hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
哺乳類冬眠動物が有する低体温耐性のメカニズムの解明

医療現場では、移植用臓器の低温保存や低体温療法が行われる例があるが、長期間の低温処理は患者の予後に悪影響を及ぼすことが知られている。冬眠動物の低温耐性の分子機構が明らかになれば、これら治療法の改善に応用できる可能性があり、医学的な意義も大きい。現在、低温耐性の分子機構解明を目指し、低温時に発現変動する遺伝子や、低温時に誘導される代謝変化に着目し、解析を進めている。前年度から引き続き、哺乳類冬眠動物が有する低体温耐性機構の解明を目指した。前年度に構築した、初代培養肝細胞の系を用いて、冬眠動物シリアンハムスター(以下、ハムスター)が細胞自律的な低温耐性を持つか否かを直接検証した。その結果、冬眠しない哺乳類であるマウスの肝細胞は、2日間の低温培養で9割以上が死滅した一方で、ハムスター肝細胞は1割以下の細胞死しか示さなかった。この実験には、常温・長日条件で飼育した個体を用いた。ハムスターの冬眠は、個体を2-3ヶ月程度寒冷・短日環境で飼育することで誘導されるが、常温・長日条件では誘導されない。したがって、ハムスター肝細胞は、個体が冬眠を行う前から、生得的に細胞自律的な低温耐性を有していると考えられる。次に私は、冬眠していないハムスターと冬眠中のハムスターの低体温耐性を比較した。ハムスター肝細胞を5日以上の長期にわたって低温培養したところ、冬眠していないハムスターの肝細胞でも、5日間低温培養してもほとんど細胞死を示さないことが明らかになった。しかし、16日間低温培養を続けると、一部の冬眠していないハムスターでは大多数の細胞が死滅した一方、冬眠中のハムスターでは、細胞死の量が少なかった。さらに、ハムスターが冬眠期間中に、低体温状態とそこからの復温を何度も経験することをふまえ、肝細胞に低温培養・復温ストレスを与えた。その結果、やはり冬眠していない個体よりも、冬眠中の個体の方が細胞死の量が少なかった。これらの結果は、低温ストレス耐性が、冬眠していない時と比べ、冬眠中に増強されることを示している。ここまでの結果を、国内の学会で発表し、現在論文投稿の準備中である。冬眠動物の低温耐性の分子機構解明を目指す。これまでに、RNAseq解析により、肝臓を含む複数の臓器で、冬眠中の低体温状態において、通常体温時と比べ発現が変動する遺伝子を同定している。これら遺伝子の発現変動が、低温耐性に寄与しているという仮説のもと、これら遺伝子の機能解析を行う。冬眠しない哺乳類への応用も視野に入れ、ヒト・マウス由来の培養細胞の系を用いて、低温誘導性の細胞死数を主な指標にして行う。また、これまでに、マウス・ハムスター肝細胞を用いたメタボローム解析を実施し、通常温度および低温培養時の代謝物プロファイルを記述した。この解析から、ハムスターの肝細胞に特徴的な代謝変化を見出している。冬眠動物の低温耐性に関与する代謝状態変化を明らかにするために、この変化に関連する代謝経路を薬理学的もしくは遺伝学的に操作し、低温応答が変わるか否かを解析する。
Ptナノ粒子の表面構造観測

構造規整ナノ微粒子の表面構造を観測するために、探針先端上に微粒子を担持し電界イオン顕微鏡(FIM)および電気化学測定を行った。微粒子の合成では、新規のキャッピング剤を用いて粒径の異なる立方八面体型Pt微粒子の合成を行った。Au探針上にPt微粒子を担持させ電気化学測定を行ったところ、構造規整された立方八面体型Pt粒子に特有なボルタモグラムが観測された。酸素還元反応活性を調べたところ回転ディスク電極の測定よりも高活性であり、構造が均一な微粒子が担持されていることがわかる。FIM測定には担持方法の検討が必要ある。近年、構造規制したナノ粒子の合成が可能となり、電極触媒などへの応用が期待されている。多くの触媒反応は表面構造に敏感なため、高活性な表面構造を有する微粒子を用いることにより、触媒使用量を削減できる。触媒の表面構造の理解は重要であるが、汎用な電子顕微鏡では微粒子表面の原子配列まで観測することは困難である。本研究では、金属探針上に微粒子を担持させ、電気化学応答および電界イオン顕微鏡(FIM)を適用することで、表面原子配列を特定することを目的とする。本年度は以下の項目について実施した。1、高選択的な構造規制ナノ微粒子の合成法を確立した。10 nm以下の立方八面体型Pt微粒子を70%以上で合成した。立方八面体型微粒子は酸素還元反応に高活性であり、粒子径に依存する。微粒子の合成にはキャッピング剤として高分子が用いられるが、キャッピング剤が吸着したままではFIM測定が困難である。そこでカルボン酸を用いた合成法とし、キャッピング剤を容易に除去できる合成法とした。2、電気化学測定では、微粒子からの電気化学反応を測定するために、探針からのファラデー電流を抑える必要がある。フッ素樹脂コーティングにより1 pA以下に抑制することに成功した。また、電気化学計測システムの構築を行った。ノイズを低減しナノ微粒子からの高感度測定を可能にした。3、微粒子の担持状態を確認するために、探針を透過型電子顕微鏡で測定する必要がある。TEM用試料ホルダーを改良し探針を保持できるようにし、微粒子を担持した探針のTEM観測を行った。微粒子懸濁液への浸漬により探針上へ担持されていることを確認した。燃料電池触媒で使用されているPtの使用量削減は重要な課題の1つである。燃料電池反応の活性は表面構造に依存するため、高活性な表面構造を有する構造規整ナノ微粒子は、次世代の燃料電池触媒の候補の1つである。しかし、形状の制御は電子顕微鏡などで確認できるが、表面構造を確認することは難しい。本研究では、燃料電池反応に高活性な構造規整Ptナノ微粒子の表面構造を電気化学測定および電界イオン顕微鏡(FIM)により観測することを目的とする。構造規整Ptナノ微粒子の合成では、目的以外の形状も多く生成される。高選択的な合成を達成するために、キャッピング剤や還元剤の検討を行った。最適な条件では、8割程度の構造規整率で粒子サイズも制御することが可能であった。電気化学測定では、少量のPt微粒子を微小表面積のAu探針上に担持した微小電極を用いた。Pt微粒子懸濁液に探針を繰り返し浸漬させ担持させた。目的のPtナノ微粒子が担持されているか透過電子顕微鏡により観測し、最適な懸濁液の濃度および浸漬回数を決めた。硫酸溶液中でのサイクリッックボルタモグラムでは、表面構造に依存した特徴的な水素吸脱着波が観測されており、構造規整ナノ微粒子の表面構造を電気化学的に確認することができた。また、酸素飽和した電解質溶液中での測定から酸素還元反応(ORR)の活性も評価した。通常のORR活性評価では、定常的に反応物を電極表面に供給するために、回転ディスク電極を用いるが、微小電極を用いたために、電極を回転することなくORR活性を評価することが可能となった。FIMによる観測では、微粒子表面からのFIM像は得られなかった。Au探針の先端形状の改良および担持方法の検討を行い、引き続き電界顕微鏡での観測を行っていく予定である。ナノ微粒子からの電気化学応答および電界イオン顕微鏡観測に向けた予備的実験が実施計画通りに進んでいるため。表面化学平成27年度は実施計画通りFIM測定を行い、ナノ微粒子の実構造と電気化学計測との比較検討を行う。電気化学計測では、探針への微粒子担持量を低減させる。また、単結晶電極の結果と比較し、ナノ微粒子の電気化学応答の特異性を明らかにする。
カナダ北極海諸島第三紀森林化石の発掘結果とりまとめ

