hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
幾何構造と位相不変量の大域解析的研究

多様体上の幾何構造と位相不変量の大域解析を目標として、各自以下の研究成果を得た。芥川:コンパクト4次元多様体上のSeiberg-Witten理論、スピン-c幾何・解析およびその山辺不変量やケーラー曲面への応用等の総合的研究を行った。さらに、今後の研究戦略の明確な方向付けを行った。佐藤:(1)種数2の実型古典的Schottky群を8種類に分類し、それらの群のなすSchottky空間の形状および基本領域を求めた。(2)Jφrgensen数およびJφrgensen群の研究を行った。久村:コンパクト多様体の上のリーマン計量と正のC∞関数の組全体に熱核を使って距離を導入し、そのコンパクト性、族の閉包の性質、固有値との関係などを調べ、また、それをいくつかの例に応用し研究した。中西:位相的有限型2次元双曲的軌道体のTeichmuller空間の実解析的理論についての研究を行った。1つの位相的有限型曲面上の標識(marking)付き双曲的計量のなすTeichmuller空間は、曲面上のいくつかの閉曲線の組を適切に与えたとき、それらが定める測地弧長関数によって実解析的にパラメトライズされる。このパラメータによるTeichmuller空間の実代数曲面としての具体的な表現を与え、写像類群の表現、Teichmuller空間のWeil-Petersson幾何の問題に応用した。納谷:階数1の対称空間の離散変換群の不連続領域上に定義される標準的計量の研究を行なった。とくに、CR構造、擬エルミート構造の四元数的類似を定式化し、標準的計量の研究に応用した。橋本:アーベル微分の定める幾何構造について調べてきたが、さらに曲面の射影構造のモノドロミーの縮小という観点から、定平均曲率曲面の表現公式との関連について考察した。多様体の幾何構造の解析を目標として、各自以下の研究成果を得た。芥川:3次元定曲率空間形内の曲面に対する既に知られていた表現公式、すなわちWeierstrass、Kenmotsu、BryantおよびKokubuの表現公式を、Kenmotsu型表現公式またはその変形公式として統一的に得るメカニズムを発見し、3次元において表現公式求める問題を完成させた。また新しく得られた表現公式から生じる、"完備でないtarget spaceへの調和写像に対するDirichlet問題"の解の構成法を与え、3次元双曲空間内の完備単連結CMCH(|H|<1)曲面の一般的構成法を得た。佐藤:古典的Schottky群および古典的Schottky空間の研究に関して;実形の場合にSchottky空間の形状・Schottky modular群および基本領域を求めた。応用として、それらの群のJφrgensen数8種類をすべて求めた。久村:熱核を使って定義されるスペクトル距離に関する多様体の収束の例をいくつか構成した。特に、S^1主束のスペクトル収束の極限で、そのファイバーが一点になる例等を構成した。中西:錐点つき双曲曲面のTeichmuller空間の実代数的表現を求めた。その応用として、写像類群の表示を得た。また4つの錐点をもつ球面のmoduli空間のWolpertの2次形式による面積の計算をした。納谷:複素Klein群の不連続領域上に定義される標準的擬Hermite構造と、その剛性問題への応用について研究を行った。橋本:Einstein重力場を背景とするYang-Mills場について、Ashtekar形式をもちいて研究した。本年度は、昨年度に引き続き、多様体上の幾何構造と位相不変量の大域解析を目標として、各自以下の研究成果を得た。

芥川:コンパクト4次元多様体上のSeiberg-Witten理論、スピン-c幾何・解析およびその山辺不変量やケーラー曲面への応用等の総合的研究を行った。さらに、今後の研究戦略の明確な方向付けを行った。佐藤:(1)種数2の実型古典的Schottky群を8種類に分類し、それらの群のなすSchottky空間の形状および基本領域を求めた。(2)Jorgensen数およびJorgensen群の研究を行った。久村:コンパクト多様体の上のリーマン計量と正のC^∞関数の組全体に熱核を使って距離を導入し、そのコンパクト性、族の閉包の性質、固有値との関係などを調べ、また、それをいくつかの例に応用し研究した。中西:位相的有限型2次元双曲的軌道体のTeichmuller空間の実解析的理論についての研究を行った。1つの位相的有限型曲面上の標識(marking)付き双曲的計量のなすTeichmuller空間は、曲面上のいくつかの閉曲線の組を適切に与えたとき、それらが定める測地弧長関数によって実解析的にパラメトライズされる。このパラメータによるTeichmuller空間の実代数曲面としての具体的な表現を与え、写像類群の表現、Teichmuller空間のWeil-Petersson幾何の問題に応用した。納谷:階数1の対称空間の離散変換群の不連続領域上に定義される標準的計量の研究を行なった。とくに、CR構造、擬エルミート構造の四元数的類似を定式化し、標準的計量の研究に応用した。橋本:アーベル微分の定める幾何構造について調べてきたが、さらに曲面の射影構造のモノドロミーの縮小という観点から、定平均曲率曲面の表現公式との関連について考察した。
分子シンクロナイゼーションを発現するミクロ領域における構造と物性に関する研究

1.ナノレオロジー測定システムの構築単一分子を原子間力顕微鏡のカンチレバーと金属単結晶基板の間に挟み、任意の波形で分子の延伸と圧縮を繰返すカンチレバー操作用ピエゾ駆動部の構築ならびにその試料調整法を検討した。また、カンチレバーによる単一分子の延伸と圧縮に対して、同位相同周期で分子が反応する場合の観測結果に加えて、圧縮するとさらに引力(分子が縮む力)が働く逆位相現象が確認された。2.単一分子リフォールディング現象のシミュレーション上述の現象は分子自体がある延伸長の領域で自発的にリフォールディング(3次元的再構成)とアンフォールディングを繰返していることに相当すると考えられる。そこで、フォースカーブ測定から実測されたように、分子のバネ定数が延伸長に依存する系(分子のバネ定数が不連続に変化する系)を仮定してシミュレーションを試みたところ、実験結果を再現する波形が得られ、本研究におけるプローブ手法によって単一分子を対象としたナノレオロジー計測の可能性が示唆された。また本ナノレオロジー計測システムを用いて、単一高分子鎖の伸張実験、両末端をSH置換したポリスチレンでの再現性のあるデータを取得している。以上の成果は、本研究におけるプローブ手法が、分子シンクロナイゼーションに関する、個々の分子に対するレオロジーに代表される動的現象に対して重要な知見を与えることを示している。1.近接場光学プローブの構築局所的な分子の挙動や発光現象を観察するために、先鋭化光ファイバを形成し、走査型プローブ顕微鏡のピエゾ部分に固定し、その有用性を確認した。特に色素の発光寿命とスペクトル、さらに生体分子のイメージングと光学的信号検出を行った結果、前者はフォトンカウンティングにより局所的なスペクトルを示すことが出来、後者では非破壊によるその場信号検出の可能性を確認した。例えば、金属基板近傍に存在する色素の発光寿命はバルクのそれとは異なることが実測された。また生理的活性状態下における生体分子の信号検出では、モルフォロジーと併せて、信号強度並びに信号形状の位置依存も確認した。2.ナノレオロジープローブの構築単一分子を原子間力顕微鏡のカンチレバーと単結晶基板の間に挟み、任意の波形で分子の延伸と圧縮を繰返すシステムならびにその試料調整法を検討した。分子/基板間ないし分子/カンチレバー間の結合は分子の両端にSH基を導入し、基板とカンチレバー表面に金(基板は単結晶)を用いることによりS-Auの化学結合で実現している。カンチレバーによる延伸と圧縮に対して、同位相同周期で分子が反応する場合の観測結果に加えて、圧縮するとさらに引力が働く逆位相現象も確認された。これは分子自体がある延伸長の領域で、自発的にフォールディングとアンフォールディングを繰返していることに相当すると考えられる。そこで、分子のバネ定数が延伸長に依存する系を仮定してシミュレーションを試みたところ、実験結果を再現する波形が得られ、本研究におけるプローブ手法によって単分子を対象としたナノレオロジー計測の可能性が示唆された。
小胞体形成に必須な新規因子PecanexのNotch情報伝達における機能の解析

