hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イヌがん幹細胞の分離法と遺伝子解析に基づいた治療法の開発

存在するのであればそれはどういった性質を有するのか?といった点についても情報は殆ど得られていない現状にある。本研究の目的は、イヌの悪性腫瘍の克服のために、イヌの種々の悪性腫瘍において1)イヌがん幹細胞を分離・同定しその存在を明らかにする。2)イヌがん幹細胞の遺伝子発現を網羅的な手法から性状を明らかにする。さらに、得られた情報を基に3)イヌがん幹細胞特異的タンパク質に対するモノクローナル抗体や分子インプリントポリマーを作製し、4)がん治療法の全く新しいプロトコールの確立を目指すことである。これまでに申請者は、上記目的遂行のためにa)ヒトの複数の腫瘍のがん幹細胞マーカー分子として知られているCD133に着目した。イヌのいくつかの悪性腫瘍組織においてCD133 mRNAの発現が観察された。このことはイヌの悪性腫瘍においてもがん幹細胞が存在する可能性を示すものである。b)このタンパクに対し、特異的エピトープを含むGST融合タンパクの大腸菌組換え体を作製し、がん幹細胞分離ならびにその細胞純度確認のためにCD133タンパク1抗原につき最低2種類の抗イヌCD133モノクローナル抗体を作製中である。24年度中にFACSソーティング用の抗犬CD133モノクローナル抗体を作成し、犬がん幹細胞分取・培養、遺伝子解析する予定であった。しかし、現在までに作成した抗犬CD133モノクローナル抗体全ては、大腸菌発現タンパクを認識出来るが犬骨髄細胞膜画分中のネイティブなCD133タンパクを認識出来なかったため、FACSソーティングには利用できないことが判明したため。当初の予定通り、イヌCD133タンパクで細胞膜表面突出が予想される2カ所に相当するHisTag融合CD133タンパク大腸菌組換え体を作製し、これらに対する抗体産生クローンが得られた。得られた抗体の有用性を検討するために、各クローンの上清を用いて、イヌ骨髄細胞の膜画分(CD133タンパクの発現が豊富と予想される細胞群とその分画)のWestern Blotを行った。しかしながら、予想される分子量の位置にCD133を検出できなかったことから、得られた抗体はネイティブなCD133タンパクを認識できないことが判明した。目的とするモノクローナル抗体は、ネイティブなタンパクを認識することに加え、その細胞表面部分を認識することが必要である。ネイティブに近い立体構造を想定した細胞表面2カ所とその間に存在する膜貫通領域を含むCD133-GST融合タンパク組換え体を新たに作製した。それを抗原に現在抗体を作成中である。このため、計画よりも遅れている1)CD133に対して従来とは別の領域をターゲットにしたタンパクを大腸菌で発現させ、それに対するモノクローナル抗体を作成する、あるいは2)犬がん幹細胞特異的に発現が予想される他の抗原をターゲットにしたモノクローナル抗体を作成し、がん幹細胞の分取・培養までを行う予定である。
結合軌道モデルによる金属間化合物の結晶構造と熱安定性の予測

新たな機能をもつ金属間化合物を設計するためには、金属間化合物の結晶構造や物性を予測・制御することが必須の条件である。結晶構造や物性は結合電子の性質によって決定される。本研究では、金属間化合物の結晶構造の制御と熱的安定性の予測のために、結合電子の性質から金属間化合物の結晶構造マッピングを試みた。さらに、固体物性における多電子問題を簡略化して結合電子の性質を表現するために、結合軌道モデルと軌道電気陰性度を用いて構造敏感なパラメーターの構築を検討した。本研究では、原子間結合の安定性がバンドギャップと関連することに注目して、結合軌道モデルにもとづいて種々の化合物のバンドギャップを表現できる原子間パラメーター(結合パラメーターとなずける。)の構築を試みた。その結果、このパラメーターは軌道電気陰性度と平均主量子数によって表現されることが明らかとなった。また、結合軌道モデルを用いて結合パラメーターを2つのパラメーター(混成関数Hとバンド減少パラメーターS)に分解し、HとSを座標軸に選択すると、AB型、AB2型など数多くの金属間化合物の結晶構造を分類できることが明らかとなった。さらに、HとSは原子間結合のイオン性と共有性に対応し、金属間化合物の化学結合性を表現できる有効なパラメーターであることも見いだされた。構造パラメーターHとSは結晶構造の制御に適用できるのみならず、金属間化合物の融点などの熱的性質、イオン度と関係する力学的性質(例えば、弾性定数)に応用される可能性が見いだされた。)の構築を試みた。
細胞治療の作用メカニズム解明による新規再生治療の開発

心血管系の再生治療の方法として、これまで骨髄細胞が主に用いられてきたが、採取に全身麻酔を必要とすること、骨や脂肪への分化が懸念されることなどから、我々は末梢血単核球を用いた血管再生治療の開発を行なった。基礎実験の結果、骨髄細胞とほぼ同程度の血管再生能力があることがわかった。その後、従来の治療法では下肢切断が免れない重症下肢虚血患者に末梢血単核球を用いた血管再生治療を行ない、救肢率80%以上、疼病や潰瘍の改善率70-80%など良好な効果を確認した。その高い安全性と有効性から日本で初めて高度先進医療の認定を受けることができた。本年度は、その治療効果や長期予後についてさらに検討した。その結果、透析症例においては、その治療効果が低いこと、予後も悪いことが明らかとなった。それらに対して、非透析症例においては、閉塞性動脈硬化症とバージャー病ともに治療効果を認めたが、治療後の生存率や心血管イベントフリー率については、バージャー病の症例で有意に高かった。再発率に関しては、透析症例と非透析症例、閉塞性動脈硬化症とバージャー病の間にそれぞれ有意差はなかった。レスポンダーとノンレスポンダーの解析では、レスポンダーの生存率が高い候向にあった。今回の検討により、透析患者に対する本治療の妥当性を考慮していく必要があると考えられた。レスポンダーの生存率が高い傾向にあったという結果は、本治療の安全性を示唆している。心血管系の再生治療の方法として,これまで骨髄細胞が主に用いられてきたが,採取に全身麻酔を必要とすること,骨や脂肪への分化が懸念されることなどから,我々は末梢血単核球を用いた血管再生治療の開発を行なった。基礎実験の結果,骨髄細胞とほぼ同程度の血管再生能力があることがわかった。その後,従来の治療法では下肢切断が免れない重症下肢虚血患者に末梢血単核球を用いた血管再生治療を行ない,救肢率80%以上,疼痛や潰瘍の改善率70-80%など良好な効果を確認した。臨床データの解析から,その有効性は,移植された幹細胞数には相関せず,治療後の血管新生促進性サイトカイン値の上昇と相関することが明らかとなった。当時,移植された細胞から放出されるサイトカインがその効果に重要であると考えられていたが,我々が行なったサイトカインのノックアウトマウスを用いた基礎研究から,単核球移植により,虚血肢の骨格筋細胞が刺激され,骨格筋によるサイトカインの発現が亢進することが明らかとなった。さらに詳細な検討を重ねた結果,単核球によって移植部の骨格筋細胞の再生が誘導され,再生中の細胞から豊富に分泌されるサイトカインが血管の再生を促進することが,本治療の作用メカニズムであることが明らかとなった。
医療機器の不具合の特定を支援するインターフェース設計：認知行動モデルに基づく検討

