hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
保存則系の粘性及び緩和モデルの時間大域解とその漸近挙動に関する研究

1.圧縮性粘性流体の空間一次元等エントロピーモデルに対する半空間上での初期値境界値問題の解の漸近挙動を考察し、境界上で流れ込みが有る場合、境界層解と粘性衝撃波や希薄波との重ね合わせが漸近安定であることを示した。境界上で流出がある場合にも境界層解の存在とその漸近安定性を示した。一次元理想気体モデル(3×3システム)に対する半空間上での初期値境界値問題を考察し、粘性的接触波の漸近安定性を自由境界の境界条件の下で示すことに成功、さらに、初期値問題についても粘性的接触波の漸近安定性を初期擾乱の平均ゼロの条件の下で示すことに成功した。空間多次元については、外力項を持つ圧縮性ナビエストークス方程式の等エントロピーモデルに対する球対称解の漸近挙動が、同方程式の定常解によって与えられる事を示した。2.半導体中の電子流を記述する一次元量子流体力学モデルの初期値境界値問題を考察し、任意のドーピングプロファイルに対して定常解の存在と漸近安定性を示すことに成功した.高次元については、定常解の数値解を求める高解像な反復計算手法を開発した3.細密媒質中の1次元圧縮性流をモデルとする方程式系の解の漸近挙動を考察し、ある放物型方程式の解である散逸波への正確な漸近の速さを導いた。4.臨界幕以下の非線形項を持つ非線形分散型及び消散型方程式の解の漸近的振る舞いについての研究をおこない、消散型波動方程式については解がある熱方程式の自己相似解に近づくことを示した。また、分散型波動方程式に関しては、線形解が持つ固有振動数と非線形項が持つ固有振動数の共鳴,非共鳴現象が非線形問題の解にどのような影響を与えるかについて新たな結果を得た。研究代表者松村は、研究分担者の協力の下、圧縮性粘性流体の空間一次元等エントロピーモデル(保存則系の粘性モデルの典型)に対する半空間上での初期値境界値問題、特に、境界上で流れ込みが有る場合の解の漸近挙動に関連した研究を進め、漸近挙動が境界層解と粘性衝撃波との重ね合わせの場合の考察を行い([1],Commun.Math.Phys)、また、境界の上で相転移などの反応がある場合に対応する自由境界値問題についても、進行波の存在と漸近安定性を示すことに成功した([2],SIAM J.Math.Anal.)。一方、研究分担者西畑は、境界上で流出がある場合の考察を行い、境界層解の存在とその漸近安定性を示した([4],Commun.Math.Phys.)。研究分担者西原は、細密媒質中の1次元圧縮性流をモデル(保存則系の緩和モデルの典型)とする方程式系の解の漸近挙動を考察し、ダルシーの法則から得られる放物型方程式の解である散逸波に漸近することに関し、その位置を初期データから決めることにより正確な漸近の速さを導いた([3],Proc.Roy.Soc.Edinburgh)。研究分担者林は、非線形分散型及び消散型方程式の解の漸近的振る舞いについての研究をおこなった([5],Commun.Contpt.Math.)。研究分担者土居は、シュレディンガー方程式の解の特異性の構造を方程式に付随するハミルトン流の大域的挙動との関連で研究し、特に摂動された調和振動子について解の特異性の伝播・分散・生成に関する結果を得た([6],International Press)。研究分担者茶碗谷は、大自由度の力学系においける安定ではないが長時間持続されるような構造について考察し、その大自由度の力学的な機構についての研究を行った。以上の様々な成果は、国内外の研究会・国際会議においても発表を行った。

研究代表者松村は、研究分担者の協力の下、圧縮性粘性流体の空間一次元理想気体モデル(3×3システム)に対する半空間上での初期値境界値問題を考察し、非粘性3×3システムに固有な接触不連続解に対応する粘性的接触波の漸近安定性を自由境界の境界条件の下で示すことに成功した([1],Osaka J.Math.)。共同研究者西畑は、外力項を持つ圧縮性ナビエストークス方程式の等エントロピーモデルに対する(外部領域における)球対称解の漸近挙動が、同方程式の定常解によって与えられる事を示した([2],Math.Models and Methods Appl.Sci.)。