hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マイクロ波領域におけるナノ磁性体の輸送特性とスピンダイオード効果の研究

単層強磁性パーマロイFe_<19>Ni_<18>ナノ・ワイヤーとナノ・ディスクのマイクロ波領域における輸送現象とスピンダイオード効果について調べ,さらにナノ・メタマテリアルの可能性について追求した。マイクロ波を印加することによって強磁性共鳴状態が実現すると,細線両端に直流電圧が発生し,検波素子として活用できる可能性があること,この手法は微細な磁気構造を非常に敏感に検出する方法として有用であること,などを明らかにした。微細加工技術によって作製したナノサイズあるいはミクロンサイズの人工磁性体の高周波応答特性を系統的に測定して、新しい高周波素子への応用や基礎科学の充実を図った.当該年度には以下の成果を得ることができた.1)強磁性Ni_<81>Fe_<19>細線にマイクロ波電力を直接入力した際に、細線両端に直流電圧が発生する現象の解明を行った.発生した直流電圧の外部磁場角度依存性を測定し、現象論的な解析モデルを構築して実験結果を説明することが出来た.2)スピンダイオード効果を用いて単一磁壁の内部構造に起因する信号を得ることが出来た.ナノスケールでの磁気情報を検出する手法として利用できる可能性を示した.3)スピンダイオード効果を用いた検波素子の提案と検波特性を示した実験を行った.共鳴状態を利用するので,バンドバスフィルターなどが必要なく,素子構造を微細化することが出来ることが分かった.4)強磁性細線に対して,高周波磁場励起による強磁性共鳴状態を形成する測定手法と検出手段を開発した.先の整流効果と同様に外部磁場印加角度依存性を測定し,解析モデルと整合する結果が得られたことから,今後は自在に強磁性共鳴を局所領域で実現することが出来ることを示した.5)強磁性体による伝導電子の量子位相への影響を研究するために,金属ナノリング試料を作製しAB効果の測定を行った.非磁性試料における量子干渉効果が強磁性体を非磁性層に積み重ねるにつれて,減衰していく様子が得られた.量子干渉効果に対する強磁性体の量子位相擾乱効果を定量的に測定することが出来た初めての結果である.上述した研究は、いずれも基礎物理の解明と応用研究への礎となっており,わが国の科学技術の根幹となる重要な結果を得ることが出来た.微細加工技術によって作製したナノサイズあるいはミクロンサイズの人工磁性体の高周波応答特性を系統的に測定して、新しい高周波素子への応用や基礎科学の充実を図った.1)強磁性Ni_<81>Fe_<19>細線にマイクロ波電力を直接入力した際に、細線両端に直流電圧が発生する現象の解明を行った.発生した直流電圧の外部磁場角度依存性を測定し,現象論的な解析モデルを構築して実験結果を説明することが出来た.2)スピンダイオード効果を用いて単一磁壁の内部構造に起因する信号を得ることが出来た.ナノスケールでの磁気情報を検出する手法として利用できる可能性を示した.3)スピンダイオード効果を用いた検波素子の提案と検波特性を示した実験を行った.共鳴状態を利用するので,バンドパスフィルターなどが必要なく,素子構造を微細化することが出来ることが分かった.4)強磁性細線に対して,高周波磁場励起による強磁性共鳴状態を形成する測定手法と検出手段を開発した,先の整流効果と同様に外部磁場印加角度依存性を測定し,解析モデルと整合する結果が得られたことから,今後は自在に強磁性共鳴を局所領域で実現することが出来ることを示した.5)強磁性体による伝導電子の量子位相への影響を研究するために,金属ナノリング試料を作製しAB効果の測定を行った.非磁性試料における量子干渉効果が強磁性体を非磁性層に積み重ねるにつれて,減衰していく様子が得られた.量子干渉効果に対する強磁性体の量子位相擾乱効果を定量的に測定することが出来た初めての結果である.本研究の目的は、微小磁性体のマイクロ波領域における新しい磁気特性について系統的な研究を行い、物理現象を明らかにすることである。前年度までの研究によって、マイクロ波輸送特性とマイクロ波整流効果について、解析モデルを提案し実験結果を定性的に説明し、理解することができた。特にマイクロ波によって励起した強磁性共鳴時における磁気抵抗の時間変化が整流効果を発現し、磁気構造の動的挙動に敏感であることから、本年度は微小磁性体中の微小磁気構造の動的挙動を整流効果を用いて検出し、その動的特性を明らかにした。強磁性細線では、スピン波の励起を検出した。磁気円盤では、磁気渦の動的挙動を明らかにした。さらに磁気渦は、電流や外部磁場によって、旋回運動を行う中心位置が変化し、その振幅も変化する。このとき、非線形な応答が出現することを実験と理論から明らかにした。その他、単結晶Feならびに多結晶Fe細線における磁壁移動速度を実験的に検出し、単結晶Fe細線中では最大で毎秒1kmと音速の3倍程度の速度を示すことがわかった。

一方、多結晶Fe細線では、単結晶Fe細線中の磁壁速度に比べて3分の1程度の速度であることがわかった。この違いについて、微視的な磁気モーメントの動的挙動に立ち返って理解を深めるために、マイクロ波整流効果スペクトルを用いて、減衰項を実験的に測定し、算出した。その結果、単結晶Fe細線では、多結晶Fe細線よりも減衰項が小さいことがわかった。この減衰項によって、磁壁の移動速度に違いが出現することを明らかにした。本研究は、微小磁性体のマイクロ波領域における輸送特性とスピンダイオード効果(マイクロ波整流効果という)の物理機構を明らかにして、高感度動的磁気構造変化を検出する測定手段として確立した。
航空安全向上のたのパイロット操縦のヒユーマンウェアに関する研究