本研究課題は、血液透析の現場で用いられる生命維持管理装置に不具合(警報)が生じた場合に、臨床工学技士(以下、技士)が現場で迅速かつ適切にその原因を特定し、復旧させることができるよう、原因特定を支援するインターフェース設計の要件を明らかにすることを目的とした。2017年度の検討を通して、装置の故障時には技士の多くが情報源として装置モニタに表示される「装置内部の配管概略図」を参照することが分かった。これには主要な配管の圧力値等の情報が表示される。そこで、本年度はメーカ2社の装置について、配管図の表現の差異を明確にした。また、その差異が技士の原因特定失敗にもたらす影響について考察し、配管図の作図において留意すべき事項をまとめた。具体的には、技士の原因特定失敗の要因として以下の要因が挙げられた。1)配管図の情報量:配管系統や状態を色分けして表現していないこと、図の記載粒度が実物の装置内部をイメージするのに十分ではないこと、データの異常を判断するための基準値表示がないこと、パーツの名称表示が欠けていること等2)配管図内の情報の配置:図で表現されたパーツの位置が実物とかけ離れていること、センサーを表現したアイコンとデータの表示位置が離れていること等3)配管図内の情報の表記方法:データの経時変化の表現が適切ではないこと、パーツのアイコン描写が実物に似ていないこと、配管内の液体の流れが一定方向ではないこと(流れの方向が縦横無尽に表現されていること)現状の配管図は、その表示方法や内容、配管の描写粒度等がメーカにより様々であることから、その表現の統一を図るには、上記の事項に該当しないようにデザインすることが必要と考えられた。本研究課題は、血液透析の現場で用いられる生命維持管理装置に不具合(警報)が生じた場合に、臨床工学技士が現場で迅速かつ適切にその原因を特定し、復旧させることができるよう、原因特定を支援するインターフェース設計の要件を明らかにすることを目的とした。本年度は下記の内容を実施した。(1)日常で遭遇しうる不具合を模擬的に生じさせる仕掛けを透析装置に5つ施し、その原因特定を技士7名(経験年数425年目)に行ってもらった。(2)現状の装置の警報発生メカニズム(メーカが想定する警報とその発生原因の連関図)と、(1)での技士の原因特定行動の詳細(参照した情報や行った操作等)をそれぞれ明確化した。(3) (2)を基に、装置モニタのインターフェース設計の問題点を明確にした。特に、1警報名、2データや配管図(装置内部の簡略図)の表現方法に問題が見られた。(4) (3)の問題点のうち、本年度は1警報名に着目し、メーカ2社の装置各1台について計247の警報名を分析した。結果、1)不具合パーツやその状況に関する記載が不明確であること、2) 1つの不具合原因・パーツに集約されすぎた過度に具体的な記載であること、3)記載された不具合が広範囲にわたっていること、4)技士の故障修理には不要な情報を過度に記載していること、5)真の不具合とは関係のない不具合を連想させる記載であること、6)不具合検出の根拠の記載が不明確であること、7) 2つ以上の意味に解釈できてしまう日本語表現であること、8)日本語の意味がそのものが理解しづらいこと、9)専門用語が分かりにくいこと、10)表現方法に統一性がないことといった問題点が明らかとなった。本年度の実験・調査では、当初、透析装置を1種類に限定して行う計画であったが、他社製品との比較検討を加えることで、次年度のインターフェース設計案作成にあたっての要求事項や、検討すべき事項がより広範に明確化できた。これを基に、次年度の設計工程や実証実験が可能な状態である。ただし、本年度より、透析関連学会等のワーキンググループにより、装置メーカ間での警報名等の用語の統一が図られており、今後、現行の警報名が変更になる可能性が高いことから、「研究実績の概要」の(4)で示した問題点を「警報名設計における留意事項」として関連学会に報告した上で、次年度は「どのような警報名が最適か」といった検討は行わないこととする。すなわち、もう一点のインターフェース上の課題であるデータや配管図(装置内部の簡略図)の表現方法に焦点を絞って、インターフェース設計案の作成、実証実験を行っていくこととする。1)配管図の情報量:配管系統や状態を色分けして表現していないこと、図の記載粒度が実物の装置内部をイメージするのに十分ではないこと、データの異常を判断するための基準値表示がないこと、パーツの名称表示が欠けていること等

2)配管図内の情報の配置:図で表現されたパーツの位置が実物とかけ離れていること、センサーを表現したアイコンとデータの表示位置が離れていること等3)配管図内の情報の表記方法:データの経時変化の表現が適切ではないこと、パーツのアイコン描写が実物に似ていないこと、配管内の液体の流れが一定方向ではないこと(流れの方向が縦横無尽に表現されていること)現状の配管図は、その表示方法や内容、配管の描写粒度等がメーカにより様々であることから、その表現の統一を図るには、上記の事項に該当しないようにデザインすることが必要と考えられた。今後における研究の進め方としては、下記の3点を実施する。(1)データや配管図の表現方法における問題点の洗い出しを行う。具体的には、メーカ間における表現方法の差異を分析し、技士の原因特定失敗との関係性について明らかにする。(2)前述の理由より、特に検討が求められる配管図やそのデータの表現方法について焦点を絞り、(1)の問題点を解決するための複数パターンのプロトタイプを作成する。(3)(2)で作成したプロトタイプと現行のインターフェースをそれぞれ用いて、不具合の原因特定を技士に行ってもらう。そして、原因特定の成否率や、特定に要する所用時間等について比較し、時間短縮効果や原因特定成功率向上、満足度などについて検証する。H29年度の研究範囲である技士の認知的タスク分析を行うに当たっては,対象者の注視点を記録することが可能なアイマークレコーダ本体を購入し,それを実施した.H30年度は,その分析をより発展させ,注視時間の正確な計測や注視範囲の見える化等を行い,それを透析装置インタフェースの設計に反映させる予定であるため,それら詳細な分析を専門に行うことが可能な分析用ソフトウェアを,29年度余剰金と30年度助成金を合算することで購入する予定である。
ヒトGWASデータに基づいたAhr発達神経毒性の分子機構の解明

