hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
単体カルコゲンにおけるスピン分裂バンドとカイラル結晶構造が生む新奇電気磁気効果

平成29年度に、Teを用いて電流誘起磁性の実現に成功し、その圧力効果の検証から、Teのカイラル構造に起因する軌道自由度によるバンド分裂が本現象に重要な役割を果たすことを明らかにした。これを踏まえ平成30年度では、まず電流誘起磁性発現に必要な条件を対称性の観点から整理し、当初は空間反転対称性の破れがあれば生じると考えていた(線形)電流誘起磁性の必要十分条件はジャイロトロピックと呼ばれる、空間反転対称性よりも強い条件であることを明らかにし、また32種類の結晶点群それぞれの応答テンソルを整理することに成功した。続いて単体Seの実験に取り組んだが、多くの文献で知られている通りSeの単一ドメイン単結晶の作成は困難を極め、単結晶試料作成の目処は立ったものの、電流誘起磁性については期間内に望む成果は得られなかったため、引き続き研究を継続する予定である。一方で、新たに単体Teの右手・左手結晶の作り分けに成功し、新たに行った左手結晶の実験結果とこれまでの研究から、電流誘起磁性が結晶のカイラリティによって符号依存することを初めて見出した。また観測された電流誘起NMRシフトが、電流誘起磁性によるものか、NMR測定のための磁場と電流印加のための電場による電場磁場双線形効果によるものかを検証するために、電流誘起NMRシフトの磁場極性依存性の実験を行った。その結果、この現象が電場磁場双線形効果によるものではない兆候を得ることに成功し、電流誘起磁性の実験的証明をより完全なものと足がかりを得ることができた。以上の研究は、新奇電気磁気効果としてのバルク電流誘起磁性について世界で初めてその実現に成功し、さらにその発現機構をマクロな対称性の議論から整理し、さらに結晶構造・バンド構造というよりミクロな視点からの理解へとつながる実験事実を明らかにしたものであり、今後のさらなる展開につながるものである。本研究は、反転対称性の破れた構造を有する単体カルコゲンにおけるスピン分裂バンドとカイラル結晶構造に注目することで、新奇電気磁気効果を発現させ、さらにその効果の巨大化と機構解明を目指すものである。最大の目的である新奇電気磁気効果発現の検証については、カイラル結晶構造を持つ三方晶単体Teの単結晶を用いて、パルス電流印加下の125Te-核磁気共鳴(NMR)測定を行うことにより、電流誘起磁化発現にともなうNMRスペクトルのシフトを検出することに成功し、その目的が達成された。またクランプ式圧力セルを用いた静水圧加圧によってスピン軌道相互作用の効果を制御し、電流誘起磁化の巨大化を目指した。静水圧下におけるTeのバンドギャップが数kbarの加圧で大きく減少することを電気輸送特性実験から明らかにした後、静水圧下におけるパルス電流印加下125Te-NMR測定を行い、加圧下における電流誘起磁化の検出に成功した。結果として、加圧による電流誘起磁化の巨大化を引き起こすことはできなかったが、電流誘起磁性の圧力依存性からこの現象の起源として、スピン軌道相互作用だけでなくカイラル結晶構造から来る軌道自由度が重要な役割を果たしているという非自明な結果を明らかにすることができた。この結果は、スピン自由度だけでなく軌道自由度も関与するまったく新しいバルク電気磁気効果を実験的に初めて見出したものであり、電気磁気物性全体に新しい知見をもたらすものである。本研究課題の最大の目標は、反転対称性の破れた構造を有する単体カルコゲンにおいて新奇電気磁気効果を発現させ、それを実験的に検証することであったが、単体Teを用いた実験によって電流誘起磁化の検出に成功したので、この目的が初年度において達成された。また研究の過程で電流誘起磁化のキャリア密度依存性が大きくない可能性が理論計算等によってわかったので、計画を前倒しして単体Teを用いた電流誘起磁化の圧力依存性の測定を行った。Teの圧力下の輸送特性を実験的に明らかにした上で、加圧下におけるパルス電流印加下NMRの観測に成功し、その圧力依存性からこの電流誘起磁化のメカニズムにカイラル結晶構造からくる軌道自由度が重要な役割を果たしているということを明らかにした。新奇電気磁気効果の検出に成功し、またその機構解明が進んでいることから、本研究は、順調に進展していると結論できる。

また観測された電流誘起NMRシフトが、電流誘起磁性によるものか、NMR測定のための磁場と電流印加のための電場による電場磁場双線形効果によるものかを検証するために、電流誘起NMRシフトの磁場極性依存性の実験を行った。その結果、この現象が電場磁場双線形効果によるものではない兆候を得ることに成功し、電流誘起磁性の実験的証明をより完全なものと足がかりを得ることができた。以上の研究は、新奇電気磁気効果としてのバルク電流誘起磁性について世界で初めてその実現に成功し、さらにその発現機構をマクロな対称性の議論から整理し、さらに結晶構造・バンド構造というよりミクロな視点からの理解へとつながる実験事実を明らかにしたものであり、今後のさらなる展開につながるものである。平成29年度の成果により、単体Teにおいて電流誘起磁化が発現することがわかった。さらにその起源として、スピン軌道相互作用だけでなく、カイラル結晶構造に由来する軌道自由度の重要性が明らかになった。平成30年度は、Teと同じカイラル結晶構造を持ちながら、スピン軌道相互作用が小さい単体Seにおける電流誘起磁化の発現を、電流印加下の77Se-NMR測定によって検出し、電流誘起磁化の起源におけるスピン軌道相互作用と軌道自由度の関係を詳細に明らかにすることを目指す。平成29年度では、単体Teにおける電流誘起磁化の検出及び、キャリア密度制御による電流誘起磁化の巨大化を目指していた。しかし、電流誘起磁化検出の研究途上で、この電流誘起磁化のキャリア依存性が弱いことが理論計算から予想されたため、次年度に予定されていた電流誘起磁性の加圧効果実験を前倒して実行した。その結果、この新奇電流誘起磁性の非自明な機構が明らかになった。このためキャリア密度制御のために計上していた予算は次年度の単体Seにおける電流誘起磁化検出のために有効活用することとした。
光コヒーレンストモグラフィ用高速・広帯域波長可変光ファイバレーザの研究