本研究では、平成3-4年文部省科学研究費(国際学術研究)を受けて行ったカナダ北極海のアクセルハイベルグ島およびエルズミュア島の第三紀の化石林の現地発掘調査の結果を取りまとめた。カナダ北極海のアクセルハイベルグ島とエルズミュア島には第三紀の森林が土中に氷蔵されている。これら4000万年-6500万年前の森林の化石の特徴は、樹木が生育時の状態で地中に根を張ったまま保存されていることで、そのため単に森林を構成する樹木の種やその成長過程だけではなく、樹木相互の競合関係、森林現存量、森林純生産など往時の森林生態系の復元が可能である。またこうした森林の存在は往時の地球がきわめて温暖であったことを意味するが、森林生態系の復元を通じ、現在では氷に閉ざされた北極海諸島に森林の存在を可能にした往時の地球環境の復元も可能である。本研究では上記の現地発掘調査の結果に加え、現地から持ち帰った諸試料に一次的解析を加えてこれらの化石林、その生態系およびそれを取り巻く往時の地域的および地球規模の環境を復元推定した。これらの化石林が数千万年の時間を経て今日まで保存された大きな理由として、1)森林の生存時および死滅直後は沼沢地にあったため樹木の遺体は嫌気的状態に保たれ酸化分解を免れた2)その後第四紀に至るまでの数千万年間は地層中に埋没していたが、この間の地殻変動が穏やかであったため変動にともなう物理的破壊を免れた3)第四紀の地殻変動で再びこの化石林が地表あるいは地表近くに露出したが、このときは地球がすでに寒冷化しており、露出後の数十万年間は冷凍保存状態にあったという三点が挙げられる。このうち本研究の目的とする化石林の復元にあたっては上記1)が特に重要なため、本研究では今日この化石林と類似の状態にある米国フロリダ州の沼沢林にて、その生態および樹幹形につき現地調査を行い森林復元の参考とし、具体的には下記の解析を行った。1.発掘地の地形図作成(北川)2.樹種の同定(バシンジャー、マッカイバー)3.発掘試料の年代決定(小嶋、中井)4.立木位置、直径分布、森林現存量等、森林の復元(末田、梅村)5.化石林の三次元景観的復元(野堀)6.現生の沼沢林の生態学および堆積学的現地調査(末田、林、熊谷)7.復元された森林の生態学的解析(ワイン)8.化石木の年輪測定と年輪年代学的環境復元(熊谷、末田)9.樹木遺体材鑑の電子顕微鏡写真撮影と木材組織学的解析(林)10.現生樹種との木材組織学的比較(林)11.現生樹種との年輪年代学的比較(熊谷、末田)12.樹木遺体の有機化学分析(福島、寺島)13.樹木遺体を含む第三紀層の堆積学的解析(小嶋)14.往時の堆積環境の復元(小島)また,上記の現地調査結果のとりまとめ,解析および比較のための現生の沼沢林調査を行うなか,平成6年9月には外国人研究分担者を日本に招聘して,現地調査の結果を踏まえて化石林とその生態系,及び往時の環境の復元について打ち合わせるための検討会をもち,また時間の許す限り個別の研究分担者間の研究調整を行い,化石林の復元結果およびその解釈について統一性を図った。1.発掘地の地形図作成(北川)2.樹種の同定(バシンジャー、マッカイバー)

3.発掘試料の年代決定(小嶋、中井)4.立木位置、直径分布、森林現存量等、森林の復元(末田、梅村)5.化石林の三次元景観的復元(野堀)6.現生の沼沢林の生態学および堆積学的現地調査(末田、林、熊谷)7.復元された森林の生態学的解析(ワイン)8.化石木の年輪測定と年輪年代学的環境復元(熊谷、末田)9.樹木遺体材鑑の電子顕微鏡写真撮影と木材組織学的解析(林)10.現生樹種との木材組織学的比較(林)11.現生樹種との年輪年代学的比較(熊谷、末田)12.樹木遺体の有機化学分析(福島、寺島)13.樹木遺体を含む第三紀層の堆積学的解析(小嶋)14.往時の堆積環境の復元(小島)また,上記の現地調査結果のとりまとめ,解析および比較のための現生の沼沢林調査を行うなか,平成6年9月には外国人研究分担者を日本に招聘して,現地調査の結果を踏まえて化石林とその生態系,及び往時の環境の復元について打ち合わせるための検討会をもち,また時間の許す限り個別の研究分担者間の研究調整を行い,化石林の復元結果およびその解釈について統一性を図った。
噴火が迫るタールおよびマヨン火山のマグマ・熱水システムの解明