ダイオキシンは芳香族炭化水素受容体(AhR)を介して致死毒性や催奇形性、免疫毒性を示すことが明らとなっているが、発達神経毒性におけるAhRの関与は未だ明確な結論が出ていない。そこでダイオキシン影響の検出に成功した独自開発の行動課題を用いて解析した結果、AhR遺伝子欠損マウスはダイオキシンを曝露しなくとも、ダイオキシン胎仔期曝露に類似した社会行動異常を示すという結論を得た。恒常的活性型AhR遺伝子を導入した神経細胞では細胞移動や神経突起の伸展に異常が生じていることも明らかとなった。以上の結果から、AhRは脳機能発現の重要分子であるがゆえに、ダイオキシンの影響が脳に顕われやすいと考えられる。【出生コホート研究】出生コホートにおいて、臍帯血、新生児運動の解析や乳幼児視線計測を実施し、また出生後の唾液をした(出生時、1ヶ月齢、10ヶ月齢時、1.5歳時、3歳齢)。同時に母親に対して、生活習慣、胎児愛着尺度、エジンバラ産後うつ病尺度、うつ病自己評価尺度、愛着行動チェックリスト等の質問し検査を行った。また、臍帯血試料の一部を用いて重金属類の測定を行った。【マウス毒性実験】マウス実験については、行動柔軟性課題と競争環境課題を行い、脳組織を回収し、開発した蛍光LMD法で遺伝子発現解析を行った。ダイオキシン受容体関連遺伝子については、遺伝子欠損マウスの準備を行うとともに、その作用を増加させる遺伝子変異体をマウス個体に導入に成功し、解析を開始した。また、ダイオキシン曝露マウスと社会環境操作マウスとの表現型の比較を行い、その類似性に関する総説をまとめた。【ヒトゲノム解析、臍帯血・唾液中miRNA発現量解析】臍帯血の一部を用いて、血液中マイクロRNAの網羅的発現解析を行った。特に行動成績と重金属類濃度、PCB類濃度との相関について解析を進めた。重金属類濃度とPCB類濃度については、一般的には相関が高いという経験的知見が多いが、今回の我々の試料ではあまり相関はみられなかった。すなわち、臍帯血中のPCB濃度と行動指標との間には相関はみられたが、重金属類濃度と行動指標の間には強い相関がみられなかったことから、PCB類と行動指標との関連性がより強いことが示唆された。同じく、それぞれに特異的な発現量を示すマイクロRNAが複数見出されており、この点について、今後さらに詳細な解析を進める予定である。一部資料については定量的PCRによる発現量検証も行った。我々はマウスを用いたダイオキシン毒性実験において、従来報告の1/8という低用量の胎仔期曝露により高次脳機能に影響があることを明らかにした。さらにダイオキシン受容体(AhR)欠損マウス等の実験、ヒト遺伝子多型解析から、本研究の仮説「AhRは脳発達形成の重要分子であるがゆえに、ダイオキシン毒性が脳に顕われやすい」を設定するに至った。本研究では、この仮説を検証するため、出生コホートにおける子どもの社会性の定量評価とヒトゲノム解析・ヒト臍帯血・唾液中RNA発現網羅解析、マウス行動試験とマウス脳・血液中RNA発現網羅解析を行った。昨年度までのヒト研究で収集したデータを解析し、複数の遺伝子を解析候補として抽出した。これをもとに遺伝子改変マウスや遺伝子変異マウスを選定し、動物実験のための動物作成を行った。来年度より解析を開始できることとなった。また、本研究の中心仮説である「AhRは脳発達形成の重要分子であるがゆえに、ダイオキシン毒性が脳に顕われやすい」について検証を進めるため、Ahr遺伝子のconstitutive active体遺伝子をIUE法により遺伝子導入したところ、海馬神経細胞の発達不全があることを見出した。ダイオキシン曝露マウスの行動表現型について検証するため、遺伝子操作により自閉スペクトラム障害モデルマウスを作成して解析したところ、行動表現型と前頭皮質活動性においてダイオキシン曝露マウスのそれと類似したパターンを示すことを明らかにした。モデルマウスの作成も順調であり、またin vivo遺伝子導入によってAhr遺伝子の脳発達における役割について新たな知見を得ることができた。そこでダイオキシン影響の検出に成功した独自開発の行動課題を用いて解析した結果、AhR遺伝子欠損マウスはダイオキシンを曝露しなくとも、ダイオキシン胎仔期曝露に類似した社会行動異常を示すことがわかった。また昨年度までに我々は、ヒト社会性に関する実験調査の中で、AhR遺伝子上に、感情識別能力の有意な低下を示す一塩基多型を見出した。この遺伝子多型は、我々の日本人コホートでは約1/3の確率で出現するが、欧米の報告例では1/100程度の出現率でしかないため、その関連性を見過ごされていた可能性がある。ヒト由来培養細胞系で検討しところ、この遺伝子多型はダイオキシン感受性にも関係することが明らかとなってきた。胎仔脳子宮内電気穿孔(IUE)法による検討でも、恒常的活性型AhR遺伝子を導入した神経細胞では細胞移動や神経突起の伸展に異常が生じていることも明らかとなった。

以上の結果から、AhRは脳機能発現の重要分子であるがゆえに、ダイオキシンの影響が脳に顕われやすく、ダイオキシン発達神経毒性の少なくとも一部は、AhRを介した毒性であると考えられる。また、我々はダイオキシン曝露と類似した行動表現型を示すマウスとして、生育時の社会環境を操作した社会環境操作マウスがあることを見出した。これらの比較解析により、それらに共通する遺伝子群を同定することに成功した。ダイオキシンは芳香族炭化水素受容体(AhR)を介して致死毒性や催奇形性、免疫毒性を示すことが明らとなっているが、発達神経毒性におけるAhRの関与は未だ明確な結論が出ていない。そこでダイオキシン影響の検出に成功した独自開発の行動課題を用いて解析した結果、AhR遺伝子欠損マウスはダイオキシンを曝露しなくとも、ダイオキシン胎仔期曝露に類似した社会行動異常を示すという結論を得た。恒常的活性型AhR遺伝子を導入した神経細胞では細胞移動や神経突起の伸展に異常が生じていることも明らかとなった。以上の結果から、AhRは脳機能発現の重要分子であるがゆえに、ダイオキシンの影響が脳に顕われやすいと考えられる。コホート研究を担当する研究分担者が平成27年度から休職(留学)の計画が浮上した(9月)。よって、本年度は動物実験の割合を減らし、コホート研究を推進させることで対応した。結果的にコホート研究の全体計画の多くを完了させることができたので、全体としては計画変更はなく、目的を完遂できる見込みである。平成27年度に作成した遺伝子改変マウスの解析を進め、とりまとめを行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。予防医科学・応用生理学平成27年度からは動物実験に集中する。
宇宙環境における線虫の老化とその制御機構