本研究では光コヒーレンストモグラフィ(OCT)応用に向けた波長可変ファイバレーザの研究開発を行った。OCTは高分解能のリアルタイム撮影ができるイメージング技術であり、高速・広帯域・狭瞬時スペクトル幅で波長掃引ができるレーザが求められてる。本研究で扱った分散チューニングレーザでは、波長分散と能動モード同期を組み合わせることで電気的な波長制御を可能としている。このレーザでは速度や帯域が機械的な波長選択フィルタで制限されないため、OCT応用に非常に適している。分散チューニングレーザを用い、これまで250kHzの高速掃引時にOCT画像の撮影に成功しているが、イメージング深度が1mmに満たないという欠点があった。この問題を解決するためにはレーザの瞬時スペクトル幅を0.1nm以下にする必要がある。そこで分散チューニングの掃引時のシミュレーションを行い、パラメータを様々に変化させつつ特性を調べた。結果、スペクトル幅を狭くするためにはモード同期の変調周波数を高くする必要があることがわかった。しかし分散チューニングにおいては変調周波数を高くすると、波長可変帯域が狭まってしまう。この問題を解決するために、パルス変調を用いて分散チューニングを行った。シミュレーションと実験の双方から特性の確認を行い、変調周波数を低く保ったままスペクトル幅を狭くすることに成功した。実際にOCT画像の撮影を行い、イメージング深度が1.3mmまで向上したことが確認できた。また分散チューニングレーザは非線形な波長掃引を行うことで、掃引スペクトルの形状を制御することができる。適切な掃引波形を計算によって求めることにより、掃引スペクトルの平坦化に成功した。またこれを広帯域光源を用いるOCTに応用することにより、画像のノイズが低減することが確認できた。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は分散チューニングの原理を用いた波長可変ファイバレーザの定量的な評価、およびスペクトラルドメインOCTへの応用を行った。OCTは赤外線の干渉を用いたトモグラフィであり、その撮影原理の1つであるSS-OCTでは、高速かつ広帯域に波長掃引をすることができるレーザが必要である。当研究室で開発を行っている分散チューニング波長可変ファイバレーザは、共振器内に波長可変フィルタを含まないため、機械的な制限のない高速・広帯域な波長掃引が可能である。これまでに掃引速度250kHzという高速波長掃引時においてOCT画像の撮影に成功しているが、掃引時にレーザのスペクトル線幅が太くなることが問題となっており、OCT画像の到達深度は1mm程度に制限されている。実用的な撮影システムとするためには、2mm以上の到達深度が必要である。これを達成するため、光源のどの部分に改良の余地があるかを調査した。分散チューニングにおいてはレーザ共振器内の光を強度変調し、その変調周波数を操作することで発振波長を制御している。実験の結果、この変調周波数を数GHzの高い周波数帯で動かした方が、細いスペクトル線幅が得られることがわかった。しかしこれは従来用いられてきた理論式とは逆の結果であり、今後は従来考慮されていなかった非線形光学効果等を考慮したシミュレーションを行う必要がある。また、これまでこのレーザは上述のSS-OCTにのみ応用してきたが、波長掃引の際に加える変調波形を操作することでスペクトル制御が可能という性質を利用して、広帯域光源を用いるSD-OCTへの応用が可能である。本年度は掃引波形を変えることでスペクトル形状が適切に修正されることを確認した。また初めてSD-OCTへの応用を行い、指のOCT画像の撮影に成功した。本研究では分散チューニングと呼ばれる原理を用いた波長可変光ファイバレーザの、OCT応用に向けた開発を行っている。OCTは赤外線を用いた断層イメージング技術であり、高分解能のリアルタイム撮影が可能である。現在主流となっているOCT技術であるSS-OCTにおいては波長掃引レーザが必要となるが、このレーザの掃引帯域が広いほど分解能が向上し、掃引速度が速いほど画像取得時間が短くなり、細い瞬時線幅で掃引出来るほどイメージング深度が向上する。したがって、高速・広帯域に、細い線幅で掃引出来るレーザが必要となる。分散チューニングは機械的な波長選択フィルタを用いる必要のない波長可変レーザであり、高速・広帯域な波長掃引が可能である。しかしこれまでに構成したレーザにおいては、高速掃引時に瞬時線幅が広がってしまい、OCTのイメージング深度が低下してしまうという欠点があった。過去に研究室で行われたシミュレーションにより、この問題は分散チューニングレーザを発振させるために必要な強度変調の周波数を上げることで解決可能であることがわかっている。しかし、変調周波数を上げると掃引可能な帯域が狭まってしまうという問題が生じる。この問題を解決するために、従来の正弦波による変調ではなく、パルス変調による分散チューニングを行った。これにより掃引帯域を保ったまま実効的な変調周波数を上げることができ、瞬時線幅の改善が実現した。また分散チューニングレーザは波長掃引レーザであるが、掃引時の光を検出し続ければ広帯域光源として使用することができる。この際に掃引波形を操作することによって、スペクトル形状を平坦化させることもできる。本年度においてはスペクトル制御の精度を上げるため、線形掃引時に得られたスペクトルを積分し、それを掃引波形にフィードバックすることによってスペクトルの平坦化を行った。

OCTは高分解能のリアルタイム撮影ができるイメージング技術であり、高速・広帯域・狭瞬時スペクトル幅で波長掃引ができるレーザが求められてる。本研究で扱った分散チューニングレーザでは、波長分散と能動モード同期を組み合わせることで電気的な波長制御を可能としている。このレーザでは速度や帯域が機械的な波長選択フィルタで制限されないため、OCT応用に非常に適している。分散チューニングレーザを用い、これまで250kHzの高速掃引時にOCT画像の撮影に成功しているが、イメージング深度が1mmに満たないという欠点があった。この問題を解決するためにはレーザの瞬時スペクトル幅を0.1nm以下にする必要がある。そこで分散チューニングの掃引時のシミュレーションを行い、パラメータを様々に変化させつつ特性を調べた。結果、スペクトル幅を狭くするためにはモード同期の変調周波数を高くする必要があることがわかった。しかし分散チューニングにおいては変調周波数を高くすると、波長可変帯域が狭まってしまう。この問題を解決するために、パルス変調を用いて分散チューニングを行った。シミュレーションと実験の双方から特性の確認を行い、変調周波数を低く保ったままスペクトル幅を狭くすることに成功した。実際にOCT画像の撮影を行い、イメージング深度が1.3mmまで向上したことが確認できた。また分散チューニングレーザは非線形な波長掃引を行うことで、掃引スペクトルの形状を制御することができる。適切な掃引波形を計算によって求めることにより、掃引スペクトルの平坦化に成功した。またこれを広帯域光源を用いるOCTに応用することにより、画像のノイズが低減することが確認できた。分散チューニングをOCT応用する上で最大の問題となっていたのが掃引時の線幅であるが、パルス変調による分散チューニングが実現したことにより大幅な改善が実現した。実際にSS-OCT応用時においてもイメージング深度の向上が確認された。また分散チューニングレーザの広帯域光源としての利用は、高分解能なOCT手法であるSD-OCT応用に適している。実際に分散チューニングレーザのSD-OCT光源としての評価も行っており、OCT分野に多方面から貢献できることを示している。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度行ったパルス変調による分散チューニングと分散チューニングレーザの広帯域光源としての利用は、シミュレーションを通して定量的な評価を行い、更なる精度の向上を目指す。また光源の改善だけでなく、分散チューニングレーザに最適な信号処理方法を検討し、OCTシステムに搭載することを目指す。光源・システム双方の最適化を行った後は、医学部の協力のもと生体サンプルの撮影による評価を行う。申請書においては分散チューニングレーザを実用可能レベルに引き上げることを目標としている。本年度に行った光源の評価は、今後の光源の改善に直接結び付くと考えられる。
行政訴訟における差止請求の総合的研究

