hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
サイクロトロン共鳴を利用したグラフェン量子ドットによる単一光子検出

今年度行った研究は、(1)グラフェン微細構造を作製するため、AFM(Atomic Force Microscope)を使用した陽極酸化リソグラフィーの安定化、酸化領域における化学的性質の解明および微細構造の作製、(2)トップゲート付きh-BN(六方晶窒化ホウ素)/グラフェン/h-BN接合に赤外光を照射しサイクロトロン共鳴に伴う光起電力効果のメカニズムの解明である。今年度行った研究は、(1)グラフェンの微細構造を作製するため、AFM(Atomic Force Microscope)を使用した陽極酸化リソグラフィーの安定化および酸化領域の化学的性質の解明、(2)トップゲート付きh-BN(六方晶窒化ホウ素)/graphene/h-BN接合に赤外光を照射しサイクロトロン共鳴を観測、光起電力が生じるメカニズムの解明である。(1)グラフェン量子ドットによる赤外光検出の室温動作のためデバイスの微細化が必要である。我々は従来の電子線リソグラフィーより解像度の良いAFM陽極酸化リソグラフィーの研究を行っていたが、グラフェンを酸化した領域の化学的性質が不明、リソグラフィーの安定性に問題があった。そこで、酸化領域の化学的性質を調べるためにオージェ分光法使い、AFMのカンチレバーに印加する電圧を上げると酸化領域に付与する酸素原子の量が増加することが分かった。またリソグラフィーの安定化を測るため、湿度を70%に保つ、リソグラフィー前にグラフェンの表面をAFMのカンチレバーによりメカニカルにクリーニングするといった工夫を行った。その結果、再現性良くグラフェンナノ構造をAFM陽極酸化リソグラフィーによって作製することができた。(2)原子層転写技術によりh-BN/graphene/h-BN接合を作製した。h-BNを基板とするに加えてグラフェンの表面をh-BNで覆うことによって高移動度グラフェンが実現できる。また、トップゲートを付与しているため同一グラフェン内でnpn接合またはpnp接合と言ったエッジチャネルの反射を抵抗値によって観測できる系となっている。nn'nとpp'p接合ではサイクロトロン共鳴による光起電力効果が観測された。一方npn、pnp接合ではサイクロトロン共鳴では説明できない、光照射による抵抗値の増大が観測された。この結果より、サイクロトロン共鳴による光起電力の発生はエッジチャネルの向きが関連している可能性があることが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。ナノ材料科学26年度が最終年度であるため、記入しない。
強誘電体単結晶を用いた双極子記録メディアの基礎的検討

本研究では,磁気記録の記録密度を遙かに上回ると予想される,強誘電体のミクロな分極(双極子)を用いた高密度記録実現のひとつのステップとして,薄膜ではなく,強誘電体単結晶の表面を用いた新しい方法を提案し,微小領域への書き込み特性,及び将来の可能性を調べることを目的として行った。一般には,強誘電体記録には微小領域への書き込みを可能にするため薄膜を用いる方法が考えられているが,本研究は,容易に安定した表面が得られる単結晶基板を用いることを試みた。探針に電圧を印加する方法では,単結晶を非常に薄くすることで,実験的にサブミクロンの微小な書き込み領域を得ることが可能になった。しかし表面を改質する方法については,十分な成果は得ることができなかった。だが,単結晶表面に,バルクと異なった性質を有する薄い表面層が存在することを示唆する実験結果が得られており,今後より詳細な研究が必要であることがわかり,新たな研究課題を見いだすことができた。更に,今後表面層のミクロな分極状態を調べる研究を発展させるためには,分極の計測に今回の研究と同様,走査型非線形誘電率顕微鏡を用いることが不可欠であるが,今までの走査型非線形誘電率顕微鏡では困難であった試料表面の面内方向の分極成分を高い空間分解能で計測する必要があると考えられ,それを可能にするプローブにつても検討を行った。その結果,面内方向の分極成分を計測できるプローブの原型を得ることに成功した。これらの研究成果については,近日中に論文として投稿する予定である。
脊髄損傷におけるPACAPの脊髄細胞保護効果とその作用機序に関する研究

脊髄損傷時におけるPACAP投与による神経保護効果を検証する目的で以下の実験を行った。1.ラット急性脊髄損傷モデルにおけるPACAPの神経保護効果について組織学的・免疫組織学的に検討した。【方法】ラット第9胸髄に120g/2分間の圧迫を加え、脊髄完全損傷モデルを作製した直後にマイクロシリンジを用いて損傷部の脊髄クモ膜下腔内へPACAP(100pmol/10μl、10pmol/10μl)およびコントロールとしてCSF(人工髄液)10μlを投与した。損傷後4h/24h/3d/7dで経心臓的灌流固定後、脊髄凍結切片作製し、各々の群でHE染色・TUNEL染色および抗active-caspase3抗体による免疫染色を行い比較検討した。【結果】損傷3日後においてPACAP投与群ではCSF投与群に比較して損傷脊髄におけるTUNEL陽性細胞およびactive caspase-3陽性細胞の出現が抑制されており、PACAP投与による脊髄損傷時のアポトーシス抑制効果が示唆された。2.損傷脊髄におけるPACAPおよびPACAPレセプターの遺伝子発現をRT-PCR法で観察した。【方法】損傷後0h/4h/24hで脊髄摘出しRT-PCR法でPACAPおよびPACAPレセプターであるPAC1,VPAC1,VPAC2の発現を経時的に観察した。【結果】損傷後24時間まではその発現量に大きな変化は認めなかった。以上の実験結果および過去の研究成果をあわせて考えると、PACAP投与により脊髄損傷後のアポトーシスは抑制される傾向にあることが示唆された。今後、損傷脊髄におけるアポトーシスや神経増殖再生関連タンパクの発現の観察(Western blot)等によりPACAPの神経保護効果の作用機序の解明を行っていく予定である脊髄損傷時におけるPACAP投与による神経保護効果を検証する目的で以下の実験を行った。今後、損傷脊髄におけるアポトーシスや神経増殖再生関連タンパクの発現の観察(Western blot)等によりPACAPの神経保護効果の作用機序の解明を行っていく予定である
日英語の数量詞と関係節の相関に基づく両者の統語的・意味的機能の研究