生物は様々な環境要因に応答し寿命や老化速度を決定していると考えられている。線虫C.elegansでは温度、酸素濃度、食餌量などがそれぞれ特異的な遺伝子ネットワークを介して寿命や老化速度に関与するシグナル伝達を変化させることが報告されている。一方「重力」は重要な環境要因であるが、寿命や老化速度への影響についてはこれまでよくわかっていなかった。そこで「宇宙での寿命の変化を線虫を用いて調べる」ことを目的としてJAXAとの共同研究で宇宙実験「宇宙環境における線虫の老化研究」を実施した。線虫の野生体N2とインスリンシグナルの関与を明らかにするため短寿命変異体daf-16(FOXO転写因子ホモログ)を用いた。線虫を若齢成虫まで同調培養し、観察容器と凍結用バッグに封入した。観察実験群は軌道上μG群、軌道上1G群、地上対照群の3群について1日につき3分間の動画を全個体が動かなくなるまで撮影した。凍結バッグは野生体N2については培養開始後12日および22日目、daf-16変異体については14日目に凍結した。3分間の動画で全く動かないものを死亡個体として寿命を解析した。野生体N2とdaf-16変異体それぞれについて軌道上μG群、軌道上1G群、地上対照群との平均寿命を比較した。最も活発に動きがみられた10秒間中に体を曲げる回数を測定し、活動度として定量化し、加齢に伴う変化を解析した。宇宙軌道上で凍結された線虫サンプルより総RNAを抽出し、DNAマイクロアレイ解析およびRNAseq解析により遺伝子発現解析を行った。培養上清をメタボローム解析に供した。地上実験で野生体N2、長寿命変異体daf-2、二重変異体daf-16; daf-2に遠心力により10Gおよび100Gの過重をかけ、寿命と活動量を測定した。野生体N2、daf-16変異体を100Gの過重力下で培養し、同様に遺伝子発現解析を行った。遺伝子発現解析について、平成28年度科学研究費助成事業『学術研究支援基盤形成』の「先進ゲノム支援」の支援課題に採択され、RNAseqDNAを行っていただくことができた。それにより当初予定していたDNAマイクロアレイ解析だけでは検出できなかった遺伝子の発現解析を行うことができた。また本研究課題が所属する新学術領域「宇宙に生きる」の班員との共同研究で、プロテオーム解析を行っていただくことができた。当初の計画になかった線虫培養上清のメタボローム解析を追加して行った。今後は遺伝子発現解析の結果より、DNAマイクロアレイ解析とRNAseq解析の両方で宇宙μG環境における発現が同様に有意に上昇および低下している遺伝子に着目し、それらの欠損変異体を用いて過重下で培養し、寿命がどのように変化するかを明らかにする。このようにして重力感知やそれに伴う寿命や老化速度の決定に関与する遺伝子群を明らかにしていく予定である。

今後は遺伝子発現解析の結果より、DNAマイクロアレイ解析とRNAseq解析の両方で宇宙μG環境における発現が同様に有意に上昇および低下している遺伝子に着目し、それらの欠損変異体を用いて過重下で培養し、寿命がどのように変化するかを明らかにする。このようにして重力感知やそれに伴う寿命や老化速度の決定に関与する遺伝子群を明らかにしていく予定である。
エマルション望遠鏡気球フライトデータの解析～γ線天体最高解像度イメージング～

2015年5月に実施した気球実験で得られたガンマ線データを使い、エマルション望遠鏡のイメージング性能を評価した。望遠鏡の4.4m上方に固定されていた“放球プレート"は、気球高度において入射する宇宙線(陽子)と反応し2次γ線を放出するため、望遠鏡の結像性能等のキャリブレーションに利用できる。100ー300MeV帯域で結像した放球プレートのγ線イメージは、角度分解能(1°@100 MeV)から期待される広がりを示しており、エマルション望遠鏡がかつてない優れた結像性能を持つことを実証した。この成果は、エマルション望遠鏡による大面積かつ高解像観測が実現可能であることを示す重要な実績となった。2015年5月に実施したエマルションガンマ線望遠鏡による気球実験において取得したフライトフィルムについて、名古屋大学で開発した超高速飛跡読取装置HTSを用い、記録された飛跡のデジタルデータ化を行った。取得した飛跡データの中から、ガンマ線反応(γ→e+ + e-)を選出するソフトウェアの開発を行った。搭載したフィルムの75%について処理を完了し、10の6乗オーダーの反応を検出した。検出したガンマ線反応の運動力学的分布(運動量分配比、開き角度、不変質量等)が、geant4によるシミュレーションデータでよく再現できており、十分な選出効率と信頼性が発揮できていることを確認した。100MeV帯域のガンマ線に対する角度分解能は期待通りの性能を発揮していることが確認できている。2015年5月に実施した気球実験(GRAINE2015)で得られたガンマ線観測データの解析結果をまとめた。自動飛跡読取装置によって得られた搭載フィルム(標的部において約40平米)のスキャンデータの75%を用い、天頂角±45°以内に入射した全てのγ→e+e-イベントを対象に事象選出処理を実施した。10TBを超える1次データを順次解析していく処理体系を整備し、選出したγ線事象は約10^6イベントに達した。これは前実験(GRAINE2011)比で10000倍の統計である。得られたγ線データを使い、エマルション望遠鏡のフライト中のイメージング性能を検証するデモンストレーション解析を行なった。観測時、望遠鏡の4.4m上方に固定されていた“放球プレート(アルミニウム, 4.6 kg)"は、気球高度(約37 km)において入射する宇宙線(陽子)と反応し、2次γ線を放出するため、プレート方向からのγ線を利用することで望遠鏡の結像性能や検出性能のキャリブレーションを行える。100ー300MeVのエネルギー帯域で結像した放球プレートのγ線イメージは、角度分解能(1°@100 MeV)から期待される広がりを示しており、エマルション望遠鏡がかつてない優れた結像性能を持つことをフライトデータによって実証した。またこの成果は、エマルション望遠鏡の口径面積拡大によって得られた結果であり、GRAINEが目指す大面積観測が実現可能であることを示す重要な実績となった。これらの成果は論文にまとめ、Progress of Theoretical and Experimental Physicsに受理された。検出した気球高度でのガンマ線反応を解析し、観測時のバックグラウンドフラックス測定、角度分解能評価、天体観測結果等について成果ををまとめる。本データ解析によって得られた結果を次期気球実験(2018年4月を予定)の検出器デザインにフィードバックし、エマルションガンマ線望遠鏡による高解像科学観測に向け、計画を推進する。宇宙線物理学年度内に完了を予定していた試験の進行が遅れたため、年度をまたいだスケジュールに変更せざるを得なかった。当該年度中に実施すべき内容の試験を次年度早々に行う計画になっており、早急に差引額を使用する予定である。
理工学専門教育におけるモデルに基づく深い知識獲得のための教材開発環境