航空機パイロットの操縦を分析し、航空安全の向上に貢献するため、特にパイロット操縦のヒューマンインターフェースに注目して研究を実施した。具体的には、パイロットの飛行機操縦を、「ニューラルネットワークによる人間の情報処理・操縦技能分析」、「操縦のワークロード分析」、「ローリスクな最適操縦技術」という三つの異なる観点から実施し、機械的なハードウェアでもなく、手続き的なソフトウェアでもなく、マニュアル操縦に関するヒューマンウェアという観点から航空安全に寄与する研究を実施した。ニューラルネットワークを用いた操縦分析に関しては、着陸時のヴィジュアルキューと操縦との関連を実際の操縦データから分析する手法を開発した。フライトシミュレータによる解析手法の検証から着手し、実飛行データを用いた解析法の開発を行うとともに、意識的にヴィジュアルキュー変えた場合の分析結果の比較を行い、解析結果の有用性を検証した。エアライン機体のパイロットは、飛行中のワークロード低減のために操縦のみならずオペレーション全体をマネージメントしている。このワークロード低減のための最適マネージメント法を明らかにするために、パイロットの経験の違いがマネージメントに与える影響を明らかにするための研究を実施した。フライトシミュレータでの操縦記録を用いた分析手法を開発し、ベテランと新人のマネージメント能力に差を明確にし、この評価手法を簡便にPC上で実行できる評価ツールの構築の検討を行った。最適操縦の分析に関してはBoeing 767型機の着陸を模擬するシミュレータを用い、パイロットが認識する視覚情報を入力とし、エレベータ操舵量を出力とするニューラルネットワークを構築した。その上で、様々な条件下で着陸成功率を上げるようにニューラルネットワークを最適化し、最適操縦方法を求めた。またこの最適化されたニューラルネットワークの解析を行い、最適操縦に求められる要件を得た。以上、パイロットの操縦を、ニューラッルネットワークでのモデル化および最適化という観点から解析、分析する手法を研究開発するとともに、操縦記録からマネージメント能力の差異を検討する手法の研究開発を実施した。航空機パイロットの操縦を分析し、航空安全の向上に貢献するため、本年度より研究を開始した。本年度は初年度であり、実験装置の整備、実態調査、解析法の検討が主体となった。実験装置に関しては、研究室に既設のフライトシミュレータに視野角を拡大するためのドームディスプレーを導入設置し、パイロットの視点を計測するアイマークカメラを導入整備した。実態調査に関しては、航空運航会社との定期的な打ち合わせを実施し、問題点を抽出するとともに、訓練用シミュレータを用いたデータ計測も実施した。解析法の検討に関しては、ニューラルネットワークを用いた操縦分析により、ベテランパイロットと新人パイロットの操縦の違いを明確にすることができた。また、着陸時の視点を変えた場合の着陸成功率を分析し、効率の良い着陸操作の指針が得られるか調査した。本研究成果はNHKニュースでも紹介され(2003年7月15日)、学会においても発表を行った。現在論文発表を準備中である。また、外乱がある場合の最適な操縦を最適制御理論を用いて解析するためのプログラムの整備を開始した。パイロットワークロード分析に関しては、手法の調査を実施し、現役パイロットからヒアリングも実施した。来年度は、ニューラルネットワーク分析をさらに充実させるとともに、最適操縦の数値計算、および、ワークロード分析の実施を本格化する予定である。航空機パイロットの操縦を分析し、航空安全の向上に貢献するため、特にパイロット操縦のヒューマンインターフェースに注目して研究を開始した。ニューラルネットワークを用いた操縦分析に関しては、分析手法の信頼性を向上させるために遺伝的アルゴリズムとのハイブリッド化を進め、その成果を米国航空宇宙学会で発表した。また、実際の飛行状況を分析するために下地島訓練空港において飛行データを取得した。実飛行データでの分析は来年度に実施する。より、ベテランパイロットと新人パイロットの操縦の違いを明確にすることができた。

最適操縦の分析に関してはニューラルネットワークによる最適操縦手法を開発中である。下地島訓練空港で取得した実飛行データとの比較も今後実施する。ワークロード分析に関しては、エアライン機体のパイロットのワークロード低減のために、操縦の最適化手段・方法を明らかにすることを目的として、フライトシミュレータ上でのパイロットの操縦動作を記録し、解析する実験を行っている。本年度は、予備実験として、パイロットの視点移動情報も含めた操縦動作の記録を行い、それをもとにしてデータ処理を行った。その結果、解析に必要なデータ取得が可能であることが確認された。航空機パイロットの操縦を分析し、航空安全の向上に貢献するため、特にパイロット操縦のヒューマンインターフェースに注目して研究を行っている。ニューラルネットワークを用いた操縦分析に関しては、着陸時のヴィジュアルキューを意識的に変えた場合の分析結果の比較を行い、結果にパイロットの意識的な注意力の変更が反映していることを確認した。また、その場合の操縦モデルで自動着陸させ、注意力の配分と着陸成功率の関係を解析した。昨年度に続き、実機試験も実施したが、本年度は操縦席に設置したビデオカメラの映像からヴィジュアルキューと操作履歴を取得する方法を開発した。セスナによる検証の後、767の着陸操縦分析を下地島飛行場で実施した。実施内容は、来年度のアメリカ航空宇宙学会の講演会で発表する。最適操縦の分析に関してはBoeing 767の着陸時を模擬するシミュレータを作成し,着陸時における最適なエレベータ操舵とスロットル操作量を求めた.まず,機体の位置,速度,姿勢等の状態から操作量を出力するニューラルネットを構築した.次に,無風状態の通常の着陸状態に加え,そこから変位した状態,また風のある環境下でニューラルネットを学習させた.結果,着陸状態にロバストな最適操縦法を求めることができ,その操縦特性の分析を行った。エアライン機体のパイロットは、飛行中のワークロード低減のために操縦のみならずオペレーション全体をマネージメントしている。このワークロード低減のための最適マネージメント法を明らかにするために、本年度はフライトシミュレータ上で異なる経験を有する複数のパイロットの動作記録を行い、時系列上に整理することによってパイロットの各種判断の理由付けを明確化し、経験の違いがマネージメントに与える影響を明らかにした。
音声対話コーパスを用いた主導権の特徴に関する研究

