a型、2b型、4型の各遺伝子型に特異的に結合する5種類のEprobeの設計を行い、LightCyclerを用いた測定系の条件検討を行った。当初はPCR増幅産物を分注したところにEprobcを加え融解曲線解析を行う予定であったが、この方法では検出感度が低かったため、PCR増幅時からEprobeを加えることとした。その結果使用するサンプル量は増えるものの感度が良くなり、EprobcがLightCyclerを用いた測定系で使用可能であることが確認された。解析条件の決定後、現行法にて遺伝子型確定済の臨床サンプルを用いて解析を行った。その結果、1b型検出用Eprobeは現行法で1b型と判定されたサンプル47例中45例(95.70%)で1b型と判定できた。残りの2例は予想された融解曲線とは異なる温度のピークを示したが、これはプローブ結合部位の一塩基置換によるものであることがシークエンス解析により判明した。また、1a型は2例中2例、2a型は13例中12例、4型は3例中3例で現行法と一致したが、いずれもサンプル数が少なくさらなる検討が必要と考えられる。一方、2b型検出用Eprobeの検討では予想していたものと異なるピークが検出され判定不能であったため、プローブの再設計が必要である。現在までの研究では、目的としていたすべての遺伝子型に対応した解析系を構築することはできなかったが、Eprobeを用いた解析は簡便で迅速な方法であることが確認され有用であると考えられた。今後も解析系の構築を目指し検討を続けていきたい。
大陸地殻を持つ沈み込み帯における地殻溶融によるマグマ発生過程の解明

大陸地殻縁の沈み込み帯において,地殻溶融により発生するマグマの生成量,組成,生成時間を理解し,マグマの多様性生成の物理プロセスを定量的に理解するため,高温マグマの地殻貫入による地殻溶融マグマ生成の物理モデルに基づく数値実験を行った.その結果,地殻溶融マグマの総生産量は,熱源マグマの貫入率と地殻初期温度によりほぼ支配されること,地殻初期温度と一回の熱源マグマ貫入量により地殻溶融マグマの組成が影響を受けること,1km3程度以上のマグマ生成が起こるためには,数万年の時間スケールが必要であること,などを明らかにした.以上の結果は,実際の火成活動の性質と整合的である.大陸地殻縁の沈み込み帯においては,玄武岩質から流紋岩質まで幅広い組成のマグマが活動し,それらマグマの発生にとって地殻溶融プロセスが重要であると考えられる.本研究では,物理モデルと実際の火山の噴火史およびマグマ組成のデータのコンパイルにより,地殻溶融によるマグマの生成量,組成,生成時間を理解し,地殻内過程が関与したマグマの多様性生成の物理プロセスを定量的に理解することが目的である.前年度までに,地殻溶融の物理モデルによる数値実験を行うために,地殻とマグマに関する溶融関数の作成を行い,さらに,従来の高温マグマの貫入による地殻溶融の一次元モデルモデルの拡張を行い,繰り返しのマグマ貫入,マグマ結晶化に伴う水の吐き出しの効果を考慮した計算機コードを作成した.平成24年度では,このコードを用いて,地殻初期温度,貫入する高温マグマの初期水量,貫入率,一回の貫入厚さをパラメータとした数値計算を系統的に行った.その結果,地殻溶融により珪長質マグマが卓越するか,苦鉄質マグマが卓越するかを決定するかを決定する重要なパラメータは,地殻の初期温度と高温マグマの一回の貫入厚さであることを見出した.これはこれまでにない新たな知見である.また,実際の火山のデータコンパイルにおいて,カルデラ火山を中心としたの文献調査を行った.大陸地殻縁の沈み込み帯においては,玄武岩質から流紋岩質まで幅広い組成のマグマが活動し,それらマグマの発生にとって地殻溶融プロセスが重要であると考えられる.本研究では,物理モデルと実際の火山の噴火史およびマグマ組成のデータのコンパイルにより,地殻溶融によるマグマの生成量,組成,生成時間を理解し,地殻内過程が関与したマグマの多様性生成の物理プロセスを定量的に理解することが目的である.最終年度では,地殻溶融の物理モデルによる数値実験を行うために,前年度の地殻の組成,初期温度,圧力をパラメータとする,液相分率,メルト組成,固相組成の関数を再検討し,より天然系に近いものへと改良し,数値実験を行った.その結果,(1)地殻溶融マグマの生産量は,熱源マグマの貫入率と地殻初期温度によりほぼ支配され,この2つが高いほど,地殻溶融マグマ生産量が増大すること,(2)珪長質マグマが苦鉄質マグマに比して多くできるためには,地殻初期温度が高く,一回の熱源マグマ貫入量が少ないことが必要であること,(3)大規模珪長質マグマ活動を引き起こす量のマグマ生成が起こるためには,数万年の時間スケールが必要であること,などを明らかにした.これらのことは,現実の大規模珪長質マグマ活動の規模,噴火間隔などと整合的である.実際の火山のデータコンパイルにおいて,いくつかのカルデラ火山および安山岩質マグマを主体とする火山において,全体的または部分的なマグマの性質の変遷に共通部分(例えば,同一活動ステージにおいて,マグマ組成が変化しても起源物質が同一である,など)が見られ,地殻内マグマプロセスには大局的な普遍性が存在することが示唆された.大陸地殻縁の沈み込み帯において,地殻溶融により発生するマグマの生成量,組成,生成時間を理解し,マグマの多様性生成の物理プロセスを定量的に理解するため,高温マグマの地殻貫入による地殻溶融マグマ生成の物理モデルに基づく数値実験を行った.その結果,地殻溶融マグマの総生産量は,熱源マグマの貫入率と地殻初期温度によりほぼ支配されること,地殻初期温度と一回の熱源マグマ貫入量により地殻溶融マグマの組成が影響を受けること,1km3程度以上のマグマ生成が起こるためには,数万年の時間スケールが必要であること,などを明らかにした.以上の結果は,実際の火成活動の性質と整合的である.大陸地殻縁の沈み込み帯においては,玄武岩質から流紋岩質まで幅広い組成のマグマが活動し,それらマグマの発生にとって地殻溶融プロセスが重要であると考えられる.本研究では,物理モデルと実際の火山の噴火史およびマグマ組成のデータのコンパイルにより,地殻溶融によるマグマの生成量,組成,生成時間を理解し,地殻内過程が関与したマグマの多様性生成の物理プロセスを定量的に理解することが目的である.平成23年度では,地殻溶融の物理モデルによる数値実験を行うために,地殻の組成,初期温度,圧力をパラメータとして,液相分率,メルト組成,固相組成の関数化を行った.さらに,従来の高温マグマの貫入による地殻溶融の一次元モデルモデルの拡張を行い,繰り返しのマグマ貫入,マグマ結晶化に伴う水の吐き出しの効果を考慮した計算機コードを作成した.このコードを用いて計算を行った結果,(1)地殻溶融によるマグマの生成は,時間的進展に伴いに3つのステージにおいて推移すること,(2)地殻溶融マグマの生成量は基本的に熱源マグマの貫入率により決定されること,