本年度は英語における関係詞節と先行詞の定性の問題について考察した。A tulipthat is yellowのような不定名詞の先行詞をとる関係詞節(以下「不定関係詞節」)では、関係詞節の限定機能よって先行詞の指し示す個体(チューリップ)の集合が一つにしぼられる。これに対して、The tulip that is yellowのような定名詞の先行詞をとる関係詞節(以下「定関係詞節」)では、先行詞はもともと唯一的なチューリップを指していて、関係詞節の限定機能が及ぶ余地がない。筆者の行ったインフォーマント調査によれば、必ずしも部分構造を含む関係詞節が不定関係詞節に限られるわけではない。また、部分構造制約と先行詞の定性の問題は、実は直接関係しないという結論に達した。たとえば、a group of students all of whom have failed thetestでは、先行詞は<グループ>のレベルを、関係代名詞は<メンバー>のレベルを指示しており、グループが不定名詞であっても、その構成員であるメンバーは定とみなせるので部分構造制約は満たされていると考えられる。本年度取り組んだ課題は、(1)部分構造の分類の再検討と(2)数量詞と関係詞節が共起する場合に課せられる意味条件とその由来、の2点である。(1)については、Quirk et al.(1985)の記述的分析とJackendoff(1977)の理論的分析を比較検討した。前者はA of B形式のA(第一名詞)の意味特徴に基づき質・量・計量の3分類を、後者はB(第二名詞)の限定性に基づき真部分構造・疑似部分構造の2分類を提案する。第一名詞の意味特徴と第二名詞の限定性の相関を調査した結果、部分構造に次の3つの型を認めるに至った。(1)限定詞付きの第二名詞をとれない部分構造(e.g., two kinds of (^*her)computers, a pack of (^*these) cigarettes)。(2)限定詞付きの第二名詞しかとれない部分構造(e.g., two copies of ^*(the) books, a page of ^*(a) book)。(3)限定詞付き・限定詞なしの第二名詞いずれもとれる部分構造(e.g., one kilo of (her) apples, a liter of (our) wine)。以上の特性をふまえると、真部分構造は(2)と(3)の一部ということになる。(2)については、Quirk et al.のデータをインフォーマントチェックした結果、個人によって容認性の揺れがみられ、因果関係だけが容認性の低下を引き起こすと断定するには至らなかった。今後、言語コーパスを用いてできるだけ関連データを集めて慎重に判断する必要性がある。非制限節はしばしば副詞節による言い換えが可能であるが、この点で分詞構文と似た性質をもつ。しかし、非制限節と分詞構文が意味的に近い内容を表しているにもかかわらず、前者のみが数量詞の共起を阻むことが分かった(^*All the students, who had failed thetest, wanted to tryagain. vs. Having failed thetest, all thestudentswanted to try again.)。これは主節と従属節の意味関係が等しくても、その意味解釈を導く過程が異なり、結果として数量詞の解釈に支障をきたす場合があることを示唆していると考えられる。本年度は日本語における関係節と数量詞の相関に焦点を当てて考察した。「太郎が本を2冊買った」という文において遊離数量詞「2冊」の先行詞(ホスト)を関係節化した表現(1)「[太郎が2冊買った]本」([ ]は関係節)については以前に考察しており、英語にも対応表現が存在する(the book[that John bought two copies of])。今回扱ったのは「太郎が本を2冊買った」の遊離数量詞が関係節化されて、その先行詞が関係節内に残留するパタンである。ただし、江口(2002)が指摘するように、関係節化される遊離数量詞は具体的な数を含まない「スケール」を表す表現(e.g.「冊数」)にする必要がある。このようにして(2)「[太郎が本を買った]冊数」が導かれる。なお、英語にはこの型は見られない。(1)のように遊離数量詞のホストを関係節化した構文は<個体>の数量を限定することから「個体限定型」、(2)のように数量表現そのものに関係節がかかる表現を「数量限定型」と呼び、両者の構文の特性を比較した。結論としては、数量限定型の関係節は<事態>に焦点を当てる表現で、<個体>に焦点を当てる個体限定型とは異なり、事態の数を数えるのが本来の機能である。しかし、「[昨日大学に学生が来た]数」(数量限定型)と「[昨日大学に来た]学生の数」(個体限定型)では、結果的には解釈がほぼ等しくなる。というのは、学生が来るという<事態>において、事態の複数性は同時に個体の複数性をも含意するためである。このように2つのタイプの関係節の意味が近似するか否かは、関係節が表す<事態>の性質に依存する。なお、数量限定型関係節の主名詞が、数ではなく量を表す場合には、<事態>そのものの量を表すのではなく、当該事態を通じて累積した<個体>の量を表す。A tulip

that is yellowのような不定名詞の先行詞をとる関係詞節(以下「不定関係詞節」)では、関係詞節の限定機能よって先行詞の指し示す個体(チューリップ)の集合が一つにしぼられる。これに対して、The tulip that is yellowのような定名詞の先行詞をとる関係詞節(以下「定関係詞節」)では、先行詞はもともと唯一的なチューリップを指していて、関係詞節の限定機能が及ぶ余地がない。筆者の行ったインフォーマント調査によれば、必ずしも部分構造を含む関係詞節が不定関係詞節に限られるわけではない。また、部分構造制約と先行詞の定性の問題は、実は直接関係しないという結論に達した。たとえば、a group of students all of whom have failed thetestでは、先行詞は<グループ>のレベルを、関係代名詞は<メンバー>のレベルを指示しており、グループが不定名詞であっても、その構成員であるメンバーは定とみなせるので部分構造制約は満たされていると考えられる。
実時間最適化制御システムのロバスト安定性解析・設計に対する包括的アプローチ

