hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ダイナミクスを考慮した波動歩行機械の機構系・制御系の設計と実験的検証

さらに、『4叉移動機構』の実験機を開発し、その機構系・制御系の有効性を実験的に検証した。特に、(ア)正4角形のベースのモーションコントロール(正4角形のベースの重心の移動と重心回りの回転を定量的に指定する)モード、(イ)障害物回避のため正4角形のベースの軌道を目標軌道に対してダイナミックに変化させるモードを定義し、それぞれのモードを実現する運動パラメータの設計方法を新たに提案し、その有効性を実験的に検証した。波動歩行機械である3叉移動機構、平面5節リンク移動機構、ヘビ型ロボット、魚型ロボットについて、運動学的方程式に基づく経路追従制御法を動力学に対応するように拡張し、その有効性を、動力学シミュレータ上において確認すると同時に、解析力学(ラグランジュ力学)から導かれる動力学的方程式の数値積分に基づくシミュレータ上においても確認している。もちろん、二つの結果は非常に良く一致している.これらのシミュレーションにおいて、波動歩行のエネルギー効率や安定性などの定量的な評価指標を数値計算的に求め、これに基づいて新たな波動歩行機械である4叉移動機構を設計し、その部晶の加工を終え、現在、組み立ての段階にあり、平成24年度前期中には、主要な実験結果が得られる見通しである。24年度が最終年度であるため、記入しない。マルチバディダイナミクスに基づく動力学シミュレータは高精度であるが、膨大な計算時間を必要とすることから、有効な運動パラメータ、制御パラメータを予め探索し、無駄なシミュレーションの実行をできるだけ省く必要がある。本研究においては、新たに、解析力学(ラグランジュ力学)から導かれる動力学的方程式(O.D.E、常微分方程式)の数値積分に基づくシミュレータを開発し、有効な運動パラメータ、制御パラメータを予め探索し、これらの候補値を用いて動力学シミュレータを実行するなど、シミュレーションに必要とする時間を短縮し、より多様な条件において設計した波動歩行機械の機構系・フィードバック制御系の有効性を検証する。
遺伝性パーキンソン病における脂質組成の分析及び組成変化が及ぼす病態への関与

遺伝性パーキンソン病の新規ならびに既知の原因遺伝子改変モデル動物を作成し、共通した病態を明らかにしてきた。リソソーム膜に局在するATP13A2やリソソーム酵素であるGBA遺伝子改変マウスに見られるリソソーム機能不全は膜脂質組成に影響を及ぼしシヌクレインの膜結合や分解に障害を与え、レビー小体形成の重要な要因となる。家族性パーキンソン病(FPD)の病態解析からミトコンドリア機能異常、lysosome異常、NBIAで認められる鉄のホメオスターシスの破綻がパーキンソン病(PD)のレビー小体形成とドパミン神経細胞死に密接に関わっていることが示唆されている。本研究課題はIn vitroとIn vivoのモデルを用いて、そのメカニズムを明らかにする。モデルに関しては、ノックアウトマウスやTg-マウス、ショウジョウバエモデル、そして患者由来iPSを使って病態を明らかにする。更にゴーシェ病(GBA)やPLA2G6でPDを発症した患者の剖検脳を使い脂質組成の分析を行っている。また平成27年度に優性遺伝性FPDの新規遺伝子CHCHD2を同定し、ミトコンドリアに局在していることを解明した。ミトコンドリアに関与する遺伝子CHCHD2の機能解析も併せて行いつつ、lysosome、鉄代謝の経路に関わる遺伝子産物の機能解析から封入体形成メカニズムや選択的ドパミン細胞死のメカニズムの解析を継続して推進している。遺伝子改変マウス及びショウジョウバエを使った解析については、既に一部のノックアウトマウスの作成、ノックアウトショウジョウバエは作成済みであり、解析を始めている。特にノックアウトショウジョウバエでは、イノシトールリン脂質代謝に異常が認められており、インスリンーIGFシグナルが活性化することが分かっており、同様に膜の脂質組成の変化が予想される。また新規原因遺伝子CHCHD2の遺伝子改変マウスはその詳細な解析を行っている状況である。遺伝性パーキンソン病の新規ならびに既知の原因遺伝子についてモデル動物を作製し、その共通した病態を明らかにしてきた。Kufor-Rakeb syndrome(KRS)は若年発症パーキンソニスムに認知症、錐体外路症状、ミオクローヌスを合併する常染色体劣性の原因不明の疾患群として知られていたが、ATP13A2 (PARK9)が原因遺伝子として同定された。ATP13A2の機能を明らかにすめるために脳特異的なコンディショナルノックアウトマウスの解析を行った。高齢マウスではドーパミン細胞の欠損とfinger print likeな膜様構造物の蓄積が観察された。さらにカテプシンDの活性を測定したところ活性の低下を認めた。ATP13A2はリソソーム膜に局在するATPaseであることからリソソームの機能維持に重要な働きをしているものと推測された。さらに脳内にはsynucleinが蓄積しており、カテプシンDの活性低下を含めたリソソームの機能不全がsynucl病態に関与していることを明らかにした。一方、遺伝性パーキンソン病の原因遺伝子としてCHCHD2遺伝子変異(T61I, R145Q)を本邦の常染色体優性遺伝形式を呈する4家系から同定した。その局在を詳細に検討するために免疫電顕での観察を行ったところミトコンドリア膜間腔への局在が示唆された。CHCHD2モデル動物としてショウジョウバエでの解析を行ったところ神経細胞死が観察された。またクリステ構造が不正なミトコンドリアが蓄積し内膜構造の維持に重要な働きをしていることを明らかにした。その結果としてミトコンドリア呼吸鎖の異常をきたし神経細胞死の原因となることを証明した。本研究によりミトコンドリアに関連した因子が見出されたことは遺伝性パーキンソン病の病態にミトコンドリア障害の関与を強く示唆するものである。ミトコンドリアとリソソームに関連した病態については大きく発展したが、脂質との関連についてはモデル動物の検討に時間がかかっている。PDモデルマウス(GBA L444P変異マウス)脳において、変化がみられる細胞膜脂質をリピドミクス(LC-MS、GCMS、MALDI MS imaging)により同定すると共に、同マウスにてレビー小体/アルファシヌクレイン凝集を免疫組織化学的に確認した。さらには上記マウスのレビー小体/アルファシヌクレイン凝集の抑制効果をもたらす摂取脂質組成を確定するためにGBA L444Pへテロ変異を有するマウス群とコントロールとしてGBA WTマウス群、GBAの欠失変異であるGBAヘテロKOマウス群を作製し、含有脂質成分の異なる飼料(具体的にn6/n3比を8,15, 30, 331の4種類に調整)を3か月間継続的に与える。GDの責任酵素であるグルコセレブロシダーゼと直接関連するセレブロシド、さらにPDとの関連が示唆されているガングリオシド(GM1, GM2)、グリセロリン脂質(PS, PE)、スルファチド、セラミドを順次解析した。その結果、ガングリオシド群については変異群とコントロール群で有意な差を認めなかった。そこで含有成分の異なる飼料を与える期間を延長し12か月にわたり運動機能を観察したがパーキンソン病類似の運動症状の発現はなくガングリオシドの変化も観察されなかった。一方で、我々は新規遺伝性パーキンソン病原因遺伝子を同定しつつあり、その候補遺伝子改変マウスの解析を同時に進めた。当該マウスは早期に運動症状を呈し、脂質組成の関与が示唆されるためリピドミクス解析を行った。