また、空間多次元の粘性保存則に対する新しい解析手法としてL^pエネルギー法を提案するとともに、その応用として全空間、半空間上での希薄波の漸近安定性を示し、さらに希薄波への収束レートも得た([3],J.Hyperbolic Differ.Equ.)。共同研究者西原は、1次元圧縮性粘性流の方程式及び関連する方程式系に現れる典型的な非線形波である希薄派の大域安定性を得た([4],SIAM J.Math.Anal.)。共同研究者小田中は、半導体輸送を記述する量子ドリフト-拡散方程式の多次元差分スキームを開発した。これはTikhonov-Samarskiiタイプの保存スキームであり、Exponential-fitting法を密度とポテンシャルの関係に一般化して高精度スキームを構成した後、現実のMOS(Metal-Oxide-Semiconductor)構造で評価し、その数値安定性と精度について良好な数値実験結果を得た([5],IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems)。共同研究者林は、臨界冪以下の非線形項を持つ非線形消散型波動方程式の研究を行い解が漸近的に対応する熱方程式の自己相似解に近ずくことを示した([6],J.Differential quations)。共同研究者伊達はCoxeter群の準不変式及びlocus Econfigurationに関しこれまでに知られていることの整理を行い、三木は、トロイダル量子群から生じる(可積分表現と関係した)商代数が対称なローラン多項式とMacdonaldの差分演算子のなす2つの代数のテンソル積の直和と同形であることを示した。以上の様々な成果は、国内外の研究会・国際会議においても発表を行った。研究代表者松村は、研究分担者の協力の下、圧縮性粘性流体の空間一次元理想気体モデル(3×3システム)に対する初期値問題を考察し,非粘性3×3システムに固有な接触不連続解に対応する粘性的接触波の漸近安定性を初期擾乱の平均ゼロの条件の下で示すことに成功した([1],Arch.Rat.Mech.Anal.).また,異なる伝播速度をもつある半線形波動方程式系の初期値問題の解に対する時間についての存在時間の下からの最良と思われる評価を導出した([2],J.Math.Kyoto Univ.).共同研究者西畑は,半導体中の電子流を記述する一次元流体力学モデルの初期値境界値問題を考察し、定常解の存在と漸近安定性を示すことに成功した.共同研究者小田中は,半導体輸送を記述する量子ドリフト-拡散方程式の定常解の存在と数値解を求める反復計算手法について明らかにした.共同研究者西原は,非線形消散型波動方程式のコーシー問題の解の挙動を,半線形項が吸収項となる場合に,対応する熱方程式の挙動と比較することによって新たな考察をおこなった([3],J.Math.Anal.Appl.).
超臨界流体を利用した難溶性π共役有機化合物の微結晶の作製とその光・電子特性の評価

キナクリドンまたはその誘導体は、全赤色顔料の半分近くに使われていると同時に、EL材料などにも有望なことが知られているが、それらは難溶性、難加工性という欠点を有する化合物であるため、精製や材料化が容易ではなかった。特に、サイズ制御されたキナクリドン系微結晶を作製することは、従来困難な状況であった。そこで、溶媒として超臨界流体を使用し、そこから再沈澱するという超臨界再沈法を用いることにより、ナノオーダーレベルで制御されたキナクリドン系微結晶の作成を試みた。種々の作製条件を検討した結果、粒経500nm以下の領域でサイズ制御が可能であることが分かった。例えば、超臨界流体の温度を上昇させると、溶出濃度が向上するため、サイズが大きくなる傾向がある。その他、超臨界流体の種類、冷却溶媒の種類・温度によっても、生成される微結晶のサイズ・結晶型は制御可能であった。また、結晶型は同型にも拘わらず、サイズが微小化すると光吸収ピーク位置が、従来には観測されない程、高エネルギー側にシフトするという特徴を有することも判明した。これは、他のπ共役有機微結晶にもみられる特有のサイズ効果と同様の挙動である。さらに、200°Cから270°Cまでという超臨界温度に達する前に、薄い黄色呈色の液体が流出することも判明した。これは、キナクリドン合成時の副生成物が流出すること、すなわちキナクリドンが精製されていることを意味している。