近年,実時間での最適化演算を活用することにより,従来の線形時不変制御器では達成困難な性能を実現する様々な制御アルゴリズムが提案されている.本研究では,従来提案されている制御アルゴリズムに共通する構造を抽出した.さらに,その結果に基づき,従来用いられてこなかった調整自由度を活用する新たな制御アルゴリズムを提案した.その有効性を,数値例および実機実験により検証した.近年,実時間での最適化演算を活用することにより,従来の線形時不変制御器では達成困難な性能を実現する様々な制御アルゴリズムが提案されている.これまでのところ,このクラスの制御器が用いられたシステムについては,実時間最適化演算が制御器内部で行われていることに起因する解析の見通しの悪さから,外乱や制御対象の不確かさに対してシステムのロバスト性を保証する制御器を設計することは一般に困難であった.本研究では,実時間最適化を活用する制御器に共通に現われる構造を抽出し,最適化演算が行われるモジュールの入出力特性を解析する.さらに,これらの結果に基づき,様々な実時間最適化制御器に適用可能な,包括的なロバスト制御器設計法を構築することを目的とする.本年度は,次年度以降の一般的ロバスト性解析法構築の準備として,実時間最適化モジュールの入出力特性の解析を行った.その結果,実時間最適化モジュールは,セクター有界な非線形要素として扱うことが可能であることが明らかになった.さらに,この性質を活用し,具体例として,能動的耐故障制御システムのロバスト性解析・設計手法を構築した.この結果は,査読付き雑誌論文に掲載されている.さらに,この手法を,冗長アクチュエータを有する小型車両実験装置に適用し,アクチュエータ故障に対してロバストな制御システムを構築できることを実験的にも明らかにした.また,関連する研究成果として,実時間最適化に基づく新たな制御システムの構成法を考案した.この方法は,制御器の内部状態のリセットをサンプル時刻ごとに行うものであり,これにより,制御性能を格段に高めることが可能であることを数値例および実機実験により確認した.近年,実時間での最適化演算を活用することにより,従来の線形時不変制御器では達成困難な性能を実現する様々な制御アルゴリズムが提案されている.これまでのところ,このクラスの制御器が用いられたシステムについては,実時間最適化演算が制御器内部で行われていることに起因する解析の見通しの悪さから,外乱や制御対象の不確かさに対してシステムのロバスト性を保証する制御器を設計することは一般に困難であった.本研究では,実時間最適化を活用する制御器に共通に現われる構造を抽出し,最適化演算が行われるモジュールの入出力特性を解析する.さらに,これらの結果に基づき,様々な実時間最適化制御器に適用可能な,包括的なロバスト制御器設計法を構築することを目的とする.本年度は,1)実時間最適化制御システム解析・設計のための一般的枠組みの構築,2)モデル予測制御系のロバスト設計法の構築について取り組んだ.特に,1)に関連して,オンラインでの最適化変数にサーボ補償器の内部状態を加えることが可能であることを見出し,これに基づく新たなオンライン最適化型の制御手法を構築した.その成果の一部はMechanical Engineering Journal (2014)に採録済みである.また,この手法をモデル予測制御則に適用した結果がIEEE Transactions on Automatic Controlに採録決定されている.近年,実時間での最適化演算を活用することにより,従来の線形時不変制御器では達成困難な性能を実現する様々な制御アルゴリズムが提案されている.これまでのところ,このクラスの制御器が用いられたシステムについては,実時間最適化演算が制御器内部で行われていることに起因する解析の見通しの悪さから,外乱や制御対象の不確かさに対してシステムのロバスト性を保証する制御器を設計することは一般に困難であった.本研究では,実時間最適化を活用する制御器に共通に現われる構造を抽出し,最適化演算が行われるモジュールの入出力特性を解析する.さらに,これらの結果に基づき,様々な実時間最適化制御器に適用可能な,包括的なロバスト制御器設計法を構築することを目的とする.本年度は,モデル予測制御系のロバスト設計法の構築について取り組んだ.具体的には,オブザーバ併合型の出力フィードバックモデル予測制御系が,セクタ条件を満たす非線形要素と,線形時不変ダイナミクスのフィードバック結合として表現出来ることを示した.さらに,この事実に基づき,非線型要素の入出力信号の偏差を取り出し,これを線形動的補償器を介してフィードバックする構造を有するモデル予測制御器の構造と設計法を提案した.これにより,予測ホライズンやコスト関数の重み行列の値と無関係に系の大域的安定性を達成することが可能となった.また,そのような補償器が必ず存在することも示した.この成果については,「Nobutaka Wada and Masami Saeki, Anti-windup synthesis for a modelpredictive control system, IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering, to appear」にまとめられている.近年,実時間での最適化演算を活用することにより,従来の線形時不変制御器では達成困難な性能を実現する様々な制御アルゴリズムが提案されている.本研究では,従来提案されている制御アルゴリズムに共通する構造を抽出した.さらに,その結果に基づき,従来用いられてこなかった調整自由度を活用する新たな制御アルゴリズムを提案した.

その有効性を,数値例および実機実験により検証した.当初計画では,平成25年度中に,1)実時間最適化モジュールの入出力解析,平成26年度中に,2)実時間最適化制御システム設計・解析のための統一的枠組みの構築,3)モデル予測制御則のロバスト設計,4)制御分配器の設計,5)電気自動車の耐故障制御について取り組む予定としていた.これらの内,順番に若干の変更はあったものの,現時点で1),2),4)についてはほぼ完了しており,その成果のほとんどは,査読付き国際ジャーナルに掲載あるいは採録決定されている.そのため,上記のように自己評価を行った.制御工学平成27年度は,「現在までの達成度」に記載した項目の内,完了していない項目3),5)に取り組む予定である.また,2)の成果を拡張することで,モデル予測型サーボ制御器や非線形サーボ制御器を高性能化を達成することが可能であることも分かっており,これらは,学術上のみならず実用上も重要であることから,早急に成果をとりまとめ,国際ジャーナルを中心に成果発表を行っていく予定である.交付申請書では,平成25年度中に,実時間最適化モジュールの,1)大域的入出力特性解析,2)局所的入出力特性解析,3)スロープ解析を行い,平成26年度中に,4)これに基づく制御システムのロバスト性解析・設計法を構築し,さらに,平成27年度中に,5)具体的な制御問題として車両の制御問題を取り上げその有効性を実験的に検証するとしていた.実際には,平成25年度中に,1)については順調に結果を得ることができた.これに基づき,2),3)に先行して5)の実機実験を一部行い,実験的にその有効性を確認できた.したがって,研究項目の順番を入れ替えてはいるが,研究全体としては,おおむね順調に進展していると考えている.当初予定では,平成25年度,26年度に実験装置を取得することを予定していた.しかしながら,この期間中に,理論的検討が想定以上に進展・発展したため,そのまとめと成果報告に時間を費やした.そのため,実験装置の取得が遅れ,次年度使用額が生じた.また,近年,国際ジャーナルへの投稿論文と国際会議への投稿論文は内容的に重複することが許されない状況となってきていることから,国際ジャーナルへの論文掲載を優先し,国際会議への参加を当初予定より減らしたため,参加費・旅費等について当初予定額と差が生じた.平成25年度までの研究から,上記「現在までの達成度」記載の項目1)および5)の一部は完了した.今後は,残りの項目を進めていく予定である.平成27年度前半の出来るだけ早い時期に実験装置を取得する予定である.また,本年度は運営委員として参加する予定となっている国際会議において成果報告を行う予定である.これらを通じて,平成27年度中に助成金を使用する予定である.平成25年度は,実験用機材を取得する費用を計上していた.その後,検討の結果,実験用機材の完成品を購入するよりも,モータ,センサ,マイコン等を部品レベルで購入した上で自作する方が,実験をより円滑に行えるとの結論に至った.
学校予算の適切性の検証と算定方法に関する開発的研究