(1)日本の「行政訴訟における差止請求」に関する研究として、2004年度末に公刊した「改正行政事件訴訟法の訴訟手続規定と裁判を受ける権利」(法律時報77巻3号)をふまえて、改正行政事件訴訟法における差止訴訟の検討を進めた。そして、行政訴訟と民事訴訟を区別する際の基本概念である「公権力の行使」の分析に焦点を合わせることとした。(2)「公権力の行使」概念については、その歴史的な基礎を分析した。その成果が、論文「明治憲法体制確立期における国の不法行為責任-国家無答責の法理と公権力概念-(1)」から「同(5・完)」である。また、05年11月に民主主義科学者協会法律部会・学術総会シンポジウムでこのテーマに関する報告を行った(『法の科学』37号の論文)。次に、「公権力の行使」概念と密接に関連する「行政処分」・「行政行為」概念の形成過程と現状を検討した。すなわち、もともとは広範な行政活動の呼称であった「行政処分」概念が公法・私法の区分の下に置かれたことによって、オットー・マイヤーに由来する「行政行為」概念と同一視されることになり、その結果、今日に至るまで諸種の概念的混乱がもたらされていること、民事訴訟による差止請求の範囲を限定しながら行政訴訟による差止も及ばない行政活動を容認するといった理論的帰結を生じさせていることを示した。(3)ドイツ法の検討については、許可手続を経ている施設に関する基準順守義務づけ請求の訴訟、許可手続を経ていない施設に関する一般給付訴訟、軍事施設に関する騒音等の差止め訴訟を検討対象とし、日本の制度・判例・理論との比較を行う予定であったが、国際シンポジウムで関連報告をしただけにとどまった。なお、関連の作業としてH.-J.コッホ編『ドイツ環境法』の翻訳と刊行を準備している(日本評論社より近刊の予定)。(4)その他、『法学セミナー』誌上等で上記テーマに関連する判例の評釈を連載した。(1)日本の「行政訴訟における差止請求」を研究する前提として、改正行政事件訴訟法(2004年6月改正、2005年4月施行)の検討を行った。その成果のひとつが、『法律時報』掲載の論文「改正行政事件訴訟法の訴訟手続規定と裁判を受ける権利」である。取消訴訟を主要例として、被告適格(11条)、管轄裁判所と専門的審理体制(12条)、出訴期間(14条)、教示制度(46条)、資料提出制度(23条の2)の検討を行った。改正法における差止訴訟の検討については、来年度にあらためて行う予定である。(2)ドイツ法の検討についてはまだ準備段階である。2004年9月のドイツ訪問の際に資料収集とハンス=ヨアヒム・コッホ教授などからの聞き取り調査を行った。これらの判例・学説・制度の検討は、日本での推移についての検討とともに、次年度の課題である。なお、関連の作業としてコッホ編『環境法』の翻訳と刊行を準備しているが、2005年中に日本評論社より公刊される予定である。(3)「行政訴訟における差止請求」の対象となる「公権力の行使」という概念についての基礎的な研究も進めた。その成果のひとつとして、論文「明治憲法体制確立期における国の不法行為責任-国家無答責の法理と公権力概念-」を執筆した。『南山法学』28巻4号および29巻1号(いずれも2005年)で公刊される予定である。

(4)その他、関連の判例評釈として、『法学セミナー』に「差止請求をめぐる行政事件と民事事件との関係(金沢地判2002・3・6判例時報1798号21頁)」などを連載している。1.日本の「行政訴訟における差止請求」に関する研究として、2004年度末に公刊した「改正行政事件訴訟法の訴訟手続規定と裁判を受ける権利」(法律時報77巻3号)をふまえて、改正行政事件訴訟法における差止訴訟の検討を進めた。この研究成果は2006年度中に公刊する予定である。2.ドイツ法の検討についても上記と同時に公表する予定である。なお、関連の作業としてコッホ編『環境法』の翻訳と刊行を準備しているが、2006年中に日本評論社より公刊される予定である。3.「行政訴訟における差止請求」の対象と密接に関係する「公権力の行使」という概念についての基礎的な研究も進めた。その成果として、論文「明治憲法体制確立期における国の不法行為責任--国家無答責の法理と公権力概念--(1)」「同(2)」「同(3・完)」を執筆した。『南山法学』28巻4号および29巻2号で「(1)」と「(2)」が公刊され、「(3・完)」は近刊の予定である。また、05年11月に民主主義科学者協会法律部会・学術総会シンポジウムでこのテーマに関する報告を行った。4.その他、関連の判例評釈として、『法学セミナー』に「開発許可不要判断の過誤と建築確認の違法性(横浜地判2005・2・23判例地方自治265号83頁)」などを連載している。
硬組織基質成分の有する石灰化誘導能の実験的研究-骨および象牙質脱灰基質の同時移植法による解析-

骨や象牙質に含まれる様々な成長因子、各種の基質蛋白は組織の分化誘導に関与する。また、機能的な歯周組織の再生には歯根膜細胞、特にマラッセ上皮細胞が重要であると言われている。歯周組織修復とマラッセ上皮細胞との関わりを、ラット歯根の機械的刺激による組織破壊と歯周組織再生の実験モデルにより検討した。本研究により新たに得られた知見は以下のようである。○マラッセ上皮細胞の、In vivoでの組織分化誘導に対する作用の検討。1.HE重染色:機械的刺激3日後、歯根面に隣接した歯周靭帯組織中に、5日後では歯根面付近にマラッセ上皮細胞がみられた。7日では歯根象牙質の一部に吸収窩が認められ,それに近接してマラッセ上皮細胞を思わせる細胞集塊が存在したが、吸収窩に面する歯周靭帯中にはみられなかった。14日目でもほぼ同様に吸収窩に隣接する歯周靭帯中にマラッセ上皮細胞が観察された。2.免疫組織染色:OPN、BMP-2、ameloblastin、amelogenin、enamelin、PCNAの発現を免疫組織染色により観察した。歯根吸収前ではマラッセ上皮細胞はいずれの抗体にも陽性反応を示さなかったが、歯根吸収期では抗BMP-2抗体に反応した。その後、セメント修復期では抗PCNA抗体に強く反応した。また抗OPN抗体、抗ameloblastin抗体に対しても陽性反応を示した。しかし、この時期には抗BMP-2抗体に対しては反応はみられなかった。以上よりマラッセ上皮細胞は歯周組織再生時に自らの形成過程に類似した形態を示すことが示唆された。脱灰骨基質と脱灰象牙質基質に含まれる各種の硬組織成長因子および、歯根膜細胞の組織再生誘導に対する役割を検討するため、以下の実験を行った。ウィスター系14週齢ラット上顎第一大臼歯から剥離、細断した歯根膜細胞を培養し、コラーゲンゲルと混和、脱灰骨基質および脱灰象牙質基質表面に重層させ、12週齢ウィスター系ラット背部皮下に同時移植した。術後、2および4週で屠殺、10%中性ホルマリン固定後、EDTA脱灰、パラフィン包埋し、HE重染色およびosteopontin(以下OPN)、bone sialo protein(以下BSP)に対する免疫組織染色を行い、光顕観察を行った。その結果、2週試料では両基質表面および両基質間での硬組織形成量は少なく、培養歯根膜細胞の有無では明確な差がみられなかった。基質表面および新生硬組織表面にOPNおよびBSPの発現がみられた。4週試料では、両基質間に旺盛な硬組織の新生がみられ、リモデリングも観察された。また一部に骨髄様組織も形成されていた。形成量は歯根膜細胞を重層させた試料で、やや少ない傾向にあった。両基質表面に新生された硬組織同志が接する試料は少ない傾向にあり、一部試料に歯根膜腔様の空隙がみられた。基質表面と新生硬組織表面、また新生硬組織同志が接する境界部にOPNおよびBSPの発現がみられた。培養歯根膜細胞の有無による発現の差は明確ではなかった。矯正目的で便宜抜去されたヒト小臼歯から、歯根膜細胞を剥離、細断しマラッセ残存上皮細胞の選択的培養を現在行っている。
短寿命活性種オルソ酸の構造安定化:篭状オルソ酸の合成と活性