(3)水量が多い条件下では低部分溶融度の地殻溶融マグマが多く生成すること,(4)低部分溶融度の地殻溶融マグマは数万年の時間スケールで最大量になること,などを明らかにした.また,実際の火山のデータコンパイルにおいて,東北日本のいくつか(十和田,猫魔,磐梯など)の文献調査を行った.その結果,噴火ステージによる地球化学的性質の変遷が見られる一方,各ステージではマグマの主成分組成が多様でも同位体比の変化がない場合があり,その場合,地表に噴出するマグマはもっぱら地殻溶融により生成したものと解釈でき,このことはマグマ成因における地殻内過程の重要性を示している.平成24年度の目標は,(1)地殻溶融モデルを用いた実際の計算を行うこと,(2)結晶沈降などの効果をモデルに加味すること,(3)実際の火山を対象にデータのコンパイルをさらに進めること,であった.(1)に関しては当該年度の目標を達成している.(2)に関しては,(1)の結果がかなり複雑であり,現段階においてさらに複雑な過程を考慮することは根本の理解を混乱させいたずらに状況を複雑化させると考え,現段階では現状のコードを用いて理解を深めることを目的とすることとし,予定を変更して行わなかった.(3)に関しては,予定通り進んでいる.(2)に関する予定変更はあったものの,本研究はおおむね順調に推移していると評価できる.平成23年度の目標は,(1)地殻溶融の物理モデルの数値計算のため,地殻物質の溶融性質を関数化すること,(2)従来の地殻溶融モデルを,繰り返し起こる熱源マグマ貫入と水の移動効果を加えたモデルへと発展させること,(3)いくつかの実際の火山を対象にデータのコンパイルを行うこと,であった.このことは,おおむね当該年度においてなされており,本研究はおおむね順調に推移していると評価できる.平成24年度に得られた結果を基にして,数値計算機コードとその結果の妥当性を厳密に検討し,物理モデル,数値計算結果をまとめ,固液分離が起こらない場合の,地殻溶融過程によるマグマの生成に関して,重要な素過程を理解し,まとめを行う.また,前年度に引き続いて,天然火山の地質学的,岩石学的データのコンパイルを行う.最終年度では,文献調査を継続するとともに,コンパイルデータのまとめを行い,島弧火山の長中期進化の経験則を理解する.平成23年度に得られた結果を基にして,数値計算機コードとその結果の妥当性を厳密に検討し,物理モデル,数値計算結果をまとめ,固液分離が起こらない場合の,地殻溶融過程によるマグマの生成に関して,その性質(量,時間スケール,組成,岩石学的性質)に関するまとめを行う.そのうえで,より現実的なモデルとするため,メルトの上下方向の密度逆転によるAFCや混合が発生する効果,結晶沈降則(Martin & Nokes, 1988)などをモデルに取り入れたさらなるコードの改良を目指す.また,前年度に引き続いて,天然火山の地質学的,岩石学的データのコンパイルを行う.この年度では,大規模珪長質マグマ活動の火山,安山岩マグマを主体とする東北日本の火山に関する文献調査を増やすとともに,玄武岩質マグマの活動が卓越する伊豆弧の火山に関するコンパイルを行う.さらに,物理モデルによる結果,コンパイルデータなどがある程度まとまった形になるので,随時,それらの関係における検討を行う.成果の発表,および研究情報収集のための学会などへの出張旅費として使用する予定である.研究応募段階で計画していた国際学会に,大学本務の都合上出席を見合わせた.その結果,一部の交付金を次年度に繰り越した.
ハリケーン・カトリーナ災害の復興過程における地域生活空間の再構築に関する研究