以上のように、精製が同時工程で可能であること、更にサイズを制御することにより、従来には無い光吸収ピークを有するキナクリドン微結晶が得られたことは、機能性材料に使用するという点において、非常に意義深い。同時に、得られた微結晶分散水は分散安定性が高く、湿式インキ・顔料としても有望である。本奨励研究の目的は十分に達成できたと考える。本奨励研究の成果としては、以下の2点が主に挙げられる。1.流通式超臨界晶析装置により、フタロシアニナトオキソチタニウム(IV)(TiOPc)の微結晶を試みた結果、用いる溶媒種や温度により結晶構造や微結晶サイズの制御が可能であることが先ず確認された。残念ながら、光伝導性が最も高いとされるY型TiOPc微結晶の作製は達成できなかったが、A型TiOPc微結晶は超臨界晶析法により量産的に作製可能なことが示唆された。作製されたA型TiOPc微結晶の電子写真特性が詳細に検討された結果、実用化にかなり近い性能値を示すことが明らかになった。今後、濃硫酸不使用の本手法でも、A型TiOPc微結晶の量産化やY型TiOPc微結晶の作製が可能であることを明示し、実用化レベルの電子写真特性を有する材料の提供を目指す。2.超臨界晶析法をC_<60>のような難溶性π共役系有機化合物の微結晶化にも応用した結果、約40nmという微小サイズのC_<60>微結晶の分散液を作製可能であり、その光学特性はバルク結晶のものとは異なり、微結晶特有のサイズ依存性を示すことが判明した。今後、C_<60>微結晶の詳細な光学特性を行うとともに、EL特性や色素顔料として注目される難溶性π共役系有機化合物系(キナクリドンなど)にも拡張する予定である。以上の様に、超臨界流体を用いて、難溶性有機化合物の微結晶を作製する方法を確立し、その有用性を示すという本奨励研究の目的は十分に達成できたと考える。
網羅的遺伝子異常検出系を駆使した乳児期発症てんかん性脳症の遺伝学的解明

乳児期発症のてんかん性脳症症例に対して35あるいは50遺伝子をターゲットにしたターゲットエクソンキャプチャー(104症例)および全遺伝子をターゲットにした全エクソーム解析(623例)を施行し、乳児期発症てんかん性脳症の遺伝要因の解明を行った。その結果、GNAO1、SLC35A2、PIGA、COG2、KCNB1の新たな責任遺伝子の同定に成功した。また、我々の研究成果を含め、世界的なてんかん性脳症の遺伝子解析の進展によって、約45%の患者で遺伝子診断が可能であった。1.カスタムエキソンキャプチャーを用いた網羅的遺伝子変異およびコピー数解析:乳児期発症のてんかん性脳症の104症例に対して、既知の責任遺伝子、およびこれまでの解析で病的と考えられる変異が1症例以上で見つかった遺伝子に対する、Agilent社のSureSelectカスタムエキソンキャプチャーを用いた遺伝子変異およびコピー数解析を行った。その結果、29症例(27.9%)で責任遺伝子の変異/コピー数異常を検出した2.トリオ(患児およびご両親)のエクソーム解析によるde novo変異の網羅的スクリーニング:平成25年度中に、60家系においてトリオエクソーム解析を施行した。うち、13例(21.6%)において、責任遺伝子変異が特定された。複数の新規責任遺伝子の他に、これまでてんかん性脳症との関係が指摘されなかった遺伝子の変異が見つかっており、極めて有効な解析手段であることが実証された。3.新規責任遺伝子の変異スクリーニング:得られた新規責任遺伝子の変異を、213検体でスクリーニングした。スクリーニング方法としては、この1年で普及してきたPCR産物の次世代シークエンスという方法を行った。具体的には、600bp以上の大きさのPCRを書く検体に対して行い、増幅を確認後、同一検体のPCR産物をすべて混ぜ合わせた後に、Nextera DNA Sample Prep Kit (イルミナ社)を使って、アダプター付加とインデックス付加を行った。対象遺伝子のタンパク質コード領域の97%前後は、20リード以上でカバーできており、極めて精度よく変異スクリーニングが可能であった。スクリーニングによって、新たな変異を2症例で検出できている。1)トリオ(患児およびご両親)のエクソーム解析によるde novoおよび劣性遺伝形式の変異の網羅的スクリーニング:目標の80症例を大きく超える200例超の検体を全エクソーム解析し、原因が不明であった症例のうち20例強に対してトリオ解析を施行した。