多細胞生物におけるNotch受容体(Notch)を介した情報伝達系(Notch情報伝達系)は、細胞間の直接的接触による細胞間相互作用で機能し、多様な細胞運命を決定しています。ショウジョウバエpecanex(pcx)のホモ接合体同士から生まれた胚(pcx-胚)は、Notch情報伝達の喪失を示す神経細胞の過形成が起こることから、Notch情報伝達系の構成遺伝子として考えられてきましたが、その機能についてはこれまで全く理解されていませんでした。これまでの私の研究結果から、PcxはNotchが活性化されるまでの過程で機能していることがわかりました。また、Pcxは小胞体タンパク質であり、pcxは小胞体の形態形成に必須であることが示唆されました。そこで私は、Notch情報伝達系はPcxの小胞体における機能に依存して起きると予測し、Notchが小胞体内で活性化のために受けるプロセスの一つ、フォールディングに対するpcxの影響を調べました。小胞体内にフォールディングされないタンパク質が生じることを小胞体ストレスといいます。小胞体ストレスを受けた細胞では、ストレス状態から回避するために、フォールディングを向上する遺伝子の発現誘導が起こります。この一連の応答は、unfolded protein response(UPR)と呼ばれています。これらの遺伝子に対する転写因子Xbp1をコードする遺伝子をpcx胚内で強制発現させ、神経過形成や小胞体の異常に改善が見られるかを調べた結果、いずれも顕著に救済されることがわかりました。そこで平成23年度では、UPRの誘導が、pcxの有無によるかを調べました。小胞体ストレスを介してUPRを誘導することが知られているドミナントネガティブ型の小胞体シャペロン、Hsc70-3をpcx胚内で強制発現させ、UPR誘導の指標となる活性化型Xbp1の検出をRT-PCRによって行いました。その結果、pcxが喪失してもUPRが誘導されることが明らかとなりました。さらに、Notchの特異的なシャペロンとして知られるO-fucosyltransferase1をpcx胚内で強制発現させたところ、neurogenic表現型の抑制が見られました。これらの結果は、pcxがNotchのフォールディングに機能している可能性を示唆しています。研究を始めた当初は、pcxホモ接合体どうしの交配から生まれた胚(pcx胚)における小胞体の形態異常が、pcxのNotch情報伝達系における機能を理解する唯一の手がかりでした。これまでの研究結果から、pcxが小胞体のシャペロン機能を介してNotch情報伝達系を制御している可能性が示唆されました。本研究によって、Notch情報伝達の制御における新たな側面が見えてきたと考えています。また、pcxの調節因子の探索という新たな研究も始めており、候補因子がいくつか挙がってきています。以上の理由から、本研究はおおむね順調に進展しているものと評価しました。pcxホモ接合体どうしの交配から生まれた胚(pcx胚)はNotch情報伝達系の異常を意味する神経過形成を示します。pcxホモ接合体のメスに野生型のオスを交配させて生まれた胚(pcx/+胚)では、神経過形成が抑制されます。このpcx/+胚は、18°Cで飼育すると胚性致死となります。また、25°Cではサナギまで生存し、28°Cでは成虫まで生存します。そこで私は、pcxホモ接合体のメスに、染色体上の任意の領域が欠失した染色体欠失突然変異系統のオスを、25°Cまたは28°Cで交配させることにしました。生まれた胚が25°Cで成虫まで生存する、または28°Cで胚性致死となった場合、染色体上の欠失領域にはpcxと相互作用する調節因子がコードされている可能性が高いと予測しています。現在は第2染色体を網羅し、8系統が候補として得られています。ショウジョウバエpecanex (pcx)のホモ接合体同士から生まれた胚(pcx胚)は、Notch情報伝達の喪失を示す神経細胞の過形成が起こることから、Notch情報伝達系の構成遺伝子として考えられてきましたが、その機能についてはこれまで全く理解されていませんでした。また、Pcxは小胞体タンパク質であり、pcx胚で小胞体が肥大することから、pcxは小胞体の形態形成に必須であることが示唆されました。これらの結果から、私は、Notch情報伝達系はPcxの小胞体における機能に依存して起きると予測しました。そこで平成22年度では、Notchが小胞体内で活性化のために受けるプロセスの一つ、フォールディングに対するpcxの影響を調べました。これらの遺伝子に対する転写因子Xbp1をコードする遺伝子をpcx胚内で強制発現させ、神経過形成や小胞体の異常に改善が見られるかを調べました。その結果、いずれも顕著に救済されることがわかりました。

