hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非線形関数論への幾何学的アプローチ

平成30年度の研究により,関数に付随するケーレーグラフの基本的性質が初等的かつ統一的な方法で示された.特に, APN関数のみならず一般の関数に関する概念が記述できた点が大きい進展といえる.カギとなったのは,差分的一様性やWalsh係数従ってWalshスペクトラムという概念はケーレーグラフの言葉(距離2の点に共通する近傍の大きさやケーレーグラフの隣接行列の固有値)で記述できるという観察である.差分的一様性, Walshスペクトラムなどの性質が同値性により保存されるという事実は,従来個別に検証されていたが,関数の同値性がケーレーグラフの同型性を導くという自明な事実から,これらの事実に統一的な説明が与えられたのである.更に, Walkの数え上げがWalshスペクトラムのべき乗から計算できるというモーメント公式を用いて,関数に付随するケーレーグラフはどのような関数に対して距離正則となるかという問題に関して深い追及を行った.特に, APN関数の場合には,完全な結果が得られ, APN関数に付随するケーレーグラフが距離正則となることと, APN関数がAB関数であることが同値であることが示された.以上の概略は2018年12月に京都大学数理科学研究所主催の研究集会において講演された.その際に提出したケーレーグラフの直径に関する問題のうち,幾つかについてはその後部分的進展があったが,一般には未解決である.有限体上の関数が定めるケーレーグラフに関して当初設定した問題のうち,基本的な性質が示されたこと,またAPN関数についてはその距離正則性と関数がAB関数というクラスに入ることの同値性が示されたこと,などが解決された.ただし,差分複体に関する一般論構築に進むための完全な基盤が整えられた状況とまでは言えない.以上を総合して(2)を選択した.まず関数がAPN関数とは限らない場合に,付随するケーレーグラフが距離正則となるのはどのような場合なのか調べる.特に直径の上限がどうなるのか検討する.進展に応じて,距離正則グラフなどに詳しい東北大学情報科学研究科の宗政昭弘氏に助言を受けることも考えている.これと並行して,関数に多少の制限を付けても構わないが,まず単体複体の理論がうまく構築できるのがどのような場合であるのか検討する.この概念は,一般の関数の代数的次数と関連する部分があるので,先行研究と対比することも重要と考えている.この概念については,近年特に目立った研究はないので,過去の文献を丹念に調べることから始めたい.平成30年度の研究により,関数に付随するケーレーグラフの基本的性質が初等的かつ統一的な方法で示された.特に, APN関数のみならず一般の関数に関する概念が記述できた点が大きい進展といえる.カギとなったのは,差分的一様性やWalsh係数従ってWalshスペクトラムという概念はケーレーグラフの言葉(距離2の点に共通する近傍の大きさやケーレーグラフの隣接行列の固有値)で記述できるという観察である.差分的一様性, Walshスペクトラムなどの性質が同値性により保存されるという事実は,従来個別に検証されていたが,関数の同値性がケーレーグラフの同型性を導くという自明な事実から,これらの事実に統一的な説明が与えられたのである.更に, Walkの数え上げがWalshスペクトラムのべき乗から計算できるというモーメント公式を用いて,関数に付随するケーレーグラフはどのような関数に対して距離正則となるかという問題に関して深い追及を行った.特に, APN関数の場合には,完全な結果が得られ, APN関数に付随するケーレーグラフが距離正則となることと, APN関数がAB関数であることが同値であることが示された.以上の概略は2018年12月に京都大学数理科学研究所主催の研究集会において講演された.その際に提出したケーレーグラフの直径に関する問題のうち,幾つかについてはその後部分的進展があったが,一般には未解決である.有限体上の関数が定めるケーレーグラフに関して当初設定した問題のうち,基本的な性質が示されたこと,またAPN関数についてはその距離正則性と関数がAB関数というクラスに入ることの同値性が示されたこと,などが解決された.ただし,差分複体に関する一般論構築に進むための完全な基盤が整えられた状況とまでは言えない.以上を総合して(2)を選択した.まず関数がAPN関数とは限らない場合に,付随するケーレーグラフが距離正則となるのはどのような場合なのか調べる.特に直径の上限がどうなるのか検討する.進展に応じて,距離正則グラフなどに詳しい東北大学情報科学研究科の宗政昭弘氏に助言を受けることも考えている.これと並行して,関数に多少の制限を付けても構わないが,まず単体複体の理論がうまく構築できるのがどのような場合であるのか検討する.この概念は,一般の関数の代数的次数と関連する部分があるので,先行研究と対比することも重要と考えている.この概念については,近年特に目立った研究はないので,過去の文献を丹念に調べることから始めたい.平成30年度予算から購入予定であったコンピュータについては,本年4月に勤務校から支給された新機種で代替可能となったため.また,引き続き家庭内の事情により週日の出張が制限されたことにより,旅費の消化額が当初予測よりも少なかったため.平成30年度末に有限単純群に関する本の執筆依頼を受け,承諾した.それに伴い,平成31年度に関しては出張できる機会が減少すると予想されるため,平成31年度の予算請求額を150,000円に減額し,平成31年度所要見込み額を約600,000円とした.
北方系ヤブカを用いたデングウイルスおよびジカウイルスの感染評価系の確立

近年、大規模な気候変動、急速な交通網の発達を背景にデング熱、ジカ熱といった蚊媒介感染症が拡大を見せている。これらを引き起こすウイルスは主にネッタイシマカやヒトスジシマカといった南方に分布する蚊と人との間で感染が維持されるが、日本を含む北方に分布するヤブカでのウイルス感受性については情報が乏しい。そこで本研究では、北海道に分布するヤブカを用い、上記のウイルスの感受性、媒介能を明らかにすると共に、蚊の体内で起こるウイルスの変異を同定する。
ニッケルにπ配位した炭素-ヘテロ原子二重結合の活性化と小分子への展開