その結果新規原因遺伝子と考えられる遺伝子変異を複数同定することができた。2)エクソーム解析データを用いたコピー数異常の検出:エクソーム解析データのリードデプスを用いたコピー数解析(ノードらの方法)を行い、既知のてんかん遺伝子のコピー数異常を調べた。染色体のコピー数異常を3検体で検出でき、うち1検体は遺伝子内の1エクソン欠失であった。3)新規責任遺伝子の変異スクリーニング:エクソーム解析で同定した新規責任遺伝子の変異スクリーニングを、エクソーム解析未施行の187検体に対して施行した。具体的には、300bp以上の大きさのPCRを各検体に対して行い、増幅を確認後、同一検体のPCR産物をすべて混ぜ合わせた後に、Nextera DNA Sample Prep Kit (イルミナ社)を使って、アダプター付加とインデックス付加を行った。対象遺伝子のタンパク質コード領域の94%前後は、20リード以上でカバーできており、極めて精度よく変異スクリーニングが可能であった。4)てんかん患者群と当教室の575例のコントロールエキソームデータとの変異の比較:上記検討を行ったところ、いくつかの候補遺伝子が抽出できた。うち1遺伝子に関しては、過去に報告のある遺伝子であることが分かり、この方法で疾患責任遺伝子の抽出が可能であることが分かった。1)患児の全エクソーム解析ー目標の80症例を大きく超える139例を全エクソーム解析し、網羅的な点変異およびコピー数異常を探索した。うち52例(37%)において原因と考えられる遺伝子異常を同定することができた。これらの解析によって新たに1つの新規責任遺伝子の同定に成功した。また、変異遺伝子あるいはコピー数異常部位は37におよび、網羅的な全エクソーム解析の有用性が改めて確認された。2)原因未同定のてんかん患者の変異データベースの作成ーエクソーム解析で既知遺伝子が除外された532例に関して、当教室の575例のコントロールエクソームデータに5例以下しか登録のない変異のデータベースを作成した。これにより、候補遺伝子の変異の有無について迅速な検索が可能となった。また、他の研究室から論文報告がされた新規遺伝子の検索が容易になり、2015年11月に報告されたPRUNE遺伝子の変異を2例で同定することができた。3)新規責任遺伝子の同定と表現型の解析ー新たに乳児てんかんの原因遺伝子として、大脳皮質と海馬の錐体神経細胞での主な遅延整流性カリウムチャネルであるKv2.1をコードするKCNB1を同定した。2名の患児は、乳児期より運動発達遅滞が認められ、生後1ー1.5年で脳波上びまん性の高振幅不規則多棘徐波結合を呈する全般てんかん発作を発症し、重度の知的障害を呈していた。更に、乳児てんかんの原因遺伝子であるGNAO1変異症例を4例同定した。既報の4例と併せて臨床像を考えると、GNAO1変異が引き起こす表現型は幅広く、乳児期発症のてんかん性脳症から、てんかん発作を認めない発達遅滞と不随意運動症例まで含まれることが明らかとなった。

乳児期発症のてんかん性脳症症例に対して35あるいは50遺伝子をターゲットにしたターゲットエクソンキャプチャー(104症例)および全遺伝子をターゲットにした全エクソーム解析(623例)を施行し、乳児期発症てんかん性脳症の遺伝要因の解明を行った。その結果、GNAO1、SLC35A2、PIGA、COG2、KCNB1の新たな責任遺伝子の同定に成功した。また、我々の研究成果を含め、世界的なてんかん性脳症の遺伝子解析の進展によって、約45%の患者で遺伝子診断が可能であった。全エクソーム解析による網羅的遺伝子変異およびコピー数解析は、当初の予定の80検体を大きく超える数が解析されている。また。トリオのエクソーム解析によって、複数の新規責任遺伝子が同定できており、乳児期発症てんかん性脳症の遺伝学的解明は着実に進んでいる。27年度が最終年度であるため、記入しない。分子遺伝学全エクソーム解析によるスクリーニングを継続する。全エクソーム解析数は世界有数であり、今後は日本および海外との共同研究を展開して、更に多くの遺伝要因の解明に努める。カスタムエキソンキャプチャーを用いた網羅的遺伝子変異およびコピー数解析は、当初の予定の80検体を大きく超える数が解析されている。また。次世代シークエンス関連試薬に関して、計画より遅く購入しても実験は順調に推進できたため、購入を送らせており、次年度使用額が生じている。