平成30年度は、地震学的研究ではタール火山で発生した火山構造性地震の高周波(5-10 Hz)エンベロープ波形を用いて同火山の散乱構造を推定した。その結果、散乱の強い層は地表から深さ約1 kmまでという薄い表層のみに存在し、それ以深では通常の地殻とほぼ同様の構造を持つことが分かった。さらにタール火山島に存在する地震波の減衰領域を通過する散乱波が、一ヶ月という短時間で変動することを発見した。火山ガス観測では、タール山において5ヶ所の噴気孔で噴気を繰り返し採取・分析した。その結果、噴気の化学組成は協調して変動していることが見いだされた。特に噴気に含まれるH2Oの安定同位体比から噴気の形成モデルを推定した。1:マグマから放出された高温のガスと海水が混合し300度Cの一次蒸気が生成する。2:一次蒸気はタール山の火口湖水と混合し、100度Cの二次蒸気を生成する。3:二次蒸気の一部が地表に現れて火口湖の岸に見られる噴気を形成、また火口湖の岸から外輪山側に向かって離れた場所で放出している勢いの強い噴気は一次蒸気の可能性が存在する。重力異常を求めるためにタール火山島の地形データの作成を行った。今回は撮影場所ならびに被写体の三次元形状を復元するSfM-MVS (多視点ステレオ写真測量)をドローン空撮データに適用した。撮影・解析に用いた画像数は27508枚であり、1平方メートル当たりのピクセル数は4.93、地上1ピクセル当たりの解像度は11.3 cm/pixで45cmメッシュの地形データを得た。電磁気観測においては、繰り返し磁気測量を行うとともに、2015年初頭に、タール火山で発生した群発地震の間に火山島南西部の3成分磁力計によって顕著な比抵抗変化が確認され、この変化を過去の事例と比較解析を実施した。群発地震は電磁気学的に求められていた熱水貯留層と考えられる地域で発生していた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度には延べ12名がフィリピンに渡航し、マニラ近郊のタール火山について地震・電磁気・重力・地形および地球化学的な観測やサンプリングを実施した。地震学分野では、振幅情報を用いた震源決定(ASL)法によるタール火山の監視システムの高度化を進めた。またASL法で用いられているS波の等方輻射の仮定が、火山における非常に強い構造不均質性による地震波散乱によって成り立っていることを、タール火山の観測点配置を用いた波形シミュレーションおよび理論的考察から明らかにした。さらにこれらの考察に基づき、タール火山の散乱構造の推定を行った。この成果は森岡の修士論文としてまとめられるとともに、国際誌に投稿中である。地球電磁気分野では、繰り返し地磁気測量を実施した。また長期観測システムの不具合について、ケーブル等の交換を実施し、観測状況を改善した。さらに別途予算(東海大学の独自予算)で、フィリピン側研究者を3週間日本に招聘し、電磁気学的な3次元インバージョンソフトウエアについての講習を行なった。重力分野では、日本からラコスト・ロンバーグ重力計を持ち込み、タール火山島での重力測定を実施したほか、タール湖岸にあるPHIVOLCS観測所とマニラ近郊のモンテンルパ地磁気・重力基準点との重力結合を行なった。また重力異常を求めるためには地形補正を行う必要があり、そのためには精密な地形データが必要となる。この要求を実現するため、東京大学の早川博士に現地調査参加を要請し、3次元地形データ(精度10cmを目標としている)の作成を開始した。地球化学分野では、水蒸気、炭酸ガス、硫化水素ガスなどの多成分計測のための噴気のサンプリングを実施した。今後採取法を含め、現地観測者への技術移転も視野に入れて今後の計測を実施する予定である。日本からの重力計の持ち出し(計測器が機内持ち込みである点と大容量バッテリーをはずす事ができないため)について、フィリピン航空と事前に念入りな打ち合わせを実施していたが、実際の空港カウンターでやはり事情説明に苦労した。それ以外の点では、観測計画は当初計画どおり順調に経過した。ただGPS地殻変動調査については、研究分担者の大倉敬宏教授が所属する京都大学火山研究センターが熊本地震において、甚大な被害を受けたため、現地調査を行う事ができなかった。H29年度には、延8名が本科研費によりフィリピンへ渡航した。具体的には29年9月に地磁気観測点の整備、繰り返し磁気測量、火山ガスの採取等を実施した。30年1月にはPHIVOLCSにおいて、重力データ解析に関する集中講義セミナーを行ない、解析技術の移転を行った。30年2月には地震解析ソフトウエアのアップデートおよびデータ転送システムの保守作業を実施した。さらに30年3月に火山ガスの採取をタール火山で実施した。30年1月の訪問時にはマヨンの噴火が開始し、日本が本科学研究費採択の前に実施していたSATREPSで整備したGNSS地殻変動データに典型的な山体の膨張が捉えられていた。地震学的な進展としては、火山においては流体の移動を伴う火山活動によって短波長の散乱特性が変化しやすい。高周波地震波はこのような短波長の構造変化に影響されやすいため、高周波の地震波形を解析し散乱構造の推定をタール火山で初めて試みた。その結果、タール火山の散乱特性が時間的にも空間的にも一様ではないことを示唆する結果が得られた。

火山ガス(噴気)の採取分析は昨年度を含め28年9月、29年3月、9月、30年3月に実施した。これまでの所、火山ガス測定から窒素とヘリウムの比は典型的な沈み込み帯の火山に特有な値である事が分かった。また硫化水素の濃度が増加する傾向のある事が判明した。タール、中央火口湖(MCL)の内外に分布する4か所の噴気(a:北山麓,c:MCL北岸,d:MCL北東岸,e:MCL南西岸)を繰り返し採取・分析したが、噴気の化学組成ではaとcで29年3月にS/H2O比が顕著に上昇する共通の変化が見られた。He-N2-Ar三成分ではa,c,dが同一の高いN2/Heを持つ端成分の寄与が見られたがeだけは端成分のN2/He比が低かった。このためa,c,dのグループとeは成因が異なる可能性が示唆された。データのテレメータ装置がバッテリーの消耗等の理由により、欠測の生じる事があったが、それ以外は順調に進展している。平成30年度は、地震学的研究ではタール火山で発生した火山構造性地震の高周波(5-10 Hz)エンベロープ波形を用いて同火山の散乱構造を推定した。その結果、散乱の強い層は地表から深さ約1 kmまでという薄い表層のみに存在し、それ以深では通常の地殻とほぼ同様の構造を持つことが分かった。さらにタール火山島に存在する地震波の減衰領域を通過する散乱波が、一ヶ月という短時間で変動することを発見した。火山ガス観測では、タール山において5ヶ所の噴気孔で噴気を繰り返し採取・分析した。その結果、噴気の化学組成は協調して変動していることが見いだされた。特に噴気に含まれるH2Oの安定同位体比から噴気の形成モデルを推定した。1:マグマから放出された高温のガスと海水が混合し300度Cの一次蒸気が生成する。2:一次蒸気はタール山の火口湖水と混合し、100度Cの二次蒸気を生成する。3:二次蒸気の一部が地表に現れて火口湖の岸に見られる噴気を形成、また火口湖の岸から外輪山側に向かって離れた場所で放出している勢いの強い噴気は一次蒸気の可能性が存在する。重力異常を求めるためにタール火山島の地形データの作成を行った。今回は撮影場所ならびに被写体の三次元形状を復元するSfM-MVS (多視点ステレオ写真測量)をドローン空撮データに適用した。撮影・解析に用いた画像数は27508枚であり、1平方メートル当たりのピクセル数は4.93、地上1ピクセル当たりの解像度は11.3 cm/pixで45cmメッシュの地形データを得た。電磁気観測においては、繰り返し磁気測量を行うとともに、2015年初頭に、タール火山で発生した群発地震の間に火山島南西部の3成分磁力計によって顕著な比抵抗変化が確認され、この変化を過去の事例と比較解析を実施した。群発地震は電磁気学的に求められていた熱水貯留層と考えられる地域で発生していた。タール火山はdecade volcanoと呼ばれる位、過去の噴火活動は激しかったが、現在異例とも思える長期間の噴火休止期間(40年以上)が継続している。この原因の一つが火山島直下の構造(熱水だまりかマグマだまりか)に起因していると考えられている。
神経細胞におけるSCRN1の分化に対する影響