米国で発生したハリケーンカトリーナ災害後の住宅再建と地域生活空間の「まだら復興」の実態を経年的な住宅再建調査により明らかにした。地域間の復興格差を生み出す要因として(1)地域の不動産価値による住宅再建の選択肢の多少、(2)所得が多い層に有利に働く州政府による住宅再建支援制度、(3)住宅再建を断念して放棄されている住宅を解消する手段の不足を指摘した。平成21年度の研究成果は以下に集約される。(1)地区別の住宅再建の状況把握と地区格差カトリーナ災害の被災地ニューオリンズ市における住宅再建の状況について現地調査を実施することによって三地区、計1548戸の住宅再建の状況を明らかにし、地区ごとの再建状況に影響を与えている要因について考察を行った。調査地域を決定する際には、住宅被害が同程度に甚大な地域を抽出したのちに、人種・所得階層・住宅属性などの地域属性が異なる三地区を選出している。再建状況を(1)再建済み、(2)再建中、(3)放棄、(4)空地に分類したところ、全地区について5割程度は住宅再建済みである点は共通していることが明らかになった。しかし、白人・高所得者層が多い地区(Lakeview地区)については他二地区(中所得層Gentilly Woods地区,低所得層Holy Cross地区)と比較すると、放棄住宅の割合は後者は前者のおよそ半分、逆に空地の割合は後者は前者の倍ほど存在していることから、後者については住宅再建の意思決定・実行が遅れている実態が解明された。(2)住宅再建支援プログラム(ロードホーム・プログラム)の実態と課題ルイジアナ州復興本部による報告書に基づいて、同プログラムの実態と課題について考察を行った。被災者の視点から住宅再建支援を評価すると支給の時期が非常に遅れたこと、支給額の算定には住宅補償の観点から被害額だけではなく不動産価値を支援金(補償金)の算定を行う上で考慮に入れられていることから、自動的に不動産価値が低い低所得者地域では支援金が少なくなる上に、彼らは支援金に上乗せして再建支援金を確保する能力が低いことから、彼らにとって不利な制度設計になっていることを課題として指摘した。。これらについては災害復興研究Vol.2の依頼論文として投稿している。本研究ではカトリーナ災害4年後のニューオリンズ市における地域別の住宅再建に対する意思決定と三地域における住宅再建の実態を明らかにした。住宅再建調査の対象地域とした三地域における住宅被害と住宅再建の関係については、被害程度が5割を上回ると放棄された住宅や空地の割合が増加するものの、住宅被害率が低いほど住宅再建が進んでいるという単純な関係にはないことが浮かび上がった。市内の73地域ごとに売却された不動産と住宅被害率の間には因果関係が確認できたが、住宅再蓮調査を実施した三地域においては被害程度が同程度であるにもかかわらず、売却された不動産の割合には格差があることが明らかになった。これは住宅再建の状況に対して住宅被害以外の要因が潜んでいることを示している。三地域において共通していたのは、再建済みと再建中の割合が約5割程度であった点である。その一方で異なる割合を示したのは、放棄された住宅と空地の割合であった。レイクビュー地域では、空地の割合が大きく、住宅再建が他二地域と比較して進んでいる状況にある。次にジェントリーウッズ地域とホーリークロス地域は、放棄された住宅の割合が大きいが、前者は売却された割合が大きく住宅再建に向けた売却という意思決定を行った居住者がある程度いるのに対して、後者ではその割合が少なく、住宅再建が遅れている実態が明らかになった。このような住宅再建の実態に影響を与えている要因として、居住地の不動産価値、居住者の平均所得、住宅再建支援金の受給額、住宅の所有形態などを指摘した。このような今年度の研究を通じて構築された仮説を検証していくことが来年度の課題である。2005年8月末に米国で発生したハリケーンカトリーナ災害後の住宅再建と地域生活空間の復興をテーマにした研究である。カトリーナ災害の被災市街地の一つであるルイジアナ州ニューオリンズ市を研究対象とし、三つの地域生活空間を対象として経年的な住宅再建調査および住宅所有者30名に対するインタビュー調査を実施した。地域間の復興格差を生み出す要因として1地域の不動産価値による住宅再建の選択肢の多少、2所得が多い層に有利に働く州政府による住宅再建支援制度、3住宅再建を断念して放棄されている住宅を解消する手段の不足を指摘した。現場の目視によって行った住宅再建調査によって、再建された住宅の周辺に放棄された住宅や空地などが点在する「まだら住宅復興」の実態および経年変化を明らかにした。住宅再建の実態およびと地方自治体、地域まちづくり組織、非営利組織、被災者等などへのインタビュー調査により、同災害では地方自治体の復興を推進するリーダーシップが欠如しているために、「まだら復興」現象をもたらした要因には、個人の脆弱性という受動的な因子に加えて、被災者らの復興に対する取り組む「地域力」や第三者としての非営利セクターによる住宅再建支援という能動的な因子が大きな影響力をもつと考えられることを指摘した。

本研究を通じて、安全な地域生活空間を作り上げ、まだら復興という状態を低減するためには不動産の移管と集約再編を伴う『クラスタリング住宅復興』という手法が有効であり、その主体として地域住民で組織されるコミュニティ開発法人が重要な役割を担う」という仮説を構築し、これを検証していくことが今後の研究課題である。広域巨大災害として東日本大震災との共通点も多く、ニューオリンズの経験や教訓を生かして東日本大震災の被災地に適用可能な住宅復興モデルについても検討していくことが求められている。24年度が最終年度であるため、記入しない。
密度汎関数法的分子動力学法による非平衡金属相の多体系としてのダイナミクスの研究

金属材料の非平衡相に関する分子動力学シミュレーションを行った.電子状態に起因した金属特有の諸性質を簡便かつ効果的にシミュレーションに反映させるために,原子間相互作用の記述方法として,密度汎関数法をもとに得られる汎関数多体ポテンシャルを用いた.非平衡金属相としては,工業的にも注目されている多元系アモルファス合金を取り扱った.シミュレーションから,従来は実験的に得ることができなかった過冷却液体状態を含めた,各温度での一般化振動状態密度をもとめた.室温での結果は,中性子非弾性散乱のデータとよく一致し,汎関数多体ポテンシャルを用いた分子動力学シミュレーションにより,現実のランダム構造物質のダイナミックスがよく再現することを明らかにした.また,非平衡物質中の空間的なエネルギー分布の揺らぎを解析するために,新たに,個々の原子に帰属するエネルギーであるサイトエネルギーの考え方を分子動力学法に適用し,その分布関数を明らかにした.アモルファス状態においては,サイトエネルギーは非対称なエネルギー分布を有し,原子種によっては局所的にアモルファス状態の方が低エネルギー状態にあることを明らかにした.このようなエネルギー,構造,ダイナミックスをあわせて考察することにより,アモルファス相の生成要因についての理解が得られた.金属材料の非平衡相に関する分子動力学シミュレーションを行った.電子状態に起因した金属特有の諸性質を簡便かつ効果的にシミュレーションに反映させるために,原子間相互作用の記述方法として,密度汎関数法をもとに得られる汎関数多体ポテンシャルを用いた.非平衡金属相としては,工業的にも注目されている多元系アモルファス合金を取り扱った.シミュレーションから,従来は実験的に得ることができなかった過冷却液体状態を含めた,各温度での一般化振動状態密度をもとめた.室温での結果は,中性子非弾性散乱のデータとよく一致し,汎関数多体ポテンシャルを用いた分子動力学シミュレーションにより,現実のランダム構造物質のダイナミックスがよく再現することを明らかにした.また,非平衡物質中の空間的なエネルギー分布の揺らぎを解析するために,新たに,個々の原子に帰属するエネルギーであるサイトエネルギーの考え方を分子動力学法に適用し,その分布関数を明らかにした.アモルファス状態においては,サイトエネルギーは非対称なエネルギー分布を有し,原子種によっては局所的にアモルファス状態の方が低エネルギー状態にあることを明らかにした.このようなエネルギー,構造,ダイナミックスをあわせて考察することにより,アモルファス相の生成要因についての理解が得られた.
ポリマーブラシ内タンパク質多層集積構造を利用した高効率な環境計測と浄化