アルケンとアルデヒドのニッケル(0)上での酸化的環化は、分子間反応では錯体を単離同定することはできなかったが分子内反応であれば、効率よく進行することを報告した。塩基性が高く酸化的環化を促進させやすいと考えられるIPrを配位子として利用した。この場合、原料消費は比較的短時間で終了するものの生成物であるケトンが得られるには長い時間が必要であった。本反応の適用範囲を検討する過程において、Tishchenko反応が競争反応として進行することを見いだした。これまで、ニッケルを触媒とするTishchenko反応の報告例はなく興味深い。そこで、ニッケルを触媒とするTishchenko反応の検討を行った。ニッケルを触媒としても、反応は効率よく進行し目的とするエステルを高収率で得ることができた。反応は、アルキルアルデヒド、アリールアルデヒドの両者に対して効率よく進行した。また、含フッ素アルデヒドに関しても有効であった。反応は、用いるアルデヒドに対してゼロ次であり反応の律速段階にはアルデヒドの濃度は影響を与えない。さらに、アルデヒドのカルボニル基に結合した水素を重水素に置き換した基質を用いて反応を行ったところKIE=1.9でありβ-水素脱離もしくは還元的脱離の段階が律速であることが明らかとなった。特筆すべき点としては、本触媒系は交差反応にも適用可能であるという点である。Tishchenko反応が発見されてから既に100年以上経過しているが、二種類のアルデヒドから選択的に一つのエステルを合成することに成功した反応は知られていない。このような観点から本反応は極めて有用性の高い反応であると考えられる。アルデヒドをニッケル上に配位させることでアルデヒドの反応性を向上させることが可能であるという知見に基づき新たな反応の開発に取り組んだ。ニッケル上にアルデヒドとアルケンが同時に配位した時には、ニッケル上での酸化的環化反応が進行してオキサニッケラサイクルが得られる。この錯体では、アルケンの炭素とアルデヒドの炭素の間に新たな炭素-炭素結合が隼成しておりこの錯体から反応で生じた新たな配位子部分を効率よく解離させることができれば効率のよい結合形成反応へと展開することが可能となる。このような観点のもと、分子内でのβ-水素脱離、続く還元的脱離でのアルケンへのヒドロアシル化反応の構築を目指して研究を展開してきた。当初は、錯体の反応において有効であった種々のホスフィン配位子を用いて反応を検討した。しかしながら、シクロヘキシルホスフィンを用いた際に25%で反応が進行するにとどまり満足のいく結果とはならなかった。そこで、配位子を種々検討した結果N-ヘテロサイクリックカルベンを用いると効率よく反応が進行することが明らかとなった。この反応は、ニッケルを用いての初めてのアルケンのヒドロアシル化反応である。従来の反応はロジウムやコバルトを用いて行われた反応でありここでの問題点はホルミル基からの脱カルボニル反応であった。しかし、本研究課題で見いだした反応は酸化的環化を経由するために脱カルボニル反応が起こる余地がなく新しい型の反応を見いだすことができた。
イオンー有機構造体（IOF）は金属ー有機構造体（MOF）に代わりうるか

近年、適切な剛直有機配位子と配位方向が規定された金属クラスターの間の錯体形成で得られる周期性の高い結晶性化合物である金属ー有機構造体(Metal-Organic Framework; MOF)が、これまでにない特徴を有する多孔性の自己組織化型材料として注目を集めている。本研究では、MOFの金属錯体の配位結合を、明確な方向性と弱い共有結合に匹敵する強度を合わせもつ水素結合性イオン結合で置き換えて、MOFと同程度に安定な、多孔性で頑強な3次元ネットワーク構造(イオンー有機構造体:Ion-Organic Framework (IOF))をもつ自己組織化型材料を構築することを目指している。本年度は、グアニジンとリン酸から形成される水素結合性イオン結合に焦点を当て、汎用性のカチオン性ポリマーであるポリエチレンイミン(PEI)を基盤とする有機分子集合体の構築について検討した。代表的な結果を以下に示す。(1)PEIと種々のカルボジイミドを混合し、無触媒・無溶媒条件下、40°Cで1時間程度攪拌するだけで、N,N'-二置換グアニジノ基を導入できることがわかった。グアニジノ基の導入率は、カルボジイミドの仕込比と反応温度により制御できることもわかった。(2)N,N'-二置換グアニジノ基で修飾されたPEI(PEI-Gnd)と種々のDNA(例えば、プラスミドDNA)を水溶液中で混合すると、グアニジノ基とリン酸部位間の水素結合性イオン結合により安定な錯体(ポリプレックス)を形成した。PEIそのものもDNAとポリプレックスを形成するが、ある程度の分子量(25kDa)が必要である。一方、PEI-Gndは分子量2kDa程度でも安定なポリプレックスを形成したことから、グアニジノ基とリン酸からなる水素結合性イオン結合の優位性を示すことができた。グアニジンとリン酸からなる水素結合性イオン結合を利用することで、種々のグアニジノ修飾ポリエチレンイミン(PEI-Gnd)とDNAの有機分子集合体(ポリプレックス)を構築することに成功した。このポリプレックスはグアニジノ基をもたないPEIよりも安定であることから、水素結合性イオン結合を用いる本手法の優位性を示すことができた。また、原料合成の過程で、種々のカルボジイミドとPEIを無触媒・無溶媒条件下で攪拌するだけで、PEIにN,N'-二置換グアニジノ基を導入できることも見いだした。これは環境科学的のみならず合成化学的な観点からも好ましい結果であり、今後の研究進展を加速する要因となり得るものと考えている。現時点までに有機分子集合体の安定性が明らかになっているが、“原子レベル"での精密な3次元構造の制御はまだ達成されていない。今後は、用いるポリマーを精密な立体構造をもつものに変えて有機分子集合体を構築し、その3次元構造のキャラクタゼーションを行なっていく。特にMOFに代わりうるかという観点からは、多孔質の安定な集合体を構築する必要がある。

これは環境科学的のみならず合成化学的な観点からも好ましい結果であり、今後の研究進展を加速する要因となり得るものと考えている。現時点までに有機分子集合体の安定性が明らかになっているが、“原子レベル"での精密な3次元構造の制御はまだ達成されていない。今後は、用いるポリマーを精密な立体構造をもつものに変えて有機分子集合体を構築し、その3次元構造のキャラクタゼーションを行なっていく。特にMOFに代わりうるかという観点からは、多孔質の安定な集合体を構築する必要がある。
酸化ストレスに着目した有害物質の毒性評価法の開発

酸化ストレスが毒性発現に関与する水環境中有害物質について動物個体および哺乳動物培養細胞を用いてその毒性発現機序を総合的に解析することを目的とし,下記の研究を行った。1)動物個体での酸化ストレスによる障害モデルとして四塩化炭素による肝障害をマウスで作成した。生体計測用電子スピン共鳴法を用いて四塩化炭素を経口投与したマウスに30分,1時間,3時間後プローブとしてcarbamoyl-PROXYLを尾静脈内投与し,直ちに常磁性消失速度を測定した。その結果,30分後に肝臓を含む腹部で有意なラジカル反応の亢進が認められたが、1時間,3時間後ではその亢進の程度は陽性対照群をほぼ同じになった。一方,肝障害の指標である血清GOTは投与1時間後から上昇した。以上から,肝臓でのラジカル反応の亢進は肝細胞膜の破壊に先だって起こることが示唆された。2)クロロフェノール類の毒性発現と酸化ストレスとの関係を明らかにするためにCHL細胞とHela細胞にS9mix存在,非存在下でクロロフェノール類を作用させ培養後,コロニー形成阻害試験並びに小核試験から毒性を評価した。いづれの毒性もS9mix添加により著しく増強したが,抗酸下剤が共存するとその毒性は抑制され,クロロフェノール類の毒性発現に酸化ストレスが関与することが示された。しかし,抗酸下剤の抑制効果はクロロフェノール類の種類に依存し,酸化ストレスの原因になる活性酸素・フリーラジカル種が異なる可能性が示唆された。なお,交付申請書ではマイクロプレート用自動吸光度計の購入を計画していたが、内因性抗酸下物質の定量が必要となったために,急遽,液体クロマトグラフィー用高感度検出器を購入した。
北タイHIVコホートにおける多剤併用療法の薬剤変更とそのリスク因子についての研究