近年,心理言語学,会話分析などの研究の成果から,人間の言語コミュニケーションは,さまざまなレベルにおける相互調整であることがわかってきている.電車のホームなど騒音下では,相手に聞こえるように声を大きくしたり,相手の話が聞こえない場合は,聞き返したりするような行動がその例である.このレベルには,そもそも相手に注意を向けているかどうか,音が聞こえる/聞こえないといったレベルから.単語、構文,意味的に言っていることがわかるレベル,話の流れの中で言っていることがわかるレベルまである.本研究では,話の流れにおける相互調整の解明を進めるため,話の流れの支配(主導権)に着目し、話の流れの支配範囲を決定するための基準,および,計算機による支配範囲の予測について研究を進めた.前者については,異話者の発話間の反応/応答関係,同一話者の発話間の連続関係に着目した基準を作成し,作業者間素一致率約90%(κ値約0.7)で作業が可能であることを明らかにした.後者については、接続詞、応答語句などの語彙情報,単語の分布情報に基づくクラスタリングによるブロック間距離の情報に対して,最大エントロピー法を適用し,再現率約70%、精度55%で予測可能なことを示した.近年,心理言語学,会話分析などの研究の成果から,人間の言語コミュニケーションは,さまざまなレベルにおける相互調整であることがわかってきている.電車のホームなど騒音下では,相手に聞こえるように声を大きくしたり,相手の話が聞こえない場合は,聞き返したりするような行動がその例である.このレベルには,そもそも相手に注意を向けているかどうか,音が聞こえる/聞こえないといったレベルから.単語、構文,意味的に言っていることがわかるレベル,話の流れの中で言っていることがわかるレベルまである.本研究では,話の流れにおける相互調整の解明を進めるため,話の流れの支配(主導権)に着目し、話の流れの支配範囲を決定するための基準,および,計算機による支配範囲の予測について研究を進めた.前者については,異話者の発話間の反応/応答関係,同一話者の発話間の連続関係に着目した基準を作成し,作業者間素一致率約90%(κ値約0.7)で作業が可能であることを明らかにした.後者については、接続詞、応答語句などの語彙情報,単語の分布情報に基づくクラスタリングによるブロック間距離の情報に対して,最大エントロピー法を適用し,再現率約70%、精度55%で予測可能なことを示した.(1)対話セグメンテーション方式の提案・音声対話コーパスを利用して,対話の分析の単位となるセグメントを精度よく取り出す方式を提案した。・韻律,形態素,基本単位,談話行為,談話セグメントの情報が付与されている,課題にバリエーションのある課題遂行対話総14対話(総計52分40秒)を利用した。・1人1人の発話における「はい」,「わかりました」などの応答詞に着目して,対話セグメントを抽出する方法を提案した。再現率,精度は,それぞれ,平均98.3%,68.7%であった。・前記のアルゴリズムの精度を改善するために,データを分析して,表現の繰り返しと質問応答などの隣接ペアを考慮することにより,精度が,平均93.4%にまで改善できることを確かめた。(従来の手がかり語を用いた方法では,再現率,精度は,それぞれ平均50.2%,40.4%であった)。(2)対話セグメントの主導権による分析・抽出したセグメントの意味的側面を考察するために主導権の概念に基づいてセグメントを分析した。・主導権の定義には,談話行為の種類に着目したもの,談話行為の流れに着目したもの,課題遂行の役割に着目したもの,の3種類の考え方があることを確認した。・成果(1)で抽出したセグメントは,主導権と密接に関係しており,どの主導権の考え方に対しても,主導権の範囲を区切るものとして利用できることを確認した。(3)評価データの作成・成果(1)の性能の客観的な評価をするためのデータを作成した。・会議室スケジューリング対話72対話に対して,形態素,談話行為,談話セグメント情報を付与した。本年度は,主導権を特徴付ける談話行為について,統計的手法に基づく認識手法の検討を行った.●談話行為の認識手法の比較音声対話コーパスを利用して,以下の統計的手法により,談話行為の推定を行った.交差検定法による評価の結果,ベイズ決定則とNグラムの組み合わせが,最もよい精度(平均約60%)で,談話行為を認識できることを確認した.-文書頻度・逆文書頻度-ベイズ決定則-Nグラム-索引語頻度・逆文書頻度とNグラムの組み合わせ-ベイズ決定則とNグラムの組み合わせ●談話行為の再構成最適な談話行為の分類を探索するために,情報検索における索引語モデルに基づくクラスタリングを行い,分類の再構成を試みた.再構成の結果,23分類の分類が14分類にまとめることができた.さらに,ベイズ決定則とNグラムの組み合わせにより,平均約68%で,談話行為を認識できることを確認した.(1)談話セグメント情報付与の基準の確立とデータの作成・異なる話者の応答関係,同一話者の継続関係という直観的にわかりやすい手がかりを利用した,談話セグメント情報付与の基準を確立した.・この基準の信頼性を評価するために実験を行ない,素一致率約90%(κ値:約0.7強)を得た.・この基準に基づいて,会議室スケジューリング対話36対話,旅行予約,旅行案内等の課題遂行対話28対話に,談話セグメント情報を付与した.(2)談話セグメント情報決定手法の検討・談話

セグメントを自動的に決定するために,セグメント単位,類似性の手がかり,クラスタリング手法について実験を行ない,有効な手法を検討した.・セグメント単位については,発話単位,談話行為単位,類似性の手がかりは,局所的手がかり(接続詞,感動詞などの品詞),大局的手かがり(単語,意味カテゴリの分布),クラスタリング手法については,トップダウン,ボトムアップ法について実験を行なった.さらに,拡張スケーリングによる最大エントロピー法を利用した手がかりの組み合わせについて実験を行なった.・セグメント単位の選択により,大きく精度が変化すること,局所的手がかりが精度向上に,大局的手がかりが再現率向上に寄与することを明らかにした.・最大エントロピー法を利用して手がかりの重みを学習し,10分割交差検定法により評価した詰果,再現率71.7%,精度54.2%で談話セグメントを決定できることを明らかにした.
治療抵抗性うつ病に対するレゾルビン類経鼻投与の治療効果とその作用機序の解明

現在病院で処方されている抗うつ薬は、即効性がなく、効果が得られるまでに数週間以上の服用が必要であり、約3割の患者には効果がないため、新たな抗うつ薬の創出が求められている。私たちは、体内でDHAやEPAを原料にして生成されるレゾルビン類という物質に着目し、これまでにレゾルビン類を脳内に直接投与すると即効性の抗うつ効果が得られることを明らかにしてきた。本研究では、レゾルビン類の臨床応用を見据え、これらの点鼻薬が、既存の抗うつ薬が効かないうつ病にも有効か否かを調べるとともに、その作用メカニズムを明らかにすることを目的とする。
膵発生分化、膵β細胞機能におけるヘッジホッグシグナルの役割の検討