昨年度実施した政令指定都市小中学校に対するアンケート調査の分析と政令指定都市小中学校への訪問による聞き取り調査を行い、実態の把握、事務職員の認識の把握に努めた。アンケート調査の分析と聞き取り調査に基づき、学校予算の現状と課題に関する検討を進めた。その結果、以下のような知見を得ることができた。第一に、教育委員会から学校への予算配当に関して、配当基準がすべての学校の実態に合っているわけではなく、学校の実態とのズレがみられること。特に政令市によって学校への配当基準が大きく異なっている実態も明らかになり、検討すべき課題であることを具体的に把握することができた。第二に、各学校において、学校予算をめぐる協議があまり行われていないという実態があり、教員個人や教科や学年からの要求を基に調整するという編成方式を採用しているところが非常に多く、したがって、教育課程との関連や学校の教育目標との関連などを意識した協議があまり行われていないこと。第三に、学校予算に関わって、教員と事務職員との連携があまり活発ではなく、認識のズレがみられること。以上のような実態は、学校予算の適切性を検討するうえで、大きな課題となりうると考えられる。学校予算の適切性は、学校関係者による協議を通じて判断される必要があり、その機会が十分ではないことをアンケートの結果及び学校事務職員に対する聞き取り調査によって把握することができた。また学校予算に関わって「ズレ」が見出され、そのことにしっかり向き合うことが必要であることもわかってきた。このように研究の目的である学校予算の適切性を検証するにあたって、検討すべき課題について明確にすることができた。政令指定都市のうち11の市を訪問し、学校事務職員、教育委員会事務局職員に聞き取り調査を行い、学校予算に関わる実態について把握、分析することができた。昨年度実施したアンケート調査の分析をさらに深め、聞き取り調査の実態を踏まえて、学校予算の現状と課題についてじっくりと検討することができた。特に学校予算と教育課程との関連について、多くの事務職員と意見交換を行い、そのあり方について認識を深めることができた点が大きな成果であった。その成果の一部を日本教育行政学会第53回大会で発表し、多くの会員から評価を受けることもできた。まだ訪問できていない政令市が少なくないことから、計画通りではないが、成果は十分に上げることができており、順調に進展していると判断している。今後は、まず、未訪問の政令指定都市を訪問し、学校事務職員から聞き取りを行い、学校予算に関する実態把握に努め、さらなる情報収集を進めていく。第二に、学校内部で学校予算をめぐってどのような協議が行われ、どのようなプロセスがあるのか、その実態を協力を得られる政令市を対象に、実態把握に努めていく。具体的には、調査票を作成し、学校予算に関するプロセスの情報収集を行うとともに、教員と事務職員に対して聞き取り調査を行い、学校予算をめぐる協議の実態の分析を進めていく。第三に、アメリカでの学校予算の適切性に関する文献調査を踏まえて、適切性をめぐる議論、その費用の算定のあり方について理論的な整理を完成させる。その知見を参照しながら、また政令市での学校予算めぐる協議のプロセスのデータを基にして、最終的に、学校予算の適切性の検証のあり方について、その方策を提案するなど問題提起を行う。学校予算の適切性を検証する際に、どのような協議が必要か、その視点を明確にすることを目標として、研究を進めていく。政令指定都市の学校予算の実態を把握するために、政令指定都市の小学校、中学校を対象としたアンケート調査を実施した。各政令指定都市で小学校50校、中学校25校、合計小学校1,000校、中学校500校の計1,500校に送付し、574校から回答を得ることができた。回収率は38.3%だった。主な質問項目は、教育委員会からの配当額、特別な経費の配当額、学校予算の編成方法、学校予算に関する評価や協議の状況、配当額が十分か不足しているか、学校の課題と予算におけるその考慮の状況、である。全体の傾向として、第一に、配当額は十分でなく、やりくりに苦労しており、教育活動を含め支障が出るところが少なくないこと、第二に、学校予算については、個人の要求を基本にしているところも少なくなかったが、組織的に編成しているところが多いこと、第三に、学校予算について学校評価の項目に組み込んでいるところは少なかったが、費用対効果を検討する機会は多くの学校で設けられていること、最後に、市によって回答傾向に相違がみられ、市によってその実態、予算に関わるマネジメントの実践の状況に相違がみられること、を確認することができた。特に学校の課題を考慮して予算を編成していると回答した学校が6割を超えており、かなり多いことが注目される。学校の課題を踏まえて、どのように予算を編成し、実践しているのか、組織的なマネジメントの実態をさらに明らかにしていくことが必要である。学校課題と関連づけた予算編成を進めていく中で、学校予算の適切性を検討していくことが求められる。その意味で、学校予算の適切性を検討する条件が多くの学校に存在していることを確認することができた。研究計画において予定していたアンケート調査を実施し、4割近くの回答を得ることができた。それにより政令指定都市における学校予算の実態を把握するという目標を達成することができた。また集計結果に関して、分析、考察を行い、今後の検討課題を見出すことができた。アメリカにおける研究動向を踏まえた理論的な研究については、資料収集を行い、その研究動向を把握することに努め、おおむね目標を達成している。現在、その文献を読み込んでいるところである。

以上のように年度当初に計画していたことは実施することができており、必要なデータを得ることができた。したがって、おおむね順調に進展していると評価することができる。昨年度実施した政令指定都市小中学校に対するアンケート調査の分析と政令指定都市小中学校への訪問による聞き取り調査を行い、実態の把握、事務職員の認識の把握に努めた。アンケート調査の分析と聞き取り調査に基づき、学校予算の現状と課題に関する検討を進めた。その結果、以下のような知見を得ることができた。第一に、教育委員会から学校への予算配当に関して、配当基準がすべての学校の実態に合っているわけではなく、学校の実態とのズレがみられること。特に政令市によって学校への配当基準が大きく異なっている実態も明らかになり、検討すべき課題であることを具体的に把握することができた。第二に、各学校において、学校予算をめぐる協議があまり行われていないという実態があり、教員個人や教科や学年からの要求を基に調整するという編成方式を採用しているところが非常に多く、したがって、教育課程との関連や学校の教育目標との関連などを意識した協議があまり行われていないこと。第三に、学校予算に関わって、教員と事務職員との連携があまり活発ではなく、認識のズレがみられること。以上のような実態は、学校予算の適切性を検討するうえで、大きな課題となりうると考えられる。学校予算の適切性は、学校関係者による協議を通じて判断される必要があり、その機会が十分ではないことをアンケートの結果及び学校事務職員に対する聞き取り調査によって把握することができた。また学校予算に関わって「ズレ」が見出され、そのことにしっかり向き合うことが必要であることもわかってきた。このように研究の目的である学校予算の適切性を検証するにあたって、検討すべき課題について明確にすることができた。政令指定都市のうち11の市を訪問し、学校事務職員、教育委員会事務局職員に聞き取り調査を行い、学校予算に関わる実態について把握、分析することができた。昨年度実施したアンケート調査の分析をさらに深め、聞き取り調査の実態を踏まえて、学校予算の現状と課題についてじっくりと検討することができた。特に学校予算と教育課程との関連について、多くの事務職員と意見交換を行い、そのあり方について認識を深めることができた点が大きな成果であった。その成果の一部を日本教育行政学会第53回大会で発表し、多くの会員から評価を受けることもできた。まだ訪問できていない政令市が少なくないことから、計画通りではないが、成果は十分に上げることができており、順調に進展していると判断している。今後は、実際にどのように予算編成をしているか、その実態を詳細に把握し、分析することを予定している。そのために、まずは、各政令指定都市の公立小中学校事務職員研究会の役員と面談し、学校予算の状況についての事務職員の認識と改革志向を把握するとともに、各学校、各共同実施組織における組織的な取り組みの実態を把握するために、学校を訪問し、詳細な学校予算に関わるマネジメントの実態を把握することを進めていく。
第二次大戦前の英国兵器鉄鋼産業の対日投資に関する研究-ヴィッカーズ社・アームストロング社と日本製鋼所:1907〜41-

