hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
京畿内荘園の史料データベース作成と歴史地理学的研究

NEOfile2000の結合の上に開発したシステム)の補助プログラムとして〔史料群コード相互関係定義プログラム〕を開発し、(2)文字列データとして既存の〔古文書・聖教類検索システム〕に、東大寺・醍醐寺・西大寺などの荘園関係史料のデータを入力した。西大寺の史料は、史料編纂所所蔵影写本「西大寺文書」を全点入力して「影写本「西大寺文書」総目録」を作成し、研究成果報告書に発表した。さらに影写本「西大寺文書」の画像のNEOfile2000への入力を進め、〔荘園史料文字列・画像統合データベース〕を実現させた。2.荘園の史・資料収集及び歴史地理学的調査(1)荘園研究の基礎である寺院史料の収集を薬師寺文書(奈良県)・地蔵院聖教(香川県大野原町、萩原寺)について行なった。(2)現地調査を、丹生浦山指図(福井県美浜町)、弘福寺領山城国所領(京都府久御山町)・大和国西大寺寺辺所領(奈良県奈良市)について行なった。(3)〔荘園研究資料画像データベース〕(NEOfile2000)への入力を、現地調査・資料収集を行なった荘園について進めた。(4)現地調査・資料収集を行なった荘園の調査所見を纏め、それらの一部を研究成果報告書に収録した。3.〔荘園史料文字列・画像統合データベース〕と〔荘園研究資料画像データベース〕の構築作業を通じて、荘園研究の基礎となるデータベースの形式・構造について検討し、荘園研究における文献史学と歴史地理学の統合的研究環境の確立に見通しをえた。4.研究のまとめとして研究成果報告書を作成した。
マツ材線虫病の萎凋毒素およびその作用機作の解明

マツ材線虫病におけるキャビテーションの発生メカニズムを明らかにする目的で,キャビテーション発生を促進することが知られる蓚酸に着目して,その萎凋毒素としての可能性を検討するために,マツノザイセンチュウ接種後のクロマツ苗木部組織中の蓚酸含量の変化を調べた。接種苗では対照よりも蓚酸含量が高く,またその経時的変化は,接種1週間後に最大となった後徐々に減少する傾向が認められた。このことから,材線虫病において蓚酸の産生がキャビテーション発生を促進する可能性が示唆され,特に病徴の前期に萎凋毒素として作用しているものと推測された。一方,キャビテーション発生のメカニズムを構造面から検討する目的で,マツノザイセンチュウ接種後のクロマツ苗の有縁壁孔壁孔膜に起こる変化を走査型電子顕微鏡により観察した。接種苗,対照苗ともに壁孔の閉塞が観察された。しかし,接種苗の壁孔膜にはその他構造上の異常は認められなかった。閉塞している壁孔数から求めた閉塞壁孔率は対照苗でも40%に達し,夏季の水ストレス下では少なからずキャビテーションの発生していることが示された。一方,接種苗における閉塞壁孔率の経時的変化は,接種後2週間は対照との差がなく,その後木部通水阻害が木口面で面的に拡大するともに増加し,針葉の変色時には100%近くに達した。また,壁孔閉塞率が70%に達するまでは木部含水率の低下は認められず,70%以上になると含水率が急速に低下した。このことから,70%の壁孔が閉塞するまでは木部の水分通道性や含水率に影響がなく,70%を越えるとランナウェイエンボリズムが発生して急速に通水機能が失われることが示唆された。以上の結果より,蓚酸産生がキャビテーション発生を引き起こす作用機作は明らかではないものの,病徴進展の前期に有縁壁孔壁孔膜に質的な影響を及ぼすことにより,その後のキャビテーション発生を促進するものと推察された。マツ材線虫病の萎凋枯死過程において重要な役割を果たすキャビテーションの原因物質を明らかにするために,マツノザイセンチュウ(以下,線虫)の感染後に低下してキャビテーションの発生を促進すると推測される木部樹液の表面張力,およびいくつかの植物萎凋病の病原体によって産生されてキャビテーションの発生を促進する蓚酸に着目し,線虫接種後のこれらの経時的変化を明らかにするとともに通水阻害の発生との関連について検討を加えた。線虫を接種したクロマツ苗を経時的に掘り取り,得られた木部の水抽出液についてデュヌーイ表面張力計による表面張力の測定,ガスクロマトグラフィーによる蓚酸の定量を行い,測定した表面張力から表面活性物質量(相対値)を算出した。線虫接種1週間後には通水阻害が観察され,表面活性物質量は対照の10倍程度に,蓚酸量は対照の2倍程度に増加した。また,表面活性物質産生の程度は単なる水分欠乏よりも多かった。以上の結果から,線虫の感染に伴って表面活性物質および蓚酸が産生されることが明らかとなり,これらによってキャビテーションの,発生が促進されるものと考えられた。一方,クロマツ苗の根から表面活性剤(Tween80)および蓚酸を吸わせ,同様にして表面活性物質量と蓚酸量を測定するとともに酸性フクシン法によって通水阻害を観察したところ,何れの処理によっても通水阻害が引き起こされることが確認された。しかし,表面活性物質を投与した苗で表面活性物質量が著しく高いにも関わらず通水阻害や含水率の低下はさほど大きくなく,一方で,蓚酸の投与によって著しい通水阻害の発生と含水率の低下が認められた。このことから,材線虫病におけるキャビテーション発生は表面活性物質と蓚酸の複合作用によって促進されるものの,蓚酸の方が大きく寄与している可能性が示唆された。

また,壁孔閉塞率が70%に達するまでは木部含水率の低下は認められず,70%以上になると含水率が急速に低下した。このことから,70%の壁孔が閉塞するまでは木部の水分通道性や含水率に影響がなく,70%を越えるとランナウェイエンボリズムが発生して急速に通水機能が失われることが示唆された。以上の結果より,蓚酸産生がキャビテーション発生を引き起こす作用機作は明らかではないものの,病徴進展の前期に有縁壁孔壁孔膜に質的な影響を及ぼすことにより,その後のキャビテーション発生を促進するものと推察された。
強誘電性液晶による高速応答型フォトリフラクティブ材料の開発