オルソ酸は、エステルの加水分解やカルボン酸のエステル化反応における短寿命中間体であり、テトラヘドラル構造をもつ。加水分解酵素はこの中間体の生成を触媒する。本研究では、極めて短寿命かつ不安定な本中間体を、フグ毒テトロドトキシン(TTX)にならい、そのアダマンタン骨格にオルソ酸(篭状構造)を組み込んで安定に取り出すことを目的としている。その結果、カルボン酸等価体として、(1)神経興奮を抑制するγ-アミノ酪酸、(2)ナトリウムイオンチャンネルを選択的に阻害するTTX類縁体の合成とその構造単純化による神経機能研究のツールの開発、及び(3)エステル加水分解における遷移状態アナログ分子の創出、などに活用が期待できる。これまでに、直接的なシス-1-カルボキシシクロヘキサン-3,5-ジオールの閉環による篭状オルソ酸の構築が実現できないことを確かめている。そこで、篭状オルソ酸形成に必要な、シクロヘキサン環上の1,3,5-トリアキシャル官能基の立体制御法の確立にむけた研究を進め、キナ酸(1,3,4,5-テトラヒドロキシー1-シクロヘキサンカルボン酸)を出発原料とし、1位水酸基への酢酸等価ユニットの導入と、その1,3,5位の官能基変換によるトリアキシャル不安定構造の安定化をへて、目的とするトリアキシャル配置に立体制御された中間体の合成ができた。本年度は、この中間体を用いて、ビシクロエノールエーテル化により3位、5位水酸基を区別する経路や、アリリックストレインの導入(4位水酸基のオレフィン化)による経路を試みた。前者の経路では、酸触媒化、ビシクロエノールエーテル環の構築に成功した。しかしながら、橋頭位の酸化が極めて困難であり、エノール部位のジヒドロキシ化など間接的な経路で、水酸基導入を検討する予定である。後者の経路ではA-ストレインが良好に機能して、トリアキシアル配置をもったα-ヒドロキシラクトンが合成できた。現在、5位の水酸基の脱保護によって、初めての安定オルソ酸形成を試みており、この結果を通じて、上記(1)(3)の研究に展開する。オルソ酸は、エステル加水分解の反応中間体として知られている短寿命活性種である。加水分解酵素がオルソ酸様遷移状態の形成を触媒していることや、テトロドトキシンのナトリウムチャンネル特異的遮断活性にはオルソ酸構造が必須であるなど、生命現象に密着した官能基の一つとして重要な役割を担っている。安定に取り扱うことができるオルソ酸を提供できれば、オルソ酸の関与する生命現象の解明に寄与できると期待されるが、基礎となる合成研究の遅れから進展をみないままとなっていた。本研究は、オルソ酸構造が篭型構造としてテトロドトキシンに安定に保持されていることに着目し、1)篭型オルソ酸合成経路の確立と、2)チャンネル阻害活性や新規カルボン酸等価体としての薬理活用の探索を目的とし、平成12年度、篭状オルソ酸形成に必要な、シクロヘキサン環上の1,3,5-トリアキシャル官能基の立体制御法の確立にむけた研究を進めた。キナ酸(1,3,4,5-テトラヒドロキシ-1-シクロヘキサンカルボン酸)を出発原料とし、その1,3,5位の官能基変換を計画した。水酸基ラジカル反応による橋頭位4級炭素化による1位水酸基への酢酸等価ユニットの導入、ビシクロエノールエーテル化により3位、5位水酸基の区別、アリリックストレイン導入(4位水酸基のオレフィン化)によるトリアキシャル不安定構造の安定化をへて、目的とするトリアキシャル配置に立体制御された目的物を合成できた。現在保護基の除去による、初の安定オルソ酸形成を試みている。さらに、オルソ酸安定化の要因の一つと考えられる両イオン型構造の寄与の解明にむけて、TTXの塩基部と類似の構造を持つピリミジンカルボン酸型天然物、マンザシジン類を全合成すると共に、その構造特性を明らかにした。

前者の経路では、酸触媒化、ビシクロエノールエーテル環の構築に成功した。しかしながら、橋頭位の酸化が極めて困難であり、エノール部位のジヒドロキシ化など間接的な経路で、水酸基導入を検討する予定である。後者の経路ではA-ストレインが良好に機能して、トリアキシアル配置をもったα-ヒドロキシラクトンが合成できた。現在、5位の水酸基の脱保護によって、初めての安定オルソ酸形成を試みており、この結果を通じて、上記(1)(3)の研究に展開する。
大脳情報処理模倣型強化学習システム