本研究は、元々「国際学術研究(共同研究)」として組織・企画された経緯からも明らかなように、海外研究者を含めて国内外の調査・資料収集を十分に行うことを企図した共同研究であり、とくに英国所在の一次史料の収集を精力的に行った。3年間にわたる調査・資料収集を基礎に、研究会を開催して調査結果の披露・討議を行いつつ、成果とりまとめに努めてきた。その結果の一部は「研究発表欄」に記載されている通りであるが、そのほかに、研究期間内には発表には至らないものの、研究成果としてまとまりつつあるものも相当多い。安部は「戦間期ヴィッカーズ社の経営戦略と企業金融」を、横井は「1930年代イギリス再軍備と武器輸出に関する史的分析」を、小野塚は「武器製造業におけるイギリスの技術的影響」及び「武器製造業者の結託と競争」をそれぞれまとめつつあり、千田は「明治前期の軍艦整備計画と鎮守府」及び「呉鎮守府の建設と開庁」を草稿としてまとめ、また、海外共同研究者のTrebilcockもディスカッションペーパーとして,The British Armament Industry, the British State, Technology Transfer and the Japanese Market 1850-1929'を提出している。鈴木は既発表分以外にも「日露戦争時の軍艦売却問題と英国政府の対応」を既にまとめ(発表待ち)、さらに、「英国の海外投資と対日投資仲介機関(1903-30年)」についてもまとめつつある。奈倉は既発表以外には「『ヴィッカーズ・金剛事件』におけるヴィッカーズ社及び日本製鋼所」について構想をまとめつつある。これらの未発表分はいずれも近いうちに発表されるが、そのうち、奈倉・小野塚(「武器製造業者の結託と競争」)・横井については、第71回社会経済史学会全国大会パネルディスカッション(2002年5月19日、和歌山大学)で共同報告する段取りとなっている。本年度は第1年度に当たるので、研究史のサーベイと並行して、研究代表者・分担者各自が役割分担に応じた調査を行った。奈倉は、従来の日本製鋼所と英国側株主との関係に関する研究成果を英文でまとめるとともに(「研究発表」欄参照)、日本製鋼所設立前後の日英関係に関する調査をPRO(Public Record Office),NMM(National Martitime Museum)等で行った。安部は、ヴィッカーズ資料(ケンブリッジ大学図書館所蔵)などにより同社の企業金融、とりわけ"principal bank"であったGlyn Mills Bankとの関係を中心に調査した。鈴木は、兵器産業と金融機関の関係という観点から次の調査を行った。(1)ヴィッカーズ資料の検索による同社保有・投資の外国政府債の実態調査、(2)ギブス商会文書(ロンドン・ギルドホール図書館所蔵)による兵器取引におけるマーチャント・バンクの関与調査、(3)PRO所蔵の株式会社登記文書から日露戦争後の対日投資を担った投資会社の具体的活動の調査。横井は、PRO等で『兵器の民間製造と貿易に関するイギリス王立調査委員会』関係資料の調査を実施し、1930年代の武器輸出問題の実態を確認した。小野塚は、三菱長崎造船所史料館、TWAS(Tyne & Wear Archives Services)等の調査により次の点を確認した。(1)三菱造船所の技士・職工の海外出張者が「金剛II」建造(バロウ造船所)時期に顕著に多く、その後新興造船所に引き抜かれた者が多いことは、「金剛II」同型艦建造が日本海軍および民間造船所に与えた技術的影響の大きさを表していること。(2)ヴィッカーズ社が1900年代後半辺りからアームストロング社に市場や利潤を分割する協定締結を呼び掛けており、アームストロング側も必ずしも拒否していないこと。

Trebilcockは、英国兵器産業史に関するサーベイを行い、とかく議論になる兵器産業と国家・政府との関係を他の諸国(とりわけ後発的な資本主義諸国)と対比して示す小論文をまとめた(近く発表予定)。平成12年度においても、11年度に引き続き、研究史のサーベイと並行して研究代表者・分担者各自が役割分担に応じた調査を行った。奈倉は、国内においては日本製鋼所本社及び室蘭製作所、新日鉄室蘭製鉄所、北海道開拓記念館、防衛庁防衛研究所、千葉工業大学、日立製作所素形材本部、平塚市立中央図書館、昭和館などで日本製鋼所・北炭(輪西製鉄所)・海軍(とくに軍艦及び同積載砲関係)・特殊鋼製造技術・日本爆発物製造会社等の一次資料の収集を行った。また、従来の日本製鋼所と英国側株主との関係に関する研究のエッセンスを「コーポレート・ガヴァナンス」の視点からまとめた(「研究発表」欄参照)。英国においては、日本爆発物製造会社設立に関するアームストロング社の関与記録などを収集した(TWAS[Tyne and Wear Archives Services]などで)。アームストロング社及びヴィッカーズ社の日本製鋼所に対する関与に関する資料も前年度に引き続き収集した(同所及びケンブリッジ大学図書館′Vickers Archives′などで)。安部は、11年度に引き続き′Vickers Archives′などによりヴィッカーズ社の企業金融を調査し、1920年代の同社の財務状況は意外に良好だったことを確認した。鈴木は、(1)日露戦争前夜の武器市場と英国・日本・チリ・アルゼンチン政府、マーチャント・バンク、ヴィッカーズ社間の取引関係を、ギブス商会文書(ロンドン・ギルドホール図書館所蔵)やPRO(Public Record Office)外務資料などの一次資料を収集しつつ検討を行い、(2)戦間期のヴィッカーズ社の対外活動に関する国別比較研究をルーマニアの投資活動を中心に検討を開始した。また、従来からの研究のエッセンスを奈倉と同様にまとめた(「研究発表」欄参照)。横井は、従来からの研究の延長線上で世紀転換期におけるイギリス帝国防衛体制と日本の占める位置に関する論文をまとめるとともに(「研究発表」欄参照)、(1)1930年代の武器輸出問題に関する資料収集・整理、(2)1930年代後半の再軍備計画に関する資料収集・整理を、PRO,′Vickers Archives′などで行った。小野塚は、国内では呉市(市史編纂室等)及び三菱長崎造船所史料館などで、渡英した技師・技手・職工に関する調査、職工・職長教育、技術的影響関係などに関する資料収集を行い、英国においてはTWASなどで国内と対応する関係資料の調査などを行った。Trebilcockは、英本国での調査に加えて、2000(平成12)年度は初めて日本国内における調査・資料収集を日本側研究者の協力のもとに行った(日本製鋼所本社などで)。
炭素マイクロポーラス空間を用いたゲスト物質の新機能・物性制御