生体内で普遍的に発現しているセセルニン(Secernin 1:SCRN1)は、癌細胞を含む多くの細胞の成長に影響を与えることが報告されている。神経細胞に対するSCRN1の役割について、培養細胞を用いて検討した結果、SCRN1の発現変化は神経細胞の分化を調節した。また、SCRN1の発現を低下させた遺伝子改変動物では、胎仔の成長も抑制されることが明らかとなった。本研究結果は、胎児期の甲状腺ホルモン低下が原因と考えられる神経発達障害の原因の一つとしてSCRN1が治療標的となりうることを示唆し、今後新しい治療の確立に貢献しうるものである申請者は、ラット初代培養神経細胞に対するSCRN1の神経分化への関与について検討を行った。アデノウイルスベクター(AD-GFP,AD-SCRN1)を用いてラット初代培養神経細胞へ遺伝子の導入を行った。対象群(AD-GFP)のGFP由来の緑色蛍光から、神経細胞に遺伝子が十分導入できている実験条件を確立した。ラット初代培養神経細胞へADV-SCRN1によるSCRN1の遺伝子導入を行った結果、WB法でSCRN1タンパク質の過剰発現が認められた。このSCRN1を過剰発現させた、神経細胞では神経突起の伸張が抑制された。SCRN1に特異的なsi-RNA (si-SCRN1)をラット初代培養神経細胞に対して導入した結果、神経細胞の神経突起の伸張が認められた。これらの結果から、SCRN1がラット初代培養神経細胞においても神経分化に関与することが明らかとなった。また、申請者はSCRN1の標的についてマウス神経芽細胞腫由来のN1E115細胞を用いて検討を行った。si-SCRN1およびAD-SCRN1を用いてSCRN1遺伝子発現の調節を行い、SCRN1の発現とパラレルに変化する神経分化に関係する細胞内シグナルについてRT-PCR法やWB法を用い検討を進めた。その結果、MAPKfamily、Wnt / beta-catenin等の細胞内シグナルの発現は大きな変化は認められなかった。次年度以降さらなる検討を進めていく。申請者は、SCRN1の標的についてマウス神経芽細胞腫由来のN1E115細胞を用いて検討を行った。その結果、PI3K /AKT familyおよびNotchの発現は大きな変化は認められなかった。また、SCRN1 KOマウスを用いて発生におけるSCRNの役割について検討をすすめた結果、SCRN1の発現が低下することによって出生率の低下が認められた。このことは、SCRN1が個体発生において重要な役割を有していることを示していると考えられる。SCRN1の神経および発生における役割についてさらなる検討を進めていく。SCRN1発現変化により形態変化を認めた培養細胞を用いたSCRN1の標的シグナルの探索では、検討を行った分子では、はっきりとしたシグナル分子の変化は認められなかった。しかしながらSCRN1のマウスを用いた実験において出生率低下が認められた。動物実験においてSCRN1の発現の重要性を認めたことから概ね順調に研究は進んでいる。申請者は、ラット初代培養神経細胞に対するSCRN1の神経分化への関与について検討を行った。その結果、MAPKfamily、Wnt/beta-catenin、PI3K/AKTfamily、Notchなどの発現変化やリン酸化による活性化は認められなかった。発生におけるSCRN1役割について遺伝子改変マウスを用い検討した結果、SCRN1の発現が低下することにより、マウスの出生率が著しく低下した。そこで、妊娠10.5日の母体マウスにおいて、発生中の胎仔数を検討した結果、SCRN1の発現は受胎率には強く影響を与えないことが明らかとなった。また、発生中のマウス胎仔にはおおきな外見的変化は認められなかった。SCRN1Koマウスでは、娠後期の胎仔の大きさが対象群と比較して有意に低下しており、脳/体重には大きな変化は認められなかった。

本研究結果は、胎児期の甲状腺ホルモン低下が原因と考えられる神経発達障害の原因の一つとしてSCRN1が治療標的となりうることを示唆し、今後新しい治療の確立に貢献しうるものであるラット初代培養神経細胞に対して、アデノウイルスベクターを用いて遺伝子の導入を行うことができたことやSCRN1発現変化による細胞の表現系変化が認められたことなど実験計画通り研究が進んでいることから概ね順調である。N1E115細胞およびラット神経細胞を用いてSCRN1が神経細胞の分化に関与するメカニズムの解明を行う。また、SCRN1のKOマウスを用いて脳の発達におよび神経細胞の分化におけるSCRN1の役割について検討を行う。薬理学N1E115細胞とラット神経細胞を並行してSCRN1が神経細胞の分化に関与するメカニズムの解明を行う。SCRN1による神経細胞メカニズムの解明では、同定されてきたシグナル分子に関連するものに対してリアルタイムPCR法による、細胞でのメッセンジャーRNA発現の変化とウエスタンブロット法を用いたタンパク質の活性化を二本柱として、ラット神経細胞およびN1E115細胞においてSCRN1の遺伝子発現を変化させたときにどのような変化が起こるか検証を行う。概ね順調に研究がすすんでいたことおよび次年度の研究において高額な消耗品の購入が予想されたことから、次年度助成金と合わせた使用が研究遂行する上で望ましいと考えたため。概ね順調に研究が進行していたことおよび次年度の研究計画から抗体等の高額な消耗品の購入が予想されたことから次年度助成金と合わせた使用が研究計画を遂行する上で望ましいと考えたため。培養細胞実験用の血清、抗生物質やTGFなどの標品の購入を行う。消耗品としてウエスタンブロット法で用いる抗体の購入を行う。
動脈酸素飽和度(SaO_2)からみた運動時の呼吸様式の検討について