本研究ではマルチエージェントシステムにおける協調行動の創発を指向した大脳情報処理模倣型強化学習システムを開発した.開発システムは,他エージェントの状態予測機能,システム構造の自律構成機能,並びに時変環境への適応能力を持つ.計算機シミュレーションと自律移動ロボットを用いた実機実験を通して性能検証を行った結果,開発システムを用いることにより協調行動が創発されることが確認された本研究ではマルチエージェントシステムにおける協調行動の創発を指向した大脳情報処理模倣型強化学習システムを開発した.開発システムは,他エージェントの状態予測機能,システム構造の自律構成機能,並びに時変環境への適応能力を持つ.計算機シミュレーションと自律移動ロボットを用いた実機実験を通して性能検証を行った結果,開発システムを用いることにより協調行動が創発されることが確認された平成20年度は主にマルチエージェントシステムの創発現象の定式化と計算機上の仮想環境における性能評価を行った.詳細は以下の通りである.1.マルチエージェントシステムにおけるミクローマクロ・ループの現象について,統計物理学的手法を用いて定式化を行った.具体的には,マルチエージェントシステムにおける個々のエージェント(自律的に行動する主体)を統計物理におけるミクロな粒子,またエージェント同士の相互作用により生じる秩序を統計物理におけるマクロな現象と捉える.2.上記の枠組みの下で,マルチエージェントシステムにおける協調行動の創発を目的とした新しい大脳情報処理模倣型強化学習システムを提案した.提案システムは,他エージェントの状態予測機能と階層とモジュールの自律構成機能を併せ持ち,外部環境の変化に柔軟に適応する能力を持っている.各モジュールは,次状態の予測を行う状態予測器と行動決定を行う行動制御器を内部に持つ.提案システムでは,ヒトの大脳における情報処理機構に倣い感覚器官から高次機能まで抽象レベルを階層状に表現し,また同一レベルにおいてモジュールを複数配置することで,状態空間の整理を行い,学習の効率化を図っている3.計算機上の仮想環境におけるシミュレーションにより,提案法がマルチエージェント環境において,協調行動を創発していることを示した.4.次年度以降に行う自律移動ロボットを用いた現実環境における創発現象(協調行動の創発)の実現のための,ハードウェア環境の構築を行った.平21年度は提案システムの改良と解析,計算機シミュレーションによる性能検証,並びに実機環境の構築を行った.具体的には以下の成果が得られた.1.平成20年度に提案し,平成21年度に改良を行った大脳情報処理模倣型強化学習システムは,以下の特徴を有してる.平成21年度は,主に協調行動の実現という側面から,提案システムの理論的な解析を行った.同時にマルチエージェントシステムにおける協調行動の定量的な解析を行った.・他エージェントの状態予測機能とモジュールと階層の自律構成機能を併せ持つ.・各モジュールは,次状態の予測を行う状態予測器と行動決定を行う行動制御器を内部に持つ.・提案システムでは,ヒトの大脳における情報処理機構に倣い感覚器官から高次機能まで抽象レベルを階層状に表現し,また同一レベルにおいてモジュールを複数配置することで,状態空間の整理を行い,学習の効率化を図っている.・提案システムにおけるメタパラメータを自動的に調整する機能を有す.・状態予測機能によりマルチエージェントシステムにおける協調行動の創発を指向したシステムである.2.提案システムを用いて,マルチエージェントシステムにおける創発現象の解析を計算機シミュレーションにて検証した.3.平成20年度に設備費で購入したハードウェア(設備備品の自律移動ロボットe-puckと制御用パソコン)及びソフトウェア(自作)の環境の更なる整備を行った.具体的には,ロボットと制御用パソコンとの無線通信技術とロボットの制御システムの開発を行い,実機環境における提案システムの検証を行った.更に,本研究を通して得られた知見を用いて,学部・大学院の教育効果の向上という派生効果があった.学生実験において,本研究,実機ロボットを用いた組み込みシステムの開発を行う実験教材を制作した.平成22年度は本研究の最終年度にあたり,新しい予測モデルと神経生理学・解剖学的知見の導入による理論システムの完成,計算機シミュレーションによる提案システムの最終検証,実機環境における知的制御システムの性能検証を行った.本研究の成果は以下の通りにまとめられる.1.平成20年度に提案した大脳情報処理模倣型強化学習システムにおいて,協調行動を創発する仕組みを改良した.具体的には,マルチエージェントシステムにおいて,他者の行動予測(一次予測)や他者からみた自己の行動予測(二次予測)をモデル化し,提案システムへ導入した.その結果,マルチエージェント環境におけるエージェントの協調行動の創発が促進されることがわかった.2.ヒューストン大学工学部医用生体工学科Metin Akay研究室との共同研究を通して,提案システムへ神経生理学・解剖学的知見を導入した.その結果,神経生理学・解剖学的妥当性と工学的有用性を兼ね合わせたシステムの構築を行うことができた.3.改良した提案システムの知的制御システムを開発した.同時に計算機シミュレーションを通して,提案システムのマルチエージェントシステムにおける協調行動の創発に関する再検証を行った.4.平成20年度に設備費で購入したハードウェア(設備備品の自律移動ロボットe-puckと制御用パソコン),及び平成21年度に開発した知的制御システムを用いて,実機環境での提案システムの性能検証を行った.その結果,提案システムは実機環境において,オンライン処理や協調行動の創発が行えることがわかった.
酸化ストレスによるグルタチオン合成の制御

研究目的(1)γ-GCS遺伝子発現の調節機構を知る目的で、本遺伝子のプロモーターとエンハンサー領域の塩基配列の解析を行う。次いで、転写因子、特にNF_<-κ>Bの結合値域とAP-1部位についてγ-GCS発現との関連をルシフェラーゼ法で明らかにする。(2)GSH濃度によるγ-GCS重鎖発現の調節を、転写因子がGSHのレドックス状態によって制御されるという観点から検討する。(3)高血糖下でγ-GCS重鎖の発現が低下する理由を、酸化ストレスによる影響と糖化による影響の両面から解明する。研究成果(1)について:ヒトP1ゲノムライブラリーよりスクリーニングを行い、γ-GCS重鎖の5′上流領域を含む約4.5kbpの長さをもつ断片を単離し、シーケンスを行った結果、AP-1結合部位や複数個のNF-κB結合部位の存在などγ-GCS重鎖の転写活性調節領域の遺伝子情報を得ることが出来た。(2)について:ルシフェラーゼ法用のレポーターベクターに、γ-GCS重鎖の5′上流の転写活性調節領域を含むDNA断片を組み込んだ。更にNF-κB結合部位を削除したもの、また人工的に変異を組み込んだレポーターベクターを作成した。これらの結果をもとにヒトグリオブラストーマ細胞株であるT98Gを材料に、活性酸素種を発生させることが知られているIonizing radiationを用いて発現調節の検討を行なった。BSOによりグルタチオン濃度を低下させ照射を行ない、グルタチオン濃度に依存したγ-GCS重鎖の発現量の変動を、ノーザンブロット法、ゲルシフト法、ラン-オン法、ルシフェラーゼ法などで検討し得られた結果を論文に報告した。(3)について:高血糖下のγ-GCS重鎮の発現調節については期間内では十分な結果を得られなかった。しかし,結果を得るため現在も検討を行っている。(1)ヒトγ-グルタミルシステインシンセターゼ(γ-GCS)遺伝子の5′上流領域を含む断片の単離と塩基配列の解析。ヒトP1ゲノムライブラリーよりスクリーニングを行い、γ-GCSの5′上流領域を含む約4.5kbpの長さをもつ断片を単離し、シーケンスを行った結果、複数個のNF-κB結合部位の存在などγ-GCSの転写活性調節領域の遺伝子情報を得ることが出来た。(2)糖尿病状態での転写因子の活性測定。ルシフェラーゼ法用のレポーターベクターに、γ-GCSの5′上流の転写活性調節領域を含むDNA断片を組み込んだ。ヒト血管内皮細胞株(ECV)にトランスフェクションを行い、NF-κB、AP-1等のプロモーター、及びエンハンサー活性を検討中である。(3)ECV細胞株の遺伝子修飾。レトロウイルスベクターであるネオマイシン耐性遺伝子ベクターG1NaにプロモーターのSV40を組み込み、γ-GCS重鎖、軽鎖のcDNAを挿入し、econotropicパッケージング細胞(yCRE)にトランスフェクション後、トランスインフェクションし現在G418耐性クローンを分離中である。次いでウイルスベクターの濃縮を行い、ECVに感染させ、γ-GCSの酵素蛋白質の活性発現を調べ、GSH濃度を上昇させ、遺伝子修飾による抗酸化機構の機能強化を検討する予定である。(1)ヒトγ-グルタミルシステインシンセターゼ(γ-GCS)遺伝子の5'上流領域を含む断片の単離と塩基配列の解析。ヒト