(1)ナノダイヤモンドの熱処理により得られるナノグラファイト及びそのカリウムと臭素層間化合物の構造、電子構造、磁性を調べた。構造と熱処理温度の関係をラマン散乱及びX線回析により調べ、熱処理温度の上昇とともに約1600°Cでダイヤモンドからグラファイトに転移することが明らかとなった。グラファイトへの転移温度直下において、ESRスピン-格子緩和時間が急速に増加することが明らかになった。このことは、sp^3欠陥の存在により、伝導π電子がナノグラファイトエッジに存在する緩和中心に近づけないことが原因と思われる。ナノグラファイト-カリウム層間化合物は有限サイズ効果により、均一構造を取らないことが明らかとなった。電子状態では、ナノグラファイト特有なエッジ状態の寄与が電荷移動により消滅することが明らかとなった。また、この構造を反映して、ESRスペクトルに大きなスピン-軌道相互作用の増加が観測された。(2)ナノグラファイトの三次元ネットワークからなる活性炭素繊維の磁性の熱処理温度依存性を調べ、金属-絶縁体転移近傍でエッジ状態のスピンがスピングラス的なランダム磁性状態を形成することを明らかにした。また、活性炭素繊維のマイクロポア中に水を吸収させるとナノグラファイトの局在スピン濃度が減少することが明らかとなった。このことは、マイクロポア中に存在する水による実効的な圧力により、ナノグラファイトを構成するグラフェンシート間の相互作用が増加することによるものと思われる。1.多孔的構造を持つACFに60Kで酸素を吸着させ、低温における吸着酸素の磁気的挙動から酸素分子の吸着状態に関する検討を行った。吸着した酸素分子の磁化から、酸素分子に働く実効的な交換相互作用の大きさは吸着量の増加に伴い直線的に増加し、交換相互作用の大きさから判断しACFに吸着した酸素は飽和吸着量においても60Kでは液体的であることが示唆された。吸着量の少ない領域では磁化率はΘ=-20K程度のWeiss温度を持つCurie-Weiss的挙動を示すが、吸着量の高い領域ではCurie-Weiss則に従うスピンに加え反強磁性的に短距離秩序化してゆく挙動が観測された。Curie-Weiss的挙動を示すスピンの数は酸素の吸着量の増加と共に減少するが、最大の吸着量においても約20%程度のCurie成分の寄与が残る。これらのことは吸着量の増加に伴い反強磁性的クラスターが成長していることを示すが、ACFのポア構造を反映したランダムな構造をもつため最大の吸着量においてCurieスピンの寄与が残っていると考えられる。2.熱処理による構造の規則化過程、その構造変化と電子構造との相関を調べるため、熱処理したACF、さらにこれらにヨウ素をドープしたACF-I_2の熱起電力、磁化率の挙動を解析した。ACFでは熱処理温度の増加に伴いFermiエネルギーの低下が見られた。これは、熱処理によりダングリングボンド数が減少し、σトラップされていたπ電子がπバンドに押し戻されたためと考えられる。また、同じ熱処理温度のACFにおいてもヨウ素ドープによりFermiエネルギーの増加が観測された。これはヨウ素がアクセプターとして働き、ACFからヨウ素へ電荷移動が生じたためと思われる。大きさ20A^^o程度のマイクログラファイトが乱雑なネットワーク構造をなす活性炭素繊維(ACF)は極めて多孔質の物質であり、その構造は熱処理を行うことにより規則化する。このようなマイクログラファイトネットワークの電子状態はランダム構造をもつ金属の挙動として、またナノサイズの電子系の問題として興味あるものである。一方マイクログラファイトネットワークの間にはマイクロポアが存在し、気体吸着の場として、気体分子とマイクログラファイトとの相互作用の観点から興味がもたれる。さらにフッ素はこのようなマイクログラファイト骨格に共有結合により付加しフッ素誘起のsp^3欠陥構造を形成し、sp^3/sp^2混合電子系として興味深い問題を提供する。今年度はマイクログラファイトネットワークの電子状態とその熱処理効果、酸素の吸着およびフッ素化による構造、伝導、磁気物性の変化およびその熱処理効果を明らかにした。得られた成果は以下のようにまとめられる。

(1)ACFの乱雑構造は熱処理により秩序化し、マイクログラファイトの電子状態にも大きな変化が生じ、構造の秩序化によるキャリアの伝導パス形成のため、熱処理温度1000°C以下では半導体的であるが、1300°C以上では金属となる。半導体から金属に転移する境界領域でスピングラス的な状態の出現を見出した。(2)酸素分子の吸着には化学吸着的な強い吸着サイトと物理吸着的な弱い吸着サイトがあり、化学吸着的な酸素吸着により伝導度が大きく変化すること、また化学吸着サイトは1200°C以上の熱処理により消失することがそれぞれ明らかになった。(3)フッ素誘起のsp^3欠陥はマイクログラファイトの共役π電子系に大きな影響を与え、フッ素濃度F/C0.5以上では広がったπ電子系が存在しないことを見出した。また、sp^3欠陥のもつダングリングボンド状態は非局在的な性格を有することが明らかとなった。ナノダイヤモンドの熱処理により得られるナノグラファイト及びその-アルカリ金属インター力レーション化合物の研究を行った。また、ナノグラファイト集団の問題としては、活性炭素繊維(ACF)の磁気抵抗測定を行った。ナノダイヤモンド熱処理より得られるナノグラファイトの構造は多面体構造を有し、その各面は1枚が7-8nmの広がりを持つグラフェンが3-6枚積層した構造となり、多面体の中心は中空となっていることがわかった。電子状態に関しては、フェルミ準位付近の電子構造にエッジ状態が大きく寄与していることが明らかとなった。ナノグラファイトにカリウムをインターカレートさせると、ほぼ、ステージ1構造の組成(C_8K)まで、カリウムがインターカレートされることが明らかとなった。磁化率、ESRの結果から、パウリ磁化率はほぼ同じ組成のバルクなカリウム-グラファイト層間化合物と同じ値を有することが見出され、カリウムからグラファイトへの電荷移動により、フェルミ準位が上昇したことにより、エッジ状態がフェルミ準位から姿を消したことが示唆された。ACFの熱処理による構造の秩序化と電子状態との相関を調べるため1300°C以上で熱処理したACFの15Tまでの磁気抵抗測定を行った。HTT2200°C以上のサンプルでは常に負の磁気抵抗が観測された。磁気抵抗の磁場依存性は低磁場約0.5Tまでは磁場の2乗に比例する挙動を示すが、高磁場約3T以上では磁場の1乗に比例する挙動を示し負の磁気抵抗が飽和する挙動は示さない。一方、HTT1900°C以下のサンプルはHTT2200°C以上のものとは全く異なり、低磁場約1.5Tまでは負の磁気抵抗が観測されたが、それ以上の磁場では正に転じる。また、HTT1300°Cのサンプルでは負の磁気抵抗は観測されなかった。
プログラム分子を用いたスピン空間制御