途上国における長期抗HIV薬治療の効果的な提供に役立てるため、北タイHIVコホートにおいて、2007年末までに自国生産抗HIV薬治療を開始した患者の薬剤変更歴とその理由について詳細な情報を収集し、リスク因子解析を行った。解析対象となった914名中376名(41. 1%、変更率=13. 8/ 100PY(95% CI 12. 5-15. 3))が薬剤変更を経験していた。薬剤変更の理由として最多なのは副作用、続いて治療失敗であることが分かった。薬剤変更と強く相関する、臨床疫学的および遺伝学的リスク因子が複数明らかになった。研究代表者は、北タイランパン県において、本研究協力者の有吉らが過去9年間にわたり継続してきた大規模なHIV感染者コホートに2004年から携わり、現地スタッフの監督とデータ管理、解析に従事してきた。そして2002年4月2004年1月に同国生産の抗HIV薬で治療を開始した患者409名を24カ月追跡し、治療失敗に影響する社会経済的、行動的、臨床的因子について調査を行った。その結果、過去の抗HIV薬治療歴、自己評価でのアドピアランス不良が有意に治療失敗と関連し、治療への経済的負担、子供がいないことがリスク因子となることが示唆された。調査後もコホート内で抗HIV薬治療を開始する患者数は急増し、治療により死亡率が低下した結果、治療開始後78年目に達する患者も多数存在する。そこで、本研究ではさらに患者数を増やし、追跡期間を延長して薬剤変更率を明らかにし、長期GPOvir[○!R]治療継続成功に関連する社会経済的、行動的、臨床的因子を量的、質的調査により明らかにすることを目的とした。過去に多剤併用療法の経験がなく、ランパン病院HIV外来において2007年12月31日までにGPOvir[○!R]を開始し、同意の得られたすべての患者979名を対象とした。本コホートでこれまで得られているベースラインの臨床疫学情報に加え、最新の受診日までの薬剤変更の有無と内容の詳細に関する情報を現地スタッフ協力の下、診療録や院内データベース等から収集した。治療効果評価の指標となるCD4数、HIVウイルス量の推移に関する情報も併せて収集した。データは標準化された用紙に記録し、パーソナルコンピュータ内にも新たなデータベースを構築した。臨床データの収集はほぼ完了に近付いており、記録用紙からデータベースへの入力を開始した。現時点までの記録用紙をもとにした情報では、薬剤変更の理由として最も多いものは、d4Tの副作用であるリポジストロフィーであった。研究代表者は、北タイランパン県において、本研究協力者の有吉らが過去9年間継続してきた大規模なHIV感染者コホートに2004年から携わってきた。そして2002年4月2004年1月に同国生産の抗HIV薬で治療を開始した患者409名を24カ月追跡し、治療失敗のリスク因子について調査を行った。調査後もコホート内で抗HIV薬治療を開始する患者数は急増し、治療開始後78年目に達する患者も多数存在する。本研究では患者数を増やし、追跡期間を延長して薬剤変更率を明らかにし、その関連因子を明らかにすることを目的とした。臨床疫学情報に加え、最新の受診日までの薬剤変更の有無とその詳細に関する情報を診療録や院内データベース等から収集した。データは標準化された用紙に記録後、新たなデータベースを構築し、入力、管理した。他剤での治療開始、薬剤変更に関しての情報が得られた914名を解析した。376名(41.1%)が計2,728人年(PY)の追跡期間中に薬剤変更を経験していた(13.8/100PY(95%CI 12.5-15.3))。理由としては副作用(277名、75.3%)が最多であり、リポジストロフィーが63.2%、薬疹17.7%であった。63名(17.1%)が治療失敗により薬剤変更していた。リスク因子解析では、治療開始時のCD4数、エイズ関連症状の有無は薬剤変更との関連を認めなかった。女性(aHR=2.12[95%CI 1.51-2.95])がリポジストロフィーと、HLA-B^*3505(aHR=7.61[95%CI 3.12-18.60])が薬疹による薬剤変更と有意な関連を認めた。治療失敗による薬剤変更は男性、若年者に多かった。
半車体サスペンションモデルにおけるセルフパワード・アクティブ振動制御の性能解析

振動からエネルギを回生する機能を持つ1つのアクチュエータが回生と同時にアクティブ制振も行う,単一型セルフパワード・アクティブ制御を車両サスペンションに適用することを提案し,その性能を数値計算及び実験によって明らかにすることが目的である.15年度では回生と消費電力の収支解析と制振性能解析を数値計算によっておこない,回生電力が消費電力を上回る条件の下,十分な制振性能を持つ制御が実行可能であることを示した,16年度は,半車体サスペンションモデルに従った小型実験装置によって解析を行った,詳細は以下の通りである.1 PCIバス対応のDSPボードをパーソナルコンピュータに組み込み,入力12ch,出力4chを活用して,リアルタイム制御,加振,加速度とアクチュエータ消費電力の計測が可能な実験装置を構築した.2正弦波状の外乱が入力された際の,アクティブ制御時と非制御時の制振性能を実験によって求め,バウンスおよびピッチ入力どちらに対しても,アクティブ制御によって上下加速度およびピッチ加速度が低減されること,すなわち制振性能が向上することを示した.3正弦波状の外乱に対してアクティブ制御を行った時のエネルギ収支を,バウンスおよびピッチ入力どちらに対しても求めた.前輪および後輪アクチュエータの収支はともに,理論および数値計算結果と一致した.実験によって,回生電力が消費電力を上回ることを示した.4一般的な路面不整を模擬した外乱を加えた条件下で,実験を通じて制振性能とエネルギ収支を求めた.上記の実験を通じて,提案する単一型セルフパワード・アクティブ制御の実現可能性を示すことができた.振動からエネルギを回生する機能を持つ1つのアクチュエータが回生と同時にアクティブ制振も行う,単一型セルフパワード・アクティブ制御を車両サスペンションに適用することを提案し,その性能を数値計算及び実験によって明らかにすることが目的である。回生と消費電力の収支を求めるエネルギ収支解析と,数値計算による制振性能の解析を行うとともに,16年度から使用開始予定の実験装置を作成した。詳細は以下の通りである。1エネルギ収支を計算する理論を構築し,制御ゲインが大きくなるとエネルギ収支は悪化するが,アクチュエータの電気減衰係数を大きくすることにより、回生量を増加させることが可能になることがわかった。2電気減衰係数および制御ゲインとエネルギ収支の関係を理論式によって求め、等高線を用いたチャートによって示し,提案するシステムが実現可能な条件を明確にした。3一般的な不整をもつ路面を自動車が10m/sで走行する状態を1/4車体モデルによって数値シミュレーションし、回生量が消費量を上回る条件下における、制振性能の検討を行った。エネルギ消費がないと言われているセミアクティブ制御よりも加速度減少効果があり,制振性能が高いことが示された。4同様の数値シミュレーションを上下加速度だけでなくピッチングも考慮可能な半車体モデルを用いて行い、ピッチングに関しても同様の制振効果があることが示された。5上記数値計算の妥当性を示すため16年度は半車体モデルによる実験を行う予定であるが、それに対応した実験装置を作成した。PCIバス対応のDSPボードの動作確認なども終了しており、16年度から速やかに実験を始めることが可能な状態にした。振動からエネルギを回生する機能を持つ1つのアクチュエータが回生と同時にアクティブ制振も行う,単一型セルフパワード・アクティブ制御を車両サスペンションに適用することを提案し,その性能を数値計算及び実験によって明らかにすることが目的である.15年度では回生と消費電力の収支解析と制振性能解析を数値計算によっておこない,回生電力が消費電力を上回る条件の下,十分な制振性能を持つ制御が実行可能であることを示した,16年度は,半車体サスペンションモデルに従った小型実験装置によって解析を行った,詳細は以下の通りである.1 PCIバス対応のDSPボードをパーソナルコンピュータに組み込み,入力12ch,出力4chを活用して,リアルタイム制御,加振,加速度とアクチュエータ消費電力の計測が可能な実験装置を構築した.2正弦波状の外乱が入力された際の,アクティブ制御時と非制御時の制振性能を実験によって求め,バウンスおよびピッチ入力どちらに対しても,アクティブ制御によって上下加速度およびピッチ加速度が低減されること,すなわち制振性能が向上することを示した.3正弦波状の外乱に対してアクティブ制御を行った時のエネルギ収支を,バウンスおよびピッチ入力どちらに対しても求めた.前輪および後輪アクチュエータの収支はともに,理論および数値計算結果と一致した.実験によって,回生電力が消費電力を上回ることを示した.4一般的な路面不整を模擬した外乱を加えた条件下で,実験を通じて制振性能とエネルギ収支を求めた.上記の実験を通じて,提案する単一型セルフパワード・アクティブ制御の実現可能性を示すことができた.
談合の実証分析