放射線グラフト重合法により,多孔性中空糸膜の孔内面に,エポキシ基をもつポリマーブラシを取り付けた。そのエポキシ基を荷電基に変換することによって,その静電反発によってポリマーブラシが伸長した。ポリマーブラシ間に生じた空間にタンパク質が三次元的に吸着することをわれわれは見出した。タンパク質として抗17β-エストロゲン抗体をグラフト鎖に固定し,抗原である17β-エストラジオールを特異的に濃縮する手法を確立した。17β-エストラジオール溶液を抗体固定多孔性膜に透過させることによって,抗原の抗体への拡散物質移動抵抗を無視できるように操作できるので,流量を高くするとその分,総括の吸着速度が増加することを明らかにした。環境計測なかでも,ウラニウムやプルトニウムで代表される放射性核種の固相抽出法を迅速化するために,上記の研究成果を活かすことにした。すなわち,多孔性中空糸膜の孔内面に取り付けたポリマーブラシにアルキルアミノ基を導入し,放射性核種を選択的に捕捉する抽出試薬を三次元的に固定した。リン酸基を酸性基としてもつ酸性抽出試薬はアルキル基も併せもつ構造であるので,そのアルキル基とグラフト鎖中のアルキル基(例えば,炭素数18のオクタデシル基)との疎水性相互作用によって安定に固定された。ここでも放射性核種の拡散物質移動抵抗を無視できる分離濃縮を実証できた。ポリマーブラシを利用した理想的な分離操作を提案できた。本研究では,「タンパク質多層集積構造」を活かして,環境保全に役立つ新材料を提案する.本年度は,内分泌撹乱物質を抗原として認識するタンパク質(抗体)を,多孔性中空糸膜に取り付けたポリマーブラシに多層集積し,簡便に,例えば河川敷の測定地点で,内分泌撹乱物質を1000倍に前濃縮できる"イムノクリーンアップ材料"を作製し,その性能を実証した.化学物質には生体内で内分泌を撹乱する作用をもつものがあり、多くの野生動物種や人体に影響を与えている。女性ホルモンである17β-エストラジオール(E2)は外因性内分泌撹乱物質(環境ホルモン)よりも1,000倍以上生理活性の強い物質である。このことから、内分泌撹乱物質のエストロゲン作用の強さの指標として用いられている。本研究では,グラフト鎖に固定した抗体の利用効率が高い材料の作成を目的にした。そのためにまず、二種類の抗体固定法を比較した。すなわち,グラフト鎖中のエポキシ基と抗体中のアミノ基とのカップリング反応を利用する"非配向"固定、およびグラフト鎖中のマレイミド基と抗体断片中のチオール基とのカップリング反応を利用する"配向"固定の二種類である。つぎに、抗体固定時の抗体溶液のpHを変えて,抗原にあたるE2の吸着量との関係を調べた.多孔性膜の孔表面に取り付けたグラフト鎖に抗体を固定した材料を作成し,E2を吸着捕集した.抗体の利用効率を高めるために,"配向"固定を試みたけれども,E2の非選択的吸着を抑制できなかった.そこで,"非配向"固定時の抗体溶液のpHを最適化することによってE2の吸着量を増大させた.さらに,E2溶液の流量を高めても膜へのE2吸着量が変化しなかったことから,内分泌撹乱物質を高速で前濃縮するための材料として有望であることを示すことができた.本研究では,「タンパク質多層集積構造」を活かして,環境保全に役立つ2つの新材料を提案する.まず,内分泌撹乱物質を抗原として認識するタンパク質(免疫抗体)を,多孔性中空糸膜に取り付けたポリマーブラシに多層集積し,簡便に,例えば河川敷の測定地点で,内分泌撹乱物質を1000倍に前濃縮(クリーンアップ)できる"イムノクリーンアップ材料"を作製し,その性能を実証する.

つぎに,タンパク質としてデキストラン合成酵素を,多孔性中空糸膜に取り付けたポリマーブラシに多層集積し,基質であるショ糖を透過させると,生成物であるデキストランがポリマーブラシに絡まり親水性のデキストラン層を形成する.この原理を活かして多孔性膜の孔径を制御し,農薬や界面活性剤を濾過除去できる"親水性ナノフィルター"を作製し,その性能を評価する.本年度は,親水性ナノフィルターの作製条件を探索した.デキストラン合成酵素は,ショ糖(分子量360)を縮重合させて高分子であるデキストラン(分子量数万から数十万)を合成する酵素である.多孔性中空糸膜の孔表面に取り付けたポリマーブラシにこの酵素を集積させ,基質としてショ糖溶液を膜の内面から外面に透過させると酵素反応が起こる.生成したデキストランがポリマーブラシ内に絡みつき孔を埋め始める.さらにショ糖の供給を続けると多孔性中空糸膜の内面にデキストランが堆積する.ポリマーブラシの量,ポリマーブラシへのデキストラン合成酵素の多層集積度,ショ糖の供給量,および酵素反応の反応条件を変えることによって,堆積するデキストラン層の厚みや面積が変わった.電子顕微鏡写真による観察および透過流束の変化から孔径を推算した.元の多孔性膜の1/8程度までに孔径を制御できることを示した.放射線グラフト重合法により,多孔性中空糸膜の孔内面に,エポキシ基をもつポリマーブラシを取り付けた。そのエポキシ基を荷電基に変換することによって,その静電反発によってポリマーブラシが伸長した。ポリマーブラシ間に生じた空間にタンパク質が三次元的に吸着することをわれわれは見出した。昨年度まで,タンパク質として抗17β-エストロゲン抗体をグラフト鎖に固定し,抗原である17β-エストラジオールを特異的に濃縮する手法を確立した。17β-エストラジオール溶液を抗体固定多孔性膜に透過させることによって,抗原の抗体への拡散物質移動抵抗を無視できるように操作できるので,流量を高くするとその分,総括の吸着速度が増加することを明らかにした。本年度は,環境計測なかでも,ウラニウムやプルトニウムで代表される放射性核種の固相抽出法を迅速化するために,上記の研究成果を活かすことにした。すなわち,多孔性中空糸膜の孔内面に取り付けたポリマーブラシにアルキルアミノ基を導入し,放射性核種を選択的に捕捉する抽出試薬を三次元的に固定した。リン酸基を酸性基としてもつ酸性抽出試薬はアルキル基も併せもつ構造であるので,そのアルキル基とグラフト鎖中のアルキル基(例えば,炭素数18のオクタデシル基)との疎水性相互作用によって安定に固定された。ここでも放射性核種の拡散物質移動抵抗を無視できる分離濃縮を実証できた。ポリマーブラシを利用した理想的な分離操作を提案できた。
交通混雑下のネットワーク利用特性に関する国際比較研究