我々は,1990年7月8月の約二ケ月間にわたる高地医学の研究のため,中国青蔵高原に,学術調査隊を派遣し,調査実験を行なってきた.その中で,呼吸パターンを変えることにより,SaO2が有意に改善されることがわかった.すなわち,この呼吸方法は,Voluntary Positive Pressure Breathing(VPPB)と,Pursed Lips Breathing(PLB)である(第68,69回日本生理学会発表).これらのことから,我々は,この呼吸方法を運動時のSaO2の改善に応用出来ないかと考え,VPPBやPLBの利点を伴った,呼出側に直径4mmの負荷装置を付けたマスクを開発し,実験した.その結果,マスクを装着した場合は,なにも付けない場合に比べ,換気量は少ないにもかかわらず,SaO2はほぼ同じ値を示していた(第39回日本生理学会中部談話会).従って,もし同じ換気量であった場合には,マスクを付けた方が,運動中においてもSaO2が改善されることが推測できた.そこで今回,マスクの開発を更に進め,患者の酸素吸入に使われる簡易マスクを改良し,45種類のマスクを考案し,実験を重ね,最も有効的なマスクを開発する事に成功した.このマスクを装着し,フィールドにて被験者に,2kmをできるだけ速く走ってもらうと,マスクを装着した場合は,なにも装着しない時に比べ,SaO2の値が良くなり,時間も短縮された.さらに,このことを確かめるため,トレッドミルにて,被験者に2kmを同じ負荷で走ってもらった.その結果,マスクを装着した場合の方が,なにも装着しない場合に比べ,SaO2の値が高かった(第71回日本生理学会発表予定).これらのことより,運動中のマスク装着の有効性が確認された.今後以上の結果を元に,業者と提携し,より確実なマスクを開発していき,長野オリンピックまでには,このマスクを実用化させていきたいと考えている.最後に,この実験の機会を与えて下さった関係者の方々に,感謝の意を表します.我々は,1990年7月8月の約二ケ月間にわたる高地医学の研究のため,中国青蔵高原に,学術調査隊を派遣し,調査実験を行なってきた.その中で,呼吸パターンを変えることにより,SaO2が有意に改善されることがわかった.すなわち,この呼吸方法は,Voluntary Positive Pressure Breathing(VPPB)と,Pursed Lips Breathing(PLB)である(第68,69回日本生理学会発表).これらのことから,我々は,この呼吸方法を運動時のSaO2の改善に応用出来ないかと考え,VPPBやPLBの利点を伴った,呼出側に直径4mmの負荷装置を付けたマスクを開発し,実験した.その結果,マスクを装着した場合は,なにも付けない場合に比べ,換気量は少ないにもかかわらず,SaO2はほぼ同じ値を示していた(第39回日本生理学会中部談話会).従って,もし同じ換気量であった場合には,マスクを付けた方が,運動中においてもSaO2が改善されることが推測できた.そこで今回,マスクの開発を更に進め,患者の酸素吸入に使われる簡易マスクを改良し,45種類のマスクを考案し,実験を重ね,最も有効的なマスクを開発する事に成功した.このマスクを装着し,フィールドにて被験者に,2kmをできるだけ速く走ってもらうと,マスクを装着した場合は,なにも装着しない時に比べ,SaO2の値が良くなり,時間も短縮された.さらに,このことを確かめるため,トレッドミルにて,被験者に2kmを同じ負荷で走ってもらった.その結果,マスクを装着した場合の方が,なにも装着しない場合に比べ,SaO2の値が高かった(第71回日本生理学会発表予定).これらのことより,運動中のマスク装着の有効性が確認された.今後以上の結果を元に,業者と提携し,より確実なマスクを開発していき,長野オリンピックまでには,このマスクを実用化させていきたいと考えている.最後に,この実験の機会を与えて下さった関係者の方々に,感謝の意を表します.
スコティッシュ・フォールド・キャットの骨軟骨形成不全症に関わる遺伝子の探索

本研究は、スコティッシュ・フォールド・キャット(スコティッシュ)の折れ耳表現型とリンクする骨軟骨形成不全症に関わる遺伝子の探索を行ったものである。昨年度の奨励研究(26925026)によるスコティッシュのゲノムDNAを用いたエクソン解析では、エクソン近傍のイントロンおよびエクソン領域に多数の点変異が認められ、中にはスプライシング異常をもたらす可能性のある変異が複数確認された。本年度は、スコティッシュの卵巣由来のtotal RNAを用いて、フィブリリン2遺伝子(FBN2)のmRNAを逆転写-ポリメラーゼ連鎖反応(RT-PCR)を行い、cDNA解析を行った。NCBIの情報(XM_003980732)をもとに、FBN2のオープンリーディングフレーム全長(8, 739bp)は大型であるため、複数のフラグメントに分け、全長をカバーするように複数のプライマーを設計した。RT-PCRで増幅されたPCR産物をアガロースゲル電気泳動でサイズ分画を行い、プライシングの有無あるいは異常を調査した。またRT-PCR産物のダイレクト・シーケンシングによりcDNA配列を解析した。得られたcDNA配列をアビシニアン由来のFBN2 cDNA配列(XM_003980732)と比較して変異の有無を確認した。スコティッシュのFBN2のRT-PCR産物はアガロースゲル電気泳動上で全て単一増幅物であり、スプライシング異常を疑うサイズ分画は得られなかった。PCR産物のダイレクト・シーケンシングから得られたcDNAの配列にもミスセンス変異や欠損変異は認められなかった。ゲノムDNAのエクソン解析ではスプライシングに影響する可能性のある点変異を複数確認したが、いずれの変異もサイレント変異であり、スプライシング異常には影響を及ぼさないと考えられた。エクソン解析およびcDNA解析の結果から、フィブリリン2はスコティッシュの骨軟骨形成不全症には関連していないことが明らかになった。
異なるナショナル・イノベーション制度の下での企業の産学官連携戦略