その結果は患者脳のimaging MS (JEOL社製: JMS-S3000 Spiral TOF)でも高値となることからパーキンソン病に共通した脂質組成の変化である可能性がある。遺伝性パーキンソン病の新規ならびに既知の原因遺伝子改変モデル動物を作成し、共通した病態を明らかにしてきた。リソソーム膜に局在するATP13A2やリソソーム酵素であるGBA遺伝子改変マウスに見られるリソソーム機能不全は膜脂質組成に影響を及ぼしシヌクレインの膜結合や分解に障害を与え、レビー小体形成の重要な要因となる。遺伝子改変マウス及びショウジョウバエを使った解析:ショウジョウバエモデルを使い、脂質組成の解析を行い、食餌に責任脂質組成の脂肪酸を加えることで表現型の改善が見られるかを検討する。同様に遺伝子改変マウスでも、脂質組成の変化の有無を検討する。In vitro系:ミトコンドリアに関与する遺伝子CHCHD2の機能解析も併せて行いつつ、封入体の構成成分であるSNCAとparkinの相互作用について患者由来iPSを用いて検討する。脂質関連の動物モデルについては新たな動物モデルと解析方法を導入し、脂質を含めたパーキンソン病の病態を明らかにしていく。29年度が最終年度であるため、記入しない。神経学29年度が最終年度であるため、記入しない。
ＤＭＲＧ法を用いた多体ダイナミクスとトポロジカルポンプの研究

本研究の中心テーマの一つは、近年急速に研究が進展している強相関系の動力学的現象の理論研究である。本年度は数値計算手法の改良を行うと共に、局所的な多体効果である近藤効果を格子系に拡張し、時間依存性に注目して動力学的な性質を調べた。協力研究者のRauschがハンブルグ大学在籍中に改良を重ねてきた密度行列くりこみ群(DMRG)を用いて、時間・空間的な相関に現れる新奇現象を明らかにした。以下に本年度の主な研究の進展をまとめる。(1)まず計算手法の改良に取り組んだ。特に、動的DMRGの最適化の方法の改良を行った。この改良によって、系の電荷・スピンのSU(2)対称性を保持しつつ、任意の2次元格子に関して熱力学的極限での基底状態の計算ができるようになった。(2)近藤格子模型に対して希薄密度領域で新しいタイプの状態を発見した。このような希薄密度領域では磁気的ダブロンと呼ばれる異なるスピンをもつ2電子ペアが形成される。これがマグノンと結合することにより、より動きやすくなる。その結果、強磁性状態でのバンド幅を大きく減少させることを見出した。この状態は逆光電子放出で観測することができる。また、冷却原子ガスを用いてダブロンの存在を確認することができることを指摘した。(3)動的DMRGを応用して、強磁性状態と結合した2つの量子スピンの緩和ダイナミクスの計算を行った。その結果、一つのスピンをスイッチオンすると、他のスピンがゆっくりと緩和することを見出した。これは動的RKKY相互作用の考え方によって理解できることを示した。当初の計画に沿って、順調に研究が進んでいる。本研究で注目しているのは主に強相関系における性質の中で特に動力学的性質である。この取り扱いは、一般にたいへん難しいものであるが、近年の高度な数値計算手法の進展により、重要な結論が多く見出されている。ここでは、密度行列繰り込み群とよばれる数値計算手法を改良して、近藤効果の物理を中心に動的な多体効果の研究を推し進めることができた。計算手法の改良:協力研究者のRauschの得意とする密度行列くりこみ群のスキルを基に、これをさらに改良することができたことは計算技術面での進展である。上に記したが、この改良により、系の電荷・スピンのSU(2)対称性を保持しつつ基底状態の計算ができるようになった。近藤格子系への応用:この改良された計算手法を応用することで、近藤格子模型の動的性質の詳細な研究が可能になった。近藤格子模型は重い電子系を中心として、強相関電子系を記述する重要な模型である。今回は、希薄な電子密度領域に注目して、磁気的ダブロンの性質に関して面白い結果を得ることができた。スピンの緩和ダイナミクスへの応用:密度行列繰り込み群の重要な応用として、量子スピンの緩和ダイナミクスを扱った。その結果得られたゆるやかなスピン緩和現象も興味深い物理を内在しており、次年度も、集中的に研究を進める予定である。平成30年度の近藤不純物における動力学的性質の研究を継続して進めるとともに、磁気ポーラロンに関する研究もさらに深める。磁気ポーラロンは磁気的な雲をまとった電子であり、この動力学的な性質には近藤効果と共通する部分が多い。磁気ポーラロンと他の準粒子との相互作用による動的性質も重要な問題であり、遷移金属化合物や希土類化合物の時間依存現象に応用できる。磁気ポーラロンの典型例として、近藤格子系のダブロン拡散の有効模型を導出し解析を行う。この結果をもとに磁気的ダブロンの現象論を完成し、論文公表する。量子スピンの緩和ダイナミクスを拡張し、スピン軌道相互作用の効果、クーロン反発の効果、結晶構造の効果などを調べる。DMRGの手法とLindbladの方法を組み合わせて、より長時間のダイナミクスの計算を可能とする。Lindbladの形式を開放近藤系に応用し非エルミート現象との関係を明らかにする。動的DMRGを用いて、周期的駆動したフロケ系の相図を完成する。これには、多体系の数値計算の専門家である、同じ研究室所属のPeters講師にも共同研究に参加してもらう。異なる理論手法を合わせて用いることでシナジー効果が生まれ、強相関系において面白い成果が得られると考えている。研究費は主に成果発表、情報収集のための旅費に使用する。