ヘッジホッグ(hh)ファミリーは、さまざまな組織での発生分化過程に重要な役割を果たす。hhはその受容体であるPatched(Ptc)により細胞内シグナルが伝達される。hhと結合していない状態ではPtcにより挿制されている細胞内シグナル経路はヘッジホッグとの結合により解除される。本研究では、Ptc遺伝子の一部を欠失したmesenchymal dysplasia(mes)を利用したコンパウンドヘテロ(Ptc-/mes)を用いることによりPtcの活性を大部分消失させた個体を用いて、これまで不可能であった膵発生過程胎生後期での容量依存的なhhシグナルの意義を検討した。発生膵において、hhシグナルの亢進は、間葉細胞の増加と上皮細胞数の減少をもたらすが、膵β細胞容積変化が最もhhシグナル元進に対して鋭敏に反応した。従って、hhシグナルの僅かな亢進が糖尿病の原因となりうる可能性が示唆された。hhと結合していない状態ではPtcにより抑制されている細胞内シグナル経路はヘッジホッグとの結合により解除される。Hhと膵発生に関する検討は行われてきたが、その全容は必ずしも明らかではない。そこで、本研究では、Ptc遺伝子の一部を欠失したmesenchymal dysplasia(mes)を利用したコンパウンドヘテロ(Ptc-/mes)を用いることにより、これまで不可能であった膵発生過程胎生後期での容量依存的なhhシグナルの意義を検討した。具体的には、Ptc+/+、Ptc+/mes、Ptc+/-、Ptcmes/mes、Ptc-/mes)を作製し、胎児膵の形態学的変化、発現遺伝子について検討した。いずれのマウスも胎生12.5日まではPDX1の正常な発現を含め、明らかな膵発生の異常を認めなかった。胎生15.5日には、内分泌系に関しては、Ngn3陽性細胞数に変化は認めないものの、Maf-A陽性細胞数が、Ptcmes/mes、Ptc-/mesでのみ明らかに低下、外分泌系に関しては、細胞数の減少を認め、間葉系の細胞数の増加を認めた。胎生18.5日に定量的計測を行うと、グルカゴン陽性面積は、Ptcの各genotype間で有意差はないが、インスリン陽性面積、アミラーゼ陽性面積は、Ptc+/+、Ptc+/mes、Ptc+/-、Ptcmes/mes、Ptc-/mesの順に低下し、間葉の面積はPtc+/+、Ptc+/mes、Ptc+/-、Ptcmes/mes、Ptc-/mesの順に増加していた。すなわち、発生膵において、hhシグナルの亢進は、間葉細胞の増加と外分泌細胞、膵β細胞の低下をもたらすことが明らかになった。近年、Whole GenomeのSNP解析から、次々と糖尿病発症に関連する遺伝子が明らかになってきた。そのひとっに、EXT2という細胞内ヘッジホッグシグナルに影響を与える因子も同定された。以前より、膵発生前期におけるヘッジホッグシグナル充進は、膵上皮細胞の分化を障害することが明らかになっていたが、これらのSNPの存在の有無は、ヘッジホッグシグナルの僅かな変化をもたらすのみであり、ヘッジホッグシグナルの僅かな充進が膵β細胞機能に与える影響に関しては、明らかにされていなかった。そこで、本研究では、Ptc遺伝子の一部を欠失したmesenchymaldysplasia(mes)を利用したコンパウンドヘテロ(Ptc-/mes)を用いることによりPtcの活性を大部分消失させた個体を用いて、これまで不可能であった膵発生過程胎生後期での容量依存的なhhシグナルの意義を検討した。Ptc+/-とPtc+/mesマウスを交配させることにより、Ptc+/+、Ptc+/mes、Ptc+/-、Ptcmes/mes、Ptc-/mesを作製し、胎児膵の形態学的変化、発現遺伝子について検討した。胎生15.5日には、内分泌系に関しては、Ptc+/+、Ptc+/mes、Ptc+/-、Ptcmes/mes、Ptc-/mesの順にNgn3陽性細胞数が低下した。

胎生18.5日に定量的計測を行うと、グルカゴン陽性面積、インスリン陽性面積ともに、Ptc+/+、Ptc+/mes、Ptc+/-、Ptcmes/mes、Ptc-/mesの順に低下、外分泌系に関しても、アミラーゼ陽性面積は、Ptc+/+、Ptc+/mes、Ptc+/-、Ptcmes/mes、Ptc-/mesの順に低下した。また、生後膵β細胞容積を測定すると、Ptc+/+、Ptc+/mes、Ptc+/-の順に膵β細胞容積が低下していた。以上より、ヘッジホッグシグナルの僅かな変化は膵β細胞容積低下を誘導することが明らかとなった。
高等植物における細胞内脂質輸送タンパク質の研究

発芽ヒマ種子に非特異性脂質転移タンパク質nsLTP)のイソ型が存在することは、61年度の報告書に記したが、その後、得られた結果と共にまとめると次のようである。発芽ヒマ種子の胚乳には8KD(キロダルトン)のnsLTPが見出され、一方、子葉および胚軸(下胚軸と幼根)には9.4KDと7KDのnsLTPが見出された。検出は最初に発芽ヒマ種子から軍離されたnsLTP9.4KD)に対する抗体を用いるウエスタン・ブロット法により行った。この結果、最初に軍離、精製されたヒマnsLTPは子葉や胚軸に含まれるものであることがわかった。ヒマにおけるnsLTPの示すこのような組織特異的所在の生理的意義は興味ある現象であり、今後の解明課題である。一方、ヒマの子葉および胚軸に含まれるnsLTP(以下nsLTP-9という)に関しても、クロマトグラフィー分画の最終段階でしか分離できないイソ型が存在し、最初に軍離したものから順に、nsLTP-9A、9Bおよび9Cと命名した。3つのイソ型の全アミノ酸配列が決定され、すべて92個のアミノ酸残基からなる。9Bと9Cは9Aと同様に脂質転移活性を示し、抗9A抗体と反応するが、9Aに対して、9Bと9Cのアミノ酸配列の相同性は、それぞれ68%と35%しか示さなかった。しかしながら、3つのイソ型の間で8個のシステイン残基が完全に保存され、4つの架橋をつくっている。N末端近くと鎖中位、鎖中位とC末端近くが架橋により一か所に集められ、ヒマnsLTPの表層附近に疎水性パッチをつくっていることが示唆される。また、鎖後半に多いイオン性残基のうち、鎖中位の3残基が3つのイソ型の間で完全に存保されているので、この部位と脂質分子の親水性部位との相互作用が考えられる。発芽ヒマ種子にはリン脂質および糖脂質をオルガネラ膜間で運搬する脂質転移タンパク質(LTP)を見出された。ヒマLTPの全アミノ酸配列が決定されたが、別のヒマ種子のロットから同種のLTPを精製し、アミノ酸配列を調べると、20%も相同性が異なるタンパク質であることがわかった。両タンパク質はクロマトグラフィーの挙動が全く同じで、分子量の差もほとんどなく、イソタンパク質として一つの植物に共存するのか、変種にそれぞれ含まれるのか検討中である。発芽ヒマ種子のLTPから得た抗体はトウモロコシ芽生えから得たLTPと反応するが、ホウレンソウ葉から得たLTPとは反応性が弱いことがウエスタンブロット法で得られた。アミノ酸配列の比較ではヒマLTPとホウレンソウLTPとは40%の相同性しか見出されない。発芽ヒマLTPは発芽5日目に活性が高まり、ウエスタン・ブロット法で調べると子葉組織で9.4キロダルトンと7キロダルトンの2種のLTPが誘導されることがわかった。LTPは胚軸および胚乳にも含まれ、いずれも細胞またはオルガネラが増殖する発芽5日目に活発に誘導され、このタンパク質が組織の成長部位で合成されることが示唆される。発芽ヒマ種子の3日目子葉からmRNAを分画し、LTPのmRNA含量の高い画分を得た。このmRNAを用いてGublerとHoffmanの方法によりcDNAを作成した。これにdC付加を行ない、dG付加したpUC18に組み込んだ。これをHanahanの方法でE,ColiJM83に形質転換させ、約5,000のコロニーを得た。現在、このクローン中から合成プローブを用いてLTPのDNAを含むクローンを探索している。発芽ヒマ種子に非特異性脂質転移タンパク質(ns LTP)のイソ型が存在することは, 61年度の報告書に記したが,その後,得られた結果と共にまとめると次のようである.発芽ヒマ種子の胚乳には8.KD(キロダルトン)のns LTPが見出され,一方,子葉および胚軸(下胚軸と幼根)には9.4KDと7KDのns LTPが見出された.検出は最初に発芽ヒマ種子から單離されたns LTP(9.4KD)に対する抗体を用いるウエスタン・ブロット法により行った.この結果,最初に單離,精製されたヒマns LTPは子葉や胚軸に含まれるものであることがわかった.ヒマにおけるns LTPの示すこのような組織特異的所在の生理的意義は興味ある現象であり,今後の解明課題である.一方,ヒマの子葉および胚軸に含まれるns LTP(以下ns LTPー9という)に関しても,クロマトグラフィー分画の最終段階でしか分離できないイソ型が存在し,最初に單離したものから順に, ns LTPー9A,9Bおよび9Cと命名した. 3つのイソ型の全アミノ酸配列が決定され,すべて92個のアミノ酸残基からなる. 9Bと9Cは9Aと同様に脂質転移活性を示し,抗9A抗体と反応するが, 9Aに対して, 9Bと9Cのアミノ酸配列の相同性は,それぞれ, 68%と35%しか示さなかった.