理工学専門教育における学習者の理解度を、インタラクティブなクイズ型の教材によって向上させることを目的として、開発教材を広く利用できるソフトウェア環境を構築し、実験を行った.概念形成と定量的な評価能力を同時に獲得することを深い知識獲得として実験結果を考察した結果、力学の専門分野における効果を整理することができた.今後、他分野での応用への方針が提案可能となった.理工学専門教育における学習者の理解度を、インタラクティブなクイズ型の教材によって向上させることを目的として、開発教材を広く利用できるソフトウェア環境を構築し、実験を行った.概念形成と定量的な評価能力を同時に獲得することを深い知識獲得として実験結果を考察した結果、力学の専門分野における効果を整理することができた.今後、他分野での応用への方針が提案可能となった.本年度は、学習効率の測定のための環境を整えるために、Beam Masterと名付けた動的な力学テストのためのシミュレータと、アクセス結果を収集するためのWebアプリケーションを開発した。さらに、次年以降同様の深い理解を必要とする分野のための教材の構成を検討した。1.Beam Masterの基本システムおよびクラスライブラリは、2007年度までに、代表者が、MIT Jerome Connor教授と共同開発したもので、MITおよび青山学院大学大学院理工学研究科内の授業内で試用し、適用性を検証済みである。本年度の計画は、これを、力学の理解度の計測のための標準ツールとして利用環境を整えた。具体的には、一般の不特定ユーザが本システムを利用して、学習および小テストを受験し、プロセスをくりかえすことによって知識向上の数値データに現れる傾向を保存するために、以下のシステム化を図った。1)不特定ユーザのユーザ登録:再受講や、学習到達度の自己採点のために、ユーザ自身のログインアカウントを発行し、最小限のユーザ付加情報を提供することのできるようにシステム化した。例えば、機械設計のエンジニアで、30代であるなどを付加情報とした。2)システムの国際化:英語版と日本語版を作成し、国内外の学生・エンジニアのためのアクセス環境を整えた。3)教材サーバの整備:筑波技術大学(分担者岡田教授勤務)における利用環境を整えるために、教材サーバを整備した。2.次年度の計画である、はりの力学モデル以外の、深い理解を必要とするモデルの開発計画を立案した。可視化と対話を重視し、ネットワーク透過型の教材であることを条件に、Beam Masterのための基本ライブラリ「Engineer」を利用することとした。1.学生の作るアプリケーションに関するコンテストを実施した:1)大学院授業内で、学生プロジェクトとしてシステム開発の設計コンペティションを開催した。授業内で.学生の作るアプリケーションに関するコンテスト形式で実施した:1)大学院授業内で、学生プロジェクトとしてシステム開発の設計コンペティションを開催した。参加は授業内で5グループが開発作業後、内容の発表コンテンツを英語で作成した。2)英語圏の大学院生との協調作業によるアプリケーション開発実習を実施した。3)設計に関するコンペを学部授業の中で自由課題を題材として実施した。優秀作品はRP装置によって造形し、展示によって顕彰した2.複雑なモデルへのオブジェクト指向的構成手法の開発:再計算や追試の可能な設計モデルを、設計現場で利用可能とする環境を整備するために、学外の研究協力者(マサチューセッツ工科大学Prof Williams, Prof. Connor)との開発作業を進めた。現在、材料力学モデルに適用したアプリケーションの教材のタイトルとして、「Beam Master 2010」と名付けられたものの開発、公開のための仕様検討会を実施した。既に、青山学院大学とマサチューセッツ工科大学の各学内用として、「Beam Master 2007」を公開しているため、その一般公開によって、エンジニア全般の理解度についても調査可能となる予定である。3.デジタルハンドブック化へのコンテンツ整備:筑波技術大学用サイトを構築し、コンテンツの蓄積を開始した。デジタルハンドブックのための解析モデル、および、アドインAPIを整備した。教材サーバは、青山学院大学が一元管理することとした。一部教材は、青山学院との共有が開始された。工学全般に応用可能なクラスライブラリの開発により、機械・構造設計に必要な深い知識獲得のためのハンドブックの作成と、知識フィードバックのための確認用クイズシステムを開発することを目的として、システム開発を行った。さらに、開発したシステムを利用して、青山学院大学理工学部学生を被験者としてクイズによる学習効果を調査した。実施したクイズの内容は、開発したライブラリを利用して、主に初等的な構造力学におけるはりの曲げに関する定性および定量的な判定を含むものであり、対話的なGUI操作により、ヒントを与えた。統計的な結果として、設問の解答時間と正解率の相関や、難易度との関係を知ることができた。これを基にして、微分方程式系を構成方程式とする設計関連の推論や予測の能力に関する比較的若年のエンジニアの傾向を捉える事ができた。これは、2007年度に海外の大学における調査結果と合わせて、今後考察する予定である。分担者(岡田教授)は、LMSサイトを構築し、これらの情報を基に、サイト内に設計関連の教材コンテンツを構築し、利用を開始した。青山学院大学におけるLMSの利用知見を基盤として、分担者所属大学の特性を生かしたコンテンツとして利用を拡大する計画である。今後、青山学院大学理工学部および分担者の所属する筑波技術大学において、本研究の成果を基にして、理工学教育の基礎となる、自習可能な教材の開発を、熱工学などに拡大し、その効果を統計的に評価する予定である。
生体情報伝達機能の発現と新機能材料の設計