これらの結果から、pcx胚におけるNotch情報伝達の喪失は、小胞体機能の異常が原因であり、またこれはUPR制御下にあることが明らかとなりました。今後は、Pcxが関与する小胞体機能に注目し、Pcxの生化学的な機能について詳細な解析を行っていきたいと考えています。多細胞生物におけるNotch受容体(Notch)を介した情報伝達系(Notch情報伝達系)は、細胞間の直接的接触による細胞間相互作用で機能し、多様な細胞運命を決定しています。ショウジョウバエpecanex(pcx)のホモ接合体同士から生まれた胚(pcx-胚)は、Notch情報伝達の喪失を示す神経細胞の過形成が起こることから、Notch情報伝達系の構成遺伝子として考えられてきましたが、その機能についてはこれまで全く理解されていませんでした。これまでの私の研究結果から、PcxはNotchが活性化されるまでの過程で機能していることがわかりました。また、Pcxは小胞体タンパク質であり、pcxは小胞体の形態形成に必須であることが示唆されました。そこで私は、Notch情報伝達系はPcxの小胞体における機能に依存して起きると予測し、Notchが小胞体内で活性化のために受けるプロセスの一つ、フォールディングに対するpcxの影響を調べました。小胞体内にフォールディングされないタンパク質が生じることを小胞体ストレスといいます。小胞体ストレスを受けた細胞では、ストレス状態から回避するために、フォールディングを向上する遺伝子の発現誘導が起こります。この一連の応答は、unfolded protein response(UPR)と呼ばれています。これらの遺伝子に対する転写因子Xbp1をコードする遺伝子をpcx胚内で強制発現させ、神経過形成や小胞体の異常に改善が見られるかを調べた結果、いずれも顕著に救済されることがわかりました。そこで平成23年度では、UPRの誘導が、pcxの有無によるかを調べました。小胞体ストレスを介してUPRを誘導することが知られているドミナントネガティブ型の小胞体シャペロン、Hsc70-3をpcx胚内で強制発現させ、UPR誘導の指標となる活性化型Xbp1の検出をRT-PCRによって行いました。その結果、pcxが喪失してもUPRが誘導されることが明らかとなりました。さらに、Notchの特異的なシャペロンとして知られるO-fucosyltransferase1をpcx胚内で強制発現させたところ、neurogenic表現型の抑制が見られました。これらの結果は、pcxがNotchのフォールディングに機能している可能性を示唆しています。研究を始めた当初は、pcxホモ接合体どうしの交配から生まれた胚(pcx胚)における小胞体の形態異常が、pcxのNotch情報伝達系における機能を理解する唯一の手がかりでした。これまでの研究結果から、pcxが小胞体のシャペロン機能を介してNotch情報伝達系を制御している可能性が示唆されました。本研究によって、Notch情報伝達の制御における新たな側面が見えてきたと考えています。また、pcxの調節因子の探索という新たな研究も始めており、候補因子がいくつか挙がってきています。以上の理由から、本研究はおおむね順調に進展しているものと評価しました。pcx
歯胚発生に関わる遺伝子の研究

マウス歯胚歯根形成期にてin situhybridization法を行った。その結果、歯根形成期にPgk1遺伝子並びにATPase6遺伝子のmRNA発現が認められた。Pgk1の実験結果として、歯根形成初期では内エナメル上皮、外エナメル上皮にmRNA強発現が認められた。歯根形成後期では象牙芽細胞、エナメル芽細胞に限局したmRNA強発現を認めた。ATPase6の実験結果として、Pgk1と同様に歯根形成初期では、内エナメル上皮および外エナメル上皮に限局したmRNA強発現を認めた。歯根形成後期では象牙芽細胞、外エナメル上皮、エナメル芽細胞へのmRNA強発現が認められた。目的:本研究では、歯牙発生の複雑な制御機構を解明し、それを臨床応用することである。本研究ではPgk1とATPase6の2つの遺伝子に着目する。Pgk1は解糖系の6番目の酵素であり、高エネルギーリン酸化反応の触媒因子である。ATPase6はミトコンドリアDNAにコードされており、電子伝達系によるATP合成に必要不可欠な因子である。我々はこれまでに、マウス下顎臼歯の歯胚発生初期に発現する15種の遺伝子(ATPase6, Pgk1を含む)をcDNAサブトラクション法により検出し、それら遺伝子のうち数種類が歯胚発育過程で発現していることをin sutuhybridization (ISH)法により明らかにしている。ATPase6、Pgk1 mRNAについても歯胚での発現が認められており、特に歯胚上皮肥厚期からエナメル器形成期の上皮、鐘状期の内エナメル上皮に特異的な発現を示した。Pgk1、ATPase6はそれぞれ嫌気的、好気的ATP産生に関わる遺伝子であるが、歯胚発生期においてmRNA発現が歯胚細胞で一部強発現を認めることから、エネルギー産生以外の機能に関与する可能性が示唆される。研究実施計画:本研究における平成21年度の計画は、歯胚歯根形成期におけるPgk1、ATPase6 mRNA発現を時空間的に確認し、歯周組織形成においてこれらの因子がどのような組織(細胞)に発現しているのかを検索することである。上記研究結果は平成22年度に学会発表予定である。(研究の目的)マウス歯胚の歯根形成期における、Pgk1ならびにATPase6の遺伝子発現を確認すること。(研究実施計画)歯根形成期に着目し、マウス歯胚を用いてin situ hybridization法を行った。その結果、歯根形成期にPgk1遺伝子並びにATPase6遺伝子の発現を認めた。Pgk1の実験結果として、生後0日齢では内エナメル上皮および外エナメル上皮に限局した強発現を認めた。また、歯胚間様に弱い発現が認められた。生後2日齢において、内エナメル上皮および象牙芽細胞に限局した強発現が認められた。外エナメル上皮への発現はやや弱い。生後4日齢では、象牙芽細胞およびエナメル芽細胞への発現が認められた。生後6日齢において、象牙芽細胞への弱い発現が認められ、エナメル芽細胞への強発現が認められた。生後8日、10日齢においては、ヘルトウィッヒ上皮細胞に発現が認められた。ATPase6の実験結果として、Pgk1と同様に生後0日齢では内エナメル上皮および外エナメル上皮に限局した強発現を認めた。生後2日齢において、外エナメル上皮に限局した強発現が認められた。生後4日齢では、象牙芽細胞および外エナメル上皮への発現が認められた。生後6日齢において、象牙芽細胞への弱い発現とエナメル芽細胞への強発現が認められた。しかしながら両遺伝子は、歯胚の成長に伴い発現は認められるものの、歯胚発生初期ほどの強発現を示さなかった。In situ hybridization法で得られた結果について、さらなる考察を深めるため、現在マウス歯胚歯根形成期のタンパク実験を遂行中である。実験手技として、蛍光免疫染色法、ウエスタンブロッティング法、免疫沈降法を行う予定である。
Impacts of Access to Infrastructure on Human and Community Development in Hilly-Mountainous Area: Evidence from Rural Nepal

この研究プロジェクトの開始時には、2015年4月25日に発生したマグニチュード7.8の大地震で研究施設が破壊された。そのため、すでに設定された目標とともに、地震の社会経済的影響を調べることも目的とした。研究サイトの不利な状況にもかかわらず、計画されたすべての活動は時間通りに完了し、目的は達成されました。研究成果は、いくつかの国際会議や国別会議で発表されました。開発実践(Routledgeジャーナル)とグローバル社会福祉(Springer Natureジャーナル)の2つの論文が公開されました。研究成果は、世帯調査が実施された地方レベルでも提示された。経済政策論
誘電泳動と細胞膜電気破壊を利用した高感度細菌センサの開発