フォトリフラクティブ効果とは,光を吸収することによって屈折率が可逆的に変化する現象である.光吸収で屈折率が変化する現象には様々なものがあるが,光吸収による電荷分離状態の形成と電気光学効果の発生というメカニズムを経て屈折率が変化するものを特にフォトリフラクティブ効果と呼ぶ.フォトリフラクティブ効果は,二次元光信号(画像信号)の制御や演算に直接応用できるため,優れた材料の出現が待たれている.フォトリフラクティブ物質中でレーザー光を干渉させれば,屈折率の値が周期的に変化した格子縞(屈折率格子)が形成される.フォトリフラクティブ効果を示す物質は,光導電性化合物,電子捕捉剤,電気光学応答性化合物(電圧によって屈折率が変化する)の3成分で構成される.このような物質中でレーザー光を干渉させると,先ず干渉縞の明るい部分で光導電性化合物が光を吸収して正負の電荷が発生する.電子は捕捉剤に捕捉されて動けないが,正電荷(ホール)は,熱的に全体に拡散する.すると,明るい部分はマイナスに,暗い部分はプラスに帯電する.その結果,干渉縞の明るい部分と暗い部分との間に,電界(内部電界)が発生する.この電界によって電気光学効果が誘起され,屈折率が変化する.本研究では,光導電性化合物と電荷発生剤をドープした強誘電性液晶中で,光の干渉によって内部電界を発生させ,それによって強誘電性液晶の自発分極の変化を誘起する試みを行った.強誘電性液晶では自発分極ベクトルの方向の変化によって液晶分子の向きが変化する.一般の分子配向変化型フォトリフラクティブ効果が,内部電界に分子の双極子モーメントが応答して生じているのに対して,強誘電性液晶のフォトリフラクティブ効果は自発分極というバルクの分極が内部電界に応答する.強誘電性液晶の自発分極の電界応答は非常に高速であるので,フォトリフラクティブ効果の応答の高速化が可能である.フォトリフラクティブ効果とは,光を吸収することによって屈折率が可逆的に変化する現象である.フォトリフラクティブ効果は,二次元光信号(画像信号)の制御や演算に直接応用できるため,優れた材料の出現が待たれている.フォトリフラクティブ物質中でレーザー光を干渉させれば,屈折率の値が周期的に変化した格子縞(屈折率格子)が形成される.有機系材料は内部電界によって分子配向に変化が生じるため,見かけの屈折率が大きく変化する(配向増幅効果).しかし,現状では応答速度が遅い事が実用化への障壁になっている.国際会議でも,この応答時間を如何に短くするかが関心を集めている.研究代表者は強誘電性液晶を用いることで,大きなフォトリフラクティブ特性と高速応答性を同時に達成できないかと考えた.研究代表者は,光導電性化合物と電荷発生剤をドープした強誘電性液晶中で,光の干渉によって内部電界を発生させ,それによって強誘電性液晶の自発分極の変化を誘起する研究を開始した.強誘電性液晶では自発分極ベクトルの方向の変化によって液晶分子の向きが変化する.一般の分子配向変化型フォトリフラクティブ効果が,内部電界に分子の双極子モーメントが応答して生じているのに対して,強誘電性液晶のフォトリフラクティブ効果は自発分極というバルクの分極が内部電界に応答する.強誘電性液晶の自発分極の電界応答は非常に高速であるので,フォトリフラクティブ効果の応答の高速化が可能である.初年度の研究では,この強誘電性液晶のフォトリフラクティブ効果に及ぼすレーザー入射条件の検討を詳しく行った.フォトリフラクティブ効果とは,光を吸収することによって屈折率が可逆的に変化する現象である.光吸収で屈折率が変化する現象には様々なものがあるが,光吸収による電荷分離状態の形成と電気光学効果の発生というメカニズムを経て屈折率が変化するものを特にフォトリフラクティブ効果と呼ぶ.フォトリフラクティブ効果は,二次元光信号(画像信号)の制御や演算に直接応用できるため,優れた材料の出現が待たれている.フォトリフラクティブ物質中でレーザー光を干渉させれば,屈折率の値が周期的に変化した格子縞(屈折率格子)が形成される.フォトリフラクティブ効果を示す物質は,光導電性化合物,電子捕捉剤,電気光学応答性化合物(電圧によって屈折率が変化する)の3成分で構成される.このような物質中でレーザー光を干渉させると,先ず干渉縞の明るい部分で光導電性化合物が光を吸収して正負の電荷が発生する.電子は捕捉剤に捕捉されて動けないが,正電荷(ホール)は,熱的に全体に拡散する.すると,明るい部分はマイナスに,暗い部分はプラスに帯電する.その結果,干渉縞の明るい部分と暗い部分との間に,電界(内部電界)が発生する.この電界によって電気光学効果が誘起され,屈折率が変化する.本研究では,光導電性化合物と電荷発生剤をドープした強誘電性液晶中で,光の干渉によって内部電界を発生させ,それによって強誘電性液晶の自発分極の変化を誘起する試みを行った.強誘電性液晶では自発分極ベクトルの方向の変化によって液晶分子の向きが変化する.一般の分子配向変化型フォトリフラクティブ効果が,内部電界に分子の双極子モーメントが応答して生じているのに対して,強誘電性液晶のフォトリフラクティブ効果は自発分極というバルクの分極が内部電界に応答する.強誘電性液晶の自発分極の電界応答は非常に高速であるので,フォトリフラクティブ効果の応答の高速化が可能である.
非線形海岸波浪の量子化に関する基礎的研究

浅海における波浪は、一般に非線形性と分散性とがバランスして、たとえばソリトンモードを主体とする構造を形成することがわかってきたので、その一般的表示を求めるため、Stokes波の量子化とkdv方程式によるソリトン解に注目して、量子力学的手法にならって、波浪ソリトン群の統計理論を試みたが、得られた成果は次のように要約される。1)Stokes波の量子化については、そのHamiltonian表示によるSchr【o! ̈】dinger方程式の解を求めて、エネルギー分布を定式化した。また、Kdv方程式についても、ソリトンモードに対して、同様エネルギー分布を求めることができた。2)非線形不規則波がソリトンを基準モードとするコヒーレントな力学構造を形成しているとの観点から、ソリトンモードによる波浪の統計理論を展開し、力学および統計理論に基づいた波浪ソリトン群の統計理論を試みた。ついで、1つのストームをカバーする現地波浪の観測結果を用いて、かなり広い海象条件下おける波浪ソリトン群の適用性を検討した結果、うねり性の波浪のみならず、発達および最盛期の風波や砕波を含む波浪に対しても、十分この表示が有効であることを示すとともに、その伝播特性も明らかにした。3)ソリトン群による波形表示の適用性は、Urcell数が10以上のかなり強い非線形性を有する波浪に対して最もよく、とくに砕波を含む波浪に対しても有効であることが示された。4)海象条件により、波浪ソリトン群の固有値分布には、3つのパターンが存在し、それらは波浪の伝播において保存されることがわかった。また、規準化された波浪ソリトン群のエネルギー分布は、固有値分布と異なり、一定の分布形となり、理論的に求められたエネルギー分布にかなり近いことが示された。
全身性強皮症の病態におけるmicroRNA let-7aの関与の検討