てんかん性脳症の責任遺伝子数は急速に増加しており、それに対応するには、全エクソーム解析が最も有効である。新規責任遺伝子の同定を念頭におき、今後はカスタムキャプチャーによるスクリーニングから、全エクソーム解析によるスクリーニングにシフトする。平成26年度に購入予定であった次世代シークエンス関連試薬と併せて、平成27年度分を購入する。Human Gene Mutation Databaseのような有償のデータベースは、次世代シークエンサーによる遺伝子解析において極めて有効である。これらのデータベースは、学術研究助成基金助成金で複数年まとめて購入することで、より安価に購入が可能であったため、繰越金が生じた。
オスマン朝のアーカイブズの復元に関する基礎的研究

14世紀から20世紀初頭まで存続し、ヨーロッパ、アジア、アフリカにまたがる広大な国土を領有したオスマン朝は膨大な量のアーカイブズを残した。トルコ共和国のイスタンブルにある総理府オスマン文書館の所蔵資料は1億5000点以上を数えると言われ、このアーカイブズは世界史研究において第一級の価値をもつ人類の貴重な財産である。しかしながら1840年代以前の資料は、長く公文書館に収蔵されずにイスタンブル市内の倉庫に分散して保管され、移動を繰り返した結果、少なからぬ資料が失われ、互いに混ざり合い、原秩序の再現が困難になった。1930年代以降オスマン朝のアーカイブズは出所原則に基づき、部局の名称を冠したフォンドごとに整理されるようになった。しかしながら、すでに資料の多くが混交してしまったために、個々の資料についてその出所とされる部局は、推定に基づくのに過ぎず、本来の出所がそのフォンドの名称である部局ではない危険性がある。オスマン朝の政策決定過程は一般にボトムアップ型であったが、中央政府への報告に対して決定された政策が勅令の形で発布されるまで、一つの案件に関わる文書が様々なフォンドに分散して現存している。したがってアーカイブズのこの特質を活かし、ある案件に関し、具体的な文書処理過程を完全に再構成することが可能となる。資料の電子カタログ化により、複数のフォンドに分散してしまった同一案件の処理文書を、データベース上で相互にリンクさせる工夫が期待される。また一連の文書処理過程において、作成された文書の様式は他の文書のテキストにおいて相互に言及され、またテキスト自体も引用され、反復されるため、ときには未発見あるいは散逸した資料の大要を再構築することも可能である。先般の戦争で壊滅的打撃を受けたイラクにおけるアーカイブズも、オスマン朝期に関しては、資料をある程度まで再現することも可能であろう。1.画像データベースの構築研究代表者は、トルコ共和国のイスタンブルにある総理府オスマン文書館およびトプカプ宮殿博物館文書館において、オスマン朝の中央政府とエジプト州との間でやりとりされた通信にかかわる史料を中心としたアーカイブズ史料の複写を10年以上かけて網羅的に収集する一方、これらの手元に蓄積してきた複写をもとに、テキストを主体とするデータベースを作成してきた。初年度である平成17年度の研究実績として、これまでに収集したアーカイブズ史料の複写をスキャナで取り込んで電子化したうえで、画像情報としてデータベース化し、さらにこうして構築した画像データベースに、従来のテキスト主体のデータベースを連関させるという基礎的な作業を行なった。2.イスタンブルの総理府オスマン文書館における現地調査オスマン朝のアーカイブズの全体像の解明のために従来蓄積してきたデータを補完する目的で、平成17年11月4日から27日にかけて、イスタンブルの総理府オスマン文書館において、オスマン朝の官僚機構におけるアーカイブズ管理に関する調査を行なった。大宰相府および財務長官府を出所とする主に18世紀後半に成立した帳簿十数点、文書数百点を閲覧し、閲覧した帳簿の必要な頁と大半の文書の複写をとった。この調査の結果、従来の研究ではあまり顧みられなかった財務長官府の帳簿群の中に、起草部局の相違により、二つの異なるタイプの勅令の記録簿が存在することが確認できた。また11月1718日に開催された国際トルコ・アーカイブズ・シンポジウムに参加し、総理府オスマン文書館における資料の公開状況の問題点に関する新たな知見を得た。この問題に関しては、マルマラ大学文学部教授アリ・アクユルドゥズ博士からも貴重な情報を提供いただき、あわせてアーカイブズ資料の公刊方法についての議論も行なった。1.トルコにおける現地調査