研究協力者の川合慶助教授らと、共同研究を行った。1)談合の分析論文「Detecting Large Scale Collusions in Procurement Auctions」は経済学の専門誌であるJournal of Political Economicsから2018年1月に改訂要請があり、それにむけて必要な様々な作業を行った。2)研究協力者のChassang教授およびOrtner助教授とともに研究を進めている談合の分析論文「Data DrivenRegulation: Theory and Application to Missing Bids」の投稿に向けた作業を行った。企業単位での談合の検知を行い、その結果をとりまとめた。3)談合検知手法の効果を測定する分析について、フィールド実験のアプローチが可能かどうか、川合助教授と検討を行った。平行して、全国自治体の入札結果データの構築を行った。とくに近畿地方、東北地方、九州地方の自治体を中心に収集を行った。収集には人材を雇用し、分析に使用するデータの収集を効率的に行うよう配慮した。また、研究分担者の広瀬要輔助教とは、総合評価方式入札のデータを構造推定によって分析する手法について共同で研究を行った。推定結果の一致性の証明について取り組んだ。データ収集、分析ともに、予定通り進めている。今後も予定通り分析を進めていく。
神経細胞ーグリア間の相互作用機序と、グリア活動が脳機能に与える影響を解明する

健康な脳が病態脳へと変容する根本的な原因を解明することを目的とし、病態が生じる背景にグリア細胞の異常活動があるのではないかという仮説を立て、神経-グリア細胞間の情報伝達機序と、病態時におけるその破綻機序について調べた。本研究では特に、脳虚血におけるアストロサイトの活動に着目した。1.虚血時における過剰なグルタミン酸の放出細胞を同定急性小脳スライス標本を潅流する溶液から酸素とグルコースを抜いて虚血模擬状態を作った。虚血模擬状態の開始から数分後、神経細胞から興奮性の電流が記録された。この電流はグルタミン酸受容体の阻害剤で抑制されたことから、グルタミン酸が放出されていることが分かった。神経細胞からの伝達物質を阻害した条件下であっても電流が記録されたことから、グリア細胞からグルタミン酸が放出されていることが示唆された。2.アストロサイトからのグルタミン酸放出機構の同定虚血時における過剰なグルタミン酸放出は、アストロサイトのアシドーシスが引き金となっている可能性に着目した。これを調べるために、H+の透過性が高い光感受性の膜たんぱく質であるChR2を、アストロサイト特異的に発現させたマウスを用いた。まず、ChR2の光刺激によりアストロサイトが酸性化することを確認した。またこの酸性化が引き金となってグルタミン酸が放出されることも分かった。3.アストロサイトの酸性化拮抗による虚血時の神経細胞死抑制効果の検討アストロサイトの酸性化を拮抗することにより、虚血時の過剰なグルタミン酸放出を止めることができるかを検証した。ここでは光に反応して細胞内からH+を汲み出すポンプArchTをアストロサイト特異的に発現させたマウスを用いた。ArchT光刺激により、神経細胞での虚血性グルタミン酸電流が回復することを確認した。また、In vivo虚血モデルにおいても、アストロサイトのArchT刺激によって脳傷害が抑制されることが分かった。計画に沿って実験を遂行し、それらの研究結果をまとめて論文を発表することができたから。虚血以外の病態時にも、アストロサイトからの過剰な伝達物質の放出が原因となって神経細胞死が起きているのかを検証する。また、生理的条件下でも、pHに依存したアストロサイトから神経細胞への情報伝達機構が存在するのかを調べる。グリア細胞の活動が神経活動や行動に及ぼす影響を調べる為に、アストロサイト特異的にチャネルロドプシンを発現させたトランスジェニックマウス(Mlc1-ChR2マウス)を用いて以下の研究を行った。まず、急性単離した小脳スライス標本を用いた研究によって、光刺激したグリア細胞からグルタミン酸が放出され、プルキンエ細胞においてゆっくりとした内向きの電流が記録されることが明らかとなった。また、In vivo条件下において、光ファイバーを通してマウスの小脳グリアを光刺激したところ、神経活動に依存して発現が誘導される遺伝子であるc-fosのmRNAが増加していることが観察された。従って、グリアの活動がプルキンエ細胞や顆粒細胞などの神経細胞の活動を引き起こしていることが示唆された。次に、このようなグリアから神経細胞への情報伝達が動物の行動や学習にどのような影響を及ぼすのか調べた。小脳に依存した運動学習である水平視機性運動(HOKR)学習とは、スクリーンを正弦波状に動かすような視覚刺激を与えると、それを追従するような眼球運動が生じ、視覚刺激についていけるように、次第に眼球運動の振幅が増大する、といった運動学習であり、小脳のFlocculusという領域のシナプス可塑性に依存していることが分かっている。従って、Flocculusにできるだけ近い位置に光ファイバーを埋め込み、HOKR学習中にグリアを光刺激した場合の運動学習への影響を調べた。Flocculus付近のグリア光刺激に応じて、スクリーンの動きを追う眼球の滑らかな動きが錯乱し、瞳孔が一過性に拡大する、という予期せぬ現象が起きた。さらに、瞳孔拡大がおさまった後に、スクリーンを追う眼球の振幅が一過性に増加した。これらのことから、グリアー神経細胞間の情報伝達が、動物の行動や学習機能に関与している可能性が示された。グリアのIn vivoでの働きはほとんど未解明であるため、本研究はグリアが脳機能に与える影響や重要性を示した躍進的な研究内容である。脳内グリア細胞の活動が、動物の行動や学習といった高次脳機能にどのような制御機能を持つかを調べた。神経細胞が活動するとアストロサイトに発現するチャネルやトランスポーターを介して陽イオンが流入し、細胞膜が脱分極といった活動状態になることが知られている。我々は、神経活動に応じて活性化したアストロサイトが、どのようなフィードバックを神経細胞に返すのかを知ることで、アストロサイトの活動が脳機能に及ぼす影響を知るヒントにつながると考えた。そこで光感受性の陽イオンチャネル(ChR2)をアストロサイト特異的に発現させたマウスを作製し、脳細胞のうちアストロサイトの活動だけを光で制御できるシステムを構築した。自由行動しているマウスの小脳アストロサイトを光刺激したところ、神経細胞の活動マーカーであるc-fosが顕著に増加していることが分かった。これは、アストロサイトを刺激したはずが、神経細胞の活動を引き起こしたという、一見矛盾した結果に思えるのだが、実はアストロサイトから神経細胞への細胞間伝達機構が存在することの有力な証拠でもある。