本研究では、全身性強皮症の皮膚硬化にたいするmicroRNA let-7の関与を検討した。let-7aはI型コラーゲンのmRNAを抑制性に作用し得るmicroRNAであるが、強皮症患者の血清や皮膚線維芽細胞では健常群と比べてlet-7aが低下しており、この低下はI型コラーゲンの産生増強に関与していた。またブレオマイシン皮膚投与による強皮症マウスモデルおいて、let-7aを投与すると皮膚硬化の減弱がみられた。強皮症の病態におけるmicroRNAの関与の検討は、今後新しい治療へつながる可能性がある。全身性強皮症の硬化皮膚では、主に皮膚線維芽細胞が産生するI型コラーゲンの過剰な沈着が生じているが、その機序は不明である。本研究では、microRNA let-7aがこの過剰なI型コラーゲンに産生に関与しているか検討した。前実験にて、硬化皮膚よりmicroRNAを抽出し、網羅的にmicroRNAアレイを行った結果microRNA let-7aが全身性強皮症の組織で低下していることを見出している。この減少が皮膚線維芽細胞において生じることをreal-time PCR法やIn situ hybridization法で確認した。また血清中のlet-7a量についても検討し、全身性強皮症では硬化の広い患者でより血清let-7a量は減少していた。次にlet-7aが皮膚線維芽細胞において実際I型コラーゲン蛋白量を変化させうるのか検討した。合成したlet-7aを線維芽細胞に導入するとI型コラーゲン量は減少し、逆にlet-7aの阻害剤を導入するとI型コラーゲン量は増加した。本結果から強皮症の線維芽細胞におけるlet-7a低下が、過剰なコラーゲン産生に関与していると推測された。また強皮症の硬化皮膚でlet-7aを増やすことができれば硬化が改善するのではと推測し、ブレオマイシン硬化皮膚モデルで検討した。ブレオマイシンを局所注射することで誘導した硬化皮膚においてもlet-7aは減少していた。またアテロコラーゲンと合成let-7aを混合し、マウス腹腔内に注射すると、少なくとも3日間は皮膚におけるlet-7a量が増加することを見出した。このlet-7a腹腔内注射を行いながらブレオマイシン局所注射を行うと皮膚硬化は軽減していた。(Makino K, et al. J Immunol 2013)全身性強皮症の硬化皮膚では、主に皮膚線維芽細胞が産生するI型コラーゲンの過剰な沈着が生じているが、その機序は不明である。microRNAアレイにより、microRNA let-7aが全身性強皮症の皮膚組織で低下していることを見出し、この低下が皮膚線維芽細胞において生じていることをreal-time PCR法やIn situ hybridization法で確認した。また血清中のlet-7a量についても検討し、全身性強皮症の硬化の強い患者では、血清let-7a量は減少傾向であった。以上より強皮症の皮膚線維芽細胞におけるlet-7a低下が、過剰なコラーゲン産生に関与していると考えられた。次に強皮症の硬化皮膚でlet-7aを増やすことができれば硬化が改善するのではと推測し、ブレオマイシン硬化皮膚マウスモデルで検討した。アテロコラーゲン製剤と合成let-7aを混合し、マウス腹腔内に注射すると、少なくとも3日間は皮膚におけるlet-7a量が増加することを見出した。このlet-7a腹腔内注射を行いながらブレオマイシン局所注射とlet-7a腹腔内注射を行うと皮膚硬化は軽減していた。最終年度ではlet-7aが強皮症皮膚線維芽細胞で低下している機序について検討を行ったが、現時点で有意義な結果は得られておらず今後の検討課題である。皮膚科学ヒト皮膚線維芽細胞を用いたmicroRNAについての実験はこれまでにも施行していた。そのためヒト皮膚線維芽細胞を用いたin vitroの実験を計画以上にすすめることができた。また細胞実験の後に予定していたマウスを用いた実験を、細胞実験と平行して行い計画を前倒しで遂行することができた。全身性強皮症の皮膚線維芽細胞でlet-7aが低下する機序について、引き続き培養細胞を用いて検討していく。また全身性強皮症における皮膚硬化の病態解明のため、let-7a以外のメディエーターについてもmicroRNAに限定せずに実験を計画している。
リシークエンシングによるＨＬＡゲノム多様性解析

本研究では、日本人集団ならびにヨーロッパ人集団に高頻度なHLAハプロタイプにおけるHLA領域のリシークエンシング、それに続くゲノム多様性解析により、ハプロタイプ間ならびに同一ハプロタイプ内におけるHLA遺伝子や非HLA遺伝子の多型性を明らかにした。またHLA遺伝子全領域における次世代シークエンサーを用いた超高解像度多型解析法を開発し、その方法を用いて、HLA関連疾患における多型・変異の検出を試みた。さらには、本領域の他計画研究にて得られる膨大な測定結果のデータベースを構築した。日本人集団に高頻度な上位5種類のHLAハプロタイプ(HLA-A24-B52-DR15、HLA-A33-B44-DR13、HLA-A24-B7-DR1、HLA-A24-B54-DR4およびHLA-A2-B46-DR8)ならびにヨーロッパ人集団に高頻度な2種類のHLAハプロタイプ(HLA-Al-B8-DR3、HLA-A3-B7-DR15)ホモ接合細胞株、さらにはHLA型不明の胞状奇胎10種類のゲノムDNA、計17検体を用いて、第2世代シーケンサーGAIIx(illumina)にてHLA領域3.76Mbのゲノム配列の決定を試みた。その結果、ゲノムカバー率は91.1%99.2%、ゲノム重複度は63.51135.4であったことから、質の高いHLA領域のゲノム配列を決定する技術開発に成功したと言える。また、それら配列間におけるゲノム多様性解析から、同一のHLAアリルのHLA遺伝子の起源は同一であり、遺伝子内には多型や変異はみられないこと、同一のHLAハプロタイプの起源は同一であり、その多型や変異は異なるHLAハプロタイプ間に比べて少ないこと、異なるHLAハプロタイプ間では、HLA遺伝子近くにhitch-hiking効果の結果と思われる多くのvariation(塩基配列の違い)が、HLA遺伝子の他に遺伝子間配列にも集積していることが明らかになった。さらに、EB-B細胞株由来のゲノム配列には細胞株の継代によって生じる変異が含まれる可能性が考えられたため、末梢血由来のゲノムDNAのHLA領域3.76Mbの塩基配列を決定し、培養細胞株由来のゲノム塩基配列との比較を行った。その結果、細胞株のみに39カ所の変異が認められたが、それらは信頼性の不明であったことから、EB-B培養細胞株における培養中での変異の集積は観察されず、多様性解析には支障をきたさないであろうと考えられた。日本人に最も頻度の高いHLAハプロタイプのゲノム塩基配列を完全に決定するために、ロシュ社の次世代シークエンサーGS Juniorsystemを用いて、HLAクラスI領域1.8Mbを網羅する184個のPCR産物の塩基配列を決定した。その結果、リファレンス配列のNT_007592(1,857,161bp)よりも80,509bp短い1,776,652bpのゲノム塩基配列を決定した。HLAクラスII領域ならびにクラスIII領域の計2MbについてはPCR増幅ならびにシークエンシングにより、ほぼ全領域のゲノム塩基配列を決定した。またHLA領域との相関性の認められる重症筋無力症サンプルを用いたリシークエンシングの準備も進めている。さらにHLA遺伝子におけるゲノム多様性を理解するために、HLA-A,-B,-C,-DRBl,-DQAI,-DQBl,-DPBlおよび-DPBl遺伝子についてエンハンサーやプロモーター領域を含む遺伝子全領域(511kb)をそれぞれ特異的にPCR増幅させ、その後、次世代シークエンシングにてその塩基配列を決定することによりHLAアリルを判定する新しいDNAタイピング法を開発した。この条件にて従来法では単一のアリル判定ができないサンプルのDNAタイピングにより、いずれの検体とも8桁レベルのHLAアリルが判定された。したがって、本法はambiguityの認められない8桁レベルのHLAタイピングに有効であるとともに、新規HLAアリルやnullアリルを効率よく検出するための精度の高い、究極のHLA-DNAタイピング法であることが示唆された。一方、HLA統合データベースの構築については、技術基盤としてのリンク自動管理システムを整備し、ヒトMHCに関するGene,Protein,Structure,Function,Literatureなどのオミックス情報を統合化した。(1) HLA遺伝子領域のゲノム解析:日本人集団最高頻度HLAハプロタイプであるHLA-A24-B52-DR15配列に存在していた約60 kbのギャップをコスミドクローンを用いて埋め、現在、イルミナ社の次世代シークエンサーより得られたリード配列をマッピングすることによる補正を進めている。またHLA領域をホモ接合体として有するセルライン、24サンプル(うち日本人由来7サンプル)におけるHLA領域のターゲットリシーケンス、バイサルファイトシーケンス、RNAシーケンスをおこない、HLA領域における多型・変異ならびにDNAメチル化とHLA遺伝子発現量の関連性、ハプロタイプ間の差異を精査した。(2)超高解像度