生体の分子情報伝達機能を分子レベルで理解し、それに基づいて生体システムが有する分子情報伝達機能を具備した新機能材料の創製を推進することを目的として、次の諸種の分子情報伝達を重点に研究が推進し、諸成果が得られた。1.相澤は、神経伝達物質を電気刺激放出する分子インターフェイスを実現するとともに、酵素機能および細胞機能を電気制御できる新規分子インターフェイスを創製した。とくに酵母細胞を分子インターフェイスであるポリピロールとハイブリッド化し、アルコール発酵を電位印加によって制御できることを初めて明らかにした。2.蛯名は、ヒトインスリンレセプターcDNAを使い、異種動物細胞内で活性あるレセプターを発現させることに成功したが、さらに強力なプロモーターを用いて従来の五倍量のレセプターをチャイニーズハムスター細胞で産生させることができた。3.松岡は植物細胞の分子情報伝達機能の解明を目的とし、匂い分子に対する植物の電位応答機構を明らかにした。さらに植物材料を用いる匂い情報変換システムの基本的設計を示した。4.筏は、情報伝達機能を担う生体成分高分子材料との相互作用の評価を目的とし、種々の表面性状をもつ高分子フィルムへのマクロファージの付着を調べるとともに、マクロファージの付着にともなうインターロイキン1(IL1)の産生挙動を明らかにした。5.木村は、レセプターに作用する分子として2個の〔Leu〕エンケファリンをスペーサーを介して結合した2価リガンドを合成し、リガンドの脂質膜への結合様式が変化することを明らかにするとともに、非常に高い細胞活性を有するリガンドの設計指針を得た。
非線形特殊多項式の数論

ヤブロンスキー多項式については、前年にその最低次の項の係数の明示的な公式を与え、また一般の係数をその最低次係数で割ったものが多項式のインデックスに関して多項式関数であることを示し、更に多項式を素数で還元したときの周期的な様子を明らかにしたが、その知見をもとに多項式のガロア群(それはすべて対称群であろうという梅村の予想がある)を計算するべく計算機実験を行った。実例を見る限りはすべて対称群であった。その証明のために、まず線形な場合、特に、超特異楕円曲線のj不変量との関係で以前みつけた、ある微分方程式の解から生じる特殊多項式(超幾何多項式になっている)のガロア群を計算し、ある条件の下で実際対称群になることを証明した。ヤブロンスキー多項式の場合にも前年に得た知見によって同じような証明が機能すると期待したが、係数についての知見の少なさによってそれは実現しなかった。上記の微分方程式について、重さに対応するパラメーターを5分の整数とたものから、これまでのように古典的なガウスの超幾何多項式では書けない多項式の系列を見つけ、そのいくつかの性質を証明した。この解はラマヌジャンやクラインの関数と密接に関係し、また数理物理でもしばしば現れる。それの標数pでの振る舞いについても予想を得た。その予想の証明はしていないが、ここまでをまとめて論文とした。今年度は非線形特殊多項式の中でも特にパンルベ方程式に付随する一連の特殊多項式を研究対象とした。そのなかでもとりわけパンルベII型方程式に付随する、ヤブロンスキー(ボロビェフ)多項式を中心に調べた。九州大における専門家の岩崎、梶原とはコンスタントに議論し、研究上の示唆を得た。他機関の研究者との交流としては、まず米国オハイオ大学に赴き、数理物理のKodama,群論のHarada,そして保型形式、整数論のRallisらと、ヤブロンスキー多項式の素数を法とする還元、ガロア群、保型形式との関連やソリトン方程式からのアプローチについて種々の討論を行った。さらに室蘭工業大学での代数学シンポジウムにおいて様々な研究者との議論を行い多くの有益な知見を得た。また種々の文献を購入し読むことによってこれまでの関連する研究についての知識が得られた。これらを基盤として、東京工業大学の落合啓之と共に、彼のアイデア、すなわち、パンルベ特殊多項式のヤング図形の組み合わせ論による解釈を用いる手法によって、ヤブロンスキー多項式の係数についての私の予想の証明を完成させた。さらにこの多項式を法pで還元したものについての予想についても以前の彼の研究で用いられた手法(オハイオ大のConradも独立に発見していた)がうまく使えて、証明することができた。ただしこの予想の数論的帰結についてはまだ多くを解明しておらず、次年度以降の課題である。これらの結果を日本数学会の分科会において落合-金子の共同研究として発表すると共に、共著論文としてまとめた。この論文は現在投稿中である。ヤブロンスキー多項式については、その最低次の項の係数の明示的な公式を与え、また一般の係数をその最低次係数で割ったものが多項式のインデックスに関して多項式関数であることを示した。更に多項式を素数で還元した時の周期的な様子を明らかにした。当初の目論見ではこの結果を元にソリトン方程式の特殊解について調べる予定であったが、今のところ確定的な結果を得ていない。しかしながら、ある種のモジュラー形式に付随する線形の微分方程式の解と関連する多項式の系列を新たに発見した。それは、上半平面での二階の微分方程式で、解空間がモジュラー群の重さkの作用で不変であるものである。kを決めたとき、係数にある正則性の条件を課せば、このような方程式は一意的に定まる。そこで、様々なkの値についてその解を調べることが問題になるが、これまで調べられた、kが整数や半整数の場合と異なり、kを5分の整数としてやると、これまでの古典的なガウスの超幾何多項式では書けない多項式の系列が出てくる。数値実験をして、この多項式がレベル5の楕円曲線の超特異性と密接に関係していることを発見した。また、この多項式の素数を法としたときの既約分解の型に二次体の類数が関係しているらしいことも数値実験で確かめた。証明をつけるには至っていない。この微分方程式の3階の一般化は最早一意的ではないと思われるが、一つの特徴的な型の一般化について、やはり解を記述するような多項式の系列、今度は4項漸化式を満たすもの、を構成することができた。これの数論的な性質の解明が当面の課題である。

上記の微分方程式について、重さに対応するパラメーターを5分の整数とたものから、これまでのように古典的なガウスの超幾何多項式では書けない多項式の系列を見つけ、そのいくつかの性質を証明した。この解はラマヌジャンやクラインの関数と密接に関係し、また数理物理でもしばしば現れる。それの標数pでの振る舞いについても予想を得た。その予想の証明はしていないが、ここまでをまとめて論文とした。
有効場理論によるヒッグス相互作用の検証とその背後にある新物理探究