この情報伝達様式が高次脳機能に及ぼす影響を調べるにあたって、小脳依存性の運動学習である水平視機性運動学習(水平方向の視覚刺激に対する眼球の運動学習)を行った。水平方向の視覚刺激を追随するような眼球の動きはアストロサイトの光刺激直後に錯乱し、さらに瞳孔が開くような現象が一過性に観察された。そして驚くべきことに、眼球の振幅が増加して運動学習の効率が上がっていることも明らかとなった。動物のあらゆる行動は、神経細胞や筋肉の支配を受けていると考えられてきたが、それらの活動自体は、実はアストロサイトによる制御を受けていることを示唆す研究結果となった(Sasaki*, Beppu*, et al.PNAS,2012,*equally contribution)。健康な脳が病態脳へと変容する根本的な原因を解明することを目的とし、病態が生じる背景にグリア細胞の異常活動があるのではないかという仮説を立て、神経-グリア細胞間の情報伝達機序と、病態時におけるその破綻機序について調べた。本研究では特に、脳虚血におけるアストロサイトの活動に着目した。1.虚血時における過剰なグルタミン酸の放出細胞を同定急性小脳スライス標本を潅流する溶液から酸素とグルコースを抜いて虚血模擬状態を作った。虚血模擬状態の開始から数分後、神経細胞から興奮性の電流が記録された。この電流はグルタミン酸受容体の阻害剤で抑制されたことから、グルタミン酸が放出されていることが分かった。神経細胞からの伝達物質を阻害した条件下であっても電流が記録されたことから、グリア細胞からグルタミン酸が放出されていることが示唆された。2.アストロサイトからのグルタミン酸放出機構の同定虚血時における過剰なグルタミン酸放出は、アストロサイトのアシドーシスが引き金となっている可能性に着目した。これを調べるために、H+の透過性が高い光感受性の膜たんぱく質であるChR2を、アストロサイト特異的に発現させたマウスを用いた。まず、ChR2の光刺激によりアストロサイトが酸性化することを確認した。またこの酸性化が引き金となってグルタミン酸が放出されることも分かった。3.アストロサイトの酸性化拮抗による虚血時の神経細胞死抑制効果の検討アストロサイトの酸性化を拮抗することにより、虚血時の過剰なグルタミン酸放出を止めることができるかを検証した。ここでは光に反応して細胞内からH+を汲み出すポンプArchTをアストロサイト特異的に発現させたマウスを用いた。ArchT光刺激により、神経細胞での虚血性グルタミン酸電流が回復することを確認した。また、In vivo虚血モデルにおいても、アストロサイトのArchT刺激によって脳傷害が抑制されることが分かった。グリア特異的に刺激できる遺伝子改変マウスが手に入ったことや、In vivoでの光刺激システムとHOKR学習を組み合わせたセットアップが比較的スムーズにできたことから、当初の計画通りに研究が進んでいる。本研究課題は3年かけて遂行する予定だったが、すでに必要な実験はすべて終え、論文発表を終えたことから、当初の計画以上に進んでいる。計画に沿って実験を遂行し、それらの研究結果をまとめて論文を発表することができたから。小脳バーグマングリアと神経細胞の情報伝達にはATPも関与していることが分かっている。
淀み流中の乱流と素過程の研究(ヘリシティと引き伸ばし効果を中心として)

大きいスケールの流れ(線形流)の一つの代表例である,淀み流を伴う乱流の数値シミュレーションを行なった.前年度の比較的小さい規模の計算におけるパラメータチェックを基に,より規模の大きい計算を行ない,統計的な性質などを調べた。線形流を大きい渦から小さい渦への作用のモデルとして考え,その時間依存性も許すように本計算スキームを拡張した。ただし,先のシミュレーションと解析に予想以上に費用及び時間がかかり,こちらについてはまだプログラムのチェックが終わったところである.一様乱流やせん断乱流において報告されているような微細渦管構造が存在し,基礎方程式から予想されることだが,引き伸ばしが正の方向にその軸が向く傾向にあることを確認した。一様乱流で知られていることとは異なり,この渦管構造により速度場の分布はGaussからくずれ,パッシブスカラーのそれと同様に'裾'を持っている。Burgersの渦解による簡単なモデルで,この辺りの幾つかの側面については明らかに出来たが,まだ十分なものとはなっていない.非等方乱流の代表的理論であるRapid-Distortion-Approximationとの比較を行なってみると,小さい渦の特徴的時間より淀み流の特徴的時間が長くなると,この近似が悪くなることも分かってきた.さらに、淀み流を強く(特徴的時間を短く)すると,主流から揺らぎ(乱流)場の方にエネルギーが与えられ,小さな渦の特徴的時間も短くなることも分かった.このため,大きい渦の特徴的時間≫線形流の特徴的時間≫小さい渦の特徴的時間,となっている乱流場に対する理論ないしモデルが必要である.今後は,上記の未解明機構の物理的説明を試みると共に,時間に依存する一般の線形流中の乱流のシミュレーションも行ない,必要なデータベースと乱流モデルの構築を行なう予定である。
他者としてのビザンツ人-同時代人の心象世界の中のビザンツ像-