この状態は逆光電子放出で観測することができる。また、冷却原子ガスを用いてダブロンの存在を確認することができることを指摘した。(3)動的DMRGを応用して、強磁性状態と結合した2つの量子スピンの緩和ダイナミクスの計算を行った。その結果、一つのスピンをスイッチオンすると、他のスピンがゆっくりと緩和することを見出した。これは動的RKKY相互作用の考え方によって理解できることを示した。当初の計画に沿って、順調に研究が進んでいる。本研究で注目しているのは主に強相関系における性質の中で特に動力学的性質である。この取り扱いは、一般にたいへん難しいものであるが、近年の高度な数値計算手法の進展により、重要な結論が多く見出されている。ここでは、密度行列繰り込み群とよばれる数値計算手法を改良して、近藤効果の物理を中心に動的な多体効果の研究を推し進めることができた。計算手法の改良:協力研究者のRauschの得意とする密度行列くりこみ群のスキルを基に、これをさらに改良することができたことは計算技術面での進展である。上に記したが、この改良により、系の電荷・スピンのSU(2)対称性を保持しつつ基底状態の計算ができるようになった。近藤格子系への応用:この改良された計算手法を応用することで、近藤格子模型の動的性質の詳細な研究が可能になった。近藤格子模型は重い電子系を中心として、強相関電子系を記述する重要な模型である。今回は、希薄な電子密度領域に注目して、磁気的ダブロンの性質に関して面白い結果を得ることができた。スピンの緩和ダイナミクスへの応用:密度行列繰り込み群の重要な応用として、量子スピンの緩和ダイナミクスを扱った。その結果得られたゆるやかなスピン緩和現象も興味深い物理を内在しており、次年度も、集中的に研究を進める予定である。平成30年度の近藤不純物における動力学的性質の研究を継続して進めるとともに、磁気ポーラロンに関する研究もさらに深める。磁気ポーラロンは磁気的な雲をまとった電子であり、この動力学的な性質には近藤効果と共通する部分が多い。磁気ポーラロンと他の準粒子との相互作用による動的性質も重要な問題であり、遷移金属化合物や希土類化合物の時間依存現象に応用できる。磁気ポーラロンの典型例として、近藤格子系のダブロン拡散の有効模型を導出し解析を行う。この結果をもとに磁気的ダブロンの現象論を完成し、論文公表する。量子スピンの緩和ダイナミクスを拡張し、スピン軌道相互作用の効果、クーロン反発の効果、結晶構造の効果などを調べる。DMRGの手法とLindbladの方法を組み合わせて、より長時間のダイナミクスの計算を可能とする。Lindbladの形式を開放近藤系に応用し非エルミート現象との関係を明らかにする。動的DMRGを用いて、周期的駆動したフロケ系の相図を完成する。これには、多体系の数値計算の専門家である、同じ研究室所属のPeters講師にも共同研究に参加してもらう。異なる理論手法を合わせて用いることでシナジー効果が生まれ、強相関系において面白い成果が得られると考えている。研究費は主に成果発表、情報収集のための旅費に使用する。
多変量ノンパラメトリック検定統計量の開発と環境データへの応用

様々な検定統計量を多変量検定統計量へと拡張した.生態統計学や生物統計学で多用されている多重比較法への拡張,管理図における異常検出のための検定統計量への拡張を行ない,シミュレーション実験により,既存の検定統計量と検出力の比較を行い,提案統計量の妥当性を示した.また,様々な検定統計量に対して積率母関数を導出し,より精度の良い近似分布を導くと伴に,検定問題において重要な役割を果たす検定統計量の不偏性を証明した.データ分析をする上で,一様分布やガンマ分布の和の分布の導出が必要であるが,和の分布には無限級数和が含まることから応用が難しいため,鞍点近似や積率多項式近似によって和の分布の近似分布を導出した.Murakami, H. (2014). Math. Sci.:検定統計量がある特定の分布に対して局所最強力検定となることを示すことは,検定問題において重要な意味を持つため多くの議論がなされている.本論文では,対数ロジスティック分布に対してウィルコクソン検定が局所最強力検定となることを示した.また,対数ロジスティック分布を一般化し,一般化対数ロジスティック分布に対して局所最強力検定となる検定統計量を導出した.一般化対数ロジスティック分布を仮定し,検定統計量の漸近効率を求めることにより統計量の有用性を示した.漸近効率は極限の下での議論であるが,実際のデータ解析は有限標本である.そこで,標本サイズが小さい場合において既存の統計量と検出力の比較を行い,その妥当性を示した.Ogura, T. and Murakami, H. (2014). Comput. Statist.:本論文では,修正型Makeham分布からの順序統計量の積率を導出し,順序統計量の期待値および分散を求めた.また,修正型Makeham分布からの順序統計量を用いた新たな検定統計量を提案した.標本サイズが小さい場合には精確な棄却点を導出し,標本サイズが大きい場合にはエッジワース展開により棄却点の導出を行った.既存の検定統計量と検出力の比較を行い,提案統計量の妥当性をシミュレーション実験により示している.Murakami, H. (2014). Statistica Neerlandica:有限標本の下で,ある点における確率の導出は統計学において重要な役割を果たしている.しかし,標本サイズが大きくなると確率計算は困難となる.本論文では,独立非同一な一様分布に従う確率変数の和の近似分布の導出を行った.近似法として鞍点近似を用いて,正規近似と近似精度の比較を行い,その妥当性を示した.また,鞍点近似の近似誤差を導出することで,近似の信頼性を示している.不偏性に関する論文や多変量検定統計量,近似分布に関する論文4編を投稿中である.Murakami (in paress).本論文では,生物学で多用されている多重比較における新しい検定統計量を提案し,標本サイズが小さい場合の棄却点を導出した.また,検定統計量の棄却点に対する確率限界値を導出することで,標本サイズが大きい場合への適用も可能となった.Murakami (2015). Math. Sci.:確率変数の和の分布の導出は統計学において重要な役割を果たしているが,標本サイズが大きくなると確率計算は困難となる.本論文では,独立非同一なガンマ分布に従う確率変数の和の近似分布の導出および近似誤差を求めた.鞍点近似を用いて,正規近似との近似精度の比較を行ない,その妥当性を示した.Murakami and Ha (2015).本論文では,修正型Mood検定の漸近効率を求めることにより統計量の有用性を示した.漸近効率は極限での下での議論であるが,実際のデータは有限標本である.そこで修正型Mood検定の近似分布の導出することで棄却点の導出を行ない,シミュレーション実験によりその妥当性を示した.Murakami and Lee (2015).仮説検定を行う際,検定統計量が不偏になるということは重要な意味を持つが,その証明は難しい研究課題である.本論文では,順序対立仮説に多用されるノンパラメトリック統計量が任意の分布において不偏になることを示した論文である.Murakami (2015). Statistics:本論文では,修正型Wilcoxon検定が片側対立仮説の下で不偏,両側対立仮説の下で非不偏になること,平均に対して対称にならないことを示した.また,検定統計量の良さを示す漸近効率を導出した.近似分布および近似誤差を導出することで有用性を示し,検出力の比較により統計量の妥当性を示した.研究目的として,環境データを解析する際に多用されているノンパラメトリック法の理論の構築がある.当該年度は「多変量統計量への拡張」および「検定統計量の極限分布および近似分布の導出」を中心にして研究を進めることを研究計画としていた.上記の研究成果にも記述した通り,「検定統計量の極限分布および近似分布の導出」について5編の論文が採択され,さらに新しい検定統計量を提案できたので,ふたつ目の目標に対しては順調に成果が上げれていると考える.しかしながら,ひとつ目の目標「多変量統計量への拡張」に対しては国際会議での発表をし,論文の投稿までは至ったが採択はされていない状況である.ふたつ目の研究に重点を置いたという点を加味すると,総合的に概ね順調に研究は進展していると考えられる.環境問題への対策は,現代社会における重要な研究課題のひとつである.生態統計学においては,ノンパラメトリック法が多用されているが,多変量データに対するノンパラメトリック法の構成については,理論的難しさからあまり研究がなされてきていなかった.