中国などの発展途上国における日系企業の産学官連携を含む研究開発マネジメントについて、インタビュー調査や文献調査、既存のアンケート調査の活用により、研究開発拠点の類型化、日系企業と他国の多国籍企業との相違、中国と他の発展途上国(タイ)との相違、日本と中国における産学官連携の相異、中国における設置目的に合致するという意味での研究開発マネジメントの成功要因とそれらの米国における場合との比較、について明らかにした。日本国内において日本企業の本社のグローバル研究開発戦略との関係から見た中国などアジアの国における研究開発戦略及び活動に関するインタビュー調査を東京圏及び大阪圏で実施した。こうしたインタビューから中国などアジアの国における生産活動の拡大、市場の将来性などから、研究開発活動も活発化させる方向にあることが分かった。中国においては、杭州で開催された第6回国際技術マネジメントシンポジウム(ISMOT 2009)に参加して日本の産学連携に関する論文を発表(Best Paper Awardを受賞)するとともに他の研究者と中国における産学官連携に関する情報交換を行った。学会参加の前後に、上海・杭州地域における日系企業の研究所を訪問して研究開発活動や産学連携についてインタビュー調査を実施した。また、日本貿易振興機構(JETRO)上海事務所を訪問して上海を中心として中国における日系企業の研究開発活動の全般的な状況についてインタビュー調査を実施した。インタビュー調査のほか、他の国の外資系企業の中国における研究開発活動についての文献調査や他の研究者との情報交換を行った。以上の活動から、1.日系企業は事業部の研究所の場合は現地市場・現地周辺市場向けの製品開発や生産技術向上などの活動が主である、2.中央研究所直轄の研究所の場合はグローバルな研究活動の一貫である場合もあり、現地における産学連携も進出目的の1つとなっている、3.中国においては標準動向への対処も使命の1つとなっている、などのことが分かってきた。日本国内において、日本企業の本社のグローバル研究開発戦略との関係から見た中国、タイなどアジアの国における研究開発戦略及び現地における産学官連携も含めた活動に関するインタビュー調査を実施した。こうしたインタビューから中国、東南アジア、さらにはインドにおける生産活動の拡大、市場の将来性などから、研究開発活動もアジアにおいて活発化させる方向にあることが分かった。また、比較のため、日本企業のアメリカにおける研究開発戦略及び活動についてもインタビュー調査を実施した。中国においては、日本貿易振興機構(JETRO}北京事務所、日中経済協会北京事務所、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)北京事務所、日系企業、西安交通大学などを訪問し、中国における日本企業の進出状況、知的財産権の保護状況、日本企業と中国の大学・公的機関との連携などについてインタビュー調査を実施した。中国の大学・公的機関は企業との連携に関して日本の大学・公的機関に比べて柔軟に対応していることが分かった。タイにおいても、日本貿易振興機構(JETRO)バンコク事務所、企業などをインタビュ「調査し、中国とは異なり産学官連携がそれ程活発でないこと、標準動向への対処といった点は見られないことなどが分かった。以上の成果も踏まえ、中国における日系企業の産学官連携を含む研究開発活動については・産学連携学会及び研究-技術計画学会の年次学術大会で中間的な発表をおこなった。日本国内において日本企業の本社のグローバル研究開発戦略との関係から見た中国、タイなどアジアの国における研究開発戦略及び活動に関するインタビュー調査を実施した。中国については、将来の中国現地での幹部となるような優秀な中国からの留学生をリクルートし、日本の社内で育成していくことが重要であることが分かってきた。中国においては、上海地域における日本企業の産学連携や産官連携を含む研究開発活動について、日中経済協会上海事務所、上海市政府、日系企業の研究開発センター、同済大学、上海交通大学などでインタビュー調査を実施した。日系企業の研究開発センターが立地している地域は緑も多くよく整備された地域であり、大学や公的研究機関も企業との連携には積極的で施設や設備も立派であることが分かった。一部の大学では、教員に一定額以上の外部資金獲得を義務化し、それが達成できない場合は格下げの対象となるという方針なので、企業からの資金獲得についても熱心である。また、3年間のインタビュー成果をp踏まえ、日系企業の中国における研究拠点の類型化を試みた。以上の成果に加え、別途、(社)研究産業・産業技術振興協会が実施したアンケート調査に参画した成果も踏まえ、中国における日系企業の産学官連携を含む研究開発活動について、産学連携学会及び研究・技術計画学会の年次学術大会、CAMOT (China Association for Management of Technology)の国際学会で発表を行った。CAMOTにおいてはBest Paper Awardを受賞した。このほか、広島大学国際産学官連携研修会、(社)研究産業・産業技術振興協会において招待講演を行った。論文としては、日本の産学官連携との比較の観点から見た中国の産学官連携について、研究・技術計画学会誌の招待論文を執筆した。
日本人高校生の米国留学成果(国際的資質と英語力の獲得)に関する基礎的研究

本研究では、アメリカに留学する日本人の高校生を対象に1)出発前の英語力、外向的な行動傾向、その他の諸要因が、高校生の異文化適応に影響を与える要因を分析すること、2)英語力の伸長の状況を科学的に明らかにすること、を主目的とし、3年間に渡り多面的に調査した。合計139名の高校生を対象に、出発前、渡航後、2回の質問紙調査、及び種々のテスト(調査の回答、参加は任意)、及び有志に対し、出発前、帰国後の英語インタビューテストを実施した。また、彼らを受け入れたホストファミリー139名に対しても質問紙による調査を行い、そのうち101名より回答を得ることができた。質問紙を因子分析、重回帰分析、パス解析などの統計手法を用いて分析した結果次の点が明らかとなった。1)出発前に標準テストにより測定した英語力は、「ホストから見た適応」を予測できた。2)外向性は、自己評価の適応や心理的満足度を予測することができた。3)学校においても、ホストにおいても、発話、表出、表現のスキルが(本人評価の)適応や満足度に重要な役割を果たしている。4)スキルの実施度に影響を与えるのは、英語力でなく、外向的行動傾向である。5)過去の海外滞在経験も、一週間を越えるものであれば、その後の異文化適応を助ける要因となる。すなわち、外向的な性格傾向をもつ学生は、積極的な発話、表現に関するソーシャル・スキルを実施することにより、対人関係面の満足を得やすいという、筆者の仮説が基本的に支持された。一方、適応を自分の心理的満足度、安定と捉えるか、他者から見た効果的対人行動と捉えるかにより、適応に影響を与える変数も異なるという新たな知見が得られたことになる。録音したスピーチデータの詳細分析では、一年間の留学を通し、高校生の「ためらい」現象には大きな変化が見られた。特にサイレントポ-ズの現象をはじめとする発話上の特徴により「流暢さ」が増すことが示された。データの収集については、英語テスト、性格テストの実施、質問紙の郵送および回収など今年度予定のものはすべて完了した。平成6年7月に、平成6-7年度生に対し、留学前テストとして英語標準テストSLEPと、国際的資質、性格傾向、アメリカ人観、日本人観、留学動機などを含む総合質問紙による調査を実施した。さらに、有志7名については、英語朗読による英語感情表現能力のテスト、自己紹介および小人数グループによるディスカッションをさせ、そのもようを、音声テープ、ビデオテープに収録した。渡米後四か月が経過した11月には、滞米中間テストとして、本人に適応に関する総合質問紙を郵送し、心理的満足度、ソーシャルスキルの実施度、英語によるコミュニケーションの成功度などを自己評価させた上、生活状況、人間関係状況なども併せて調査した。また、ホストファミリーに対しても質問紙を送り、学生の適応度を評価してもらった。平成7年1月末の時点で返答していない学生およびホストに対し、2月初旬に再度質問紙を郵送した。本研究においては、留学の成果について、留学前テスト、滞米中間テスト、留学後テストを通して得た3種類のデータを比較分析することを柱としているため、留学後テストを終えていない現時点で、平成6-7年生に関する分析結果を出すことは不可能である。しかし、この一連の研究は、少しずつその目的、分析方法を変えながら、長期的に実施しているものであるため、今年度は、平成4-5年生、5-6年生を合わせたデータを分析することができた。その結果、外国語能力、性格特性と異文化適応の関係において、新たな知見が得られた。