今回の研究では、文学作品の中で描き出された、いわば空想の中のビザンツ帝国像を検証することで、同時代の西欧人の心の中で、ビザンツ帝国のイメージがどのように増幅、デフォルメされていったのかを明らかにしたいと考えた。具体的には以下の二つの文学作品を対象に考察を行った。最初に検討を加えたのは、クレチアン・ド・トロワ作の『クリジェス』である。考察の結果、主人公のクリジェスが好意的に描かれているのは、彼が西欧の価値観を受け入れ、西欧の優位性を認めている限りにおいてのことであったこと、そして真に主導権を握っていたのは西欧から輿入れしてきた皇妃の方であり、そこには道徳的に劣った東方を理性に優れる西方が指導し、正しい方向に導いてやるのだという西欧側のイデオロギーが色濃く反映されていたことが確認された。次にゴーティエ・ダラス作『エラクル』を第2の分析対象として取り上げ、そこから読み取れる中世フランス人のビザンツ観の析出を試みた。この作品は、7世紀前半のビザンツ皇帝ヘラクレイオスをモデルに、彼のペルシア遠征と真の十字架奪還の偉業から想を得た物語であるが、史実はかなり自由に改変されている。作者はここで、その多くが東方起源と思われる多くの説話や伝承を集め、それらをパッチワークのように巧みに繋ぎあわせることで、ひとりの英傑の人生絵巻を紡ぎ出しているのである。作者は一連の創作の結果、西欧出身の皇帝による東方の帝国の救済、という西欧人にとっては誠に都合のよい筋立てを成立させることになる。ここにも、自己の正義を疑わず、自分たちの支配権の拡大が世界を救うと素直に信じて込んでいた当時の西欧人の自己中心的な純朴さが確認されるであろう。本年度は、当初の計画に従い、12世紀フランスにおけるビザンツ観を解明するため、フランス王ルイ7世の十字軍遠征を報じたオドン・ド・デュイユの『ルイ7世東征記』とシャルルマーニュ帝の架空のコンスタンティノープル訪問譚を含む『シャルルマーニュ巡礼記』を相互に比較、検討する作業を行なった。ルイ7世付き聖職者として王の十字軍遠征に同行した『東征記』の著者オドンは、王権と密接な関係を持つ聖ドニ修道院の修道士であり、後にルイ王の国政の指南役であったシュジェールを継いで修道院長に就任した人物である。一方、『巡礼記』はイェルサレムで入手された聖遺物を聖ドニに奉納する経緯が物語の枠組みを構成しており、同修道院の周辺で成立したことは間違いないものと思われる。『巡礼記』の成立年代については諸説あるが、これを一般に認められるように12世紀後半と仮定できるとすれば、その記述の中には、『東征記』に語られる東方、とりわけビザンツ帝国の首都フンスタンティノープルにおけるフランス人十字軍士の体験が、多くの誇張や文学的な脚色を伴いながら反映されていることが感得できる。たとえば、コンスタンティノープルの壮麗な建物や豊かな財貨に驚嘆しつつ、自らの劣等感を打ち消すように、ビザンツ人の狡猾さや軍事的弱体さをあげつらう言動などにそれを読み取ることができるであろう。本年度は、12世紀フランスにおけるビザンツ人のイメージ形成を探求する試みとして、クレチアン・ド・トロワ作の『クリジェス』を取り上げ、検討を行った。この作品の主題は、コンスタンティノープルの帝位を占める叔父と、彼の妃となったドイツ皇女、西欧出身の高貴な女性を母に持ち、帝位の正統な継承者としての地位を保持する甥の三角関係であるが、そうした物語は、クレチアンの他の作品と異なる極めて具体的な舞台設定と併せて、多くの研究者の関心を集め、しばしば同時代の国際政治がそこをこ投影されていたことを読み取ろうとする試みの対象になっている。

とりわけ、十字軍運動を始めとして西欧諸国とビザンツ帝国との接触の頻度が増し、それに応じて相互の緊張関係も増大していった時期に、ビザンツの皇子を主人公として彼を極めて好意的に描き出した文学作品が、西欧(この場合は北フランス)で成立した背景を解明することがここでは重要な課題となった。考察の結果、主人公のクリジェスが好意的に描かれているのは、彼が西欧の価値観を受け入れ、西欧の優位性を認めている限りにおいてのことであったこと、そして真に主導権を握っていたのは西欧から輿入れしてきた皇妃の方であり、そこには道徳的に劣った東方を理性に優れる西方が指導し、正しい方向に導いてやるのだという西欧側のイデオロギーが色濃く反映されていたことが確認された。本年度は、ゴーティエ・ダラス作『エラクル』を主たる分析対象として取り上げ、そこから読み取れる中世フランス人のビザンツ観の析出を試みた。この作品は、7世紀前半のビザンツ皇帝ヘラクレイオスをモデルに、彼のペルシア遠征と真の十字架奪還の偉業から想を得た物語であるが、史実はかなり自由に改変されており、主人公はローマの元老院議員の息子という設定になっている。作者はここで、その多くが東方起源と思われる多くの説話や伝承を集め、それらをパッチワークのように巧みに繋ぎあわせることで、ひとりの英傑の人生絵巻を紡ぎ出しているのである。その意味でこの作品は、厳密に言えば、皇帝ヘラクレイオスという歴史上実在した人物の「伝記」ではなく特にその前半部分に関しては、この皇帝に仮託された全くの虚構の物語、作家ゴーティエの純然たる「創作」と言うべき作品なのである。しかし、史実に照らしてこの作品の内容が荒唐無稽だからといって、それが歴史研究の視点から無価値かといえば、必ずしもそうではない。この文学作品をそれが成立した時間と空間の中に位置づけてみると、最初は一人の作家の夢想の産物にしか見えなかった作品の背後に広大な歴史的眺望が広がっているのを我々は眼にすることができるのである。作者は一連の創作の結果、西欧出身の皇帝による東方の帝国の救済、という西欧人にとっては誠に都合のよい筋立てを成立させることになる。ここにも、自己の正義を疑わず、自分たちの支配権の拡大が世界を救うと素直に信じて込んでいた当時の西欧人の自己中心的な純朴さが確認されるであろう。
固液共存系におけるイオン伝導の研究