P1ゲノムライブラリーよりスクリーニングを行い、γ-GCSの5'上流領域を含む約4.5kbpの長さをもつ断片を単離し、シーケンスを行った結果、複数個のNF-κB結合部位の存在などγ-GCSの転写活性調節領域の遺伝子情報を得ることが出来た。(2)糖尿病状態での転写因子の活性測定。ルシフェラーゼ法用のレポーターベクターに、γ-GCSの5'上流の転写活性調節領域を含むDNA断片を組み込んだ。更にNF-κB結合部位を削除したもの、また人工的に変異を組み込んだレポーターベクターを作成した。ヒト血管内皮細胞株(ECV)にトランスフェクションを行い、NF-kB、AP-1等のプロモーター、及びエンハンサー活性を検討した結果、NF-κB結合部位がサイトカイン等の刺激に対して反応性をなくしていることが解った。次いで定常状態、及び28mMのグルコースを添加した高血糖状態の条件下で、細胞内のGSH濃度をγ-GCSのインヒビターであるブチオニンスルフォキシミン(BSO)処理で減少、またはGSHエステル添加で増加させ、それに伴う転写調節因子活性の変動の検討を行ったが有意な結果は得られなかった。(3) ECV細胞株の遺伝子修飾。レトロウイルスベクターであるネオマイシン耐性遺伝子ベクターG1NaにプロモーターのSV40を組み込み、γ-GCS重鎖、軽鎖のcDNAを挿入し、econotropicパッケージング細胞(ψCRE)にトランスフェクション後、トランスインフェクションし、G418耐性クローンを分離した。次いでECVに感染させ、γ-GCSの酵素蛋白質の活性発現を調べ、GSH濃度を上昇させ、遺伝子修飾による抗酸化機構の機能強化を検討したが有意な結果は得られなかった。
補体制御因子DAFの一塩基多型がBUF/Mnaラットのタンパク尿発現に及ぼす意義

BUF/Mna系ラットとは、巣状糸球体硬化症によるタンパク尿を発症する「疾患自然発症モデル動物」である。我々はquantitative trait locus(QTL)解析を行い、1998年にタンパク尿発症感受性遺伝子Pur1がラット第13番染色体上に存在することを報告した。その後fine mappingとsynteny解析にて、補体制御因子DAFのrat homologueがPur1 QTL内に存在することを見付け、さらに、DAFの239番目のチミンがシトシンに置き換わっているsingle nucleotide polymorphism on cDNA(cSNP)が本ラットに存在することを見い出した。[BUF/Mnaばつ×WKY/NCrj]F1×BUF/Mna退交配ラット167匹のテールをすでに得ていた(cf各個体のタンパク尿は定量済み)ので、フェノールを用いたDNA抽出法にて各個体のDNAサンプルを得た。CSNP解析の為には、RT-PCR法にて上記変異部位を含む300bp程度のcDNA fragmentを安定して得る必要があるが、現時点ではアガロースゲル上で完全なシングルバンドが得られていない。現状のまま、各個体の塩基配列の決定を行いタンパク尿との関係を解析するべきではないと判断し、アガロースゲル上で完全なシングルバンドが得られるRT-PCRの条件(PCR primerデザインの変更等を含む)を再設定中である。BUF/Mna系ラットは巣状糸球体硬化症によるタンパク尿を自然発症する。Fine QTL mappingとsynteny解析の結果、補体制御因子DAFのrat homologueが、ラット第13番染色体上に存在するタンパク尿発症感受性遺伝子Pur1 QTL内に存在し、さらには、DAFの239番目のチミンがシトシンに置き換わっているsingle nucleotide polymorphism on cDNA (cSNP)がBUF/Mna系ラットに存在することが判明した。[BUF/Mna×WKY/NCrj]F1×BUF/Mna退交配ラツト167匹(cf各個体のタンパク尿は定量済み)のDNAサンプルを得た。各個体のcSNP解析の為には、RT-PCR法にて上記変異部位を含む約300bpのcDNA fragmentを安定して得る必要があるが、平成14年度の時点で不安定であった。RT-PCRの条件再設定にて、平成15年度の時点では安定してcDNA fragmentを得ることに成功するも、cSNPとタンパク尿発症との相関関係に関しては現時点で解析が終了していない。一方、DAFのrat homologue領域を含むBUF/MnaのPur1 locusをWKY/NCrjにtransferしたcongenic ratを樹立し、片腎摘出後における病理組織像、及び、尿タンパク排泄量に関する解析を終了した。片腎摘出後、3ヶ月後、9ヶ月後の時点で巣状糸球体硬化症スコアが有為に高くなっており、3ヶ月後、6ヶ月後、9ヶ月後の各時点で尿タンパク排泄量が有為に増加していたので、DAFのrat homologue領域を含むBUF/MnaのPur1 locusは生物学的にも巣状糸球体硬化症発症能を有していた。
非閉塞性無精子症に対するMD-TESE成績向上に資する精細管MRIの開発

小児・AYAがん患者は、抗がん剤や放射線治療開始前の精子凍結保存が難しく、完治して大人になって初めて不妊と判る例が大変多い。こうした例では、精巣内精子回収手術(MD-TESE)と顕微授精が唯一の治療法で、現在、治療成功率は改善の余地を残している。本研究では、治療成績を向上を目指し、MRIを利用して精細管の状態を調べ、治療成功の見込みのあるなしの判定や術中ナビゲーションに活用する世界初の技術開発を狙う。
3次元VLSIにおける大域的層割当てに基づく多層配線手法に関する研究

本研究で得られた成果の概要を以下の1-3にまとめる。1.3次元配線領域に対する詳細配線手法の開発:ネットの端子が異なる層に散在する3次元配線領域に対しネットの集合を現在配線しているカラム以降に現れる端子がどの垂直層からでているかによってZ上昇ネット,Z直進ネット,Z下降ネットの3種類に分類し,カラムごとに高速に配線する3次元グリーディーチャネルル-タを開発した。更に従来手法との比較により性能評価を行った。実験の結果,従来手法に対し解の質を落とさずに計算時間を大幅に短縮することが可能となった。2.3次元多層配線結果を表示するグラフィック端末システムの開発:上述のル-タを開発するにあたり,現有のUNIXワークステーション(モノクロ)では表示することが難しい3次元多層配線結果を,イーサネットを通して接続されたパソコン上で高解像度カラー表示を行うグラフィック端末システムを開発した。本システムでは表示画面上でネットの検索などができる機能を持っている。3.3次元配線領域に対する概略配線手法の開発:3次元配線領域をグラフ表現するため,新たに3次元チャネルグラフを導入した。このチャネルグラフでは同一チャネル内でのネットの層間の移動を表すことができる。また3次元チャネルグラフを用いて大域的層割当てを行う概略配線アルゴリズを開発した。
応力波可視化法を用いたAE波の発生機構に関する研究