2012年に欧州素粒子研究機構CERNの大型陽子衝突(LHC)実験で発見された粒子は、どうやら素粒子標準理論が予言するヒッグス粒子らしいということが理論の予言精度ならびに実験精度の向上により徐々に分かってきた。一方、素粒子が持つ質量の起源、暗黒物質の存在等、標準理論では説明のつかない事実が数多くあることが知られており、我々はこれまでの実験結果と無矛盾なように標準理論を内包しつつこれらの諸問題を解決する「新物理(標準理論を超える物理)」を探し求めている。LHC実験で見つかった粒子は標準理論のヒッグス粒子らしいと述べたが、現時点での実験の不定性はまだまだ大きく、標準理論を超える物理を含む可能性が大いにある。将来の高輝度LHC実験、日本で建設が計画されている国際リニアコライダー(ILC)実験ではまさに、ヒッグス粒子の徹底的検証を通して新物理の証拠が観測されることが強く期待されている。このような状況の中、本研究では今年度、生成されたヒッグス粒子がどのような粒子にどのような割合で遷移していくかという性質を表すヒッグス崩壊幅に着目し、量子効果を通して現れるまだ未発見の重いヒッグス粒子の寄与を探った[Phys. Lett. B 783 (2018) 140]。またILC実験におけるヒッグス粒子生成、特に光子と共にヒッグス粒子が生成される過程に着目し、いくつかの異なる模型間の比較を通して、新物理の効果が生成確率をどのように変化させるのかを系統的に調べた[Phys. Rev. D 99 (2019) 035023]。研究実施計画では、初年度は「有効場理論を用いたデータ解析手法の確立」を目標とした計画であったが、私が所属する大阪大学の研究グループとの共同研究を優先させ、三年目に予定していた「標準理論からのズレのパターンと新物理理論との指紋照合」を目標とした研究を主に行った。計画の順番は変わったが、国際専門誌において2本の論文を発表、それに基づく学会発表を多数行うことができ、全体としておおむね順調に進展している。初年度に行った模型を仮定するトップダウン的なアプローチに加えて、今年度はボトムアップ的アプローチである有効場理論を用いたデータ解析にも力を入れていきたい。
国際航空市場における都市圏間OD旅客数推計モデルに関する研究

本研究では,フライトスケジュールデータをもとに,時間の概念を取り入れた航空ネットワーク(以後,時空間ネットワークと呼ぶ)を構築し,空港を単位として現状の航空機の動きを時空間的に分析するとともに,構築した時空間ネットワークを用いて,国際航空市場における都市圏間OD旅客数を推計する数理計画モデルを開発した.さらにそれらの結果をグラフィカルに可視化するツールも開発した.本研究では,フライトスケジュールデータをもとに,時間の概念を取り入れた航空ネットワーク(以後,時空間ネットワークと呼ぶ)を構築し,空港を単位として現状の航空機の動きを時空間的に分析するとともに,構築した時空間ネットワークを用いて,国際航空市場における都市圏間OD旅客数を推計する数理計画モデルを開発した.さらにそれらの結果をグラフィカルに可視化するツールも開発した.本研究は,エアラインの時刻表をもとに,時間の概念を取り入れた航空ネットワーク(以後,時空間ネットワークと呼ぶ)を構築し,空港を単位として現状の航空機の動きの時空間的な分析と,オペレーションズ・リサーチの分野で一般に用いられているグラフネットワーク分析手法を援用した,時空間ネットワークの空間的構造および数理的特徴を分析することを目的としている.また,地理情報と社会・統計データをもとに全世界を対象とした都市圏間の旅客数を推計するモデルを開発し,航空機の運航パターンが変化した場合の影響を分析するツールを開発することも目指している.初年度の平成22年度は1.航空機の時空間ネットワークを構築2.現状の航空機の運航を時空間的に分析を行った.まず,OAG(Official Airline Guide)の航空時刻表をもとに,それぞれの航空便に対して,出発空港と到着空港をノード(空港の位置(経緯度)は地理情報データをもとに別途取得),それらを結んだリンクからなるネットワークを構築した.次に,ノードに時間軸を持たせ,空間的には一つの空港を時刻別に分割し,空港での待ち合わせリンクなどを適宜追加することによって,時空間ネットワークに拡張した.このとき,各リンクには所要時間に加えて,運航会社,運航機材等の属性データも持たせた.さらに,構築した時空間ネットワーク上で最短経路探索問題を解くことで,乗り継ぎ時の待ち時間も含めた最短所要時間が出発時刻によってどのように変化するのか等の,時空間的な分析を行った.時空間ネットワークは,次年度以降に実施予定の「都市圏間航空旅客数推計モデルの開発」においても活用する.本研究は、1.エアラインの時刻表をもとに、時間の概念を取り入れた航空ネットワーク(以後、時空間ネットワークと呼ぶ)を構築し、2.空港を単位として現状の航空機の動きを時空間的に分析する。また、3.オペレーションズ・リサーチの分野で一般に用いられているグラフネットワーク分析手法を援用して、時空間ネットワークの空間的構造および数理的特徴も分析する。次に、4.地理情報と社会・統計データをもとに都市圏間の旅客数を推計するモデルを開発する。そして、5.全世界を対象として都市圏間OD旅客数を推計するとともに、6.航空機の運航パターンが変化した場合の影響を分析するツールを開発する、という6つのフェーズから構成されている。1.および2.は初年度に実施したので、2年目の平成23年度は3.および6.を実施した。まず、3.の実施について、時空間ネットワークにおいて、空港での航空機の離着陸を表す位相情報をもとに、旅客にとっての利便性を乗り継ぎのし易さと定義し、数理計画法を用いて評価した。現在、大手航空会社が進めているHub&Spoke型のネットワーク形態においては乗継便が必然的に増加するため、この視点は重要であると考えている。次に、6.の実施について、当初の計画では4.および5.を実施した後に6.を実施する予定であったが、3.の実施に伴い、航空機の時刻表を変更した場合の影響について可視化する必要が生じたため、4.および5.に先行して6.を実施した。開発したツールは航空機の時刻表とOD需要を入力として、航空機への旅客の配分結果をグラフィカルに表示する機能を有している。最終年度では、未実施の4.および5.を実施するとともに、6.で開発したツールの拡張を行う予定である。本研究は、1.エアラインの時刻表をもとに、時間の概念を取り入れた航空ネットワーク(以後、時空間ネットワークと呼ぶ)を構築し、2.空港を単位として現状の航空機の動きを時空間的に分析する。これまでの2年間で1, 2, 3, 6を実施したので、本年度は4ならびに5を実施した。まず、国際民間航空機関(ICAO)が提供しているOFOD統計およびTFS統計を入力として、国間のOD旅客数を推計する数理計画モデルを作成した。都市圏間ではなく国間としたのは、統計データの精度(信頼性)に問題があったためである。この問題を解決するために、既に構築していた時空間ネットワークの情報と年間のGDPデータを活用して統計データを補正するとともに、国間OD旅客を都市圏の人口に応じて都市圏間OD旅客に配分することとした。都市圏間に配分する際、出発国の国内路線および目的国の国内路線を考慮することで、乗継客の移動を表現することを可能とした。そして、世界の代表的な10の国を対象として、都市圏間OD旅客数を推計した。東日本大震災によってクローズアップされることとなった"