本研究では,交通混雑現象の発生している各国の大都市における交通行動データを収集・比較することにより,交通混雑下におけるネットワーク利用特性に関する実証的な知見を得ることを目的としている.本研究では,低コストで都市の道路ネットワークの混雑状況を把握する手法について開発を行った.この手法は,均衡配分理論を応用して旅行時間を測定すべきリンクの数を減らそうという方法である.この方法では,対象となるネットワークの構造(ノード,リンクおよびそれらの結合の幾何的情報)および各リンクの自由流旅行時間を地図情報から事前に取得する.そして,その情報を元に旅行時間を調査すべきリンクを決定する.測定された旅行時間を元に,旅行時間の調査が行われなかったリンクの旅行時間を評価することが可能である.上記の手法で使用している理論は経路ベースで記述されており,各OD間の経路を列挙することが本質的には必要である.一方.全経路の列挙は実際のネットワークでは現実的な計算時間で終了させることができない.この理論では全経路を列挙することなく,限定的な経路列挙によって計算を現実的な時間で終了させる手法を提示している.一方,利用者行動の面から見た場合,そもそも利用者が可能性のあるすべての経路を列挙した上で行動を決めているとはいえない.このことを考慮し,本研究では,道路ネットワーク網の情報と起終点を与えたときに,利用者が選びうる経路の選択肢を自動的に抽出するアルゴリズムを開発した.このアルゴリズムの妥当性を評価するために実走実験を行い,一定の信頼性があることを確認した.本研究では海外のいくつかの都市で実走実験による旅行時間取得を行った.この測定は対象区域の全リンクで行われており,提案した手法と比較することにより対象地域における混雑と利用者行動の特徴を捉えることが可能となる.本研究では,交通混雑現象の発生している各国の大都市における交通行動データを収集・比較することにより,交通混雑下におけるネットワーク利用特性に関する実証的な知見を得ることを目的としている.本研究では,低コストで都市の道路ネットワークの混雑状況を把握する手法について開発を行った.この手法は,均衡配分理論を応用して旅行時間を測定すべきリンクの数を減らそうという方法である.この方法では,対象となるネットワークの構造(ノード,リンクおよびそれらの結合の幾何的情報)および各リンクの自由流旅行時間を地図情報から事前に取得する.そして,その情報を元に旅行時間を調査すべきリンクを決定する.測定された旅行時間を元に,旅行時間の調査が行われなかったリンクの旅行時間を評価することが可能である.上記の手法で使用している理論は経路ベースで記述されており,各OD間の経路を列挙することが本質的には必要である.一方.全経路の列挙は実際のネットワークでは現実的な計算時間で終了させることができない.この理論では全経路を列挙することなく,限定的な経路列挙によって計算を現実的な時間で終了させる手法を提示している.一方,利用者行動の面から見た場合,そもそも利用者が可能性のあるすべての経路を列挙した上で行動を決めているとはいえない.このことを考慮し,本研究では,道路ネットワーク網の情報と起終点を与えたときに,利用者が選びうる経路の選択肢を自動的に抽出するアルゴリズムを開発した.このアルゴリズムの妥当性を評価するために実走実験を行い,一定の信頼性があることを確認した.本研究では海外のいくつかの都市で実走実験による旅行時間取得を行った.この測定は対象区域の全リンクで行われており,提案した手法と比較することにより対象地域における混雑と利用者行動の特徴を捉えることが可能となる.本研究では,交通混雑現象の発生している各国の大都市における交通行動データを収集・比較することにより,交通混雑下におけるネットワーク利用特性に関する実証的な知見を得ることを目的としている.1年目の本年度は,目的を達成するために必要となる要素技術の開発と,海外の交通状況の予備調査を行った.本研究では各都市における道路の混雑状況を測定することが必要となる.有効な比較を行うためには多くの都市について混雑状況を収集するべきだが,比較可能な統一的データを各国の実務者に依頼して収集するのは,各都市の渋滞測定システムの存在の有無や質の差,また,データへのアクセス権限がないなどの理由で困難である.本研究では,少数の実験車両を用いることによって,都市の道路ネットワークの混雑状況を把握する手法について開発を行い,限定的な手法を完成させている.行動測定として着目すべき点のうち1つとして,道路利用者の経路選択行動がある.経路選択行動を測定する場合,実験前に利用者の経路選択行動を把握しながら実験を設計すると,より少ない手間で効果的な測定を行うことが可能になる.本研究では,道路ネットワーク網の情報と起終点を与えたときに,利用者が選びうる経路の選択肢を自動的に抽出するアルゴリズムを開発した.このアルゴリズムの妥当性を評価するために実走実験を行い,一定の信頼性があることを確認した.海外での調査を実行するための予備調査として,ヨーロッパ各国の都市においてGPSを登載した車両による実走調査を行った.GPSによる走行軌跡取得の際に発生する技術的問題,各都市における混雑の特性について評価を行った.この結果,GPSによる交通混雑調査に特段大きな技術的障害がないことが分かった.混雑特性については客観的な結果に至っていないが,道路構造との関連が示唆される結果を得ており,今後の調査における視点を提供するものとなった.本研究では,交通混雑現象の発生している各国の大都市における交通行動データを収集・比較することにより,交通混雑下におけるネットワーク利用特性に関する実証的な知見を得ることを目的としている.本研究では,低コストで都市の道路ネットワークの混雑状況を把握する手法について開発を行った.