そこで,統計学に不可欠な検定問題に焦点を当てて理論の構成を行う津子とを研究目的としていた.様々な検定統計量を多変量検定統計量へと拡張した.生態統計学や生物統計学で多用されている多重比較法への拡張,管理図における異常検出のための検定統計量への拡張を行ない,シミュレーション実験により,既存の検定統計量と検出力の比較を行い,提案統計量の妥当性を示した.また,様々な検定統計量に対して積率母関数を導出し,より精度の良い近似分布を導くと伴に,検定問題において重要な役割を果たす検定統計量の不偏性を証明した.データ分析をする上で,一様分布やガンマ分布の和の分布の導出が必要であるが,和の分布には無限級数和が含まることから応用が難しいため,鞍点近似や積率多項式近似によって和の分布の近似分布を導出した.本研究の目的のひとつに,環境データを解析する際に多用されているノンパラメトリック法の理論の構築がある.特に検定統計量の考案,不偏性の検証などを計画していたが,検定統計量の考案,極限分布および近似分布の導出,不偏性の検証を中心に研究を進めることが目標だったが,それぞれにおいて論文が採択されたので,研究目的はおおむね順調に達成されたと考えられる.さらに提案統計量の良さを理論的に証明したため,論文については当初の計画より進展していると考えられる.しかしながら,研究促進のために海外の研究者との情報交換をするという点においては,メールでの議論が中心となってしまったため,情報収集という点を加味すると,総合的におおむね順調に進展しているとなる.平成28年度においては,更なる多変量検定統計量の提案および変化点の推定問題に向けて研究を行う.また,様々な環境データに対して提案した手法で分析を行い,既存の分析結果との比較を行う.理論的研究が進まない場合は,数値実験に重点を置きながら,問題解決の糸口を探る.また,国内・海外の研究者と口頭で議論を行うため,国内学会や国際学会への参加,同じ研究内容に興味を持っている研究者を訪問することで研究の推進を図る.統計科学平成27年度においては,新しい多変量ノンパラメトリック検定統計量の考案に向けて研究を行う.特に,多次元多標本データにおける順位の決定法について考える.考案した順位決定法の妥当性を様々なノンパラメトリック統計量に適用することで検証する.また,データの次元間の相関が強い場合や弱い場合においても検証することで,頑健性について評価する.理論的研究が進まない場合は,数値検証に重点を置きながら,問題解決の糸口を探る.また,海外の研究者と口頭で議論を行うため,国際学会への参加や研究者のところへの訪問することで研究の推進を図る.防衛大学校ではすべての物品において競争入札となっていたため、物品購入の申請をしても購入業者が決定するまで物品が届かない、もしくは購入業者がいないと物品購入ができないこともある。特に学会誌の購入は業者が決定しないことが多くあり、学会誌の購入が難しかった。平成27年度より他大学への異動が決まっており、11月以降の書籍の購入は次年度の会計となってしまうため、年度をまたいでの納品をさけるため物品費が使用できなかった。そのため繰り越しが生じた。購入ができなかった書籍や学会誌、研究発表用のパソコンの購入に使用することを予定している。
蓋膜構成タンパク遺伝子変異による難聴の解析

内耳の蝸牛蓋膜の異常による感音難聴では、それを構成するタンパクをコードする遺伝子変異が原因のひとつと考えられている。本研究では先天性感音難聴患者における、これら遺伝子の変異解析を行った。新規遺伝子変異が見いだされたことと、常染色体優性遺伝形式をとる先天性難聴において、この遺伝子変異が高頻度に認められることが明らかとなった。遺伝形式と聴力のパターンから、これら蓋膜構成タンパクの遺伝子変異を推測、解析し原因診断が可能である。本研究では、遺伝子変異により蝸牛蓋膜の構成が変化するために発症する難聴に焦点を当て、新規遺伝子変異の探索とその臨床像との相関の検討を行うとともに、蓋膜を構成するタンパク質の組織内局在、またそれぞれのタンパクの相互作用について検討し、その難聴のメカニズムを明らかにする事を目的とした。本年度は、蓋膜構成タンパクのひとつ、α-tectorinをコードするTECTA遺伝子についての変異解析を行い、変異部位やアミノ酸置換の違いにより聴力像や難聴の進行度合いに違いがあることが見いだされた。また、見いだされた変異の中には、10代では難聴が軽度であり主に中音域が障害されるが、加齢に伴い高音部においても正常人の加齢生変化を上回る聴力の悪化が認められる臨床型をとる家系が認められ、本遺伝子変異による難聴であると考えられた。また、優性遺伝形式をとる家系において、性差により難聴の発症に違いが見られ、女性では難聴の発症・進行が遅れるために遺伝子型と臨床型に性差が生じる可能性があることが示唆された。加えて、蓋膜内においてα-tectorinと相互作用を持つとされるβ-tectorinをコードするTECTB遺伝子変異による難聴家系の探索を開始した。これまでに収集した4000例のDNAサンプルから、遺伝形式や臨床像から条件を設定し選出したサンプルを対象に直接シークエンス法により変異スクリーニングを実施、解析を行っている。本研究では、蝸牛蓋膜を構成するコラーゲン・テクトリン・オトジェリン等のタンパク質をコードする遺伝子の変異により、蓋膜の構造などが変化するために発症る難聴に焦点をて、新規遺伝子変異の探索とその臨床像との相関の検討を行うとともに、蓋膜を構成するタンパク質の組織内局在、またそれぞれのタンパクの相互作用について検討し、その難聴のメカニズムを明らかにする事を目的としている。平成22年度は、蓋膜構成タンパクのひとつ、α-tectorinをコードするTECTA遺子について優性遺伝形式をとる遺伝性難聴家系(250家系)を対象に変異解析を行い、変異部位やアミノ酸置換の違いにより聴力像や難聴の進行度合いに違いがあることが見いだされた。3家系から新規の変異を見いだした。見出された変異のうち、ある変異においては、10歳代では難聴は軽度であり主に中音域が障害されるが、加齢に伴い高音部においても正常人の加齢生変化を上回る聴力の悪化が認められ、本遺伝子変異による影響と考えられた。また、優性遺伝形式をとる家系内において性差により難聴の発症に違いが見られる可能性が示唆された。また、野生型とこれら難聴をきたす変異型のα-tectorinのGFP付加タンパクを培養細胞に発現させその動態の違いを確認した。TECTAタンパクは野生型では細胞膜上に分布するのに対し、変異型では細胞質内に凝集する傾向があり、これらの生体内での動態の異なりが感音難聴の原因のひとつとなりうることが考えられた。今後さらに検討を重ねる事で、TECTA遺伝子変異による難聴発症のメカニズムを明らかにしていく計画である。置換の違いにより聴力像や難聴め進行度合いに違いがあることが見いだされた。本年度においては、蓋膜構成タンパクのひとつ、α-tectorinをコードするTECTA遺伝子についての変異解析を行い、変異部位やアミノ酸置換の違いにより聴力像や難聴の進行度合いに違いがあることが見いだされた。ある変異においては、10歳代では難聴は軽度であり主に中音域が障害されるが、加齢に伴い高音部においても正常人の加齢生変化を上回る聴力の悪化が認められ、本遺伝子変異による影響と考えられた。