NGS-DNAタイピング法の開発:HLA-DRB3/4/5プライマーを新たに設計し、合計11 HLA遺伝子座におけるPCR条件の統一化とマルチプレックス法、またアリル判定法などDNAタイピングの骨子となる手法を開発した。本法の有用性を評価するために、日本人を含む主な集団から収集した計120検体における多型解析を進めている。また、非血縁間造血幹細胞移植ドナー/患者ペアーにおけるHLA遺伝子多型の網羅的検出と移植成績との比較やHLA関連疾患2種(自己免疫性肝炎と自己免疫性膵炎)における多型解析を進めている。(3) HLA統合データベースの構築:昨年度に引き続き、リンク自動管理システムを基盤として国内外のHLA関連分子情報の統合化を進めた。またヒトの全タンパク質断片に対してHLAクラスIおよびクラスII分子と結合するエピトープの予測を網羅的に行った。これをデータベース化し、自己ペプチドとの結合性予測結果を容易に検索・閲覧できるシステムを本領域研究内で公開した。昨年度までに開発した超高解像度NGS-DNAタイピング法(SS-SBT)法の有用性を日本人に検出されるアリルの99.5%以上を網羅する検体を用いて検証した。その結果、全ての検体の遺伝子座において既知アリル情報と矛盾せずにアリル判定された。またSS-SBT法を普及させるためには、本法の簡略化や迅速化を考慮する必要があることから、HLA-A, -B, -Cおよび-DPB1を含めたHLA 11座マルチプレックスPCR法を開発した。そのDNAタイピングの結果から、HLA 9座マルチプレックスPCR産物から得られたアリル情報は、いずれの座位とも既知アリル情報と矛盾しないことを確認した。また、平均depthやリード数おける座位間の比較から、各座位がほぼ均一に増幅していることを確認した。従来のSS-SBT法では、各PCR産物を定量し、必要量をpoolingする操作が必要であったが、本法の開発にてこれらの操作が必要なくなり、その結果、労力、時間、操作ミスおよびコストが大幅に軽減される。よってSS-SBT法は、日本人に高頻度なHLAアリルをallelic imbalanceやphase ambiguityなしに判定することのできるPCR-SSOP法に代わる有用なDNAタイピング法であると考えられた。さらに、昨年度に引き続き、HLA統合データベースの構築を進め、リンク自動管理システムを基盤として国内外のHLA関連分子情報の統合化を進めた。(1)日本人集団最高頻度HLAハプロタイプにおける多型検出:HLA-A24-B52-DR15配列を参照配列(hg18)にマッピングし、塩基置換数を算出した結果、計7631個、すなわち遺伝子間領域および遺伝子領域に5321個および2310個の塩基置換がそれぞれ検出された。遺伝子領域に検出された塩基置換のうち、99個は非同義置換であったのに対して、125個は同義置換であった。
分位点回帰の非線形モデルの開発、推定と時系列データへの応用についての研究