本研究では無機イオン導電体を液体中に分散させた複合体を合成し、その電解質としての機能を調査したものである。電解質はリチウムイオン電池への応用を目標とした。無機リチウムイオン導電体は数多いが、ここでは粘土層間化合物を適用した。これは粘土層間化合物の特徴として溶媒中に分散した際に粘性の高い複合体が形成されるためである。このような半固体の状態は安全性の高い電解質となり得る。溶媒としてプロピレンカーボネートを適用した。合成は粘土層間化合物(スメクタイト)のイオン交換から行った。市販の粘土はナトリウムイオンを層間に有しているため、塩化リチウムの水溶液中で懸濁・攪拌を行うことでリチウムイオンとイオン交換を行った。交換後の試料の元素分析からほぼ全てのナトリウムがリチウムによって置換された試料の合成が可能であった。イオン交換後の粘土をプロピレンカーボネート中に分散させたところ、粘度の高い懸濁状態が得られたが水中に懸濁させたときほどの均一性は得られなかった。この材料について導電率測定を行ったところ、室温で10^<-3>Scm^<-1>前後の高い導電率が発現することが分かった。当初プロピレンカーボネートにはリチウムイオンが含まれていないので、導電は粘土層間中のリチウムが一旦層間から出て、プロピレンカーボネート中に溶解し伝導するという形式であることが分かった。過塩素酸リチウムをプロピレンカーボネートに溶解させた純粋な電解液の場合、導電率は10^<-3>Scm^<-1>オーダーであることから、粘土粒子の存在がリチウムイオンの伝導を妨害していないことが分かる。この系は完全なシングルイオン導電体であり、高導電率であることから実用電解質としての可能性が高い。しかし実際に電極と組み合わせてセルを形成したところ、充放電は可能だが良好なサイクル特性が得られなかった。これは界面に起因する問題と推察され今後の課題として指摘される。リチウム電池の安全性を高めるため、電解質の固体化が図られている。本研究では固体電解質として粘土層間化合物の適用を検討している。粘土は層状の珪酸塩化合物であるが、水や有機溶媒と混合すると沈殿せずに懸濁し均一なゲル状になる。この結果固体粒子間の接触抵抗が生じないという長所を有する。。しかもシート状に成形可能であることから、様々な形態の電池に適用することができる。まず粘土層間化合物としてスメクタイトを用いて2通りの複合電解質を作成した。第一はスメクタイトを通常の非水系リチウム電解液(LiClO_4/PC)に加えたものである。スメクタイトの層間にはあらかじめ4級アンモニウム塩が挿入されており、非水溶媒とゲル化するようになっている。複合体の導電率を測定すると約5x10^<-4>Scm^<-1>という値を示した。また活性化エネルギーは0.31eVであり、液体電解質の場合より導電性能は低下している。この場合リチウムはスメクタイトの表面を伝導していると考えられる。第二の複合体はあらかじめリチウムを層間に挿入したスメクタイトにPCを加えたものである。これによってリチウムは粒子表面だけでなく、内部のリチウムも導電にあずかることになる。導電率測定の結果は1.3x10^<-3>Scm^<-1>であった。また活性化エネルギーは0.15eVであった。

これらの値は第二の複合体の方が優れていることを示している。さらに酸化還元に対する安定性を検討した。第一の複合体は0.5V(vs.Li)付近に不可逆的な還元分解反応を示すが、第二の複合体は04.5V間で安定に存在できることが分かった。前者の還元分解反応は層間の4級アンモニウム塩のものと考えられる。実際に全固体電池を組んだところ、第一の場合は先の結果から予想されるように、正常な充放電が行えなかった。第二の複合体は安定にセルをサイクルさせることができた。ナフィオンはプロトン導電性電解質として標準的に使用されているポリマーのイオン交換膜である。乾燥した状態では絶縁体だが、水分子が存在するとプロトン導電性が発現する。酸化力に対して安定性が高く、酸素の還元反応を行う燃料電池の固体電解質として用いられている。ナフィオンの問題点は価格が高いことである。また、80°C程度まで加熱しなければ十分な導電性が得られないことも問題点として指摘されている。ナフィオンが高価であるのはフッ素化されているためだが、他の安価なプロトン導電性ポリマーにはナフィオンに匹敵する安定性を有するものが存在しない。そこで、本年度は粘土層間化合物とナフィオンを複合化し、安価な代替材料の開発を試みた。粘土層間化合物としてスメクタイトを用い、4種類の酸(ホウ酸、酢酸、リン酸、塩酸)で処理することによりH^+を層間に導入しプロトン導電体とした。この内酸性の小さいホウ酸はイオン交換反応が十分進行しなかった。他の3種の酸では層間のナトリウムが全てプロトンに置換した。室温から90°Cまでの範囲で導電率測定を行ったところ、昇温時と降温時では同じ温度でも導電率が異なるヒステリシスが観察された。これは層間に存在する水分子が昇温時に蒸発し失われるためだと考えられる。異なる水分量の粘土層間化合物を調製し、同様の測定を行ったところ、水分量が多いほどヒステリシスが小さくなったので、先の仮定が裏付けられた。この一連の試料の中で最も高い導電率は90°Cの際に得られた10^<-2.5>Scm^<-1>であった。次に、これらをシート状に成形するため、ナフィオンのアルコール溶液と混合し、薄く塗布・乾燥させた。この複合体膜の導電率を粘土粒子とナフィオンの重量化を変化させながら測定した。その結果、粘土粒子の比率が増えるほど導電率が低下する傾向が得られた。これは混合した粘土粒子が低水分量のもので導電率がナフィオンより低いためである。より水分子を多く含むものでシートが形成できれば逆の傾向が期待できる。また、ヒステリシスは殆ど観察されないことから、粘土粒子をナフィオン膜が緻密に被覆し、水分の蒸発を抑制していると推測される。以上の実験結果から、ナフィオンは粘土層間から水分子が脱離することを抑制するので、最適量の水分子を配置した後に複合体化を行えば、大きな導電率の上昇が期待できる。
CH結合での触媒的カップリング反応によるヘテロ芳香族π電子系の構築

CHホモカップリング反応を鍵反応として利用した,2量体から16量体のオリゴチオフェンの合成をめざして検討をおこなった。これらのオリゴチオフェンを効率的に合成するため,CHホモカップリング反応と,複数の遷移金属触媒を利用するカップリング反応を組み合わせることにより合成した。まず,チオフェンの二量化反応において,種々の置換基をもつブロモチオフェン誘導体のホモカップリング反応について詳細に検討をおこなった。その結果,従来のフッ化銀を添加剤として用い一挙に反応系へ加える方法にくらべ,より安価な硝酸銀とフッ化カリウムを添加剤として,これらを25回に分けて反応系へと加えることにより反応の収率が飛躍的に向上することがあきらかになった。これらの手法を用いることによりオリゴチオフェンの合成に成功した。また,反応の詳細を解明することをめざし有機パラジウム錯体,有機白金錯体を合成し化学量論的な反応をおこなうことで機構の解明に関する研究をおこない,重要な中間体と考えられる有機金属錯体を単離構造解析することにも成功した。
ナノ相関形成その場観察による超強磁性流体状態の検証と解明