本研究では有機ラジカル分子の配列を決定するための鋳型分子(プログラム分子)を結晶内に導入することで,ラジカル分子の配列を高度に規制し,新規磁気物性の開拓を目指した.本研究を遂行する中で,プログラム分子はラジカル分子の配列制御のみならず,磁気的な相互作用の調節などとしても活用できることを見出した.その結果,水素結合や金属配位結合を利用した多様なスピン構造を実現し,その構造と磁性を明らかにした.本研究では有機ラジカル分子の配列を決定するための鋳型分子(プログラム分子)を結晶内に導入することで,ラジカル分子の配列を高度に規制し,新規磁気物性の開拓を目指した.本研究を遂行する中で,プログラム分子はラジカル分子の配列制御のみならず,磁気的な相互作用の調節などとしても活用できることを見出した.その結果,水素結合や金属配位結合を利用した多様なスピン構造を実現し,その構造と磁性を明らかにした.本研究では有機ラジカル分子の配列を決定するための鋳型分子(プログラム分子)を結晶内に導入することで,ラジカル分子の配列を高度に規制し,新規磁気物性の開拓を目指す.これを達成するために平成20年度の研究計画として,(1)カルボキシル基を含んだ安定有機ラジカルを大量に合成する.(2)次いでこれらラジカル分子と種々のプログラム分子を組み合わせ,新規スピン構造の実現を図る.を挙げていた.(1)に関しては,カルボキシル基を含むラジカル種COOH-PNN,COOH-PIMの合成に成功し,その構造と磁気構造を明らかにした.現在は得られたラジカル種と種々のプログラム分子と組み合わせて結晶を作製している段階である.平成20年度に用いたプログラム分子はp-Ph(COOH)_2と1,3,5Ph(COOH)_3である.現時点では,単結晶が得られていないために構造が明らかになっていないが,UV-VIS測定から両分子の混入を確認している.平成21度以降はこれまでに両分子の混入を確認している系で結晶作製条件を模索し,単結晶の獲得を目指す.また,異なるプログラム分子を用いて到達目標であるラジカル種の配列・磁性制御を目指す.本研究では水素結合部位を有する有機ラジカル分子の配列を決定するため,鋳型分子(プログラム分子)を結晶内に導入する.これにより,ラジカル分子の配列を高度に規制し,新規磁気物性の開拓を目指す.これを達成するために平成21年度の研究計画として,「昨年度に大量に合成した水素結合部位を有する有機ラジカル分子と種々のプログラム分子を連結し,新規スピン構造の実現と高度なスピン空間の構築を目指す.」ことを目標に挙げていた.我々は,平成20年度終了の時点で大量の有機ラジカル分子の作製を完了しており,本年度はプログラム分子との連結を行う予定であったが,計画通りに進まなかった.その原因として,原料であるプログラム分子単体が結晶内での強い分子間水素結合によって,殆どの有機溶媒に溶けないという問題が生じた為である.しかし,現在,これら有機ラジカル分子,プログラム分子共にイオン化することで極性溶媒に溶かし込むことに成功し,問題解決の糸口を掴んだ.現在,pH調整による結晶化を試みており,有機ラジカルイオンと種々のイオン化されたプログラム分子の連結を試みている.平成22年度は上記実験の遂行の他,イオン化した分子を溶かした溶液に金属イオンを導入し,配位結合によって互いの分子を連結する方法も模索する予定である.これにより,平成22年度(本プロジェクト最終年度)には「プログラム分子を用いたスピン空間制御」に関して一定の成果が得られるように奮闘する.本年度は,前年度以前に合成した「水素結合部位を有する有機ラジカル分子」を用い,これらと数種類の「プログラム分子」を組み合わせることで,新規水素結合性分子磁性体の構築を目指した.前年度の報告で,プログラム分子が殆どの有機溶媒に不溶であるとの問題点を上げたが,本年度は混合溶媒の調整やpHの制御,加熱などの対策をとることにより,この問題を打開した.そこで,有機ラジカルやプログラム分子の種類,溶媒,pH,温度,結晶作製法をパラメータとし,数百種の条件下で結晶作製を行った.その結果,多種の単結晶の獲得に成功し,その磁気的性質を明らかにした.しかし,得られた結晶の殆どは低温まで常磁性的振舞いを示したことから,プログラム分子を介したラジカル間磁気相互作用は極めて小さいことが明らかになった.そこで,有機ラジカルとプログラム分子間の水素結合箇所に遷移金属イオンを導入し,ラジカル間相互作用の強化を試みた.加えて,金属イオンとして磁性イオンを用いることで,より複雑な磁気構造をもつ分子磁性体の構築を目指した.その結果,多様な磁性を有する単結晶の獲得に成功し,これらの磁気構造を解明した.以上の結果,本プロジェクトの最終到達目標である「特異な磁気構造を有する分子磁性体の構築とそのスピン空間制御」に関して,概ね達成することができたと考えられる.加えて,本プロジェクトを遂行する中,高イオン伝導性を有する結晶など,興味深い材料も多く発見されたことから,今後,更なる研究の進展が期待できる.
人工筋肉を用いた舌実体モデルと3次元の感覚系の構築