この手法は,均衡配分理論を応用して旅行時間を測定すべきリンクの数を減らそうという方法である.この方法では,対象となるネットワークの構造(ノード,リンクおよびそれらの結合の幾何的情報)および各リンクの自由流旅行時間を地図情報から事前に取得する.そして,その情報を元に旅行時間を調査すべきリンクを決定する.測定された旅行時間を元に,旅行時間の調査が行われなかったリンクの旅行時間を評価することが可能である.上記の手法で使用している理論は経路ベースで記述されており,各OD間の経路を列挙することが本質的には必要である.一方.全経路の列挙は実際のネットワークでは現実的な計算時間で終了させることができない.この理論では全経路を列挙することなく,限定的な経路列挙によって計算を現実的な時間で終了させる手法を提示している.一方,利用者行動の面から見た場合,そもそも利用者が可能性のあるすべての経路を列挙した上で行動を決めているとはいえない.このことを考慮し,本研究では,道路ネットワーク網の情報と起終点を与えたときに,利用者が選びうる経路の選択肢を自動的に抽出するアルゴリズムを開発した.このアルゴリズムの妥当性を評価するために実走実験を行い,一定の信頼性があることを確認した.本研究では海外のいくつかの都市で実走実験による旅行時間取得を行った.この測定は対象区域の全リンクで行われており,提案した手法と比較することにより対象地域における混雑と利用者行動の特徴を捉えることが可能となる.
地震災害被災者のQOL向上を目的とする歯科保健医療支援

(1)47都道府県および47都道府県歯科医師会の被災時における歯科保健医療対応準備状況を調査した。相互の組織連携体制の整備は不十分であった。被災時における歯科保健医療ニーズを想定していたのは都道府県が27.3%、歯科医師会が48.4%と低調であった。緊急性への対応に加えて被災者の日常性回復を目的とするマニュアルの作成が今後の課題であると考えられる。(2)呼吸器感染の予防のためにも、被災地における早期からの歯科保健支援が欠かせず、また、歯科保健支援は日常性の回復にも寄与すると考えられた。被災者に必要な歯科診療を行き渡らせるためには、混乱した被災生活の中で診療に関する情報を周知させるための広報の仕方に工夫が求められる。(3)被災地における食生活改善には、避難所生活者の咀嚼・飲み込みの状態の考慮が欠かせないと考えられるが、被災者らは飲み込み状態によって異なる種類の食品備蓄を志向する傾向にあった。(4)被災地では外傷の他、ストレスなどによる歯科医療需要が新たに発生する。これらへの歯科防災対策は、被災地における歯科医療の供給と歯科保健活動にあると考えられる。歯科保健医療行動についても、特有の被災者心理が作用している。歯科衛生士教育の目的は、被災者心理に配慮し、歯科衛生士養成課程において学ぶ歯科衛生の手技を応用して被災地における歯科保健医療活動を行う意識と態度を形成することにあると考えられる。平成15年宮城県北部地震および平成17年福岡西方沖地震の被災地域を対象に、平成19年912月に無記名・自記式質問紙調査を行った。およそ5,300世帯に配票し、290名から回答を得た(設問毎に回答数は異なった)。回答者の被災時年齢分布は10歳代(3名)、20歳代(5名)、30歳代(21名)、40歳代(52名)、50歳代(77名)、60歳代(79名)、70歳代(25名)、80歳代(3名)であった。歯科保健に関連する歯磨き道具の非常持ちだし品備蓄者の割合は、被災前に17.6%であったものが調査回答時には30.7%に増加していた。被災生活ですぐに歯ブラシを入手できた者は231名、入手が1週間以上後になった者が9名であったが、被災後1週間程度において、歯ブラシの代わりに歯みがきガム、うがい薬の配給があれば使用すると答えた者が各212名、220名あった。被災生活の中で歯ブラシ・歯磨き剤の他に必要であった物品として、義歯洗浄剤(53名)、マウス・リンス剤(32名)、歯間ブラシ(32名)などが挙げられた。これらより、被災生活においても清潔維持行動である歯みがきへの欲求は高く、一方実際の被災生活には、物品や歯磨き環境に不足があったと推察された。被災後2か月の期間に、歯・口の病気で困った家族がいた者は24名(7.9%)であり、その内19名は歯科を受診できなかったことを挙げていた。一方、歯科を受診した者は33名(11.4%)であった。治療を受けた場所はかかりつけ歯科医院が22名、診療している歯科医院が8名であり、仮設歯科診療所を受診した者は1名であった。阪神淡路大震災被災者に比べて、本調査対象は近隣のコミュニティ機能が比較的保持された地域で生活していたと推察され、このような環境下での被災生活では、身近に地域の歯科医療者による受診場所が得られることが歯科受診を促す要件となることが推測された。平成19年度に行った調査結果を基に、2種の方法で世間に公表した。1.第67回日本公衆衛生学会において、『被災時における歯科保健医療体制の整備状況と今後の課題』と題するポスター発表を行った。

各都道府県歯科医師会の、(1)災害時対応マニュアルと被災時歯科医療対応部署、(2)災害時歯科医療対応のための組織連携体制、(3)発災時に想定している歯科医療ニーズの種類と備蓄している器材、について準備状況を報告し、被災者が歯科保健医療支援を適切に享受するには、被災県対策本部との連携体制ならびに歯科保健医療ボランティアとの連携も視野に入れた組織体制作りが急務であることを報告した。2.静岡県立大学短期大学部歯科衛生学科において、新たに選択科目「災害時歯科保健」を開講した。対象は最終学年である3年生とし、本研究により得られた成果をもとにシラバスを作成した。【目的】被災後の保健医療現場では、歯科保健医療担当者にも災害ストレスを考慮した対応が求められる。災害時歯科保健医療の場における歯科衛生の意義と目的を理解し、これまでに学んだ歯科衛生の理論・技術を応用する能力を養うとともに、被災者に寄り添うボランティアとしての心構えを構築する。【授業計画】第1講災害の種類および歯科保健医療の特性、第2講被災者の生活支援と歯科保健医療支援のための組織、第3講被災者の生活場所と歯科保健課題、第4講被災地における歯科医療-需要と歯科衛生士の役割-、第5講災害ボランティア、第6講避難所における歯科衛生プログラム、第7講仮設住宅生活者に対する歯科衛生プログラム、第8講まとめ。平成19年度に行った調査結果を基に、次のように公表し、また公表を予定している。1.『被災時における歯科保健医療体制の現状と今後の課題』47都道府県および歯科医師会の被災時における歯科保健医療対応準備状況を調査し、相互の組織連携体制の準備は低調であったこと、被災時における歯科医療ニーズを想定していたのは県歯科医師会が48.4%、県が27.3%であったことなどの結果を述べ、緊急性への対応に加えて被災者の日常性回復を目的とするマニュアルの作成が今後の課題であることを述べた。(日本歯科医療管理学会雑誌44(3),27-134,2009.)2.『本学歯科衛生学科3年生に対する「災害時歯科保健」教育の効果』研究目的の一つに、被災時における歯科保健に対処するために、歯科衛生士学生が基本的に習得しておくべき事柄を明らかにすることを挙げていた。本研究で知り得た事柄を骨格に、「災害時歯科保健」を開講した。受講生を対象に調査を行い、日常性をキーワードにした本科目に、被災者のQOL回復支援に当たる歯科衛生士としての意識・態度形成に効果が期待できる事を述べた。(日本歯科医学教育学会雑誌26(1),63-69,2010.)3.『被災地における住民の防災意識調査』被災地における食の供給は重要な課題である。適切な食事を適度に供給するために、咀嚼状態を考慮する必要がある。防災意識と防災準備食品等について検討した。9月に坂戸市で開催される日本栄養改善学会で発表予定である。4.『大規模地震被災地における歯科保健支援のあり方に関する検討』被災地における歯科保健支援は、日常性の回復にも寄与すると考えられる。例えば、朝の歯みがき行動の回復により生活に規則性がうまれ、平時の生活感が戻ってくることなどである。避難所において歯科保健支援を一行うためには持ち込む救援物資の検討が欠かせない。準備する物資の決定に影響する要因を検討した。9月に千葉で開催される日本歯科衛生学会において発表予定である。
難治性インプラント感染に対して炎症再生と抗菌の治療戦略で局所投与を行う基礎研究