分位点回帰分析を非線形モデルや時系列モデルへ適用するにあたり・近年回帰係数に対する事前分布の選択についてその重要性が注目されている。本研究では、複雑なデータへの分位点回帰モデルの適用をより有用なものとするため、回帰係数の事前分布として、安定分布を基礎とした対称アルファ安定(symmelric alPha-stable)分布と一般化対称リニクlgeneralized symmelric Liunik)分布のふたつの事前分布を取り上げることにした。その理由として、(1)これらは特性関数によって定義される確率分布であり、正規分布、コーシー分布、ラプラス分布、幾何安定分布などを特殊な場合として含んでいること、(2)どちらも中心にピークを持ち、正規尺度混合表現によって衷すことができること、(3)分布の裾の厚さを特性指数と呼ばれるパラメータによってコントロールできるため、変数選択などを行う場合に非常に有用であることなどが挙げられる.線形回帰モデルの回帰係数に対して対称アルファ安定事前分布や一般化対称リニク事前分布を仮定した場合、ベイズ分析で必要となる事後分布を明示的に導出することができない.そこで第3年度目は,マルコフ連鎖モンテカルロ(MCMC)法にもとづく推定方法の開発を中心に研究を進めた。その際、事前分布の裾の厚さは変数選択などのパフォーマンスに大きな影響を与えることが知られていることから、特性指数の値をデータから推定し、適応的に変数を選択できることを目指した・特性指数の推定にあたっては、両事前分布とも解析的に確率密度関数が得られないという数値計算上の問題点がある。本研究では、近似ベイズ計算(approximate Bayesian computation, ABC)法を採用し、困難な密度関数の直接の評価を回避する簡便な推定方法を提案した。本研究で提案するABC法では、現在のMCMCの回帰係数の値と事前分布から発生させられた値とが近くなるような特性指数の値を事後分布からのサンプルとして採用する。ABC法による特性指数の事後分布の近似が事前分布のパフォーマンスにどのような影響をあたえるかを調べるために、数値実験を行った。数値実験の結果より、事前分布のパフォーマンスを上げるためには、特性指数の事後分布の近似をより正確に行うようにABC法のチューニングパラメータを選択する必要があることが明らかとなった。さらに、実際のデータを用いて本研究で採り上げるふたつの事前分布と既存のいくつかの事前分布との比較も行った。対称アルファ安定分布は既存の事前分布と同等のパフォーマンス、一般化対称リニク分布は同等以上のパフォーマンスをあげることがわかり、これらの事前分布の有用性を示すことができた。ベイズ分位点回帰モデルにおいては尤度関数に非対称ラプラス分布が用いられる.しかし、非対称ラプラス分布は実際に観測されたデータの尤度ではないため、制約的である.本研究では、このような制約にとらわれないより柔軟な分位点回帰の非線形モデルや時系列モデルを開発するために、一般化ラムダ分布に注目することにし、以下の2点について研究を行った.(1)一般化ラムダ分布は分布が分位点関数によってのみ定義され、尤度関数が求めることができない.尤度関数の評価が困難であるときにはApproximate Bayesian Computation(ABC)という手法を用いることで事後分布からサンプリングを行うができる.近年マルコフ連鎖モンテカルロ法(MCMC)を基にしたABCアルゴリズムが開発されたが、このアルゴリズムは初期値に対して敏感であること、サンプルに高い自己相関があること、採択確率が低いことなどといった問題があり、これらの問題を改善する必要があった.本研究では、マルコフ連鎖の次のステップについて複数の点を提案する複数提案アルゴリズムを開発した.複数提案アルゴリズムはQi and Liu(2001)のMultiple-Point Metreopolis(MPM)アルゴリズムが有名であるが、MPMで使われるウェイト関数は制約的な形をとっており、直接ABCに応用することはできない.本研究によるGeneralized Multiple-Point(GMP)アルゴリズムは任意のウェイト関数を使用することができ、さらに柔軟な提案分布の構築を可能にしている.シミュレーションにより、GMPは従来のABCアルゴリズムが抱える問題点をすべて改善するということが明らかになった.(2)一般化ラムダ分布を用いた分位点回帰モデルを開発するに当たって、まず比較的単純な線形モデルを考えた.回帰モデルの誤差項が分位点に制約をかけた一般化ラムダ分布に従っていると仮定し、ABCによって推定を行ったベイズ分位点回帰モデルにおいては尤度関数に非対称ラプラス分布が用いられる.しかし,非対称ラプラス分布は実際のデータの尤度ではないため制約的である,本研究では,このような制約にとらわれないより柔軟な分位点回帰モデルの非線形モデルや時系列モデルを開発するために,一般化ラムダ分布に注目することにし,次の研究を行った.一般化ラムダ分布は分位点関数によってのみ定義され,解析的に尤度関数を求めることができない.尤度関数の評価が困難であるときにはApproximate Bayesian Computation(ABC)という手法を用いることで事後分布から近似的にサンプリングを行うことができる.パラメータ推定のアルゴリズムは昨年度の研究も含め多くのものが提案されつつあるが,モデル選択のABCアルゴリズムについてはいまださらなる研究の必要があると考えられる。既存のモデル選択アルゴリズムは,棄却サンプリングや重点サンプリングを基にしたものがあるが,これらの手法は採択率が低いことや計算時間が大きくなってしまうという問題があった.そこで本研究では代替的なABCのモデル選択アルゴリズムを提案する.新しいアルゴリズムはパラメータの次元の異なるモデル間のジャンプを行う.

このようなアルゴリズムは,リバーシブルジャンプアルゴリズムがよく知られているが,リバーシブルジャンプアルゴリズムは提案分布の構築が困難であることも知られており,尤度関数の情報を用いることができないABCの状況では効率的な提案分布の構築が非常に困難であることが予想される.よって研究ではシンプルで柔軟なPseudo Marginal Approach(PMA)という手法を採用する.PMAを基にしたモデル選択アルゴリズムは,定常分布がモデルの事後確率であるようなアルゴリズムを近似することができ,ABCの枠組みの中で簡単に用いることができる.提案分布の選択は効率性を高めるために任意に行うことができる.日本の所得の実際のデータを用いた分析では,新しいアルゴリズムは重点サンプリングを基にしたものよりも短い時間で実行できることが明らかになった.分位点回帰分析を非線形モデルや時系列モデルへ適用するにあたり・近年回帰係数に対する事前分布の選択についてその重要性が注目されている。本研究では、複雑なデータへの分位点回帰モデルの適用をより有用なものとするため、回帰係数の事前分布として、安定分布を基礎とした対称アルファ安定(symmelric alPha-stable)分布と一般化対称リニクlgeneralized symmelric Liunik)分布のふたつの事前分布を取り上げることにした。その理由として、(1)これらは特性関数によって定義される確率分布であり、正規分布、コーシー分布、ラプラス分布、幾何安定分布などを特殊な場合として含んでいること、(2)どちらも中心にピークを持ち、正規尺度混合表現によって衷すことができること、(3)分布の裾の厚さを特性指数と呼ばれるパラメータによってコントロールできるため、変数選択などを行う場合に非常に有用であることなどが挙げられる.線形回帰モデルの回帰係数に対して対称アルファ安定事前分布や一般化対称リニク事前分布を仮定した場合、ベイズ分析で必要となる事後分布を明示的に導出することができない.そこで第3年度目は,マルコフ連鎖モンテカルロ(MCMC)法にもとづく推定方法の開発を中心に研究を進めた。その際、事前分布の裾の厚さは変数選択などのパフォーマンスに大きな影響を与えることが知られていることから、特性指数の値をデータから推定し、適応的に変数を選択できることを目指した・特性指数の推定にあたっては、両事前分布とも解析的に確率密度関数が得られないという数値計算上の問題点がある。本研究では、近似ベイズ計算(approximate Bayesian computation, ABC)法を採用し、困難な密度関数の直接の評価を回避する簡便な推定方法を提案した。本研究で提案するABC法では、現在のMCMCの回帰係数の値と事前分布から発生させられた値とが近くなるような特性指数の値を事後分布からのサンプルとして採用する。ABC法による特性指数の事後分布の近似が事前分布のパフォーマンスにどのような影響をあたえるかを調べるために、数値実験を行った。
回転超流動ヘリウム3の量子流体(量子渦)の研究