(1)細胞膜電気破壊に用いる高電界パルスの波形最適化と細菌検出への応用・高電界パルスの印加時間を10msとすることで、測定の妨げとなる金属電極からのイオン溶出を抑制することができた。これにより、ブランクサンプルに対してはパルス印加時のコンダクタンス変化をほぼゼロにすることに成功した。・細胞膜電気破壊に用いるパルス波形として、従来用いていた正弦波よりも両極性矩形波パルスの方が効率的に細胞膜を破壊できることがわかった。・上記の最適化パルス波形を用いることで、大腸菌の検出感度を従来の10^4CFU/mlから10^2CFU/mlに向上させることに成功した。(2)抗体固相化電極と細胞膜電気破壊を併用した選択的DEPIM法の開発・表面に抗体を予め物理吸着させた電極を用いることで、誘電泳動した大腸菌を抗原抗体反応によって泳動後も電極上に保持する方法を開発した。・上記の操作を多数回繰り返すことにより、保持される菌数とコンダクタンス変化が増加することを示した。・上記の手法では、電極への細菌の非特異的吸着を完全に抑制することはできず、充分な選択性を実現することはできなかった。そこで、誘電泳動力を弱めターゲット細菌のみが高い選択性で捕集される方法を提案した。この手法に細胞膜電気破壊を併用することで、大腸菌とセラチア菌の混合懸濁液から大腸菌のみを選択的に検出できることを実証した。(3)DEPIMによる歯垢細菌の選択的検出法に関する基礎検討・代表的な歯垢細菌であるS.sobrinusのDEPIM応答を調べた結果、菌数にほぼ比例してコンダクタンス上昇率が増大することがわかった。(4)ナノマテリアルの誘電泳動集積とセンサへの応用・誘電泳動によってカーボンナノチューブやZnOナノワイヤーなどのナノマテリアルをマイクロ電極間に集積できることを示した。・ナノマテリアル集積に伴う電極間インピーダンスの変化をDEPIMにより測定できることを確認した。1.電気細胞膜破壊による高感度細菌検出(1)誘電泳動により細菌をマイクロ電極間に捕集した後に、電界強度を増加すると細胞膜破壊による過渡的なコンダクタンス上昇が発生することがわかった。(2)上記の方法によって、イースト菌の検出感度を約50倍に上昇させることができた。その結果、10^2CFU/mLのイースト菌を15分で検出することに成功した。(3)イースト菌よりも小さな大腸菌に対しては、(1)の方法による感度上昇は小さかった。そこで、高電界印加時間を10msに制限するなどした新しいパルス電界波形を提案し、10^2CFU/mLの大腸菌を3時間で検出することに成功した。2.抗原抗体反応と電気細胞膜破壊の組み合わせによる選択的細菌検出(1)表面に大腸菌抗体を固相化したマイクロ電極を用い、誘電泳動により捕集した大腸菌を電極上に固相化することができた。(2)上記の方法によって、大腸菌とシュードモナス菌の混合懸濁液から、大腸菌を選択的に検出できることを実証した。(3)抗体固相化電極と電気細胞膜破壊を組み合わせて使用することで、低濃度の大腸菌を検出することに成功した。3.カーボンナノチューブを用いた細菌検出(1)大腸菌抗体を吸着させたカーボンナノチューブをマイクロ電極上に誘電泳動集積し、抗原抗体反応によるカーボンナノチューブのコンダクタンス変化を測定する実験を行った。

その結果、抗原抗体反応によるものと思われるコンダクタンスの低下が観測される場合もあったが、現時点では十分な再現性が得られていない。(2)誘電泳動によるカーボンナノチューブの集積量を、インピーダンス計測によってリアルタイムで定量する方法を開発した。(1)抗体固相化電極と細胞膜電気破壊を併用した選択的DEPIM法の開発・表面に抗体を予め物理吸着させた電極を用いることで、誘電泳動した大腸菌を抗原抗体反応によって泳動後も電極上に保持する方法を開発した。・上記の操作を多数回繰り返すことにより、保持される菌数とコンダクタンス変化が増加することを示した。・上記の手法では、電極への細菌の非特異的吸着を完全に抑制することはできず、充分な選択性を実現することはできなかった。そこで、誘電泳動力を弱めターゲット細菌のみが高い選択性で捕集される方法を提案した。この手法に細胞膜電気破壊を併用することで、大腸菌とセラチア菌の混合懸濁液から大腸菌のみを選択的に検出できることを実証した。(2)DEPIMによる歯垢細菌の選択的検出法に関する基礎検討・代表的な歯垢細菌であるS.sobrinusのDEPIM応答を調べた結果、菌数にほぼ比例してコンダクタンス上昇率が増大することがわかった。(3)ナノマテリアルの誘電泳動集積とセンサへの応用・誘電泳動によってカーボンナノチューブやZnOナノワイヤーなどのナノマテリアルをマイクロ電極間に集積できることを示した。・ナノマテリアル集積に伴う電極間インピーダンスの変化をDEPIMにより測定できることを確認した。・誘電泳動集積したZnOナノワイヤーによって、nW/cm2オーダーの微弱紫外光を検出することに成功した。同技術は、蛍光標識プローブの高感度検出法となり得るものである。
カーボンナノチューブのスピンメカニクス

本研究は、カーボンナノチューブにおける電子の角運動量状態を明らかにすること、そして、電子格子結合を介して、電子系の角運動量が格子系に伝達する状況を理論的手法により調べることを目的としている。この研究を通じ、異種量子間の結合や散逸の微視的なメカニズムの探求といった基礎科学への寄与や、さらには高効率で駆動する回転子などの応用への道筋を与えることを目指している。昨年度までの研究で、ナノチューブに閉じ込められた電子がどのような角運動量状態を取るのかを様々な螺旋度のナノチューブに対して調べた。その結果、多くのナノチューブでは谷状態が結合するため、2つの谷に由来する軌道の縮退が解かれることが明らかとなった。この場合、電子数が奇数の場合には不対電子の存在によりナノチューブにスピンが生じる。このような状況を、よく用いられる量子ドットモデルでモデル化した。さらに電子スピンとナノチューブ格子との結合に関し、角運動量の伝達する状況のモデル化を行った。それらのモデルをもとに、角運動量移行に伴う回転機構を用いた回転子として、スピンフィルタ構造を有し、かつ、軸周りに自由に運動できる自立チューブ構造を提案し、理論モデルを提唱した。この系の回転の様子を調べるため、マスター方程式の方法で系の時間発展を定式化し、数値計算プログラムを開発した。開発したプログラムにより数値計算を実行することで、電子スピンの反転に伴い回転子が回転する様子を示した。さらに、昨年度までの研究でナノチューブの有効一次元格子模型を開発し、これによりナノチューブの低エネルギーの電子状態を定量的に再現することが可能となった。有効一次元格子模型をもとに、ナノチューブ-超伝導ハイブリッド構造の解析を行い、伝導に寄与する角運動量状態に着目し、超伝導ギャップ中に端状態が現れることを明らかとした。29年度が最終年度であるため、記入しない。この研究を通じ、異種量子間の結合や散逸の微視的なメカニズムの探求といった基礎科学への寄与や、さらには高効率で駆動する回転子やスピンや谷自由度の高感度センサー実現への道筋を与えることを目指している。本年度は、ナノチューブに閉じ込められた電子が、境界条件や外場のもと、どのような角運動量状態を取るのかを、様々な螺旋度のナノチューブに対して調べた。ナノチューブの電子状態を、ナノチューブ軸周りの角運動量の観点から整理することで、2つの谷状態が同じ角運動量を有する場合と、異なる角運動量を有する場合とがあることを示した。様々な螺旋度のうち80パーセントを超すナノチューブにおいては、谷が同じ角運動量を有するため、対称性の観点からは谷結合が避けられないことが明らかとなった。従来の谷分離を前提とする解析に対し、谷結合を含んだ電子状態の詳細を解析するために、スピン軌道相互作用を取り込んだ有効1次元格子モデルを導出した。これにより微視的なスピン状態を効率的に調べる基礎を構築した。また、外部磁場の印加に伴い特定の電子状態を操作するなど、電子状態のフィルタリングに関する研究を行った。さらに、電子と格子との結合に関し、古典的および量子論的な定式化を行った。ナノチューブ内の電子の角運動量状態を詳細に調べる際の出発点となる、スピン軌道相互作用を取り込んだ有効一次元格子模型を構築した。また、電子系と格子系の相互作用の定式化を行い、次年度の研究計画に必要な基礎を築いた。