オスマン朝のアーカイブズの全体像の解明のために従来蓄積してきたデータを補完する目的で、平成18年9月8日から10月1日にかけて、イスタンブルの総理府オスマン文書館において、オスマン朝の官僚機構におけるアーカイブズ管理に関する調査を行なった。大宰相府および財務長官府を出所とする主に18世紀後半に成立した帳簿二十数点(財務長官府移管帳簿、キャーミル・ケペジ分類、枢機勅令簿、大宰相府書記局帳簿)、文書数百点(アリー・エミリー分類アブデュルハミト1世文書、ジェヴデト分類司法、軍事、海軍、ワクフ、財政諸文書、ハットウ・ヒュマーユーン分類)を閲覧し、閲覧した帳簿と文書の複写をとった。今回の調査の結果、大宰相府における文書の受信記録簿が3冊だけ残存していることを発見したが、全頁の複写が認められなかったため、もっとも分量の少ないKK46を選び、註記を除いた本文テキスト全部をラテン文字によるトランスクリプションのかたちで筆写することができた。また9月19日にアンカラ大学言語歴史地理学部において、同学部および人間文化研究機構国文学研究資料館アーカイブズ研究系の共催で開催された国際シンポジウム「オスマン朝と中近世日本における国家文書と社会動態」に参加し、報告およびコメントの通訳を務めた。2.国際学会における研究発表オスマン朝のアーカイブズの全体像解明のため従来蓄積してきたデータを補完する目的で、平成19年8月31日から9月23日にかけ、イスタンブルの総理府オスマン文書館において、オスマン朝の官僚機構におけるアーカイブズ管理に関する調査を行なった。大宰相府および財務長官府を出所とする主に18世紀後半に成立した帳簿十数点(キャーミル・ケペジ分類大宰相公用人書記局記録簿、枢機勅令簿、皇帝親書簿、大宰相府辞令局辞令簿)、文書数百点(大宰相府エジプト州関連文書、ジェヴデト分類:市政、内務、造幣、特別州、外務、経済、教育、財政、公共事業、宮廷関係諸文書、財務長官府主計局エジプト地方庫関連文書、ハットゥ・ヒュマーユーン分類文書)を閲覧した。閲覧した帳簿と文書の画像データの複写をとった。前年度の調査結果を受け、今回の調査では、今日わずか3冊だけ残存している大宰相府における文書の受信記録簿のうち、もっとも分量の少ないKK46の註記テキスト部分をラテン文字によるトランスクリプションのかたちで筆写することに力点を置いた。これによってKK46に関しては、いちおう全体のトランスクリプションを完成することができた。またKK46では黒と朱の2色のインクが使い分けられているが、テキストのどの部分がどちらのインクで記されているかのチェックを行なった。この作業を通じて、オスマン朝の大宰相府が一定期間に接受した文書の発信者と様式が具体的に判明し、これをいかなる形で記録しアーカイブズ管理をおこなっていたかが明らかとなり、またこれらのデータをもとに大宰相府に蓄積されたアーカイブズをメタデータのレベルで復元することが可能となった。これらの成果の一端は、樺山紘一責任編集『歴史学事典【第15巻コミュニケーション】』弘文堂2008年(5月下旬刊行予定)所収の「公文書3(イスラムの)」という項目執筆の際に生かすことができた。
強磁性メゾスコピック系におけるスピン依存伝導ダイナミクス

一般に強磁性体は、静磁エネルギー、磁気異方性エネルギー、交換エネルギーによって決まる自由エネルギーが最小になるように磁気構造をとる。サブマイクロスケールの強磁性体の円盤では、交換エネルギーと静磁エネルギーの競合の結果、磁気構造は渦状になることが知られている。この渦の中心では、垂直磁化成分を持つ微小領域(磁気コア)が現れる。この磁気コアの向きを磁気渦の極性と呼び、磁場によって制御することが可能である。本研究はこの極性の反転の電気的検出を目的として行った。本研究では、磁気渦の極性を検出する方法として2次元電子系に作製されたマイクロキャビティの磁気抵抗に注目した。マイクロキャビティ内を伝導する電子は、キャビティ内を何度も行き来することで磁気コアからの漏れ磁場の影響を強く受けることが期待される。磁気コアからの漏れ磁場によるマイクロキャビティの抵抗変化を電気的に検出することで、磁気渦の極性が検出できると期待される。今回2次元電子系にマイクロキャビティを作製し、その直上にパーマロイの磁気円盤を作り込んだ。