また、優性遺伝形式をとる家系内において性差により難聴の発症に違いが見られる可能性が示唆された。また、頻度について検討を行ったところ、139家系から5変異を同定した。日本人における頻度としては3.6%(5/139家系)であった。さらに聴力別に解析を行ったところ、中等度難聴(41-70dB)では9.6%(5/52家系)と非常に高頻度に認められることから、常染色体優性家系の中等度難聴では本遺伝子の関与が強く疑われることが示唆された。
Heat-stable antigenの補体制御活性に関する研究

私は、赤血球上heat-stable antigen(HSA)がマウス補体活性化を制御していることを報告してきた(Hitsumoto et al.1993.Int.Immunol.5:805.)。本研究課題では、HSAが補体のどのレベルを制御しているかということと、その補体制御活性が未分化細胞上でいかなる役割を担っているかという点について研究を進めた。その結果、HSAにより制御されるマウス補体成分はC7であることが判明した(Y.Hitsumoto etal.,1993.Mol.Immunol.30(supp):16.)。このC7制御メカニズムは、抗HSAmAbR13のFabフラグメントがマウス赤血球上へのC7結合を阻害するという実験結果から、HSAによるC5b67複合体形成阻害か、あるいは形成されたC5b67複合体が赤血球膜内に埋没する過程を阻害するかの二通りの可能性に絞られた。また、本研究課題のもう一つの目的である、未分化細胞、ことに胸腺細胞における、HSAの生物学的意義の解明については、現在、培養系を用いた実験を進めている。固相化されたR13は、胸腺細胞のCD3依存性DNAフラグメンテーションおよび細胞死(アポトーシス)を増強するが、デキサメサゾンあるいはPMAによるアポトーシス増強効果は示さない。一方、R13プラス二次抗体によるHSA架橋は、それ単独では細胞内カルシウム上昇を引き起こさない。HSAが胸腺細胞の中でも、より未分化なCD4^-CD8^-およびCD4^+CD8^+にのみ表出されていることから、胸腺内での未知のリガンドによるHSA架橋が、TCR/CD3架橋によるアポトーシス誘導の域値を抑制し、negative selectionを促進していることが示唆された。この胸腺細胞上HSAの注目すべき生物活性と補体制御活性との関連を今後更に追求する必要がある。
遺伝的同化が進化に果たす役割の実証:ミチタネツケバナにおける雄蕊数進化