これまでの研究で明らかとした一電子状態と、その研究の中で導出した有効一次元格子模型に加え、格子系との結合の定式化をさらに一般化し、電子系と格子系の結合の詳細を引き続き調べる。29年度が最終年度であるため、記入しない。
O型血清の示すABO式血液型亜型血球の凝集能の解明

前年度において,O型血清中の抗A,抗B,抗A,Bの各抗体は,A型あるいはB型血清由来の型的抗体に比べて,いずれも亜型・変異型血球に対する凝集能が高いことを明らかにした.そこで,今年度は,O型血清由来の型的抗体とA型ならびにB型血清由来の型的抗体との間の糖結合特異性の差異について糖固定化吸着体(シンソルブ)を用いた凝集素吸収試験法によって比較検討した.O型とB型血清由来の各抗A抗体は,A型活性を示すGalNAcα1-3Gal-,GalNAcα1-3(Fucα1-2)Gal-,GalNAcα1-3Galβ1-4GlcNAc-,GalNAcα1-3Galβ1-4Glc-,GalNAcα1-3GalNAc-の各糖のシンソルブによって全く同じように吸収され,また,O型とA型血清由来の各抗B抗体は,B型活性を示すGal-,Galα1-3(Fucα1-2)Gal-,Galα1-3Galβ1-4GlcNAc-,Galα1-3Galβ1-4Glc-の各糖のシンソルブによって全く同じように吸収された.O型血清由来の抗A,B抗体は,A型あるいはB型活性を示すシンソルブのいずれによっても吸収されたが,シンソルブによっては吸収した後に残存する抗体活性が単特異的抗体に比べてやや高いものがあった.その外に非還元末端にα1-3結合ではないがGalNAcまたはGalをもつ糖のシンソルブ(13種)とH活性糖のシンソルブ(2種)についても検討したが,これらによってはいずれの抗体も吸収されることはなかった.この吸収試験では,亜型や変異型血球を用いず,もっぱら通常のA型ならびにB型血球を指示血球として用いたことや,今回用いた糖が型活性を示す糖鎖の中のほんの一部に過ないことなどから,直ちに結論する訳にはいかないが,糖に対する結合特異性については,検討した範囲において,O型血清中の型的抗体とA型あるいはB型血清中のそれとの間に著しい違いは認められなかった.前年度において,O型血清中の抗A,抗B,抗A,Bの各抗体は,A型あるいはB型血清由来の型的抗体に比べて,いずれも亜型・変異型血球に対する凝集能が高いことを明らかにした.そこで,今年度は,O型血清由来の型的抗体とA型ならびにB型血清由来の型的抗体との間の糖結合特異性の差異について糖固定化吸着体(シンソルブ)を用いた凝集素吸収試験法によって比較検討した.O型とB型血清由来の各抗A抗体は,A型活性を示すGalNAcα1-3Gal-,GalNAcα1-3(Fucα1-2)Gal-,GalNAcα1-3Galβ1-4GlcNAc-,GalNAcα1-3Galβ1-4Glc-,GalNAcα1-3GalNAc-の各糖のシンソルブによって全く同じように吸収され,また,O型とA型血清由来の各抗B抗体は,B型活性を示すGal-,Galα1-3(Fucα1-2)Gal-,Galα1-3Galβ1-4GlcNAc-,Galα1-3Galβ1-4Glc-の各糖のシンソルブによって全く同じように吸収された.O型血清由来の抗A,B抗体は,A型あるいはB型活性を示すシンソルブのいずれによっても吸収されたが,シンソルブによっては吸収した後に残存する抗体活性が単特異的抗体に比べてやや高いものがあった.その外に非還元末端にα1-3結合ではないがGalNAcまたはGalをもつ糖のシンソルブ(13種)とH活性糖のシンソルブ(2種)についても検討したが,これらによってはいずれの抗体も吸収されることはなかった.この吸収試験では,亜型や変異型血球を用いず,もっぱら通常のA型ならびにB型血球を指示血球として用いたことや,今回用いた糖が型活性を示す糖鎖の中のほんの一部に過ないことなどから,直ちに結論する訳にはいかないが,糖に対する結合特異性については,検討した範囲において,O型血清中の型的抗体とA型あるいはB型血清中のそれとの間に著しい違いは認められなかった.1.O型血清中の抗体の分画:A型ならびにB型活性免疫吸着体を用いたアフイニテイ精製手技によって,0型血清中の抗体を抗A活性のみを示す抗体(抗A画分),抗B活性のみを示す抗体(抗B画分),1分子で抗A,抗Bの両活性を示す抗体(抗A,B画分)に分画した.なお,A型ならびにB型血清から同様にして精製した抗A抗体(単特異的抗A抗体)と抗B抗体(単特異的抗B抗体)を対照として以下の検討に用いた.