本研究では、応力波可視化法を用いてAE波の発生機構、伝播挙動、AEセンサ-での受信波形との関係を、シミュレ-ション法で調べた。AE波のシミュレ-ションとしては、試験片にき裂を模擬したスリットを導入し、その先端に圧電素子を埋め込んで、電気的スパイクを加え、先端に破壊を模擬する類似の変形を生じさせることで、AE波を発生させた。埋め込んだ圧電素子は、モ-ドI型の破壊を模擬するため、厚み方向振動型のものと、モ-ドII型を模擬するためのせん断振動型のもの2種類を用いた。試験片は、音速が鋼とほぼ同じのパイレックスガラスを用いた。形状は、100×100×20^tの正方形型と、30×300×20^tの板状のものとして形状の影響を調べた。応力波可視化装置は、研究代表者が開発したものを用いた。圧電素子から発生したAE波の受信には、広帯域型の2種のAEセンサ-と200KHzの共振周波数を持つ狭帯域型のものを用い、同じAE波を受信した場合の出力信号を比較し、センサ-の特性を調べた。得られた知見を以下に列記する。1.圧電素子のタイプの差にかかわらず、縦波と横波の両方が同時に発生した。厚み方向型の場合には、縦波が強く、せん断型の場合には横波が強く発生した。また、それぞれの波には指向性が認められた。2.試験片形状によっても、発生するAE波には違いがあり、板状の試験片の場合には、表面直下を伝わる縦波がモ-ド変換で強い横波を生じながら伝播して行った。3.AE波の受信波形は、突発型AEに類似しており、シミュレ-ションの有効性を示していた。同じAE波を受信しても、出力する信号波形は大きく異なっていた。本研究では、透明なガラス試験体中に圧電素子を埋め込み、これに電気的パルスを加えて変形させる事により、き裂先端のAE波発生挙動を模擬した。これにより発生した疑似AE波を現有の応力波可視化装置で可視化し、さらに可視化像のデータをコンピュータに送って定量的に解析した。実験は板厚20mmのパイレックスガラスに、スリット欠陥を導入し、その先端に厚み振動型のPZT圧電素子を埋め込んだものを試験体とした。これに現有の超音波探傷器を用いて約400Vのスパイク電圧を与え、スリット欠陥先端が急激に開口するような強制変位を与え、モードI型破壊を模擬するとともに、そこから疑似AE波を発生させた。このAE波を現有の応力波可視化装置で可視化するとともに、画像信号を購入したカラーエンコーダを通してコンピュータに入力し、可視化されたAE波の音圧波形解析を行った。また、AE波を共振型と広帯域型のAEセンサーで受信し、音圧波形との比較を行った。得られた主な新しい知見を以下に列記する。1.スリット先端から放出されるAE波には、開口型であっても縦波と横波が存在し、それらは先端を中心に放射状に広がって行った。2.放射状に広がる縦波と横波の音圧分布は、進行方向により異なり、特にスリット面の延長方向に進む縦波には発生時に遅延が生じた。3.試験片上のAEセンサーからは、可聴域からの広い周波数成分を有する突発型AE波を受信することができた。4.可視化像からの音圧波形解析の結果とAEセンサーの受信波形とを比較する事により、突発型AEの大部分は試験片内部での反射波であることがわかった。

また、広帯域型のセンサーの方が音圧波形に近い受信信号が得られることがわかった。本研究では、透明なガラス試験体中に圧電素子を埋め込み、これに電気的スパイクを加えて変形させることにより、き裂先端の破壊に伴う変形を模擬し、AE波の発生機構を検討した。この変形により発生する模擬AE波は、研究代表者らが開発した応力波可視化装置で可視化解析することにより、センサ-で受信されるまでのAE波の挙動を調べた。今年度は、昨年度までの結果をもとに、同じ応力波可視化装置を用いて、試験片形状の違いによるAE波の発生伝播挙動の違いと、埋め込む圧電素子を厚み振動型からせん断型に変え、モ-ドII型の破壊を模擬した変形をスリット先端に与え、そこからのAE波の発生伝播挙動について調べた。得られた知見を以下に列記する。1.試験片の形状により、発生するAE波は同じでも、伝播挙動が全く異なることがわかった。特に、発生源が表面近くで試験片が板状の場合、モ-ド変換による縦波と横波が非常に発生し、干渉し合って、発生時から波形が大きく変化して行くことがわかった。2.せん断型振動の圧電素子を埋め込んだ場合も、スリット先端からは縦波と横波が同時に放出され、放射状に広がって行った。その音圧分布は、厚み方向振動型とせん断型の場合、縦波と横波の主方向が逆になっていた。3.せん断型の圧電素子を用いた場合、スリット面に沿って強い表面波が認められた。4.試験片上に置いたAEセンサ-からは、突発型AE波を受信することができた。また、その音は耳でも聞くことができた。5.可視化像からのAE波の音圧分布と波形解析から、適当な窓関数を定めることにより、AEセンサ-の伝達関数を求めることができた。これはAE源の方向により変わっていた。
バベシア原虫の糖代謝特性と宿主の感染防御機構の分子論的解明とその応用