しかしながら, 3つのイソ型の間で8個のシステイン残基が完全に保存され, 4つの架橋をつくっている. N末端近くと鎖中位,鎖中位とC末端近くが架橋により一か所に集められ,ヒマns LTPの表層附近に疎水性パッチをつくっていることが示唆される.また,鎖後半に多いイオン性残基のうち,鎖中位の3残基が3つのイソ型の間で完全に存保されているので,この部位と脂貭分子の親水性部位との相互作用が考えられる.発芽ヒマ種子に非特異性脂質転移タンパク質nsLTP)のイソ型が存在することは、61年度の報告書に記したが、その後、得られた結果と共にまとめると次のようである。発芽ヒマ種子の胚乳には8KD(キロダルトン)のnsLTPが見出され、一方、子葉および胚軸(下胚軸と幼根)には9.4KDと7KDのnsLTPが見出された。検出は最初に発芽ヒマ種子から軍離されたnsLTP9.4KD)に対する抗体を用いるウエスタン・ブロット法により行った。この結果、最初に軍離、精製されたヒマnsLTPは子葉や胚軸に含まれるものであることがわかった。ヒマにおけるnsLTPの示すこのような組織特異的所在の生理的意義は興味ある現象であり、今後の解明課題である。一方、ヒマの子葉および胚軸に含まれるnsLTP(以下nsLTP-9という)に関しても、クロマトグラフィー分画の最終段階でしか分離できないイソ型が存在し、最初に軍離したものから順に、nsLTP-9A、9Bおよび9Cと命名した。3つのイソ型の全アミノ酸配列が決定され、すべて92個のアミノ酸残基からなる。9Bと9Cは9Aと同様に脂質転移活性を示し、抗9A抗体と反応するが、9Aに対して、9Bと9Cのアミノ酸配列の相同性は、それぞれ68%と35%しか示さなかった。しかしながら、3つのイソ型の間で8個のシステイン残基が完全に保存され、4つの架橋をつくっている。N末端近くと鎖中位、鎖中位とC末端近くが架橋により一か所に集められ、ヒマnsLTPの表層附近に疎水性パッチをつくっていることが示唆される。また、鎖後半に多いイオン性残基のうち、鎖中位の3残基が3つのイソ型の間で完全に存保されているので、この部位と脂質分子の親水性部位との相互作用が考えられる。
自閉スペクトラム症（ASD）における男女差の原因解明と補助診断への臨床応用

社会性障害を示し、社会参加に困難がある自閉スペクトラム症(Autism Spectrum Disorder, ASD)は、男性に高い有病率(男性1.8%,女性0.2%)を示す発達障害である(土屋, 2012)。ASDの脳病態基盤は不明のほか“ASD男女差の原因"の究明やこの診断に繋がる生物学的指標(バイオマーカー)の同定まできていない。そこで本申請課題では、“ASDの男女差の原因"を神経科学的に明らかにすることからASDの脳病態基盤を探求するため、男女のASD群と定型発達群において安静時機能的MRI (resting state functional MRI, rs-fMRI)を用いて検証した。近年、人工知能(AI)技術を用いた発達障害に対する新たな脳画像診断法、治療法の開発と応用は必要性が指摘されている。特にASD (自閉スペクトラム症)男児86名, ADHD(注意欠如・多動症)男児83名の診断や治療方法においてカテゴリー的方法から新たな視点・客観的なバイオマーカーが必要であることを示唆している。そこで、本研究は715歳のASD男児86名, ADHD男児83名と、年齢、IQ(知能指数)がマッチした定型発達男児125名を対象に安静時機能的MRI (resting-state functional connectivity MRI: rs-fcMRI)のデータを採取し、「サポート・ベクター・マシン」という機械学習の技法で解析を行った。その結果、定型発達とASDは76.3%、定型発達とADHDは84.1%、ASDとADHDは79.3%で区別できる脳領域を特定した。特定された脳領域間の機能的連結が弱く、その機能的連結の強さはASD特性と関連していることが認められた。本成果を基に、人工知能と安静時脳活動パターンがASDとADHD診断の客観的なバイオマーカーになる可能性が示唆された。本研究費を通してASD群と定型発達群の発達的変化を測定し、両群の差を確認し、2本の英文論文として報告した。今後は女性ASD群や合併群での検討に着手する予定である。得られた結果については、学会発表および論文投稿により発信する予定である。計画よりも諸費用が少なかったため、解析に必要なPCソフトの購入など、計画以外の費用が生じた場合に使用する。
大腸菌の臨床株のefflux pump遺伝子発現と抗菌薬耐性の相関

大腸菌の薬剤耐性に関わる薬剤排出ポンプ遺伝子の発現量と、各種抗菌薬耐性の関連について検討した。大腸菌64株について、薬剤排出ポンプ遺伝子のRNA発現の相対定量を行い、RNA発現量と各種抗菌薬耐性の相関について統計解析を行った。結果は、薬剤排出ポンプ遺伝子の高発現とフルオロキノロン系抗菌薬に対する耐性の間に相関を認め、薬剤排出ポンプ遺伝子の発現が、フルオロキノロン系抗菌薬に対する耐性獲得に関連している可能性が示唆された。(背景・目的)薬剤排出ポンプの機能亢進は、各種抗菌薬耐性に関連するといわれている。当院およびその関連施設では、尿路感染症の主たる原因菌である大腸菌において各種抗菌薬耐性の増加傾向を認めている。今回我々は大腸菌の臨床株を用いて、薬剤排出ポンプ遺伝子の発現量と抗菌薬耐性の関連について検討した。(対象と方法)対象は、2008年4月より7月までに尿路感染症患者の尿中より分離された大腸菌64株で、尿路基礎疾患の有無、levofloxacin(LVFX)に対する耐性の有無別に4つの群に分類した。LVFX耐性を38株(59.4%)に、尿路基礎疾患は45株(70.3%)に認めた。薬剤排出ポンプを構成する蛋白をcodeするmarA、yhiU、yhiV、mdfA遺伝子について、real-time RT-PCRを用いてRNA発現の相対定量を行った。標準株の2倍以上のRNA発現量を示した株を高発現株と定義し、RNA発現量と各種抗菌薬耐性、各群との相関について統計学的に解析を行った。(結論)尿路感染症由来の大腸菌における薬剤排出ポンプ遺伝子において、marA遺伝子の高発現とCFPM,NA耐性の相関を認め、marA遺伝子の発現が交差耐性に関与している可能性が示唆された。また、yhiV遺伝子の発現はMINO耐性、mdfA遺伝子の発現は新規フルオロキノロン系抗菌薬であるSTFX耐性に、それぞれ関与している可能性が示唆された。
どのように時間を覚えるか？‐回想的時間知覚を可能にする神経基盤の多面的解明‐