外来生物は新しい環境に速やかに適応する必要があるため、適応進化の過程を研究する好材料となりうる。アブラナ科ミチタネツケバナは、近年日本に侵入し急速に分布域を拡大した外来植物である。国内では異なる3つの侵入系統が『東北(北系統)』『関東(東系統)』『北陸中国(西系統)』にわかれて分布している。また、関東ではあとから入った東系統が十数年の間に優占した可能性が遺伝解析により示唆された。そこで本研究では、国内のミチタネツケバナが、各地の生育地環境に応答するような表現型変異を生じているかを、栽培実験によって検証した。遺伝子型を決定済みの58地点由来の94個体から種子を採集し同一環境下で栽培し、栄養・繁殖形質、フェノロジーを測定した。環境データは、年降水量、日平均気温、年日照時間を用いた。各形質において系統間変異がみられるか、及び各系統内の表現型変異は生育地環境の影響を受けているかを解析した。東系統は開花が遅く厳しい冬に適したフェノロジーを、西系統は開花が早く穏やかな冬に適したフェノロジーを持っていた。関東で起こったと考えられる優占系統の入れ替わりは、系統間の形質の違いにより生じた可能性がある。また、生育地環境と表現型変異の関係を解析したところ、北系統・東系統では、さまざま形質が環境の影響を受けており、両系統に共通して、「生育地の平均気温が高くなるほど開花が早くなる」という傾向が検出された。このような開花フェノロジーの環境応答性は、他の形質よりも速やかに環境に応答していく可能性が示唆された。一方で、西系統の表現型については環境の影響が検出されなかった。西系統は北・東系統と比べて遺伝的多様性が低いため、環境応答することができなかった可能性が考えられる。これらから、ミチタネツケバナの分布は、侵入系統間の形質の違いと、各系統の環境適応の結果を反映し、決定された可能性が示唆された。表現型可塑性の獲得・消失は形質の急速な進化に重要な役割を果たすと言われている。これを野外生物において検証するため、雄蕊数の決定に気温応答性があるアブラナ科外来種ミチタネツケバナに着目した,野外で見られる雄蕊数変異(4,5,6本変動型と4本安定型)は国内侵入前に生じたのか侵入後に生じたのかを明らかにするために、国内集団遺伝構造を解析した。解析には国内2008年と2009年に国内87か所から採集した563個体を用いた。これらのDNAを抽出し、SSRマーカー9座を用いて遺伝子型を決定した。遺伝解析により、現在国内には起源が異なると思われる3系統が移入しており、それぞれ『東北(以下北系統)』『関東(東系統)』『北陸中国地方(西系統)』と分布域が分かれていることが明らかになった。西系統は他の2系統と比べて遺伝的多様性が小さかった。遺伝構造と雄蕊数の地理変異を比較したところ、北系統と東系統は4,5,6本変動型と、西系統は4本安定型と分布が一致していた。これらより、4,5,6本変動型と4本安定型の変異は国内に侵入前に生じていたものだと予想される。表現型可塑性の獲得・消失は形質の急速な進化に電要な役割を果たすと言われている。これを野外生物において検証するため、雄蕊数の決定に気温応答性があるアブラナ科外来種ミチタネツケバナに着目した。雄蕊数と国内分布拡大の歴史の関係を明らかにするために、標本庫に保存されているサンプルの遺伝子型を決定し過去の遺伝構造を解明した。解析には牧野標本館、東北大学標本庫に貯蔵されている1988年-2007年に採集された標本44個体を用いた。これらの標本からDNAを抽出し、SSRマーカー9座を用いて遺伝子型を決定した。各個体が現在の国内系統(北系統、東系統、西系統)のどれに遺伝的に近いのかを推定し、各系統の過去における分布状況を調べた。解析の結果、北系統は約20年前から出現し、東北から関東へ分布域を広げていったことがわかった。東系統は今回用いた標本サンプルの中には少数しか含まれておらず、現在東系統が分布を広げている関東には1020年前は北系統、西系統が分布していたことがわかった。これより、東系統は近年関東での分布拡大に成功したのだと考えられた。西系統は、古くから東北や関東など現在分布していない地域においても出現が確認された。よって西系統は、広範囲において侵入したものの、東北、関東においては分布拡大に失敗したことが予想された。これらから、国内のミチタネツケバナには、分布拡大に失敗した系統や速やかに分布拡大に成功した系統があることが明らかになった。これらの結果は、外来植物の侵入成功の過程を理解するための大きな手掛かりになることが期待できる。今後は、今回の結果が雄蕊数や他の表現型とどのように関係しているのかを解析していく。

国内では異なる3つの侵入系統が『東北(北系統)』『関東(東系統)』『北陸中国(西系統)』にわかれて分布している。また、関東ではあとから入った東系統が十数年の間に優占した可能性が遺伝解析により示唆された。そこで本研究では、国内のミチタネツケバナが、各地の生育地環境に応答するような表現型変異を生じているかを、栽培実験によって検証した。遺伝子型を決定済みの58地点由来の94個体から種子を採集し同一環境下で栽培し、栄養・繁殖形質、フェノロジーを測定した。環境データは、年降水量、日平均気温、年日照時間を用いた。各形質において系統間変異がみられるか、及び各系統内の表現型変異は生育地環境の影響を受けているかを解析した。東系統は開花が遅く厳しい冬に適したフェノロジーを、西系統は開花が早く穏やかな冬に適したフェノロジーを持っていた。関東で起こったと考えられる優占系統の入れ替わりは、系統間の形質の違いにより生じた可能性がある。また、生育地環境と表現型変異の関係を解析したところ、北系統・東系統では、さまざま形質が環境の影響を受けており、両系統に共通して、「生育地の平均気温が高くなるほど開花が早くなる」という傾向が検出された。このような開花フェノロジーの環境応答性は、他の形質よりも速やかに環境に応答していく可能性が示唆された。一方で、西系統の表現型については環境の影響が検出されなかった。西系統は北・東系統と比べて遺伝的多様性が低いため、環境応答することができなかった可能性が考えられる。これらから、ミチタネツケバナの分布は、侵入系統間の形質の違いと、各系統の環境適応の結果を反映し、決定された可能性が示唆された。国内の侵入系統ごとに分布拡大の歴史が異なるという結果は、各系統の形質の進化の歴史を調べる上で大変有用になると考えられるから。国内各地の自然集団から採集してきた種子を用いて栽培実験を行い、雄蕊数及び他の様々な形質における系統内・系統間変異を検出する。各形質の変異を遺伝的距離、地理情報、環境データを用いて解析し、相関を検出する。
局所磁気特性制御技術及びその計測手法の確立と高機能薄膜磁気デバイスへの適用

本研究では磁性薄膜に対して、局所的に電流を印加した場合のジュール熱とレーザー光源を利用したレーザー加熱を組み合わせた局所加熱及び温度制御の可能性を検討する。また、ジュール熱発生のために印加する電流による局所磁界と永久磁石による一定磁界を組み合わせた局所磁気飽和技術を検討する。それら2つの技術を融合させることで、局所領域の磁気異方性制御技術を実現することを目的とする。関連して、磁気特性制御のため局所的に磁化曲線や透磁率を評価可能なよう磁気光学技術及び高周波磁気計測技術を併用して局所磁気特性をその場で計測可能なシステムを構築する。さらに,その技術を薄膜磁気デバイスの高機能化に適用する。
細胞内寄生性細菌・原虫のマクロフア-ジ内増殖機構と感染宿主応答の基礎的研究