発声系の機械モデル(発声ロボット)に関する研究においてロボットをより人間に近づけるために,電磁石を用いて軟素材製の舌を駆動する機構の検討と、舌形状を非接触で計測するためのセンサシステムの開発を行った。舌形状の計測用のセンサは、装置のサイズや貼り付け方法などの制約から、LEDとフォトトランジスタを用いるフォトリフレクタを採用し、さらに、広指向性の受光素子と狭指向性の受光素子を併用することで、広いレンジの計測を可能とした。センサの評価として、形状のわかっている舌モックアップをセンサで計測した結果、おおむね計測できていることが確認できた。さらにセンサシステムを用いた場合のロボットの舌形状の再現性について生成音声の再現度から評価を行ったところ、十分な性能を確認した。人間の舌は,発声や呼吸といった人間においてきわめて重要な役割を有している.これらの動作は舌独特な複雑な機構によって実現されている.舌の機構には極めて小型の空間に7種類以上の多くの筋肉が入り混じり,また,筋肉の体積自体が変形に大きく関与するといった特徴がある.これまで,人間の発声運動の解明を進めるため,発声系の機械モデル(発声ロボット)を構築する研究を行ってきたが,ハードウェア開発の制約により,剛体リンクを用いた機構で構築を行ってきた.一方,形状記憶合金などの様々なアクチュエータの開発が取り組まれているものの,ヒューマノイドロボットへの応用例は少ない.また,新しいアクチュェータにおいては,使い勝手のよいセンサが十分に開発されていないことが制御が困難である理由でもあった.本研究においては,新しいアクチュエータを用いた舌機構の検討を通じてこの問題を解決することを目的としている.機構の検討においては,電磁石を用いた機構の検討などを行った.また,センサ系に関しては,弾性を有する舌表面変形部への影響を抑えて非接触での計測ができることから,フォトリフレクタを用いた距離センサの開発を行った.フォトリフレクタの設計においては,舌表面の変形により,光軸と反射面の対応関係が一定に保てないため,発光素子を2つの広指向性の受光素子ではさむ形にし,また,5mm以下の近距離領域の計測のために,狭指向性の受光素子対を別途設置した.これらのモジュールを既存の発声ロボットの口蓋部に設置することで7個の計測点を設定し,舌の形状を計測できるようにした.これらを用いて,あらかじめ距離がわかっているブロックと軟素材カバーを用いたロボットの機構の計測値を合わせることで,ロボットの舌機構の形状の再現を行い,音響的特徴からその有効性を確認した.人間の発声器官である舌は,発声や呼吸といった人間の生活においてきわめて重要な役割を有している.これらの動作は筋肉による複雑な機構によって実現されている.舌の機構には極めて小型の空間に7種類以上の多くの筋肉が入り混じり,また,筋肉の体積自体が変形に大きく関与するといった特徴がある.これらの機構に関する検討は、舌のみでなく、内臓などの人間の器官の動作の再現に活用できる可能性がある.これまで,人間の発声運動の解明を進めるため,発声系の機械モデル(発声ロボット)を構築する研究を行ってきたが,ハードウェア開発の制約により,剛体リンクを用いた機構で構築を行ってきた.この機構は人間の発声時の舌形状の再現においては有効であったものの,将来的に,人間の筋肉に準じた機構の開発が必要になると思われた.そこで,これまでに軟素材を電磁力で変形させる機構の検討や,舌形状の計測用に,フォトリフレクタを用いて,弾性を有する舌表面変形部への影響を抑えて非接触での計測ができる距離センサの開発を行い,あらかじめ形状のわかっているブロックと同じ形状を軟素材カバーが付いたロボットの機構で再現し音響的に非常に近くなることを確認した.今年度は,発話ロボットを用いた,病的症状の再現に取り組んだ.これまでの研究で発話ロボットが十分に人間に近いことを示してきたため,医療における診断データを再現することで,病的状態の発声機序を解明し,治療に役立てることができると考えられたからである.また,より人間に近い舌機構の開発においても,医療用途を前提として必要とされる人間との近さ,すなわち要求される機構を明確にすることができ,舌機構の開発を効果的に進めることが可能となるからである.その中で,声帯モデルを改良して病的状態での振動(倍周期振動)が可能にし,計測データより有効性を確認した.
神経成長円錐のダイナミクス:アクチン結合蛋白質による制御機構の解析

ファシンはフィロポディアのアクチン線維束化タンパク質で、アクチン線維を密に束化する。このファシン/アクチン線維束を生化学的に解析し、フィロポディアにおける役割を探った。まず、ファシン/アクチン線維束のアクチン繊維の方向が、フィロポディアで観察されるように、一方向かどうかを、HMM修飾後のネガティブ染色による電子顕微鏡で調べた。その結果、ファシンはアクチン繊維を一方向性に揃えることが明らかになった。次に、ファシン/アクチン線維束とミオシンII、ミオシンVとの相互作用様式をin vitro motility法で調べた。ファシン/アクチン線維束は、至適条件下で骨格筋ミオシンII上を、1本のアクチン線維と同じ速度でスムースに滑り運動した。また、コーティングに用いるミオシン濃度を高くすると、ファシン/アクチン線維束が滑りながらバラバラにほどけていく現象が観察された。ミオシンVにおいてもファシン/アクチン線維束はスムースの滑り運動し、アクチン線維単独と差がなかった。以上の結果は、フィロポディアのアクチン線維の方向性がどうして一方向性に揃っているのかという問題に関し、ファシンが重要な役割をしている可能性をしさしている。さらに、フィロポディアで観察されるアクチンの退行性の流れ、および基部における解離運動が、ミオシンによって引き起こされている可能性を示唆している。我々は、神経成長円錐フィロポディアのアクチン線維束化蛋白質ファシンの束化活性がカルデスモン、トロポミオシンによって阻害されることを、精製蛋白質の再構成実験により明らかにした(Ishikawa et al.(1998)J.Biol.Chem.273,26991-26997)。今回、トロポミオシンとカルデスモンが突起伸長に及ぼす影響をより生理的に探るため、これらの遺伝子をPC12細胞に遺伝子導入し、突起の伸長を観察した。非導入細胞では1日で平均33.7μm伸長したが、トロポミオシン遺伝子導入細胞では14.6μmしか伸長しなかった。トロポミオシン遺伝子とカルデスモン遺伝子を同時に導入した細胞では、8.0μmとさらに遅くなった。ちなみに、カルデスモン遺伝子を単独で導入した細胞は非導入細胞と同様の伸長を示した(30.3μm)。また、1細胞あたりの神経突起の数も、4.8から2.8(トロポミオシン遺伝子導入細胞)、1.6(両遺伝子導入細胞)に減少した。現在、トロポミオシン、カルデスモンによる突起伸長の阻害が、ファシンの活性を抑制することによって起こっているか検証中である。