本研究は回想的時間知覚の脳内メカニズムを解明することを目的としている。回想的時間知覚とは、時間を測る課題であることが明示されないまま他の課題に取り組み、後からその課題について時間の長さを評価させるという方法である。回想的時間知覚をfMRIで検討する上での問題点は、一試行しか実施できないことであった。そこでまずは試行数を増やした課題を開発した。具体的には以下の課題である。被験者に時間の長さが数十秒数百秒の様々な映像を視聴させる。このとき、被験者の課題は各映像の面白さなどを評定することとする。全ての映像視聴後、各映像のスナップショットを呈示し、そのスナップショットが含まれていた映像がどれくらいの長さだったと思うかを評価させる。この課題により、回想的時間知覚による評価を複数回実施することが可能となった。さらに、「エピソードを想起することで思い出す時間」と「エピソードによらないで思い出す時間」を分離するために、各映像のスナップショットを複数枚呈示し、その並び替えをさせてから回想的時間評価をさせることとした。並び替えが成功すれば、「エピソードから推定した時間知覚」として、並び替えが失敗すれば「エピソードによらない時間知覚」とする。以上の課題により、回想的時間知覚を複数試行実施し、さらにエピソードの想起から推定した時間知覚と、エピソードによらない、よりバックグラウンドで処理される時間知覚とを分離する方法(一括回想的時間知覚法)を開発した。この方法により、回想的時間知覚をfMRIで検討することが可能となる。今年度は主に一括回想的時間知覚法の開発をおこなった。特に、課題に用いる映像の選定に時間を要した。注意した点は以下の2点である。1.適度なストーリー性を持つこと、2.興奮度を揃えること。エピソードを覚えていたかを判定するために映像のスナップショットの並び替えを課題として採用した。全くストーリーがないような映像ではエピソードとは言えないため、ある程度はストーリー性がある必要がある。しかしながら、時間知覚には興奮度が大きく関わっていると言われているため、内容が激しかったり大人しかったりするのも好ましくない。以上から、あまり興奮度が高くなく、適度なストーリー性を持った映像を検討した。動物に関する作品、工場紹介、サイエンス番組、著名人のインタビューなどを採用することとした(例:ナショナルジオグラフィック)。また、fMRIの解析方法を学ぶため、生理学研究所のトレーニングコースに参加した。主に解析ソフトのSPMについて学ぶとともに、fMRIの原理などについて学び、また議論を深めた。その経験をもとに実験パラダイムの改良を行いつつ、一括回想的時間知覚法の行動実験の部分について予備実験の準備に取り組んだ。一括回想的時間知覚法の課題が適切であるかを慎重に検討する。具体的には、1.数十本にも及ぶ映像の時間評価を回想的に行わせてどれほど回答できるのかを見極める、2.映像の興奮度を一定にする。一括回想的時間知覚法というこれまでにない手法のため、実際に妥当な方法として機能するのかを検討するため、予備実験のデータをチェックする。また、映像の選定は興奮度なども考慮しているが、予備実験において実際に興奮度を評価させ、意図しない興奮度になっている映像は本実験では除外する必要がある。こうした予備実験を踏まえて、一括回想的時間知覚法にもとづいたfMRI実験を行う。課題時のfMRIデータだけでなく、安静時fMRI、脳形態画像も全て取得し、安静時脳機能との関係や脳形態との関係も並行して検討できるように本実験を実施する。その後、同様のパラダイムを高齢者にも適用することで、加齢による時間知覚への影響も検討していく予定である。

全くストーリーがないような映像ではエピソードとは言えないため、ある程度はストーリー性がある必要がある。しかしながら、時間知覚には興奮度が大きく関わっていると言われているため、内容が激しかったり大人しかったりするのも好ましくない。以上から、あまり興奮度が高くなく、適度なストーリー性を持った映像を検討した。動物に関する作品、工場紹介、サイエンス番組、著名人のインタビューなどを採用することとした(例:ナショナルジオグラフィック)。また、fMRIの解析方法を学ぶため、生理学研究所のトレーニングコースに参加した。主に解析ソフトのSPMについて学ぶとともに、fMRIの原理などについて学び、また議論を深めた。その経験をもとに実験パラダイムの改良を行いつつ、一括回想的時間知覚法の行動実験の部分について予備実験の準備に取り組んだ。一括回想的時間知覚法の課題が適切であるかを慎重に検討する。具体的には、1.数十本にも及ぶ映像の時間評価を回想的に行わせてどれほど回答できるのかを見極める、2.映像の興奮度を一定にする。一括回想的時間知覚法というこれまでにない手法のため、実際に妥当な方法として機能するのかを検討するため、予備実験のデータをチェックする。また、映像の選定は興奮度なども考慮しているが、予備実験において実際に興奮度を評価させ、意図しない興奮度になっている映像は本実験では除外する必要がある。こうした予備実験を踏まえて、一括回想的時間知覚法にもとづいたfMRI実験を行う。課題時のfMRIデータだけでなく、安静時fMRI、脳形態画像も全て取得し、安静時脳機能との関係や脳形態との関係も並行して検討できるように本実験を実施する。その後、同様のパラダイムを高齢者にも適用することで、加齢による時間知覚への影響も検討していく予定である。
小児骨系統疾患の病態解明を目指した疾患特異的ヒトiPS細胞の骨分化誘導法の確立