首都圏の帰宅困難者問題"に関して、その問題点と解決への道筋について優先的に研究を実施した結果、本研究課題を遂行するのに十分な時間を確保することができなかったため。24年度が最終年度であるため、記入しない。都市圏間の旅客数推計モデルを開発するにあたり、交通計画が専門である鹿島茂教授(中央大学)に研究協力者として協力を仰ぐとともに、研究室に所属の学生にも補助をお願いする予定である。
反芳香族スタッキングの解明と反芳香族液晶の創成

ノルコロールニッケル錯体は強い反芳香族性を示しながらも空気中で安定に取り扱うことができる特異なポルフィリン類縁体である。本研究では、様々な置換基をもつノルコロールニッケル錯体の合成を検討し、その構造と物性を探求した。その結果、メゾ位に立体障害の少ない置換基を導入するとノルコロールが固体中で特異なスタッキング構造を示すことを単結晶X線構造解析により明らかにした。この構造について理論計算により解析した。さらに、置換基上に長鎖アルキルを導入した新規ノルコロール誘導体を合成し、これがある特定の温度領域において中間層を示すことを明らかにした。我々は、ジブロモジピリンニッケル錯体を低原子価ニッケルを用いて分子内ホモカップリングさせることによりノルコロールニッケル錯体が効率よく合成できることを見いだしている。さらに、得られたノルコロールニッケル錯体が空気中で安定であるにもかかわらず強い反芳香族性をもつことを明らかにしている。今回、種々の置換基をもつノルコロールニッケル錯体を合成し、その結晶中でのパッキング構造において、反芳香族16π電子系が非常に接近した積層構造をとることを見いだした。また、このノルコロールニッケル錯体の単結晶が高い電荷移動度をもつことをTRMC法による測定から明らかにした。一方、反芳香族化合物に特徴的な二電子酸化・二電子還元特性を活かして、ノルコロールニッケル錯体を正極に、金属リチウムを負極に用いた二次電池を作成した。その結果、従来のリチウム電池を超える高い充電容量を実現するとともに、200回の充放電サイクルを繰り返したあとも最高値の約80%の性能を保っていることが分かった。この充放電サイクル特性は有機化合物を用いた二次電池としては高いもので、耐久性の高い有機化合物二次電池の開発につながる可能性がある。また、反芳香族化合物が電子の放出と電子の受容の両方に優れている点を活用し、正極・負極の両方にノルコロールニッケル錯体を用いて、金属リチウムを含まない二次電池の作成にも成功した。この電池は、100回の充放電サイクルのあとも約90%の性能を保持することが判明した。反芳香族ポルフィリンであるノルコロールニッケル錯体にシアン化ナトリウムやチオフェノールの陰イオンを求核剤として作用させると、これらの置換基が高収率に導入されることを見いだした。反応は位置選択的であり、β位のうちメゾ位に近い側のピロール上の水素がシアノ基またはフェニルチオ基に置換された。さらに、大過剰の求核剤を用いると多置換体を選択的に合成することにも成功した。導入された置換基は、ノルコロールニッケル錯体の光学的・電気化学的性質に大きな影響を与えた。特に、フェニルチオ基が4つ導入されたノルコロールニッケル錯体では、HOMO-LUMO gapの大幅な減少と、近赤外領域における光吸収の増大が見られた。有機合成化学反芳香族化合物であるノルコロールニッケル錯体の結晶中での積層構造を明らかにし、それが高い電荷移動度につながることを明らかにした。それに加えて、ノルコロールニッケル錯体を活物質として用いた二次電池を試作し、それが想定を超える高い性能を示すことを見いだし、今後の反芳香族化合物に関する研究の進展に関して重要な成果が得られた。今後はノルコロールニッケル錯体を基盤とする液晶の創成し、高い半導体特性をもつ液晶を開発する。また、ノルコロールニッケル錯体を用いた二次電池に関して更なる性能の向上に取り組む。充電容量の増大と繰り返し耐久性の改善に取り組む。効率的に物性測定を行ったため、試料費用が若干少なくて済んだため。合成試薬など消耗品に使用する。
人工格子2次元系における電界・光誘起超伝導

レーザーMBE法による原子層制御の薄膜結晶成長と、走査プローブ顕微鏡を用いた原子スケールでの界面制御・評価により、完全結晶薄膜から構成される電界効果トランジスタ構造および人工格子を形成し、電界あるいは光照射によるキャリア注入によって超伝導や磁性を誘起することを研究目的として研究を推進した。特に、磁性材料にターゲットを絞り、3次元フラストレーション構造(カゴメ格子)を有するスピネル型フェライト化合物(AlRuFeO_4)において、我々が発見した高温スピングラスおよび光誘起磁性について、本年度は極短パルスレーザー光を用いた、時間分解光吸収測定(ポンプープローブ法)により、光励起スピンおよび熱励スピンの識別を試みた。構成イオン(Ru, Fe)間での電荷再配列に起因すると思われる、早い吸収特変化が観測され、光誘起スピンの存在を支持する結果が得られた。このことは、光メモリへの道を開く重要な成果と考えられる。現在、時間分解で直接スピン状態の変化を計測するためのシステム(時間分解Kerrあるいは、時間分解MCD)の構築を実施中である。並行して、評価に耐えうる完全結晶性薄膜結晶成長を実施した。レーザーMBE法により、スピネル型フェライトの無欠陥薄膜結晶成長を行い、さらに走査プローブ顕微鏡(SPM)により、ナノスケールで構造および磁気特性(Magnetic Force Microscope)を評価した。電界誘起スピンの直接評価を目指して、スピントランジスタを形成し、雰囲気制御-MFM技術を駆使し、原子レベルで平坦な界面を有するトランジスタ特性および、磁性特性制御のリアルタイム計測を実施した。