本研究の目的は局所投与に適した抗菌薬を選択し、組織修復と局所投与を同時に行う新たな薬物治療の開発を行うことである。バイオフィルム形成された感染症の治療は抗菌薬の全身投与のみでは十分ではなく、局所環境を改善するとともに局所に高濃度の抗菌薬を投与することが有効である可能性がある。この両者を達成するために、組織修復を促進させるFibroblast growth factor-2(FGF2)と抗菌薬を同時に投与する。FGF2による組織修復、血管新生と抗菌薬による細菌治療のシナジー効果が期待される。これはこれまで行われていなかった全く新たな試みである。
脂肪萎縮性糖尿病の病態とレプチン作用における肝AMPKの意義に関する研究

申請者はこれまでに脂肪萎縮性糖尿病のモデル動物、A-Zipトランスジェニックマウスでは肝臓におけるAMPK活性及び下流の代謝制御シグナルの減弱が生じていることのほか、レプチン投与により骨格筋のみならず肝臓においてもAMPKの活性化が生じることなどを解明してきた。本研究の初年度においてまず、レプチントランスジェニックマウスにおいても骨格筋のみならず肝臓におけるAMPK活性の亢進が生じていることを見出した。A-ZIPトランスジェニックマウスをレプチントランスジェニックマウスと交配したF1マウスを解析したところ、F1マウスではレプチントランスジェニックマウスと同程度にまで骨格筋および肝臓のAMPK活性の亢進が生じていた。この時、骨格筋および肝臓における異所性脂肪の蓄積も完全に解消されていた。さらにメカニズムに関して検討したところ、レプチン投与による肝AMPK活性化は迷走神経切断手術による影響を受けず、化学的交感神経除神経により完全に阻害されることを見出した。さらに、αブロッカーの共投与によっても完全に阻害されることから、レプチンは交感神経系α作用を介して肝AMPK活性化作用を示すと考えられる。なお、βブロッカー共投与による阻害は認められなかった。次に、レプチンが直接肝臓に作用し、AMPK活性化を引き起こす可能性に関して単離肝細胞を用いて検討したところ、レプチン刺激によるAMPK活性化は単離肝細胞では生じず、活性はむしろ一時的に低下したことから、骨格筋と異なり、肝臓ではレプチンの直接作用によるAMPK活性化は生じないと考えられた。以上より、脂肪萎縮性糖尿病における脂肪肝の発症ないし進展に肝AMPKシグナルの減弱が関与し、レプチンは肝臓への直接作用ではなく、交感神経系のα作用を介した中枢性のシグナルを介して肝AMPKを活性化し、脂肪肝を改善する可能性が示唆された。(宮本ら,投稿中)申請者はこれまでに脂肪萎縮性糖尿病のモデル動物、A-Zipトランスジェニックマウスでは肝臓におけるAMPK活性及び下流の代謝制御シグナルの減弱が生じていることのほか、レプチン投与により骨格筋のみならず肝臓においてもAMPKの活性化が生じることなどを解明してきた。(宮本ら,投稿中)
ras癌遺伝子発現細胞におけるシスプラチン耐性機構と臨床への応用

H rasNIH/3T3細胞株(Ej-NIH/3T3,Ha8-21),K-ras癌遺伝子NIH/3T3細胞株(DT,1,8DNP2-2-5)を用いシスプラチン耐性現象におけるras癌遺伝子の役割を検討した。[結果]H-ras癌遺伝子発現細胞株(Ej-NIH/3T3,Ha8-21)は、その親株NIH/3T3に比べ約2-4倍シスプラチンに耐性であったが、K-ras遺伝子発現細胞株(DT,1,8DNP2-2-5)は、親株NIH/3T3との間でシスプラチン感受性に差を認めなかった。その機構を解明するため、シスプラチン耐性に関係していると考えられている因子である細胞内メタロチオネイン(MT)濃度、GST活性、シスプラチン投与1時間後の細胞内プラチナ濃度を検討した。その結果、細胞内薬剤代謝機構である細胞内MT濃度やGST活性ではその差を説明し得なかった。一方シスプラチン投与1時間後細胞内プラチナ濃度はH-ras癌遺伝子発現細胞株で親株NIH/3T3に比べ有意な低下を認めたが、K-ras癌遺伝子発現細胞株ではその低下を認めなかった。[まとめ]以上の結果よりras癌遺伝子によりもたらされるシスプラチン耐性機構はH-ras癌遺伝子発現細胞株に特異的であり、その機序としてこの遺伝子により癌化した細胞株で細胞内へのシスプラチンの取込みが減少していることが考えられた。
非線形非平衡状態のソフトマターとしての細胞運動の流体力学モデル