平成28年度までに以下の成果を得た。1骨形成不全症患者6症例から皮膚線維芽細胞を採取し(以下疾患線維細胞)、うち5症例でセンダイウイルスベクターを用いてiPDS細胞を樹立した(以下疾患iPS細胞)。健常あるいは疾患iPS細胞から神経堤細胞に分化誘導し、表面マーカーであるCD271/p75を用いてFACSにて選別し、さらにbFGF添加培養液を用いることで間葉系幹細胞に分化させ得た。2健常また疾患間葉系幹細胞について骨分化培養を6週間行い、石灰化をAlizarin red染色で確認した。3健常また疾患間葉系幹細胞の培養上清からコラーゲンを抽出し、SDS-PAGEにて過修飾を受けた変異コラーゲンを確認する方法を確立した。グリシン置換変異では、コラーゲンの泳動の遅れが確認された一方で、エクソンスキップ変異やナンセンス変異では泳動の遅れは認めなかった。またI型コラーゲンの翻訳後修飾についてLC/MSを行い、グリシン置換変異のI型コラーゲンでは糖鎖の過修飾が行われていることを認めた。更に、健常または疾患線維芽細胞のI型コラーゲンの細胞蛍光免疫染色にて、グリシン置換変異とエクソンスキップ変異では、小胞体内へのI型コラーゲンの蓄積が見られた一方で、ナンセンス変異では蓄積は認めなかった。4健常または疾患線維芽細胞におけるERストレスマーカー遺伝子の発現をRT-PCRで検討したところ、BiP遺伝子の発現が骨形成不全症の全例で健常と比し約2倍に上昇していることを確認した。平成27年度に、以下の成果を得た。1骨形成不全症患者6症例から皮膚線維芽細胞を採取し(以下疾患線維芽細胞)、うち5症例でセンダイウイルスベクターを用いてiPS細胞を樹立した(以下疾患iPS細胞)。さらに、健常又は疾患iPS細胞から神経堤細胞に分化誘導し、表面マーカーであるCD271/p75を用いてFACSにて選別し、さらにbFGFを培養液に加えることで間葉系幹細胞に分化させた。この時点で凍結保存を実施した。3健常又は疾患間葉系幹細胞を骨分化培養液にて6週間培養し、石灰化をAlizarin red染色にて確認した(これまで健常1例、疾患1例)。4健常又は疾患線維芽細胞の培養上清からコラーゲンを抽出し、電気泳動にて過修飾を受けた変異コラーゲンを確認する方法を確立した。また、健常又は疾患線維芽細胞のI型コラーゲンを免疫染色で染めて、変異コラーゲンが小胞体マーカーに局在・蓄積していることを確認する方法を確立した。4の成果は、今後疾患iPS由来の骨芽細胞の評価に用いる予定である。平成27年度中に健常iPS細胞より神経堤細胞を経由して石灰化能を有する骨芽細胞を誘導し得たのは、予定通り、あるいはやや進んでいる経過であった。しかし、骨芽細胞のマーカー遺伝子までは未解析である事、また分化には時間を要しており誘導効率に改良の余地が大きい事については、予定を達成できていない。平成28年度に行う予定であった、異常骨芽細胞のコラーゲンの過修飾を見る手法を確立しつつあり、この点は予定より早く進んでいる。総合的に判断すると、現状は概ね順調に進展していると考えられる。疾患特異的iPS細胞由来の骨芽細胞の多角的機能解析(蛋白の発現や機能解析、コラーゲンの性質の解析など)について、更に手法を確立させていく。その後は、それらの手法を用いて健常と健常の比較を行い、病態を詳細に分析し、治療法に繋がる知見を求めていく。現在は骨系統疾患として骨形成不全症について解析を進めているが、手法が確立した後は、X連鎖性低リン血症性くる病や低フォスファターゼ症についても同様に解析していく。残金として非常に少額であり、用途が存在しなかったため。実験に用いる物品の購入費の一部として使用する予定。
植物細胞の物質集積を支える液胞膜プロトンポンプの分子構造と生理的変動の機構

高等植物の液胞膜に局在する2種のプロトンポンプ、すなわちATPaseと無機ピロリン酸ピロホスファタ-ゼ(H^+ーPPase)について、ヤエナリを材料にタンパク質分子レベルおよび酵素学的解析を進め、いくつかの重要な知見を得た。【ピロホスファタ-ゼ】H^+ーPPaseは分子サイズ73kDaの単一のタンパク質で構成されている。実際には73Kタンパク質のホモ二量体が具体的な機能単位である。酵素の高次構造の安定化にはMg^<2+>の存在が不可欠であり、さらに酵素機能の活性化にも不可欠である。したがってH^+ーPPaseはMg^<2+>を必須要素とする金属酵素といえる。一方、Ca^<2+>はPPase対して強い阻害作用を示す。これは反応溶液中でCaPPi複合体を形成され、これが基質(MgPPi)結合部位に高い親和性をもつためである(K___ーi,17μM)。液胞膜H^+ーPPase他の可溶性PPaseあるいは動物ミトコンドリア、光合成細菌の膜結合型PPaseとは、酵素学的性質に共通点があるもののタンパク質としては異種分子であることも明らかにした。また、植物生理学的視点での解析により、PPaseおよびATPaseは胚軸の細胞分裂直後に成熟細胞の酵素量の2030%が合成され、その後細胞伸長に伴い膜脂質と同速度で合成・供給されることが明らかになった。【プロトン輸送性ATPase】植物細胞には細胞膜,ミトコンドリア、葉緑体そして液胞の4種のH^+ATPaseが存在し、その中の液胞ATPaseを対象とした。ヤエナリの液胞膜ATPaseは9種(分子サイズ、68,57,44,38,37,32,16,1,12kDa)の異種タンパク質分子の集合体であり、このうち16Kサブユニットはプロトンチャンネルを、他の8種のサブユニットは膜から露出した親水性部位形成している。N末端側のアミノ酸配列から68Kは動植物、古細菌に共通な触媒サブユニットであることも明らかにした。
CO2還元触媒を導入したリング状Re(I)多核錯体光触媒の開発