2.各画分の亜型・変異型血球凝集能:標準血球に対して力価128倍に調製した各抗体溶液に,亜型・変異型血球8例(Ax型:2例,A_3B型:1例,Bm型:4例,ABm型:1例)をつけ,その凝集能を検討した.Ax型血球2例とBm型血球4例中3例では対照とした単特異的抗Aや抗B抗体では全く凝集を認めなかったが,O型血清由来の抗A,B画分と血球の型に対応した抗Aあるいは抗B画分では凝集を認めた(力価2ー4倍).また,A_3B型とABm型血球では,それらの亜型・変異型部分に対する単特異的抗Aや抗B抗体の反応は認められないか(ABm型),認めらても弱い(A_3B型力価1倍)ものであったが,O型血清由来の抗Aあるいは抗B画分では比較的強い反応(力価4ー8倍)が認められた.3.免疫グロブリンクラスの検討:A型あるいはB型血清由来の抗Aや抗B抗体がIgMとIgGの混在したものであるのに対して,O型血清由来の各抗体画分はIgGのみが検出され,免疫グロブリンクラスにおいても違いがみられた.O型血清の示す亜型・変異型血球凝集能は,1分子で抗A,抗B両活性を有するいわゆる交又反応性抗A,B抗体がその本態ではないかと考えられてきている.しかし,今回の成績では,O型血清中の抗A,B抗体のみならず抗Aあるいは抗B活性のみを有する抗体にも亜型・変異型血球凝集能が認められ,O型血清中の抗Aや抗B抗体はA型あるいはB型血清中の抗Aや抗B抗体とは異なった活性をもつことが示された.前年度において,O型血清中の抗A,抗B,抗A,Bの各抗体は,A型あるいはB型血清由来の型的抗体に比べて,いずれも亜型・変異型血球に対する凝集能が高いことを明らかにした.そこで,今年度は,O型血清由来の型的抗体とA型ならびにB型血清由来の型的抗体との間の糖結合特異性の差異について糖固定化吸着体(シンソルブ)を用いた凝集素吸収試験法によって比較検討した.O型とB型血清由来の各抗A抗体は,A型活性を示すGalNAcα1-3Gal-,GalNAcα1-3(Fucα1-2)Gal-,GalNAcα1-3Galβ1-4GlcNAc-,GalNAcα1-3Galβ1-4Glc-,GalNAcα1-3GalNAc-の各糖のシンソルブによって全く同じように吸収され,また,O型とA型血清由来の各抗B抗体は,B型活性を示すGalα1-3Gal-,Galα1-3(Fucα1-2)Gal-,Galα1-3Galβ1-4GlcNAc-,Galα1-3Galβ1-4Glcの各糖のシンソルブによって全く同じように吸収された.O型血清由来の抗A,B抗体は,A型あるいはB型活性を示すシンソルブのいずれによっても吸収されたが,シンソルブによっては吸収した後に残存する抗体活性が単特異的抗体に比べてやや高いものがあった.その外に非還元末端にα1-3結合ではないがGalNAcまたはGalをもつ糖のシンソルブ(13種)とH活性糖のシンソルブ(2種についても検討したが,これらによってはいずれの抗体も吸収されることはなかった.この吸収試験では,亜型や変異型血球を用いず,もっぱら通常のA型ならびにB型血球を指示血球として用いたことや,今回用いた糖が型活性を示す糖鎖の中のほんの一部に過ないことなどから,直ちに結論する訳にはいかないが,糖に対する結合特異性については,検討した範囲において,O型血清中の型的抗体とA型あるいはB型血清中のそれとの間に著しい違いは認められなかった.
零サイドローブ特性を持つパルス圧縮符号の探求と応用

本研究では,レーダの探知性能向上を実現するために,サイドローブが零または最小となる幅広パルス圧縮符号を符号探索により見出し,それらの符号の持つ特性を明らかにすることを目的としている.これまでに,我々はサイドローブが零,または小さなパルス圧縮符号として,圧縮パルスを複数のサブパルスで構成する幅広パルス圧縮符号を提案し,符号長20においてサイドローブが零になる符号を発見している.しかし,符号長が長い提案符号の探索は計算量が莫大なため困難となることから,符号探索のための高速な計算方法について検討を行っている.本研究で対象とする幅広パルス圧縮符号は,2値符号の場合,符号の組合せは符号長が大きくなるにしたがい指数関数オーダで組合せ数が増大する.本研究では符号の全ての組合せについて,自己相関関数を計算しピークサイドローブレベルを求める.このとき,自己相関関数は積和演算となり,この演算量は符号長の長さに基づくことから,この処理においても符号長が長くなるにつれ計算時間が増大する.そこで,スパコンなどの高速な計算機を用いることにより,この自己相関関数を含む符号探索プログラムを実行することを考えている.本年度は,スパコンを用いた符号探索アルゴリズムを検討したが,予想していた探索性能が得られておらず,引き続きアルゴリズムの検討を行う必要があると考えている.本年度はスパコンを用いた幅広パルス圧縮符号の探索方法を開発し,巡回2値や非巡回2値の幅広パルス圧縮符号を対象にしたプログラムを開発することを予定していた.しかし,並列コンピューティングのための符号探索アルゴリズムの検討を行ったが,想定していたほどの探索性能が得られておらず,プログラムの完成には至っていないことから,引き続きアルゴリズムの検討を行う必要があるため.平成30年度は符号探索アルゴリズムの完成を予定していたが,想定していた性能が得られていないことから,引き続きアルゴリズムの検討を行いプログラムの完成を目指す予定である.また,当初計画していたスパコン以外にもGPGPUや最適化アルゴリズムなどを用いる方法についても検討を行う予定である.本研究では,レーダの探知性能向上を実現するために,サイドローブが零または最小となる幅広パルス圧縮符号を符号探索により見出し,それらの符号の持つ特性を明らかにすることを目的としている.これまでに,我々はサイドローブが零,または小さなパルス圧縮符号として,圧縮パルスを複数のサブパルスで構成する幅広パルス圧縮符号を提案し,符号長20においてサイドローブが零になる符号を発見している.しかし,符号長が長い提案符号の探索は計算量が莫大なため困難となることから,符号探索のための高速な計算方法について検討を行っている.本研究で対象とする幅広パルス圧縮符号は,2値符号の場合,符号の組合せは符号長が大きくなるにしたがい指数関数オーダで組合せ数が増大する.本研究では符号の全ての組合せについて,自己相関関数を計算しピークサイドローブレベルを求める.このとき,自己相関関数は積和演算となり,この演算量は符号長の長さに基づくことから,この処理においても符号長が長くなるにつれ計算時間が増大する.そこで,スパコンなどの高速な計算機を用いることにより,この自己相関関数を含む符号探索プログラムを実行することを考えている.本年度は,スパコンを用いた符号探索アルゴリズムを検討したが,予想していた探索性能が得られておらず,引き続きアルゴリズムの検討を行う必要があると考えている.本年度はスパコンを用いた幅広パルス圧縮符号の探索方法を開発し,巡回2値や非巡回2値の幅広パルス圧縮符号を対象にしたプログラムを開発することを予定していた.しかし,並列コンピューティングのための符号探索アルゴリズムの検討を行ったが,想定していたほどの探索性能が得られておらず,プログラムの完成には至っていないことから,引き続きアルゴリズムの検討を行う必要があるため.平成30年度は符号探索アルゴリズムの完成を予定していたが,想定していた性能が得られていないことから,引き続きアルゴリズムの検討を行いプログラムの完成を目指す予定である.また,当初計画していたスパコン以外にもGPGPUや最適化アルゴリズムなどを用いる方法についても検討を行う予定である.研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行した.研究計画に変更はなく,前年度の研究費も含め,当初予定通りの計画を進めていく.
アルキンと遷移金属化合物の錯体形成を利用する新規合成反応の開発