現在,ブレインマシンインターフェイスが現実味を帯びつつあるが,臨床的な利用を超え社会で用いられるようになるにはシルードルームを必要としないウエアラブル脳磁計のための新しい磁気遮蔽材が必要となる.本研究では,従来法では困難な粒径20nmクラスの均一な酸化鉄ナノ粒子磁性流体を合成する方法を開発し,それらの粒子の位置の自由度,空間配置,配向や密度揺らぎと粒子間の磁気的協力現象の相関を,高透過力小角X線散乱を用いたその場観察技術を用いて調べ,液体遮蔽材としての潜在力を検討した.また、磁気相関の空間分布が問題となったため、透過中性子分光を用いた新たな評価法(2017日刊工業新聞他)を開発した.現在,米国を中心に「脳活動を計測し機械を直接制御する」というブレインマシンインターフェイスBMI」が現実味を帯びつつあるが,臨床的な利用を超え社会で用いられるようになるには非侵襲・非接触のインターフェイスが必須であり,シルードルームを必要としないウエアラブル脳磁計はその要である.本研究では,従来法では困難な粒径20nmクラスの均一な酸化鉄ナノ粒子磁性流体を合成する方法を開発し,それらの粒子の位置の自由度,空間配置,配向や密度揺らぎと粒子間の磁気的協力現象の相関を,高透過力小角X線散乱を用いた極超低周波磁場中流体内部のナノ相関形成その場観察や極低周波磁化特性計測技術を用いて調べる.そして,これらの結果をシミュレーション結果等と照らし合わせ,理論の予測する超強磁性流体状態を確認しその発現のメカニズムに迫まることで,ウエアラブル脳磁計に必要な液体極超低周波環境磁気フィルタの可能性を示す.初年度である本年度は,オレイン酸とオレイルアミンを用いた無溶媒熱分解法により,これまで作製が難しかった粒径15-20nmの酸化鉄ナノ粒子をサイズを制御して合成することができた.また,小角X線散乱装置の改造では,極超低周波電源を入手しソフトフェライトを用いた磁場その場印加装置を組んだ.一方,超強磁性の解明では,液体での実験の予備研究として固体に分散し強く結合した磁性ナノ粒子についてその磁気相関と遅い磁気応答が乱れた超強磁性として解釈できることを示した.溶媒への分散性に問題が残るものの目的のサイズの酸化鉄ナノ粒子を合成できた.また,小角X線散乱装置内部での極超低周波磁場発生の準備を進捗し,さらに,超強磁性に関する解析も進んでいるので,全体としては概ね順調に進展していると自己評価した.現在,米国を中心に「脳活動を計測し機械を直接制御する」というブレインマシンインターフェイスBMI」が現実味を帯びつつあるが,臨床的な利用を超え社会で用いられるようになるには非侵襲・非接触のインターフェイスが必須であり,シルードルームを必要としないウエアラブル脳磁計はその要である.本研究では,従来法では困難な粒径20nmクラスの均一な酸化鉄ナノ粒子磁性流体を合成する方法を開発し,それらの粒子の位置の自由度,空間配置,配向や密度揺らぎと粒子間の磁気的協力現象の相関を,高透過力小角X線散乱を用いた極超低周波磁場中流体内部のナノ相関形成その場観察や極低周波磁化特性計測技術を用いて調べる.そして,これらの結果をシミュレーション結果等と照らし合わせ,理論の予測する超強磁性流体状態を確認しその発現のメカニズムに迫まることで,ウエアラブル脳磁計に必要な液体極超低周波環境磁気フィルタの可能性を示す.本年度は,オレイン酸とオレイルアミンを用いた無溶媒熱分解法の条件を詳細に検討し,酸化鉄ナノ粒子のサイズだけでなく八面体等の形状も制御できる見通しを得ることができた.また,小角X線散乱では,ソフトフェライトを用いた磁場中その場観察結果について解析を進め,配向状態に関する知見を得ることができた.一方,超強磁性の解明では,前年度に引き続き、分散し強く磁気的に強く結合した磁性ナノ粒子について磁気相関と磁気応答を分析し、超強磁性の発現機構について検討した.液中への分散性への問題は完全には解決されていないものの,合成条件の検討により、目的のサイズ・形状の酸化鉄ナノ粒子を準備できる見込みとなった.また,磁場中小角X線散乱の予備実験結果の解析も進捗し,さらに,超強磁性に関する解析も進んでいるので,全体としては概ね順調に進展していると自己評価した.現在,米国を中心に「脳活動を計測し機械を直接制御する」というブレインマシンインターフェイスBMI」が現実味を帯びつつあるが,臨床的な利用を超え社会で用いられるようになるには非侵襲・非接触のインターフェイスが必須であり,シルードルームを必要としないウエアラブル脳磁計はその要である.本研究では,従来法では困難な粒径20nmクラスの均一な酸化鉄ナノ粒子磁性流体を合成する方法を開発し,それらの粒子の位置の自由度,空間配置,配向や密度揺らぎと粒子間の磁気的協力現象の相関を,高透過力小角X線散乱を用いた極超低周波磁場中流体内部のナノ相関形成その場観察や極低周波磁化特性計測技術を用いて調べる.そして,これらの結果をシミュレーション結果等と照らし合わせ,理論の予測する超強磁性流体状態を確認しその発現のメカニズムに迫まることで,ウエアラブル脳磁計に必要な液体極超低周波環境磁気フィルタの可能性を示す.

本研究では,まず無溶媒熱分解法による酸化鉄ナノ粒子の作製についてサイズだけでなく形状も安定的に制御できる方法を確立した.また,そうして合成した直径20nmクラスの八面体/立方体形状の磁性ナノ粒子分散系に対して、SQUID磁束計や磁場印加機構を加えた小角X線散乱で評価し,磁場中での粒子間磁気相関についての知見を得た。また、そこで磁気相関の空間分布が問題となったため、磁気ブラッグエッジの特徴に着目し、透過中性子分光を用いた新たな評価法(2017.11日刊工業新聞他)を開発した.現在,ブレインマシンインターフェイスが現実味を帯びつつあるが,臨床的な利用を超え社会で用いられるようになるにはシルードルームを必要としないウエアラブル脳磁計のための新しい磁気遮蔽材が必要となる.本研究では,従来法では困難な粒径20nmクラスの均一な酸化鉄ナノ粒子磁性流体を合成する方法を開発し,それらの粒子の位置の自由度,空間配置,配向や密度揺らぎと粒子間の磁気的協力現象の相関を,高透過力小角X線散乱を用いたその場観察技術を用いて調べ,液体遮蔽材としての潜在力を検討した.また、磁気相関の空間分布が問題となったため、透過中性子分光を用いた新たな評価法(2017日刊工業新聞他)を開発した.基本的には順調に進捗しているので,当初計画通り,熱分解法による大粒径磁性ナノ粒子の合成,小角散乱を用いた流体内部相関計測,及び超強磁性発現機構の解明を着実に進める.分散性の問題を速やかに克服し,当初計画通り,熱分解法による大粒径磁性ナノ粒子の合成,小角散乱を用いた流体内部相関計測,及び超強磁性発現機構の解明を着実に進める.磁性材料極超低周波電源が物質・材料研究機構内で調達できたため,使用額が減少した.液中への分散性への問題解決に遅れが出たため,微量粘度計の購入を遅らせ使用額が減少した.大粒径の磁性ナノ粒子の溶媒への分散性等に関し,国際会議等で情報収集する必要が新たに生じたため,これに充てる計画である.速やかに分散性の問題を解決し,その後,流動性を含めて議論するための試験機購入に充てる計画である.