感染における生体防御の第一線を構築するのは食細胞であるが、その細胞内殺菌に抵抗して増殖する微生物がある。本研究では、細胞内寄生性細菌(結核菌、リステリア、サルモネラ、レジオネラ、エルシニアなど)および細胞内寄生性原虫(トキソプラスマ、リューシマニアなど)の、マクロファージ内殺菌からのエスケープとその後の増殖に関わる病原因子とその発現機構を、分子遺伝学的・生化学的に解析し、同時にこれら細胞内寄生体による感染宿主にみられる病態形成と防御の誘導につき、その機構を前記病原因子との関連において主として免疫学的手法を用いて解析した。その結果、一部の細菌では食胞内でのエスケープに関与する遺伝子や蛋白が明らかとなりまた細胞内寄生体が感染宿主に発現を誘導するサイトカインが特定された。サイトカインが抗原特異的T細胞の分化誘導や活性化マクロファージ、さらには菌種によっては抑制性マクロファージを誘導して感染防御や病態形成に与るメカニズムがかなり改解明された。感染宿主の免疫抵抗性発現とストレス蛋白発現の相互関係の機構については一部の細胞内寄生性原虫で解析が進んだ。また細胞内寄生菌と宿主応答に重要な菌側抗原の特定も、遺伝子レベルで発展がみられた。本総合研究の成果は、従来の各種細胞内寄生体に関する各論的知見を集約し、さらにより普遍的な機構として理解する上で極めて重要な成果をおさめたと考えられる。また実地応用的には今後のワクチン開発へ役立つ知見も多く得られ、本研究を引き継いだ総合的研究のより一層の発展が望まれる。マクロファージ内でその細胞内殺菌に抵抗して増殖することのできる各種細胞内寄生性細菌および細胞内寄生性原虫の、細胞内殺菌からのエスケープメカニズムと、感染宿主に誘導される免疫応答の成立機序につき、各寄生体の専門研究者による総合的研究を行って以下のような概要の成果が得られた。1)サルモネラの宿主細胞内侵入に関与する遺伝子の候補が幾つか同定され、また細胞内侵入とその後のマクロファージ内生存との解離が示された。2)レジオネラを用いた研究では、細胞内殺菌抵抗性機構としてのSODの重要性が明らかとなり、2種類のSOD遺伝子の構造と機能が解明された。3)抗酸菌、サルモネラ、トキソプラズマなどのモデル感染実験では、とくにHSPと感染防御の関連が解析され、宿主のHSP発現の程度が感染防御の強さと相関し、作用機序として宿主感染細胞のアポトーシスからの回避が示唆された。さらにγδT細胞のHSP発現における役割が明確となった。4)活性化マクロファージが示す細胞内殺菌亢進の機構としてNOの役割を検討し、一部の抗酸菌とリステリアに対する重要性が証明された。NO単独よりも活性酸素と共同して派生するペロキシナイトライトが強い殺菌能を示すことが判明した。5)非特異的エフェクターとしてのγδT細胞につき、新しいサイトカインであるIL-15がgrowthfactorであることが示された。またP56/ckKOマウスを用いて、レパトアの違いによりγδT細胞の機能も異なることが示唆された。6)炎症性サイトカインの防御への関与につき、IFN-γおよびIL-12の亢進作用は示されたが、IL-10の中和実験ではその抑制性サイトカインとしての作用は疑問視すべき結果が得られた。

平成7年度の各論的研究から、本年度はとくに、菌種を越えて共通したエスケープ機構の解析、普遍的な宿主応答に焦点を当てた。その結果、一部の細菌では食胞内でのエスケープ機構が現象論からさらに遺伝子や蛋白レベルで明らかとなり、また細胞内寄生体が感染宿主に発現を誘導するサイトカインのうち、特に普遍的な役割を担うものとしてγ-interferon(IFN-γ)が特定された。このサイトカインが、抗原特異的T細胞の分化誘導や活性化マクロファージ、さらには菌種によっては抑制性マクロファージを誘導して感染防御や病態形成に与るメカニズムがかなり改解明された。感染宿主の免疫抵抗性発現とストレス蛋白発現の相互関係の機構については、細胞内寄生性原虫数種においてかなり普遍性のある事象であることが解明された。また細胞内寄生菌と宿主応答に重要な菌側抗原の特定も、遺伝子レベルで発展がみられた。
高齢者の身体機能回復レベルに影響を与える因子の研究

平成8年度は、15名の入院患者に対して1名につき平均約3ケ月間にわたる追跡調査を実施した。1.身体機能回復状況;発症時からのリハビリテーションカルテ、ならびにBarthel Index(B.I.)の評価基準に基づいて生活基本動作の自立度を理学療法士の協力を得て調査した。その結果、3ケ月経過した時点で100%自立が可能になった者7名(A群)、大きな変化がみられなかった者8名(B群)であった。2.リハビリテーションに対する意識調査;リハビリテーションに対してA群とB群の意識に異なった傾向が見受けられるかどうか調査した結果、A群の被験者の方がリハビリ室以外でも自主的に訓練を続けるなど、積極的な行動が伴う傾向にあった。3.生活意識調査;生活意識全般について、申請者による聞き取り調査を実施した。その結果、A群の被験者に共通して見受けられる特徴として次の点があげられた。(1)具体的な目標がある。(2)人・社会との交流を好む。(3)生きがいがある。(4)70歳代前半までの男性である。また、1ケ月ごとの経時変化をみるとA群の被験者の方が機能回復とともにプラスの回答が増える傾向にあった。4.食事調査;被験者の病院給食に関する調査を実施した結果、A群については残食率が低く食事に対して積極的な姿勢が見受けられた。一方B群は、残食率が高く食事に対する不満も多くなっていた。今回の結果は、発症時期や病状などを統一することができなかった。特に、性別や年齢など、属性の偏りを解消する必要がある。今後は一般化できるよう他機関にも調査を要請し、サンプル数の増加を図る計画である。
大面積超伝導体放射線検出器(直列結合方式)の基礎特性研究

金属超伝導体はギッップエネルギ-がlmeV程度で、半導体のそれの1/1000程度であるため、超高分解能、超高感度検出器が実現出来る可能性がある。我々は、従来にない大面積超伝導体放射線検出器を開発し、その基礎特性を調査した。本検出器の特色は以下の通りである。1.単一のSTJ素子は、単結晶サファイア基板上に形成された面積100x100μm^2のNb/AlーAlox/Nb層である。従来のSnの素子と比べてNbのそれは、熱サイクルに非常に強くはるかに実用的である。2.従来の素子は100x100μm^2以下であったが、本検出器は4x4mm^2の面積上に960個の素子を配し実効面積9.6mm^2という大面積となっている。これによって検出効率が大幅に改善され得る。3.単一の素子の欠点であった大きな検出器容量と小さな動的抵抗値によって生じる大きなリ-ク電流を直列化によって大幅に低減化できる。これによって信号対雑音比を改善できる。4.直接放射線を接合部分に受けなくても、フォノン媒介によって放射線による信号を取ることができる。大面積化によって信号電荷収集効率が向上しているため高性能フォノンセンサ-としての応用が考えられる。Poー210からのα線及びCfー252からの核分裂片をサファイア基板裏面から入射させ完全フォノン媒介による本検出器の基礎応答を調査し、その結果を研究発表表欄に述べる様に公表した。現在までの成果として以下のことを明確にした。1.高分解能測定までには至らなかったが、フォノンセンサ-としては十分感度良く、高い信号電荷量の収集に成功した。大面積化によってフォノン収集効率が大幅に改善された。更に分解能劣化の最大の原因は、信号波高が入射位置に依存するためであることを明らかにした。これはバリスティクフォノンの非等方的伝搬性によると思われるが、これに対する改善を現在精力的に行っている。2.核分裂片による調査から、本検出器の放射線損傷の程度は半導体検出器より小さいことが判った。損傷はサファイア基板に生ずるフレンケル欠陥によってバリスティクフォノンの発生、伝搬が抑制されていると思われるが、核分裂片によって生ずる大きなフォノン密度に起因するフォノン散乱による信号電荷の損失も考えられる。上述したように、次第に大面積超伝導体放射線検出器の本質が明かになってきており、我々は更に新たな成果を確信している。
非定常過程における滴状凝縮熱伝達に関する研究