アルキンはCo_2(CO)_8と錯形成すると、直線構造からアルケンに近い構造に変化することが知られている。我々はこの錯形成によるアルキンの構造変化を反応のスイツチに利用できるのではないかと考え、反応として分子内DieIs-AIder反応を選び、錯形成により遠隔位の反応点が接近し反応が進行する可能性について検討を行つた。基質としては両端にジエン部分としてフランを、ジエノフイル部分としてα、β-不飽和エステル部位を有するアセチレン化合物を合成し、これとCo_2(CO)_8との錯形成とこれに引き続く分子内DieIs-AIder反応について検討を行つた。まず上記ジエンおよびジエノフイル部位を持つアセチレン化合物にCo_2(CO)_8を作用させアルキン-Co_2(CO)_6錯体を生成し、引き続いて加熱を行つたがDirIs-AIder反応は進行しなかつた。しかしこの錯体をシリカゲルカラムに担持させたところDieIs-AIder付加体が生成し、シリカゲル上で3:1という比で原料の錯体と平衡にあり、すばやく分取することによりDieIs-AIder付加体の錯体を単離することができた。また単離した付加体の錯体は室温で放置すると容易に逆反応が進行し、原料の錯体との平衡混合物を与えた。(原料の錯体:付加体の錯体=8:1)以上のように上記アセチレン化合物は、そのままでは反応を起こさないが、Co_2(CO)_8と錯形成することにより、分子内DieIs-AIder反応を行わせることができることを見出した。
ショウジョウバエ温度センサーTRPチャネルの環境への適応進化と種分化における機能

33-34°Cを嗜好するDrosophila mojavensisと25-26°Cを嗜好するD.melanogasterで発現するTRPAl mRNAを比較すると、種特異的な選択的スプライシングによりD.mojavensisに特異的なmRNAが存在することが分かった。したがって、D.melanogasterには2種(RCとRD)、D.mojavensisには3種(RC、RD、およびShort)のTRPAlタンパク質が存在する。この5種類のチャネルの活性を解析した結果、全てのチャネルが温度上昇により活性化すること、また両種共にRCの活性化電流が最も大きいことが明らかとなった。高温を嗜好するD.mojavensisの3種類のTRPAlチャネルをD.melanogasterのtrpAl変異体に導入すると、その嗜好温度は高温側にシフトする。すなわち、ショウジョウバエの温度走性行動はTRPAlの種間変異に依存すると言える。しかし、D.melanogasterとD.mojavensis由来のTRPAl (RC)チャネルを比較すると、その活性化温度閾値に大きな違いは見出されず、TRPAlが直接温度センサーとして機能している可能性は低い。次に、ショウジョウバエ各種の嗜好温度選択と代謝速度との関連性について解析したが、D.melanogaster幼虫と異なり、成虫では明確な関連性は存在しないことを明らかにした。ゲノムDNA配列が決定された12種のショウジョウバエは、地球上の様々な地域(北アメリカ砂漠地帯、アフリカ、およびハワイ高地等)で生息しているため、各種が好む温度(温度走性行動)も異なることが予想される。各種が生息する地域の気候への適応が温度センサーTRPチャネルの発現パターンや量の変化(cis-regulatoryelementの変異による)、あるいはチャネル特性の変化(アミノ酸配列の変異による)を引き起こし、ショウジョウバエの種分化の要因の1つとなった可能性が示唆される。そこで、温度勾配を形成させたアルミブロックを用いてショウジョウバエ12種の温度走性行動を測定した。その結果、近縁の2種間(例えば、Drosophila melanogasterとsimulans)においても嗜好温度が全く異なることが明らかとなった。ショウジョウバエに温度走性行動を決定する分子基盤が存在し、これが種によって異なることを示す重要なデータである。12種の中ではD.mojavensisのみが明確な高温嗜好性(33-34°C)を示し、25-26°Cの温度嗜好性を示すD.melanogasterとの比較を中心に解析を進めて行く。
デタッチプラズマ生成でのアルファ粒子の影響と熱粒子制御法の開発

DT核融合炉の運転モードとして提案されている部分デタッチダイバータは、水素又は重水素と損失アルファ(α)粒子が混在する複雑な原子・分子過程と放射過程を伴うため、その物理機構は解明されておらず制御法も未開発になっている。本研究の目的は、東海大学で開発した高熱流シートプラズマ装置(TPD-SheetIV)を用い、ヘリウム2価イオンを含む高熱流ヘリウムプラズマを生成し、水素又は重水素ガスパブで周辺に生成される負イオンをモニターすることにより、低ガス流量で部分デタッチダイバータの熱粒子を制御する高ガス効率熱粒子制御法の開発を目指すことである。本研究を遂行するには、(1)損失α粒子を検出するため、エネルギー分析の可能な新型オメガトロン形質量分析器の開発、(2)高ガス効率ガスダイバータシステムを部分デタッチダイバータに応用することが必要である。平成19年度は、昨年度、設計した新型オメガトロン質量分析器の製作・組立と制御系の開発、性能試験を実施する。以下に本年度(計測機器の組立と性能試験)の成果を示す。(イ)新たにゲートバルブを購入し、昨年度、設計した新型オメガトロン質量分析器の製作・組立を行った。また、差動アンプ、制御電源を購入し計測系の高速化を行った。(ロ)水素、重水素、さらにヘリウム混合ガスにてTPD-SheetIVにより大電流プラズマを生成し、新型オメガトロン質量分析器の性能試験を実施した。(ハ)オメガトロン質量分析器により計測した結果とモデル計算の結果を比較検討することにより、負イオン特性を明らかにし、デタッチダイバータの熱粒子制御システムを確立した。(二)報告書を作成した。本研究を遂行するには、(1)部分デタッチダイバータを制御のために開発したレーザ光脱離法による高効率ガスダイバータ制御システムの高性能化、(2)高速ヘリウム2価イオンと低速のイオン種を分離可能なダイバータプラズマモニター用オメガトロン形質量分析器の開発、(3)3次元高速プロープシステム等が必要である。平成18年度は、新しいオメガトロン質量分析器の設計・製作の一部を実施した。また、基礎研究として、既存の小型オメガトロン質量分析器による水素/重水素/ヘリウムプラズマでのイオン種計測を実施した。さらに、水素/ヘリウム混合実験でのイオン種計測も行った。以下に平成18年度(計測機器の改造による計測部の充実、予備実験の実施)に得られた成果概要を示す。(1)高速のヘリウム2価イオンと低速のイオン種を分離可能なオメガトロン形質量分析器の設計・製作を行った。また、分析器用小型ターボポンプの購入や制御系の製作を実施した。(2)放電電流50Aのヘリウム実験において、ヘリウム2価イオンが全体の18%生成されていることを確認した。(3)水素/重水素実験、さらに、水素/ヘリウム混合実験において、各種分子イオンを検出し、分子性再結合の可能性があることを実験的に示した。
Ia型超新星の光度距離から再構成する宇宙項の状態方程式