間隔12.5μmの並行平板セルを作成し、その間にある超流動ヘリウム3のNMR信号を観測した。従来、このような間隔のセルの実験においては平行度のよいサンプルを作る事が困難であったが、我々は試料の材質、その加工方法を工夫することで平行度の良い試料容器を作ることに成功した。この結果、超流動ヘリウム3A相においてその秩序変数の方向を均一にそろえることに成功し、その回転変化を精密に測定することに成功した。回転下においてある回転数(1rad/s)以上ではNMR信号が変形し、静止下における信号の位置とは異なる周波数位置にNMRの共鳴信号が観測されることが分かった。この信号は並行平板間の秩序変数が回転による常流動速度場と超流動速度場の差により変形したことによるスピン波の信号であると考えられるが、その信号の周波数位置と秩序変数との関係はよくわかっていない。今回の実験では平行度の良いサンプルを用意できたことでこの新しい信号を精密に観測することができたので、数値計算との比較によってその理解が深まると考えている。また、2rad/s以上の回転数においては並行平板間に渦が入り、それが中心で集まっている事がわかった。また、こうしたNMR信号の回転変化は超流動転移温度を通過するときの回転数、磁場の大きさ、およびそれらが平行であるか、反平行であるかによって変化することが分かった。特に、回転(1rad/s以上)と磁場(27mT)の両方をかけた状態で超流動転移温度を通過した後の回転変化においては、常流動速度場による秩序変数の変形が観測できなかった。これは超流動転移温度における条件によって生成される渦が異なりその臨界速度の違いを反映している可能性がある。並行平板という境界条件においては渦量子が通常の1の渦とは別に1/2の渦の存在が予言されており、こうした特異な渦の生成を示唆している可能性がある。直径100μmと200μmの円筒容器中での超流動ヘリウム3A相の状態を東京大学物性研究所久保田研究室の回転核断熱消磁冷凍機を用い核磁気共鳴法で調べた。100μmの容器中では冷やし方等により三種類の秩序構造が円筒容器内に生まれることが観測され、そのうち最も安定な状態の秩序状態が回転に対して非対称性を示すことがわかった。これは当初の目的であった自発的軌道角運動量の存在を示唆するものであるとあると考えられる。また、単純と思われていた円筒容器内の秩序構造に、実は多様性があることがわかった。200μmの容器中では単一の量子渦の生成、消滅の観測に成功した。また、その生成臨界速度が回転方向に対して対称になる場合とそうでない場合があり、超流体を作るときの磁場と回転が平行か反平行かでそれが決まることがわかった。磁場と回転が平行か反平行かで異なるような相互作用は知られておらず、今後の埋論的進展が望まれる。このように細い円筒という境界条件の下での超流動ヘリウム3A相の状態とその回転に対する応答について新たな知見を得ることができた引き続いて空孔率98%のエアロジェルという紐状の物質が空問的にランダムに張り巡らされている物質中での超流動ヘリウム3の研究を始めた。この紐の径はヘリウム3の秩序変数の特徴的長さより十分短いため、それを不純物として内包したまま凝縮状態へと変化する。その結果秩序の抑制された超流休が生成されるが、その中でも回転により渦が入ることを世界で初めて確認し、その渦はエアロジェルがないときに比べて強くピン止めされていることがわかった。以上の実験を平行して並行平板容器の作成に向けて試験容器の作成を行い、その製作ノウハウの修得と、試験容器の平行度の均一性について良好な結果を得た。空孔率98%エアロジェル中の超流動ヘリウム3の状態を東京大学物性研究所久保田研究室にある、超流動ヘリウム3を毎秒一回転の速度にまで回せることのできる世界唯一の、回転核断熱消磁冷凍機を用い核磁気共鳴法で調べた。エアロジェルという物質はヘリウム3の超流動緩和長よりも短い紐状の物質が空間中をランダムに張り巡らされた形状をしており、超流動ヘリウム3における不純物効果の研究や、ランダムポテンシャル中のコヒーレント状態の研究などが近年盛んに行われている。我々は回転させることにより超流動ヘリウム3の織目構造や渦に対するエアロジェルの影響を調べた。超流動ヘリウム3B相においてNMRスペクトラムの回転変化からエアロジェル内の超流動速度場を観測することに成功した。その回転依存性はエアロジェルのない状態とはまったく違った振る舞いを示すことがわかった。これは超流動速度場を生み出す元となっている超流動ヘリウム3の量子渦が、エアロジェルによって強くピンされていることによるものであると考えられる。我々は観測された回転依存性を説明するような量子渦の分布についてのモデルを考案し、実験結果をうまく説明することに成功した。そのモデルでは渦は両端がピンされた状態にあり、そのピン間隔できまる臨界速度を超えてようやく渦は別のところに移動できると考えた。これは第二種超伝導体中の磁束がピンされる機構などと関連付けられると考えられる。超流動ヘリウム3A相においては中に形成される織目状態が回転の影響をまったく受けないことがわかった。これはA相に存在するエネルギーギャップがB相の渦と同様にピンされているからだと考えられる。このように不純物がある系でのヘリウム3の織目構造や渦についての新しい知見を得ることができた。

間隔12.5μmの並行平板セルを作成し、その間にある超流動ヘリウム3のNMR信号を観測した。従来、このような間隔のセルの実験においては平行度のよいサンプルを作る事が困難であったが、我々は試料の材質、その加工方法を工夫することで平行度の良い試料容器を作ることに成功した。この結果、超流動ヘリウム3A相においてその秩序変数の方向を均一にそろえることに成功し、その回転変化を精密に測定することに成功した。回転下においてある回転数(1rad/s)以上ではNMR信号が変形し、静止下における信号の位置とは異なる周波数位置にNMRの共鳴信号が観測されることが分かった。この信号は並行平板間の秩序変数が回転による常流動速度場と超流動速度場の差により変形したことによるスピン波の信号であると考えられるが、その信号の周波数位置と秩序変数との関係はよくわかっていない。今回の実験では平行度の良いサンプルを用意できたことでこの新しい信号を精密に観測することができたので、数値計算との比較によってその理解が深まると考えている。また、2rad/s以上の回転数においては並行平板間に渦が入り、それが中心で集まっている事がわかった。また、こうしたNMR信号の回転変化は超流動転移温度を通過するときの回転数、磁場の大きさ、およびそれらが平行であるか、反平行であるかによって変化することが分かった。特に、回転(1rad/s以上)と磁場(27mT)の両方をかけた状態で超流動転移温度を通過した後の回転変化においては、常流動速度場による秩序変数の変形が観測できなかった。これは超流動転移温度における条件によって生成される渦が異なりその臨界速度の違いを反映している可能性がある。並行平板という境界条件においては渦量子が通常の1の渦とは別に1/2の渦の存在が予言されており、こうした特異な渦の生成を示唆している可能性がある。
インフルエンザウイルスの耐性薬剤を判別可能とするコンパニオン診断薬の開発