本研究では、生命現象の普遍的な記述を目的とし、エネルギー注入のもと非平衡状態にあるソフトマターを取り扱う。化学反応により平衡状態から離れた液滴の自発的運動や変形について、その理論的メカニズムを明らかにし、また内部の非線形波と運動との相関を理論および実験的に明らかにした。また、細胞の内部構造における力学に着目し、細胞骨格のアクティブストレスによる収縮のダイナミックスについて特徴的な時間スケールとその物理的起源を理論的に明らかにした。本研究は、(a)細胞の内部構造、(b)不均一な表面張力下での流れ場と液滴の運動と変形、を二つの軸にしてそれらの間を埋めていくことを目的としている。本年度は、(a)に関して、アクチンと呼ばれるフィラメント状の分子の凝集体によって作られるゲルについて解析を行った。通常のゲルとは異なり、分子モーターと呼ばれるATPの加水分解によって得られるエネルギーを消費して運動する分子が発生する力(ストレス)が存在し、また、フィラメント間の相互作用を担う架橋たんぱく質が動的に吸着・脱着を繰り返す。フィラメントの空間分布と溶媒の分布を取り入れた二流体モデルにフィラメントの弾性を導入し、さらに、ダイナミックな架橋による摩擦の効果と、分子モーターによるアクティブなストレスを入れて解析的にゲルの収縮の時間スケールを計算した。最近の実験で、様々な構造のアクチンゲルやバンドルを操作することが可能で、さらにこれらを切断することによる収縮のダイナミックスも観察されている。理論的に得られた時間スケールと報告されている実験結果と比較して、よい一致を得た。これはPhysical Biology誌に掲載済みである。(b)に関しては、化学反応により、等方的な環境から対称性を破って一方向に運動する液滴のモデルを提案し、解析的に方程式を縮約して運動速度のみで閉じた標準形を得ることができた。これはPhysical Review E誌に掲載されている。このアイデアを拡張することによって、自発的な回転運動に対しても方程式の縮約を行い、これも、Physical Review E誌に掲載済みである。また、前年度に行った内部の化学反応のパターンによって運動する液滴の実験を発展させ、より複雑なspiral状のパターンで運動する液滴を実験的に観測することができた。この内容はChemistryLetters誌に掲載済みである。本年度は、課題研究のまとめとして「Pattern Formation and Oscillatory Phenomena」の本の一章「Dyanamics of Droplets」として執筆した。また、研究成果の発表の機会にも数多く恵まれ、イギリス、ケンブリッジのアイザックニュートン数理科学研究所で行われた滞在型研究会に参加し、招待講演を行うとともに様々な研究者に対し我々の研究成果や関連研究についての議論をすることができた。他にも、カブリ理論物理学研究所での滞在型研究会にも参加し、また、アメリカ物理学会やその他国内の学会やセミナーに招かれたものも含めて11件講演することができた。滞在型研究会で行った講演は、すべて録画され世界中から視聴可能になっている。これらの機会により、我々が発展させた、ストレスファイバーの流体力学的記述や、化学反応を用いた自発運動や変形についての研究成果を世界中に広めることができたと考えている。また、化学反応により、等方的な環境から対称性を破って、変形し運動する液滴のモデルについて縮約された方程式を導出し、自発運動によって作り出される周りの流れ場についてその力学的な特徴を明らかにした。さらに、数値計算によって自発運動と変形を再現することにも成功し、日本物理学会などですでに発表を行っている。三年間の研究の総まとめとして、十分な成果発表であったとともに、生物系の研究者との新たなネットワーク作りにも成功し、今後につながる研究の芽もいくつか出始めた充実した年度であった。本研究は、(a)細胞の内部構造、(b)不均一な表面張力下での流れ場と液滴の運動1と変形、を二つの軸にしてそれらの間を埋めていくことを目的としている。本年度は、(a)に関しては、細胞が外部の環境に適応して生み出す力を変化させるrigidity sensingという現象が、生化学的な特異性でなく力学的な一般論として起こりうることを示した。これはBiophysical Journal誌のLetterとして掲載済みである。(b)に関しては、液滴の内部反応によるパターンの変化によって運動する液滴のモデルを理論的に提案しモデル実験においてその正当性を確かめた。これはPhysical Review E誌のRapid Communicationに掲載されている。また、化学反応によって、外部から非対称性を一切導入することなく、自発的な運動を実現することができることを示した。この内容はJournal of Chemical Physics誌に掲載済みである。これらの論文は、上記の細胞レベルの記述とモデル系との記述との橋渡しになる大きな一歩であると考えている。実際、細胞では、アクチンと呼ばれるフィラメント状の分子がその力学を担保しており、関連するタンパク質群の分布の変化が運動と相関している。現時点では化学反応を用いたものであり生物からは大きく離れているが、生物を普遍的に理解するには、システムを抽象化することが不可欠であり、その第一段階として大きな進展であった。

液滴の自発運動については、本研究計画の後半で計画している数値計算のために有用なPhase Fieldモデルという、界面を滑らかにことによって自由境界を扱いやすくするモデルについても解析的な内容も含んでいる。本研究では、ある極限で従来から知られた結果をきちんと再現するモデルを提案することに成功しているという点で非常に重要であると考えている。本年度は、論文も多数投稿することができ非常に進展した年であった。さらに、運動する液滴の問題について変形も入れた計算も行い、すでに学会で発表済みである。論文とし準備段階にあり、次年度の早い段階で投稿につなげたい。今年度の後半には海外での研究会での講演を2回、その際に訪問した研究室でも2回セミナーを行い、研究成果を公表できる機会にも恵まれた年であった。本年度の前半は予想以上に研究が進展し、研究計画の二つの軸に対してそれぞれ、論文を一報と二報掲載することに成功している。また、さらに論文を三報投稿済みであり、来年度には掲載させると期待している。このような計画以上の進展の中、後半は代表者の異動があったため少し前半のような進展が難しかったため、年間を通してはおおむね計画通りであると考えている。基本的にはこれからも当初の研究計画通りに進めていく。次年度は、海外での滞在型の研究会にも招聘さており、研究成果を広めるとともに、他の研究グループとの交流から新しい研究へと発展できればと考えている。また、数値計算についても継続して研究を進めていきたい。本年度は数値計算が十分に行えなかったが、異動後の環境も整い、さらに新しい環境で今まで以上の計算機を使用できる予定であるので、これからは数値計算も含めて研究を進めていきたい。研究計画通り、次年度はこれまでの理論的研究を進めながら、研究の進展に合わせて成果発表もこれまで以上に行っていきたい。国内、海外の様々な分野の学会や研究会に参加して成果を公表するとともに、今後の研究の発展のための情報収集を行っていきたい。数値計算にも力を入れていくために、計算環境の整備も行っていく。研究計画通り、次年度はこれまでの理論的研究を進めながら、数値計算にも力を入れていく予定である。そのために計算機の導入を考えている。また、今年度の研究の進展に合わせて成果発表もこれまで以上に行っていきたい。