1.研究目的凝縮器の小型化および高効率化を目指し,滴状凝縮熱伝達に関する研究は活発であるが,その大部分は定常過程を扱ったものである.しかし,昼間と夜間の電力負荷の変動を火力発電において負担する場合などのように,化学工業を始めとする諸プロセスを非定常的に運用する機会は極めて多い.そこで,本研究では工業的に実現間近な滴状凝縮が,凝縮器中で非定常的に起きた場合を想定し,非定常過程における滴状凝縮熱伝達の機構を解明することを目的とした.2.研究結果先に提出した研究計画書に基付き,以下のような手順で研究を逐行した.即ち,(1)非定常過程における伝熱面温度および熱流束を正確に測定するため,非定常熱伝導問題の厳密解と伝熱ブロック内温度の経時変化を組合せることにより,その境界条件である表面温度および熱流束を逆算し求める解析法を開発した.次に,(2)(1)の解析法に従った実験装置の設計および製作を行ったが,その際伝熱ブロックは,滴状凝縮時に発生する大きな熱流束を考え,先端部を凝縮面とするコ-ン型銅製伝熱ブロックとした.また,実験はブロック裏面を突然冷却することにより行った.実験の結果,(3)滴状凝縮時の熱流束qは蒸気ー伝熱面間温度差△tの増加と共に増加するが,非定常過程のqは定常過程の場合に比較し,若干大きな値を示した。この原因としては,非定常実験の場合ブロック内の温度伝播速度が冷却速度より遅れ,ブロック内温度勾配が急になるためであると考えられる.なお,非定常過程における滴状凝縮時においては凝縮滴の挙動が冷却速度の影響を受けるものと考えられ,その挙動が熱流束に及ぼす影響などは極めて興味深い問題であり,検討すべきことであるが,本研究においては交付決定が遅く,それらを検討するまでに到らなかった.1.研究目的凝縮器の小型化および高効率化を目指し,滴状凝縮熱伝達に関する研究は活発であるが,その大部分は定常過程を扱ったものである.しかし,昼間と夜間の電力負荷の変動を火力発電において負担する場合などのように,化学工業を始めとする諸プロセスを非定常的に運用する機会は極めて多い.そこで,本研究では工業的に実現間近な滴状凝縮が,凝縮器中で非定常的に起きた場合を想定し,非定常過程における滴状凝縮熱伝達の機構を解明することを目的とした.2.研究結果先に提出した研究計画書に基付き,以下のような手順で研究を逐行した.即ち,(1)非定常過程における伝熱面温度および熱流束を正確に測定するため,非定常熱伝導問題の厳密解と伝熱ブロック内温度の経時変化を組合せることにより,その境界条件である表面温度および熱流束を逆算し求める解析法を開発した.次に,(2)(1)の解析法に従った実験装置の設計および製作を行ったが,その際伝熱ブロックは,滴状凝縮時に発生する大きな熱流束を考え,先端部を凝縮面とするコ-ン型銅製伝熱ブロックとした.また,実験はブロック裏面を突然冷却することにより行った.実験の結果,(3)滴状凝縮時の熱流束qは蒸気ー伝熱面間温度差△tの増加と共に増加するが,非定常過程のqは定常過程の場合に比較し,若干大きな値を示した。この原因としては,非定常実験の場合ブロック内の温度伝播速度が冷却速度より遅れ,ブロック内温度勾配が急になるためであると考えられる.なお,非定常過程における滴状凝縮時においては凝縮滴の挙動が冷却速度の影響を受けるものと考えられ,その挙動が熱流束に及ぼす影響などは極めて興味深い問題であり,検討すべきことであるが,本研究においては交付決定が遅く,それらを検討するまでに到らなかった.
有機分子を用いた単層カーボンナノチューブの状態密度スイッチング

本研究の目的は、カーボンナノチューブの低濃度な精密フィリング制御を行い新奇な電子状態およびデバイス特性を創製する事にある。有機分子を用いた化学的なドーピングや電界効果トランジスタ構造を用いると低濃度な精密フィリング制御が出来、一元特有のvan Hove特異点の状態密度の発散点にフェルミ面を設定する事が可能となる。この時、キャリア数は少数だが状態密度は理論的には無限大となりこれまでにない極めて異常な電子状態を創製できる。具体的には、以下の特性の発現を目標としている。(1)状態密度発散点での伝導特性解明(2)薄膜トランジスタの状態密度スイッチング(3)孤立トランジスタの状態密度スイッチング平成16年度は(1)と(2)を重点に研究を展開しており、平成17年度は(2)と(3)を重点的に研究を行った。(2)では、当初の目標であった薄膜トランジスタの有機分子を用いたフィリング制御に成功した。加えて、昨年度は物性に中心を置いていたが、今年度はデバイス特性の創成を目指した。具体的には、透明かつフレキシブルなデバイスの作製に成功し、基礎的研究だけでなく応用面においてのナノチューブの可能性を示すことに成功した。また、(3)では孤立トランジスタの作製及び有機分子を用いた連続的なキャリア数制御に世界で初めて成功した。ここでは、スイッチング電圧のドーピングによる制御に成功しており、フェルミエネルギー制御が非常に低濃度で行える事を直接的に示したことになる。これらの成果は、基礎研究及び応用研究の両側面において極めて重要な成果である。(1)状態密度発散点での伝導特性解明(2)薄膜トランジスタの状態密度スイッチング(3)孤立トランジスタの状態密度スイッチング平成16年度は(1)と(2)を重点に研究を展開した。(1)では、化学的なドーピングによってキャリア数の制御を行いながら、単層カーボンナノチューブ薄膜の伝導特性の温度依存および磁場依存を明らかにした。これにより、薄膜の伝導特性はホッピング伝導で説明できる事や、キャリア数によって磁気抵抗の振る舞いが変る事などを明らかにした。また、(2)では液相プロセスによる薄膜トランジスタの作製に世界に先駆けて成功した。さらに、このトランジスタに電荷が蓄積される様子を、光吸収測定によってその場観察する事に成功した。加えて、電場による電子状態の変化(電場変調効果)の観測にも成功している。来年度も、孤立チューブを含め精密フィリング制御による電子状態の制御を行う。