外向的性格がホストや同世代のアメリカ人との交友など人間関係面の適応を予測できたのに対し、英語力は、「学業の達成度や英語力の伸び」という側面を予測することができたという点である。平成7年7月には平成7-8年生に対し、渡航前プリテストを行った。全参加者に対し、英語標準テスト(SLEP)、総合質問紙調査(マイヤーズブリッグス性格テストを含む)を実施した。また、有志9人に対し個別英語インタビューテスト、英語感情表現能力を測定する手段として朗読テスト、さらに、その他のコミュニケーションテストを実施した。これらは、すべて、ビデオおよびカセットレコーダーにより、録画、録音した。また、平成7年8月には帰国後調査を予定通りに実施した。昨年、11月末に送付予定の渡航中間調査用質問紙の内容を再検討し、適応度(心理的満足度、ソーシャルスキル使用度)の測定に加え、ホストとの会話の量や内容、コミュニケーション上の問題の具体例などを尋ねる項目を付加した。この質問紙は日本語版、英語版の両方を作成し、本年も、昨年と同様に学生とその家族の両方に郵送した。すでにほぼ回収済みでデータ入力にかかっている。帰国後の面接や、交換会で、学生たちの英語力の進展の程度、また異文化適応上の問題などを理解することができた。平成5-6年度生までの調査の分析の結果、出発前の英語力と性格傾向(外向性)が、適応の因子の一部を予測できることが明らかになった。この点についてはすでに論文にまとめて発表している。その続編として、ソーシャルスキル訓練を出発前の英語力に取り入れることを提唱した論文も今年刊行される予定である。さらに録音したインタビューを書きおこし、その内容分析をすると同時に、発話速度、サイレントポ-ズなどのためらい現象についてコンピューターを使用し詳細に分析を進めているところである。平成8年7月には平成7-8年生に対し、帰国後テストを行った。有志7人に対し個別英語インタビューテスト、英語感情表現能力を測定する手段として朗読テスト、さらに、その他のコミュニケーションテストを実施した。8月には、平成6年から7年の成果を、フィンランドで行われた国際応用言語学会で発表した。またこれまでの質問紙によるデータをすべて入力り、重回帰分析、パス解析などの統計手法を駆使し分析を試みた。分析の結果、出発前の英語力と性格傾向(外向性)が、適応の因子の一部を予測できることが再確認された。またパス解析の結果、アメリカでのソーシャル・スキルの実施が適応に果たす役割が明らかになった。これらの調査により、外向的な性格傾向をもつ学生は、積極的な発話、表現に関するソーシャル・スキルを実施することにより、対人関係面の満足を得やすいという、筆者の仮説が基本的に支持された。一方で、適応を自分の心理的満足度、安定と捉えるか、他者から見た効果的対人行動と捉えるかにより、適応に影響を与える変数も異なるという新たな知見が得られた。さらに、より言語学的な研究として、録音したインタビューを書きおこし、その内容分析をすると同時に、発話速度、サイレントポ-ズなどのためらい現象についてコンピューターを使用し詳細に分析を行った。
化合物半導体量子ドットの配列制御

本研究では、既存の微細加工技術に頼ることなく、表面の自己組織化現象を利用してGaAs、InAs等の化合物半導体系量子ドットを二次元的に配列させることに成功した。基板として用いたのは、GaAs(111)A表面上に層状に成長させた5原子層程度のInAs薄膜である。InAs/GaAs界面では7.1%の格子不整合を緩和するために、<211>方向に平行な完全転位と<110>方向に平行な部分転位が三回対称性を持って形成される。その結果、InAs表面では転位に沿って線状の溝(0.05nm程度の深さ)が約80Åの間隔で形成された。まず、Ga(約0.1原子層に相当する量)のみを室温から300°Cの範囲でテンプレート上に蒸着した。約200°CでGa液滴を作製した場合に転位ネットワークの周期性を反映した二次元配列が走査トンネル顕微鏡によって確認された。一方、GaAs(111)A表面上にGaを直接蒸着した場合には、液滴の配列はランダムであった。Ga液滴の横方向のサイズはGaの蒸着量に依存し、上記条件の場合35-70Åであったが、液滴の高さは蒸着量にかかわらずほぼ一定であった(4-5Å)。液滴の形成位置は転位と転位の間であり、この領域は圧縮歪みを受けている場所であることが明らかとなった。周期配列したGa液滴にAs分子線を照射することによってGaAs結晶島を作製した(液滴エピタキシー法)後も、周期性に乱れは生じなかった。これに対し、GaとAsを同時蒸着した場合には、GaAs島の周期配列は起こらなかった。以上の結果は、量子ドットの二次元配列を実現する上で、液滴エピタキシー法がきわめて有用であることを示している。次に、GaAsドットの間隔を制御することをねらいとして、In_xGa_<1-x>As/GaAsテンプレートの作製を試みた。ステップ上側ではミスフィット転位網が観測されたものの、下側では観測されなかった。これは、歪み緩和しやすいステップ上側の領域でIn濃度が高くなり、下側ではGa濃度が高くなったためと考えられる。この二相分離を防ぐことが今後の課題である。本研究では、GaAs、InAs等の化合物半導体系量子ドットを二次元的に配列させるためのテンプレートを、既存の微細加工技術に頼ることなく、表面の自己組織化現象を利用して作製した。その結果、InAs表面では転位に沿って線状の溝(0.05nm程度の深さ)が約60Åの間隔で形成された。こうして得られたテンプレート上に、まず、Ga(約0.1原子層に相当する量)のみを蒸着し、形成されたGa液滴を走査トンネル顕微鏡を用いて評価した。