これまでに合成したシアリダーゼプローブの臭素原子を足場として、薗頭カップリングを用いてポリエチレングリコール鎖を連結したalkyneユニットを導入した誘導体の合成を検討した。末端にアミノ基或いは、カルボキシ基を有する樹脂にユニットの導入検討を行った。結果として、アミド型が最も確実に導入できることが示唆された。78月の相当期間、断水や物流の遅延等の諸問題が生じ、事実上研究遂行が困難であった。9月以降は徐々に状況が改善したので回復に努めたが、樹脂導入段階の条件検討に思った以上に時間を要した。以上により、リンカー長の検討や最終脱保護の検討など一部の条件検を行えなかった。これまでに開発が完了し、インフルエンザウイルス感染細胞や大腸がん病変部位の蛍光組織染色に用いてきた誘導体(BTP3-Neu5Ac)を起点として、固体微粒子に導入するためのリンカー部位の導入を検討した。BTP3-Neu5Ac前駆体(BTP3-Neu5AcのO-アセチル、1-メチルエステル体)の臭素原子を足場として炭化水素鎖の導入を試みた。末端にアセチレン部位を有するオリゴエチレングリコールを薗頭カップリングで導入することが出来た。合わせて合成した化合物の大量合成を行い、約1g確保した。さらに、他方の末端の水酸基をトシル化して、固体微粒子への導入準備を整えることが出来た。シアリダーゼ基質のアグリコン部分が、BTP3である誘導体、BTP3の臭素をアセチレンで置換した誘導体の蛍光色は、それぞれ黄緑色、やや黄色味を帯びた黄緑色である。複数の条件を設定してシアリダーゼ活性を検出するためには、識別の容易な異なる色の誘導体を用意することが好ましい。従って、BTPのパラ位にアルコキシ基を導入して橙色赤色の蛍光を示す誘導体の合成も検討した。ハイドロキノンモノベンジルエーテルをホルミル化して、2-ヒドロキシ-5-ベンジルオキシベンズアルデヒドを合成した後、パラ位にベンジルオキシ基を持つBTP誘導体を合成した。続いて、シアル酸とカップリング、ベンジル基の除去、モノクロロオリゴエチレングリコールでアルキル化した。これにより、固体微粒子への足場を確保しつつ電子供与基であるアルコキシ基を有する誘導体の合成ルートを確立した。BTP3-Neu5Acを起点として、固体微粒子へ結合する足場を持つ誘導体を大量合成することができた。また、異なる蛍光色を示す誘導体についても、ハイドロキノンモノベンジルエーテルを出発原料として用いて、安価な方法で合成法を確立することができた。現在は、青系の蛍光色を示す誘導体の合成法を検討しており、実用的な収率、作業量で合成可能であることが示唆されている。固体導入のためのオリゴエチレングリコール鎖の末端を活性化した誘導体も、1g程度合成することができており、固体微粒子への導入直前まで進行している。黄緑系、赤系の基質に続いて、青系の蛍光を示す誘導体の合成法を確立する。合わせて、現在はオリゴエチレングリコール鎖の長さが特定のものであるが、容易に延伸可能な置換基を導入した誘導体、あるいは手法を開発する。同時に、現在確保しているトシル化された誘導体を固体微粒子に導入し、周辺保護基を除去して固体担持シアリダーゼ基質を合成する。購入予定していた高額機器が価格面で折り合わず、合成過程で必要となる低温反応装置を導入したが、小型化低価格化により、予算的に余裕が生じた。現在、合成サンプルを固体化するために必要な凍結乾燥器が劣化していること、使用しているパソコンのサポートが既に切れていて、ソフトウェア面のトラブルも増えてきているため、今後リプレースを検討している。本来、最も効率的に研究遂行7月8月の相当期間、断水や物流問題により停滞を余儀なくされた。また、汎用真空ポンプや凍結乾燥用ポンプの故障が相次ぎ、新規購入せざるを得ない状態となった。さらに、書類作成用PCのOSセキュリティ問題のためのリプレース、とれに伴うアプリケーションライセンスの更新等の費用捻出が不可避となった。このため、実験スケールの縮小・高価試薬使用の回避・溶媒リサイクル等の効率化を実施した上で、一部消耗品の購入費・実験補助人件費・情報収集活動費の抑制を行い、2019年度予算と合わせての環境整備を行うため、計画的に繰り越しを行った。2018年度の予定通り、真空ポンプおよびPCの備品設置に振り分ける予定である。
多層膜フォトニック粒子の創製及びフォトニック結晶としての機能実証

本研究は、光の波長の1/4程度の膜厚を有する多層膜フォトニック粒子の作製を目標としている。本年度は、(1)原子層堆積法(ALD法)による多層膜シェル形成技術の確立、(2)多層膜シェルによるアップコンバージョン蛍光体の発光効率改善、を目的として開発を行った。それぞれの進捗は以下の通りである。(1)反応温度、反応時間、サイクル数をパラメータとして、シリカシェル、チタニアシェルの膜厚を系統的に調べた。反応温度が150度以上になるとチタニア膜は多結晶となり、膜厚の均一なシェルを形成するのが難しいことを明らかにした。また、シリカ膜は結晶化しにくい一方、反応速度がチタニアよりも遅いため、所望の膜厚を現実的な反応時間で得るためには、反応温度が400度以上である必要があることがわかった。(2)アップコンバージョン材料は長波長の光を短波長の光に変換する発光材料であり、バイオイメージングや太陽電池等への応用が期待されている。しかし、量子効率が低いという課題がある。本年度は、アップコンバージョンナノ粒子の周りに多層膜シェルをコーティングすることにより光の状態密度を制御することにより、量子効率の改善を目指した。具体的には、アップコンバージョン材料として最も一般的な、ErとYbを共添加したNaYF4ナノ粒子を作製し、その周りに光の波長の1/4程度の膜厚を有するシリカシェル、チタニアシェルをALD法によって形成した。顕微分光法により、単一粒子の散乱スペクトルが、理論計算と一致することを確認した。また、顕微分光法によって、単一粒子の発光強度を評価したところ、シリカシェル、チタニアシェルを形成することにより、平均で4倍程度の発光増強を得られることを明らかにした。層数増加により、今後さらなる発光増強を期待できる。本年度は、(1)多層膜フォトニック粒子が、微小球共振器として機能することを理論的に示すこと、(2)実験的に、化学的手法である液相合成法を用いて多層膜フォトニック粒子の作製を行うこと、を目標として研究を行った。(1)計算による多層膜粒子の光学特性解明:共振器の指標である、パーセルファクター、Q値、モード体積を理論的に計算し、膜の屈折率や層数、膜厚ばらつきとの関係を明らかにした。現実的に作製可能ないくつかの材料に焦点をあて、系統的に計算を行った結果、SiO2、TiO2、Y2O3等、一般的に液相合成で作製できる材料で、紫外、可視域に完全フォトニックバンドギャップを形成できることを明らかにした。また、層数の増加とともにパーセルファクターを増加させることができることを明らかにした。さらに、膜厚のばらつきが、5%程度以下であれば、パーセルファクターの減少量が10%以下であることを明らかにした。これらの結果により、多層膜フォトニック粒子を作製するための指針を得た。(2)実験による3層粒子の作製:第1層にY2O3,第2層にSiO2,第3層にY2O3とする多層膜粒子の作製を行った。SiO2をゾルゲル法で、Y2O3を均一沈殿法で作製した。粒子の直径は300nm程度である。膜形成時の原料の濃度、反応温度等を制御することにより、均一な膜を形成することに成功し、また、平均膜厚を光の波長の1/4に制御することにも成功した。さらに、透過型電子顕微鏡により膜厚分布を評価した結果、膜厚のばらつきが、膜厚に対して5%以下であることを明らかにした。以上の結果より、化学的な液相合成法により、多層膜フォトニック粒子を作製することが可能であることを示した。本研究は、光の波長の1/4の膜厚を有する多層膜フォトニック粒子の作製を目標としている。昨年度行った理論計算より、このような粒子が、従来のフォトニック結晶よりも広いフォトニックバンドギャップと、高いQ値を有するポテンシャルがあることががわかっている。本年度は、このような粒子を(1)化学的な液相合成法と、(2)原子層堆積法(ALD)、を用いて作製することを試みた。また、その光学的な評価を行った。(1)Y2O3ナノ粒子の周りに第1層SiO2シェルと第2層Y2O3をシェルを形成したコアシェルシェル粒子をゾルゲル法及び均一沈殿法により作製した。昨年度までの研究により高い精度で膜厚制御が可能となっている。本年度は顕微分光法により、単一ナノ粒子の散乱スペクトル、発光スペクトルを評価し、シェル膜厚との関係を調べた。いずれのスペクトルもMie散乱理論による計算結果とよい一致を示し、合成した多層膜粒子が設計通りであることを確認することができた。(2)ナノ粒子表面に均一なシェルをコーティングする技術として、原子層堆積法に注目した。市販の原子層堆積装置は基板への膜堆積を対象としており、ナノ粒子に適用するのは難しい。そこで装置の開発及び立ち上げから行った。コーティング時のナノ粒子の凝集を防ぐため、ナノ粒子を撹拌しながら堆積できるよう工夫した。反応温度、反応圧力、反応時間、試薬の種類を系統的に変化させることにより、Y2O3ナノ粒子の表面にSiO2、TiO2を均一にコーティングできることをTEMにより確認した。