その試料の磁気抵抗を測定を行った。測定は希釈冷凍機中で行った。その結果、磁気抵抗にヒステリシスが見られた。しかし、そのヒステリシスは超電導マグネットによるものが大きく、磁気渦の極性反転によるヒステリシスを検出することができなかった。マグネットによるヒステリシスを取り除くことが今後の課題である。27年度が最終年度であるため、記入しない。TMR素子とは強磁性体/絶縁体/強磁性体接合であり、素子の抵抗が強磁性体の相対的な磁化配向によって変化する(平行状態で低抵抗、反平行状態で高抵抗)。その原因はスピンに依存した電子散乱である。その伝導メカニズムを知ることは応用面だけではなく基礎物理としても重要である。本研究では、トンネル過程を定量的に評価するために電流雑音測定を用いた。これまでの研究は主に電気伝導度測定によって行われており、伝導度測定では電子の時間平均された情報しか得られなかった。しかし、電流の平均値からのずれを測定する電流雑音測定により電子の動的な情報を得ることができる。電流ゆらぎ測定ではファノ因子を見積もることで電子散乱を定量的に評価することが可能である。ファノ因子とはF=<(δI)^2le<I>で表される無次元量であり、一般にトンネル接合では1となる。ファノ因子は1からずれることがあり、その原因としてはパウリの排他律や欠陥、ピンホールの影響などがある。我々は単結晶Fe/MgO/Feトンネル接合素子のMgOバリア膜厚を系統的に変化させた試料における電流雑音測定を行った。電流雑音測定から、MgOバリア膜厚の薄い試料ではファノ因子が1から減少し反平行配置において、平行配置よりも小さくなるという結果が得られた。このファノ因子の減少を通常のトンネル過程とは異なる過程により流れる電流(リーク電流)によって説明し、その寄与を見積もった。リーク電流をトンネル抵抗に対する並列抵抗と仮定して、反平行におけるファノ因子とリーク伝導度を計算した。その結果、計算によって得られた反平行におけるファノ因子と実験結果はよく一致していた。またリーク伝導度はMgOの膜厚が薄くなると、増加していた。以上の結果は、ショット雑音測定によって、バリアにおけるリーク伝導度の寄与を定量的に見積もることが可能であることを示唆している。この磁気コアの向きを磁気渦の極性と呼び、磁場によって反転させることができる。本研究はこの極性の反転を電気的に検出することを目的として行った。本研究では、磁気渦の極性を検出する方法として2次元電子系に作製された量子ドットの磁気抵抗に注目した。量子ドットの真上に磁気渦があると考える。この時、量子ドットの内部にある電子は磁気コアからの漏れ磁場の影響を受ける。その結果、量子ドットの抵抗が磁気渦の極性によって変化する可能性がある。この抵抗変化を電気的に検出することで、磁気渦の極性が検出できると期待される。今回、磁気コアの反転による量子ドットの抵抗変化を古典的ビリヤードシミュレーションにより計算を行った。計算する際に、コアの漏れ磁場は階段関数で近似し、ドットは四角形では1×1μm2とした。外部磁場を0.05から0.4 Tまで変化させながら透過率の変化をコア上向き、下向きそれぞれについて計算した。その結果、コアの反転により抵抗が0.3 %程度変化することがわかった。この結果は、量子ドットを用いた磁気渦の極性の電気的検出は原理的に可能であることを示している。

本研究はこの極性の反転の電気的検出を目的として行った。本研究では、磁気渦の極性を検出する方法として2次元電子系に作製されたマイクロキャビティの磁気抵抗に注目した。マイクロキャビティ内を伝導する電子は、キャビティ内を何度も行き来することで磁気コアからの漏れ磁場の影響を強く受けることが期待される。磁気コアからの漏れ磁場によるマイクロキャビティの抵抗変化を電気的に検出することで、磁気渦の極性が検出できると期待される。今回2次元電子系にマイクロキャビティを作製し、その直上にパーマロイの磁気円盤を作り込んだ。その試料の磁気抵抗を測定を行った。測定は希釈冷凍機中で行った。その結果、磁気抵抗にヒステリシスが見られた。しかし、そのヒステリシスは超電導マグネットによるものが大きく、磁気渦の極性反転によるヒステリシスを検出することができなかった。マグネットによるヒステリシスを取り除くことが今後の課題である。本研究では、量子ドットの伝導が磁気渦からの漏れ磁場に敏感に影響をうけるであろう、という予測を、数値シミュレーションによって実証することに成功した。