1)代謝特性:確立した原虫の短期培養系を用いて、糖代謝に関連する酵素活性を検討した結果、ミトコンドリア解糖系の酵素活性に原虫間で差のあることが明らかとなった。また、寄生赤血球の糖取り込みについて検討した結果、両原虫感染血球では新たな糖輸送機構が発現していることを明らかにした。また、この糖輸送機構は両原虫で異なることも判明した。2)抗原虫薬剤の開発:1)に関連した両原虫の酵素活性の差に基づき、いまだ有効な薬剤の開発には到っていないが、糖代謝活性を制御する抗原虫薬剤の基本骨格を推定することが可能となった。3)膜構造蛋白の分子論的解析:感染赤血球の膜蛋白質を解析し、両原虫に特異的な数種類の蛋白質について、これをコードする遺伝子を明らかにした。また、脾臓内マクロファージからのIIL-12産生能を検討し、IL-12を産生させる特異蛋白質候補が得られた。4)宿主の感染防御機構:Th1細胞への分化・誘導が原虫の感染防御に必要で、これには脾臓中のIL-12p70の2峰性の分泌が関連すると考えられた。しかしながら、IL-12ノックアウトマウスにおける結果から、本原虫に対する免疫防御機構にはIL-12による分化・誘導機構以外の機序が関連すると推測された。5)免疫増強物質の開発:感染血球の培養上清に検出される熱耐性で、II-12産生活性の高い蛋白質を見いだした。その分離・精製を行い、3種の蛋白分画を得たが、その単離にまでは到らなかった。平成12年度の研究実施計画に基づいて検討し、以下の結果を得た。1)糖代謝特性:これまでに確立した原虫の培養系(短期)にプリン塩基の取り込を指標とする実験系を組み合わせてミトコンドリア機能の評価系を確立し、両原虫のミトコンドリア機能を検討したところ、両原虫間に差のあることが明らかとなった。また、寄生血球の糖取り込み機構の差が関与すると考えられた。2)抗原虫薬剤の開発:1)に関連する酵素活性の違いから、抗原虫薬剤の基本骨格の策定を試みている。3)膜構造蛋白の分子論的解析:両原虫の膜蛋白質をSDS-PAGEで分離し、抗血清と反応させ、両原虫に特異的と考えられる数種類の候補蛋白質を得ている。また、感染赤血球からmRNAを採取し、蛋白質を発現させ、特異蛋白質をコードする遺伝子解析を行っている。宿主の感染防御機構:感染初期の脾臓内T細胞の活性化はBMに比較してBRで早期に発現し、さらに、BM感染マウスではTh1が、BR感染マウスではTh2が活性化されていることを明らかにした。この誘導に関わるサイトカイン(IL-12)の発現機構を、脾臓内マクロファージによるIL-12産生の測定系で検討し、現在バベシア虫体から得られるIL-12産生刺激物質の精製を試みている。また、膜構造蛋白の解析も進めており、2種で異なる特異蛋白の存在を確認している。4)免疫増強物質の開発:IL-12産生刺激物質の分離・精製を行っている。平成13年度の実施計画に基づいて検討し、以下の結果を得た。1)糖代謝特性:これまでに確立した原虫の培養系(短期)を用いて、寄生赤血球の糖取り込について検討した。両原虫感染血球では新たな糖輸送機構が発現していることが明らかとなり、また両原虫で異なることも判明した。2)抗原虫薬剤の開発:1)に関連する酵素活性の違いから、抗原虫薬剤の基本骨格の策定を試みたが、いまだ有効な薬剤の開発には到っていない。

3)膜構造蛋白の分子論的解析:両原虫に特異的と考えられる数種類の候補蛋白質について、感染赤血球からmRNAを採取し、蛋白質を発現させ、特異蛋白質をコードする遺伝子解析を行ったが、いまだ特定蛋白質をコードする遺伝子を決定するには到っていない。宿主の感染防御機構:脾臓内マクロファージによるIL-12産生を検討し、バベシア虫体から得られるIL-12産生刺激物質を精製・解析したところ、培養上清に検出される蛋白質で、熱耐性であり、B. microtiでその活性の高いことが明らかとなった。4)免疫増強物質の開発:上記IIL-12産生刺激物質の分離・精製を継続して行い、3種の生成蛋白を得たが、単離までには到っていない。
高温Si(111)1×1面の表面原子構造

Si(111)面の7×7表面再構成温度T_cより,低温側と高温側の表面原子構造を調べた。T_cより低温側のSi(111)微斜面のステップ構造を,TSKモデルに基づいたモンテカルロシミュレーションを用いて調べた。7×7表面再構成に起因したステップバンチンング構造を、7×7表面再構成ユニット間の引力相互作用とステップ間の斥力相互作用の競合で説明した。√<3>×√<3>Ag/Si(111)面に銀を蒸着したときの表面コンダクタンスの変化と表面原子構造の相関を格子ガスモデルに基づいて調べた。表面コンダクタンスの変化は銀アドアトム濃度と強い相関を持つことを見い出した。T_cより高温域の、いわゆる1×1構造の表面原子構造と原子ダイナミクスを調べた。T_cより高温域の1×1Si(111)面には多くのSiアドアトムが存在することが、RHEED、LEED、STM等の実験で確認されている。3体力まで考慮されたTersoff-Dodson型の経験的原子間ポテンシャルを用い、Siアドアトムの表面ポテンシャル分布の計算と、1×1Si(111)面の熱平衡状態での表面原子構造と原子ダイナミクスのモンテカルロシミュレーションを行なった。Siアドアトムの表面ポテンシャル分布の計算より、Siアドアトムの表面拡散係数と蒸発速度の評価を行なった。臨界濃度以上のSiアドアトムが存在する場合は、バルクの融点以下の高温でSi(111)面は表面融解を起こす事が示された。表面融解の層数は温度に依存する。融解層のSi原子の拡散係数は、Siアドアトムの拡散係数と同程度の大きさを持つが示された。T_cより低温側では,7×7表面再構成に基づきステップ構造はバンチンング構造をしめす。ステップバンチンング領域のステップ間隔はSi(111)面の微斜角に依らず温度のみに依存し,温度減少と共に減少する。この振舞いは,7×7表面再構成ユニット間に引力相互作用とステップ間の斥力相互作用の競合で説明された。更に,急冷条件下でのステップバンチンング生成過程を調べた。テラス面の広がり速度は時間tの単純なt^<1/4>則では記述されず,核形成を示唆する2段階成長を示した。T_cより高温側の1×1Si(111)面では、√<3>×√<3>,2×2短距離秩序構造の形成がLEED,STM等の実験で確認されている。1×1Si(111)面の熱平衡状態での表面原子構造を、3体力まで考慮された経験的原子間ポテンシャルを用いたモンテカルロシミュレーションで調べた。Stillinger-Weber型原子間ポテンシャルでは、Siアドアトムの√<3>×√<3>構造は温度上昇に伴い不安定となり、アドアトムは1300K以上の高温でクラスター化を起こす。現在、Tersoff型ポテンシャルによるSiアドアトムの√<3>×√<3>構造の安定性を調べている。来年度は、1×1Si(111)面におけるSiアドアトムの短距離秩序形成過程を明らかにすると共に,短距離秩序構造とLEEDスポット強度分布の相関を調べる。Si(111)面の7×7表面再構成温度T_Cより高温域の、いわゆる1×1構造の表面原子構造と原子ダイナミクスを調べた。T_Cより高温域の1×Si(111)面には多くのSiアドアトムが存在することが、RHEED、LEED、STM等の実験で確認されている。

3体力まで考慮されたTersoff-Dodson型の経験的原子間ポテンシャルを用い、Siアドアトムの表面ポテンシャルの計算と、1×Si(111)面の熱平衡状態での表面原子構造と原子ダイナミクスのモンテカルロシミュレーションを行なった。Siアドアトムの最安定吸着サイトはT_4サイトである。Siアドアトムの表面ポテンシャル分布の計算より、Siアドアトムの表面拡散係数と蒸発速度の評価を行なった。臨界濃度以上のSiアドアトムが存在する場合は、バルクの融点以下の高温でSi(111)面は表面融解を起こす事が示された。表面融解の層数は温度に依存する。融解層のSi原子の拡散係数は、Siアドアトムの拡散係数と同じ程度の大きさを持つが示された。以上の結果は現在論文にまとめており、Surface Scienceに投稿予定でいる。