特異な性質を有するリング状Re(I)多核錯体を光増感錯体として用い、リング内に触媒部を導入した超分子錯体光触媒を構築する試みはあまり上手くいかなかったが、その過程でいくつかの重要な知見が得られた。(1)異なる三座配位子を二つ有するヘテロレプティックRu(II)錯体は光増感部として機能し、触媒部に応じてCOやギ酸を選択的に生成した。(2)そのRu(II)錯体は、一重項ー三重項直接遷移による長波長光の吸収という特異な性質を示した。まず二酸化炭素を還元するヘテロリング光触媒系を開発するため、その構成要素となる触媒や還元剤について検討した。リング状レニウム多核錯体は、可視光を吸収し電子移動を駆動する光増感機能を有することが分かっている。そこで、このリング状レニウム多核錯体から電子を受け取り、その電子を用いて二酸化炭素を還元できる触媒を探索した。その結果、二種類の異なるルテニウム錯体[Ru(tpy)(NN)(CO)]2+, [Ru(NN)(CO)2Cl2] (tpy = 2,2':6',2"-terpyridine; NN =ジイミン配位子)が有望であることが分かった。これらの錯体は、光還元されたリング状レニウム多核錯体から電子を受け取ることができ、二酸化炭素を一酸化炭素あるいはギ酸へと高選択的に還元することを見出した。実際、構造的・電子的な異方性に着目したルテニウム錯体[(mbip)Ru(tpy)]2+ (mbip = bis(N-methylbenzimidazolyl)pyridine)を光増感部として導入した新規超分子錯体は、上述の二種類のルテニウム錯体を触媒として用いると、二酸化炭素を効率よく還元する光触媒として働いた。[Ru(tpy)(NN)(CO)]2+を触媒として用いた場合、その生成物分布はジイミン配位子の置換基によって調整できるルテニウム中心の電子密度に依存することが分かった。これらの得られた成果は、学術論文として二報掲載されている。また、マンガン錯体[Mn(k2-tpy)(CO)3Br], [Mn(NN)(CO)3Br]も同様に有望であることが分かった。実際、構造的・電子的な異方性に着目したルテニウムおよびオスミウム錯体[(mbip)M(tpy)]2+ (mbip = bis(N-methylbenzimidazolyl)pyridine;M =Ru, Os)を光増感部として導入した新規超分子錯体は、上述の二種類のルテニウム錯体を触媒として用いた場合、二酸化炭素を効率よく還元する光触媒として働いた。[Ru(tpy)(NN)(CO)]2+を触媒として用いると、その生成物分布はジイミン配位子の置換基によって調整できるルテニウム中心の電子密度に依存することが分かった。二つの異なる三座配位子を有するヘテロレプティック型ルテニウム錯体[(mbip)Ru(tpy)]2+ (mbip = bis(N-methylbenzimidazolyl)pyridine, tpy = 2,2':6',2"-terpyridine)は、光増感部として従来良く用いられている[Ru(N^N)3]2+型錯体(N^N =ジイミン配位子)では達成できない優れた性質を示した。(1)幅広い波長領域の可視光を利用:550-700 nmの領域に特異的な吸収帯が観測され、詳細な検討の結果、三重項励起状態への直接励起によるもの(S-T吸収)であると示唆された。これは、S-T吸収を示すRu(II)光増感錯体として初めての例であり、通常の方法では不可能な、励起寿命や還元力を維持したままの吸収波長領域の拡大に成功した。Re(I)やMn(I)のカルボニル錯体と共存させることで、赤色光で駆動するCO2還元光触媒反応においてCOあるいはギ酸を選択的に生成した。(2)固体表面との複合体形成に適した光増感錯体:光増感錯体の固体材料表面への吸着を強化するため、アンカーとなるホスホン酸基の数を2から4へと増やせるように分子設計した。mbip配位子に4つのホスホン酸置換基を導入したRu(II)錯体を合成し、半導体表面への吸着挙動とその安定性について評価すると、従来の[Ru(N^N)3]2+型錯体と比べ、半導体表面からより外れにくくなっていることが分かった。

特異な性質を有するリング状Re(I)多核錯体を光増感錯体として用い、リング内に触媒部を導入した超分子錯体光触媒を構築する試みはあまり上手くいかなかったが、その過程でいくつかの重要な知見が得られた。(1)異なる三座配位子を二つ有するヘテロレプティックRu(II)錯体は光増感部として機能し、触媒部に応じてCOやギ酸を選択的に生成した。(2)そのRu(II)錯体は、一重項ー三重項直接遷移による長波長光の吸収という特異な性質を示した。平成28年度の研究成果より、リング状レニウム多核錯体に導入することで二酸化炭素を還元する触媒として機能するルテニウムおよびマンガン錯体を見出している。そこで今後の研究計画としては、現在既に取り組んでいる最中であるが、これらの触媒をリング状レニウム多核錯体に導入した異種金属錯体から成るヘテロリング錯体の開発とその光触媒機能の検討を行う。また、レニウムユニット同士やレニウムユニットと触媒ユニットを連結する架橋配位子やリングの核数に依存したリングの空隙の大きさの光触媒特性に与える影響も検討する。錯体の光化学購入予定であった装置(光源としてLEDを用いたメリーゴーラウンド型光照射装置)の開発が遅れ、発売予定がH29年度にずれ込んだため。本来H28年度に購入予定であった装置(光源としてLEDを用いたメリーゴーラウンド型光照射装置)がH29年度には発売されるとメーカーから確約を得ており、これを購入する予定である。
セキュリティを考慮した独立なユーザが共用するインターネットや分散システムの応答性能の研究

本研究では、今年度は、独立なユーザが共用するインターネットや分散システムの応答性能について重点的に研究を行った。独立したユーザが、それぞれの効用を最適化する状況が自然に思われる。それは、非協力ゲームと見なすことができる。それにおいて、それぞれのユーザの最適化が達成された状態が、Nash均衡である。しかし、Nash均衡は、一般にPareto最適でなく、パラドックスの発生の可能性があるなど、好ましくない点がある。一方、Pareto最適な状態というのは、限りなく多くあり得るが、そのどれも、絶対的に優位な状態ではない。Pareto最適な状態の中で、各種のFairnessを基準にした選び方がある。今年度は、前年度に引き続き、Nash均衡、Pareto最適な状態の集合、および、その中の各種のFairnessを達成した状態、の間の関係について、分散システムのモデルについて、数値的な検討を行った。まず、一般的なFairnessが、各ユーザの取り得る効用の集合が凸である場合に、一意に定まることを示した。また、数値検討により、各ユーザの効用集合が凸でない場合に、一般的なFairnessが一意に定まらない場合を見出した。そして、一般的なFairnessの概念を拡張した定義を見出し、その定義によると、各ユーザの効用集合が凸でない場合でも、Fairnessが一意に定まることを証明した。さらに、昨年度に引き続き、Nash proportionately fairな状態を数値的に検討した。Nash proportionately fairなPareto最適状態が必ずしも存在しないことを、見出した。そこで、Nash proportionately fairなPareto最適状態を拡張したPareto最適状態や、その存在について、検討中である。今年度は、まず、Nash均衡、Pareto最適な状態の集合、および、その中の各種のFairnessを達成した状態、の間の関係について、分散システムのモデルについて、数値的に検討した。さらに、Nash均衡の良さを採り入れたPareto最適な状態として、Nash proportionately fairな状態を検討し、それとの関連も数値的に示した。Pareto最適な状態は、各ユーザの効用関数が凹の場合、各ユーザの効用値を重み付け平均した関数を最適化することによって求められる。しかし、凹でない場合は、必ずしもそうならない。Nash proportionate fairnessを実現するPareto最適な状態は、必ずしも、Fairnessを達成した状態では得られないことなどを観測した。その他の研究成果として、パラドックスは、これまで、ネットワークのルーティングとそれに等価な分散システムの負荷均衡において見つけられてきたが、フロー制御においてもパラドックスが発生する例を新たに発見した。今後、セキュリティ対策を採り入れた場合どのような影響がシステム性能に及ぼされるかについて検討する。