また、Y2O3ナノ粒子の中にEuイオンをドープし、その発光特性を評価した結果、SiO2, TiO2コーティングにより3倍程度発光強度が増加することを明らかにした。液相法と比較して原子層堆積法は、膜厚制御が容易であり多層膜粒子の作製に適していることを明らかにした。本研究は、光の波長の1/4程度の膜厚を有する多層膜フォトニック粒子の作製を目標としている。本年度は、(1)原子層堆積法(ALD法)による多層膜シェル形成技術の確立、(2)多層膜シェルによるアップコンバージョン蛍光体の発光効率改善、を目的として開発を行った。それぞれの進捗は以下の通りである。(1)反応温度、反応時間、サイクル数をパラメータとして、シリカシェル、チタニアシェルの膜厚を系統的に調べた。反応温度が150度以上になるとチタニア膜は多結晶となり、膜厚の均一なシェルを形成するのが難しいことを明らかにした。また、シリカ膜は結晶化しにくい一方、反応速度がチタニアよりも遅いため、所望の膜厚を現実的な反応時間で得るためには、反応温度が400度以上である必要があることがわかった。(2)アップコンバージョン材料は長波長の光を短波長の光に変換する発光材料であり、バイオイメージングや太陽電池等への応用が期待されている。しかし、量子効率が低いという課題がある。本年度は、アップコンバージョンナノ粒子の周りに多層膜シェルをコーティングすることにより光の状態密度を制御することにより、量子効率の改善を目指した。具体的には、アップコンバージョン材料として最も一般的な、ErとYbを共添加したNaYF4ナノ粒子を作製し、その周りに光の波長の1/4程度の膜厚を有するシリカシェル、チタニアシェルをALD法によって形成した。顕微分光法により、単一粒子の散乱スペクトルが、理論計算と一致することを確認した。また、顕微分光法によって、単一粒子の発光強度を評価したところ、シリカシェル、チタニアシェルを形成することにより、平均で4倍程度の発光増強を得られることを明らかにした。層数増加により、今後さらなる発光増強を期待できる。当初の予定通り化学的な液相合成法を用いて、多層膜粒子を作製し、顕微分光法を用いて、その発光特性及び散乱特性を評価している。ほぼ理論通りの結果得られており、計画通りである。一方、本年度は、原子層堆積法という当初予定していなかった技術に注目し、装置を立ち上げ、従来の液相合成法よりも、効率よく均一な膜を堆積できることを明らかにした。液相法で見られていた凝集や副生成物の問題が少なく、さらなる多層膜化の実現に向けて大きく前進した。原子層堆積法を用いて、膜厚制御した多層膜ナノ粒子を作製する。5層目までを形成するのが目標である。また、コアの発光材料を、アップコンバージョン材料等、機能性の高いものに変え、機能の実証を行っていく。当初計画通り、3層粒子を作製し、精密に膜厚制御するための反応条件、および方法を検討している。計算及び文献調査により、形成する膜材料をTiO2, Y2O3, SiO2の3種類に絞りこんだ。最も屈折率が高く、優れた性能を期待できるTiO2については、膜厚制御が難しく、1/4光学波長を得ることができなかった。一方、SiO2、Y2O3については、均一な膜を形成することができ、その膜厚も光の波長の1/4程度程度に制御できることが、本研究で明らかとなった。
複合災害被害避難・帰還者のレジリエンス獲得：多層的多面的解析による

1「公表データ収集調査」による被災住民の客観的データ(自殺率、経済・人間関係・社会的要因、うつ病、出生率、酒量販売量、犯罪発生率、レジリエンス現象、医療職推移、妊娠・子育て世代と若年人口)2「帰還住民レジリエンス回復とこころの不安定に関する要因解析」3「理論仮説設定」4「質問紙調査」5「workshop開催」(住民、行政、報道によるworkshop、健康損傷、レジリエンス回復に与る要因の解釈を行い、大災害時に望ましい避難対策、帰還対策、こころの安定など住民対処について検討)6「提言と成果報告書の作成」(大災害発生時の避難と帰還を中心に提言)1「公表データ収集調査」による被災住民の客観的データ(自殺率、経済・人間関係・社会的要因、うつ病、出生率、酒量販売量、犯罪発生率、レジリエンス現象、医療職推移、妊娠・子育て世代と若年人口)2「帰還住民レジリエンス回復とこころの不安定に関する要因解析」3「理論仮説設定」4「質問紙調査」5「workshop開催」(住民、行政、報道によるworkshop、健康損傷、レジリエンス回復に与る要因の解釈を行い、大災害時に望ましい避難対策、帰還対策、こころの安定など住民対処について検討)6「提言と成果報告書の作成」(大災害発生時の避難と帰還を中心に提言)