室温から300°Cの範囲でGa液滴を作製したところ、約200°Cで作製した場合に転位ネットワークの周期性を反映したGa液滴の二次元配列が確認された。Ga液滴の横方向のサイズはGaの蒸着量に依存し、上記条件の場合35-70Åであったが、液滴の高さは蒸着量にかかわらずほぼ一定であった(4-5Å)。液滴の形成位置は転位と転位の間であったことから、転位がGa拡散の障壁となったことが示唆される。一方、GaAs(111)A表面上にGaを直接蒸着した場合には、液滴の配列はランダムであった。周期配列したGa液滴にAs分子線を照射することによってGaAs結晶島を作製した(液滴エピタキシー法)後も、周期性に乱れは生じず、周期的に配列したGaAsドットが形成された。これに対し、InAs薄膜表面にGaとAsを同時蒸着した場合には、GaAs島の周期配列は起こらなかった。以上の結果は、量子ドットの二次元配列を実現する上で、液滴エピタキシー法がきわめて有用であることを示している。本研究では、既存の微細加工技術に頼ることなく、表面の自己組織化現象を利用してGaAs、InAs等の化合物半導体系量子ドットを二次元的に配列させることを目的としている。昨年度までに、GaAs(111)A基板上に層状に成長させた5原子層程度のInAs薄膜の表面に形成された転位網(7.1%の格子不整合を緩和するために、<211>方向に平行な完全転位と<110>方向に平行な部分転位が三回対称性を持って形成される)を利用して、量子ドットの二次元配列の方法を探索してきた。転位網を持つ表面上に、適切な条件下でGa分子線を単独で照射することにより、Gaの液滴が周期的に配列することが明らかとなった。このような周期配列はGaAs(111)A表面上に直接Gaを蒸着した場合には実現されなかった。さらにGa液滴にAsの分子線を照射することのよってGaAsの結晶島の形成にも成功した。Ga液滴およびGaAs結晶島の形成位置は転位と転位の間であり、この領域は圧縮歪みを受けている場所であることが明らかとなった。以上より、表面の歪みがナノ構造の核形成に大きな役割を果たすことが示唆される。Gaの液滴およびGaAs結晶の間隔は約80NÅである。この間隔を制御することをねらいとして、In_xGa_<1-x>As/GaAsテンプレートの作製を試みた。ステップ上側ではミスフィット転位網が観測されたものの、下側では観測されなかった。また、上側で観測された転位網の間隔はInAs/GaAs系で見られた値とほぼ同じであった。ステップ端では歪み緩和が起こりやすいため、ステップ上側の領域ではln濃度が高くなりInAs/GaAsと同様の歪み緩和が起こり、歪み緩和が起こりにくい下側ではIn濃度が低くなったものと考えられる。この二相分離を防ぐことが今後の課題である。
ワイル超伝導相の探索とデバイス提案

ワイル超伝導相とは超伝導ギャップがある運動量においてゼロになりかつバンドが縮退していない相のことであり、その運動量の近傍で準粒子はワイル方程式に従う。この金属版に対応するワイル半金属はフェルミアークと呼ばれる表面状態やカイラル磁気効果(磁場下で磁場に平行な電流が誘起される効果)や軸性アノマリー(“電流"が保存しない)など通常固体物性では現れない効果がみられることが期待され注目されている。このような観点からワイル超伝導にも注目を集めている。本研究ではワイル超伝導相が対称性の破れに付随してどのように現れるかを明らかにしさらに相図を作成した。具体的には、鏡映対称性を持ち時間反転対称性の破れた3次元の奇パリティまたは空間反転対称性の破れた超伝導体において一般的な相図を調べた。ワイル超伝導相はトポロジカルに自明な超伝導相と(ミラーチャーン数で特徴付けられる)トポロジカル結晶超伝導相の間に一般的に現れることを明らかにした。また、トポロジカル相転移においてワイル点の軌跡がミラーチャーン数の変化を決めることを示した。さらに、粒子ー正孔対称性とワイル点の軌跡の関係を議論した。これらの一般論に基づく結果を、具体的なモデル計算によっても確かめた。また、ワイル超伝導体はその表面にマヨラナアークと呼ばれる線状の表面状態を持つことが知られている。一方、トポロジカル結晶超伝導体はその表面にマヨラナコーンと呼ばれる状態を持つことが知られている。本研究ではモデル計算を用いて、マヨラナアークからマヨラナコーンにどのように移り変わっていくかを明らかにした。以上の結果は、ワイル超伝導体を実験的に発見するための重要な指導原理になると考えられる。29年度が最終年度であるため、記入しない。ワイル超伝導体もワイル半金属と同様にワイル方程式に従う準粒子による新奇な物性が期待されるがよくわかっていない。また、ワイル超伝導体は現在実験的に発見されておらず、どのような状況下でワイル超伝導が実現するか明らかにする必要がある。申請者はワイル超伝導相が時間対称性の破れに付随してどのように現れるかを調べた。鏡映対称性のある超伝導体を考え、モデルのパラメータを変化させたときにトポロジカルに自明な超伝導体からトポロジカル超伝導体に転移する間にワイル超伝導相がどのように現れるかを明らかにした。特にワイル点に付随するモノポール、反モノポールの運動量空間での軌跡によってトポロジカルに自明な超伝導体からトポロジカル超伝導体へ転移できるかどうか判定できることを明らかにした。また、申請者は黒リン一層からなる系であるフォスフォレンにおける超伝導を調べた。フォスフォレンは強い異方性を持っており、ある方向にはシュレーディンガー的な、別の方向にはディラック的な分散を持っており、方向に依存した特異な物性が期待される。申請者はフォスフォレンに超伝導体を接合した系を考え、アンドレーフ反射とジョセフソン効果を調べた。アンドレーフ反射とジョセフソン効果ともに強い異方性を示すことが分かった。コンダクタンスとジョセフソン電流は方向を変えると1桁程度変化することを示した。最近フォスフォレンを超伝導化したという実験的報告もあり、申請者の予言の検証が期待される。ワイル超伝導相の新たな発現メカニズムを明らかにし、相図を得た。また、トポロジカルに自明な超伝導体からトポロジカル超伝導体へ転移とワイル超伝導の関連を明らかにできた。

以上の結果は、ワイル超伝導体を実験的に発見するための重要な指導原理になると考えられる。ワイル超伝導体の輸送現象(カイラル磁気抵抗効果、軸性アノマリー、軸性磁気効果)を調べる。カイラリティに依存したゲージ場の下でのワイル超伝導体の応答を調べる。また、渦糸状態にあるワイル超伝導体の渦糸近傍の準粒子状態及び渦糸の流れを調べる。超伝導体としてCuxBi2Se3と空間反転対称性が破れたRashba超伝導体を考え、ボゴリューボフ-ド・ジャン方程式あるいはグリーン関数法を用いて計算を行う。研究代表者はこれらの手法を用いて研究を行った経験がある。また、対称性の高い超伝導体を強磁性体や空間反転対称性の破れた金属に接合し、超伝導近接効果によって強磁性体や空間反転対称性の破れた金属の示すワイル超伝導の物性を明らかにする。得られた知見をもとにワイル超伝導体を用いたデバイスを提案する。29年度が最終年度であるため、記入しない。