本研究の目的は、「宇宙項の状態方程式の解明」であり、今年度は、特に「宇宙項の時間変化による物理定数の時間変化の可能性」の課題に取り組んだ。最近遠方のクェーサーの吸収線の観測から微細構造定数(α)が現在の値から0.001%程小さいのではないか、示唆が得られている。この物理定数の時間変化はダークエネルギーの役割を果たす軽いスカラー場と電磁場との相互作用から説明しうるものである。そこで、この観測結果を独立に検証するうえで必要な2つの観測実験を提言した(Chiba-Kohri(2002))。ひとつは、近傍(z<1)での吸収線の観測である。微細構造定数の時間変化に対する強い制限として知られているオクロ現象(20億年前の天然原子炉)は宇宙論的な観測ではなく、また系統誤差も明らかではない。二つめは、等価原理の破れの実験である。この時間変化が軽いスカラー場によって引き起こされたとしたときに予想される等価原理の破れの効果を評価したところ将来の実験(たとえばSTEP)で検証可能な程度であることが明らかになった。さらに、スカラー場が重力とあらわに結合した理論であるスカラーテンソル理論における密度揺らぎの一般的な定式化を行い、予言される宇宙背景輻射の揺らぎのスペクトルや銀河の質量分布の計算を行った。近い将来の観測により重力定数の時間変化に対して宇宙背景輻射の観測から新しい制限が得られる可能性を指摘した本研究の目的は、「宇宙項の状態方程式の解明」であり、今年度は、「Ia型超新星の観測から予想されるデータをもとにした宇宙項の状態方程式の決定」と「銀河・銀河団による重力レンズ統計の状態方程式依存性」の課題に取り組んだ。前者に関しては、SNAP(Super Nova Acceleration Probe)衛星などによる観測により年間2000個程度の超新星が観測されれば、状態方程式の決定は十分可能である、という結論を得た。また、後者に関しては、主に銀河団による重力レンズ効果について解析を行った。結論として、重力レンズ統計は宇宙モデルの依存性以上に銀河ハローのモデルに非常に敏感であり、宇宙モデルの制限よりはむしろ銀河ハローのモデルに制限がえられる可能性を指摘した(Takahash-Chiba(2001), Chiba-Takahashi(2002))。また、最近遠方のクェーサの吸収線の観測から微細構造定数(α)が現在の値から0.001%程小さいのではないか、示唆が得られている。この物理定数の時間変化をダークエネルギーの役割を果たす軽いスカラー場(quintessence)と電磁場との相互作用から説明しうる可能性とそれがもたらす等価原理の破れの観測可能性についても議論した。近い将来の観測により重力定数の時間変化に対して宇宙背景輻射の観測から新しい制限が得られる可能性を指摘した
草本植物の道管液の流速計測研究を通したＣＳＴ養成プログラムの開発

理科教員が論理的な課題解決法を指導できることを目的として、研究者が研究を進めていく過程を参考にし、体験型模擬授業を行った。論理的思考展開については、研究者へのアンケート調査の結果を解析し、多くの研究者が辿る思考過程を明確化した。模擬授業については、CST育成プログラム受講生に対して、事前の知識についての講義、研究テーマについてワークショップ形式の受講生同士の議論、実験、結果の議論などを行った。授業前後のアンケートには、受講生の授業展開についての考え方に変化がみられ、本形式の授業は論理的課題解決法を教員が学ぶという点では、一定の効果があると考えられる。草本類植物の導管液の流速を測定するための実験装置は24年度作製に成功し、25年度は流速測定を行った。信号は取得できているが、導管液の流速に関連しているものかどうかを確認している。植物は夏場では成長に伴い、水の吸い上げが盛んとなるため、信号強度が大きくなると思われる。流速の季節依存性なども見られるようであるが、データー数がまだ不十分なこともあり、さらならデーターの積み上げが必要と考えている。模擬授業に向けて、研究計画にある計測装置の小型化を行った。24年度に作製した光学系よりも容積的に1/5程度まで小型化できた。集光系を簡素化し、光源も小型のものを用いて、ブレッドボード上に組み上げた。このブレッドボード上の光学系は、ラボジャッキを使用することで、全体の高さを調整できるようになっている。さらに、屋外での測定も可能とするように、光学系と計測装置系とは切り離しが可能としてある。作製した小型計測系での導管液の流速測定を行ったが、完成した時期が冬場に入ってしまったため、植物からの信号が弱くなり、確実なデーターは取得できていないが、導管液の流速を反映しているのではないかと思われる信号は数回取得している。CST育成プログラム受講者に対しての研究授業を上越教育大において年度内に2回行った。別予算により作製した教材を使用し、授業を行ったが、これにより現職教員の理解力などの感触をつかむことができた。また、論理的思考プロセスを整理するために、理工学系の研究者、技術者などから、研究遂行時における思考過程の情報を集めた。この情報を分析して、教育プログラムの作成に生かしていく予定である。24年度は、教材としての妥当性を確認するために、草本類の道管液の流速の計測法の開発に重点を置いた。測定条件としては、植物は光の当たる場所に置き、計測系は高感度の光電子増倍管を用いるため遮光性の高い空間で行う必要がある。植物中を移動する肥料からの発光は微弱であるため、空間的に植物と分光系は離せない。この相反する条件を満たす光学系の製作を行った。分光系を光学的なバンドパスフィルターで隔離し、外部からの光の入射を極力抑えた測定系を構築した。この測定を用いて励起した2か所からの発光の計測を行ったところ、頻度は高くないがデーターの取得が可能となった。計測結果としては、条件や植物種にもよるが、約1×10^-4(m/s)程度の流速であり、植物からの水の蒸散などから推定される値とも矛盾しない結果となっている。また、上越地域では、冬場には草本類が入手できなくなるため、実験室内部での植物の栽培を試みて、測定を行ったが、こちらについてはあまり良い結果は得られなかった。CSTへの教育プログラムについては、検討中である。24年度は、上越教育大のCST受講者に対して2回の模擬授業を行い、受講生の状況の把握を行った。授業テーマは、光の放射等に関する逆2乗則についての実験と講義を行ったものである。模擬授業については、2012年12月に新潟大学で行われた日本理科教育学会北陸支部大会において、「力および放射における逆2乗則を学習する教材の開発」という題目で口頭発表を行った。この結果などを参考に現在、教育プログラムの原案を作成中である。当初の計画としては、平成25年度に構築した実験システムと教育プログラムを実行するということになっていた。研究代表者の所属が変わったこともあったが、予定通り上越教育大学において、CST育成プログラム受講者および、同大学の大学院生に対して模擬授業を行った。昨年度までに、研究者、技術者にアンケートを行った結果を解析し、論理的思考過程の整理を行っていた。この過程を順序立ててたどりながら受講生が、疑似研究体験を行える授業の構成を作成した。授業は3日間に渡って実施した。初日には、事前のアンケート、研究遂行に必要な知識を与えるための授業を行った。2日目は、研究課題として設定した植物の道管液の流速測定に必要な情報を、受講生がネットワーク等を使用して、調査する日とした。