この結果は、量子ドットを用いた磁気渦の極性を電気的に検出することが原理的に可能であることを示している。現在、この理論を実験的に検証するための試料作製に取り組んでいる。これらのことからおおむね順調に進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度に行った理論研究を実験的に検証する。具体的には、希釈冷凍機中で磁気渦の極性による量子ドットの抵抗の変化を観測する。さらに、量子ドットを用いて磁気渦の極性を検出することで、磁気渦の反転過程を詳細に調べる予定である。極低温では、このスピンの反転がトンネル効果によって起こる可能性がある。局在スピンの反転が熱活性からトンネル効果に変化する様子を調べる予定ある。本研究では、電流雑音測定を用いることでトンネル磁気抵抗素子におけるリーク電流の評価に成功しており、トンネル素子の新たな評価方法を確立したものである。トンネル磁気抵抗素子におけるスピン依存伝導の理解を深めるだけでなく、工学的にも意義深い。これまで伝導電子のスピンに依存したトンネルについて研究を行ってきた。今後はスピン自体のトンネル現象に注目する。具体的には、強磁性体を円盤状に加工し、中心存在する局在スビンの反転を観測する。
時間分解ホールバーニング分光法を用いた蛋白質構造ダイナミクスの研究

機能-構造ダイナミクス相関の研究におけるモデル蛋白質である、ミオグロビン(Mb)において、これまで時間分解ホールバーニング法を用いてその構造揺らぎのダイナミクスの解明に成功してきた。本研究により、これまでにスペクトルの時間変化として観測されていたミオグロビンの構造揺らぎが、ヘムポケット内に存在する水分子の動きと密接な関係にあることを、明らかにすることができた。常温、水溶液中では、この水分子の動きはナノ秒からμ秒の広い時間スケールで起こっている事が明らかとなった。おそらく蛋白質ペプチドの残基が構造を変える動きと連動した水分子の動きが観測されているものと考えられる。このような水分子の動きは、酸素分子などの配位子が出入りする過程において重要であり、その動きが時間領域で観測された事は非常に重要である。一方、酵素蛋白質Horseradish Peroxidase(HRP)についても、基質や、基質類似物質の結合によりこの蛋白質の揺らぎがどのように変化するかを解明する事を目的として、ホールバーニングの実験を行った。HRPのヘム近傍における構造揺らぎは、Mbと比べて顕著に小さくなっている事が分かった。Benzohydroxamic Acidという分子の基質結合部位への結合により、可視域の吸収スペクトルは非対称の歪んだ形になることが確認された。ホールバーニングの実験により、この非対称のスペクトルは少なくとも二つの構造の異なる状態が混在している事によることが分かった。さらにこの二つの構造間を変化するダイナミクスを観測することを目的として、時間分解ホールバーニング法を行った。しかし、現段階では、2状態間の遷移に対応するスペクトルの時間変化が観測されていない。今後、より広い基質を試す事により、構造変化のダイナミクスを観測する事を検討している。これまでに行ってきた、時間分解ホールバーニング(TRTHB)分光による蛋白質分子の遅い揺らぎのダイナミクスの研究を、構造的、機能的により複雑な蛋白質に適用する事を目的として、本助成金を利用して研究を行っている。この一年間で、これまでには実験を行っていなかった酵素蛋白質についての実験に成功した。対象としたのは、ヘムを持つ酵素である、Horseradish Peroxidase(HRP)である。TRTHB法では、野生型のものに含まれるヘムを亜鉛ポルフィリンに置換する必要があるが、HRPではこの手法が既に確立している。まずは、報告されている方法で亜鉛置換体(ZnHRP)が得られることを確認した。こうして得られたZnHRPにおいて、基質の一つであるBenzohydroxamic acid(BHA)を結合した場合と、基質フリーの場合の構造揺らぎダイナミクスを比較する実験を行った。ZnHRPが、BHA結合能を失っていない事は、滴定実験により確認された。また、低温でのホールバーニングスペクトルの励起波長依存性から、BHAを結合した時のZnHRPには、少なくとも二つの状態が存在することが明らかとなった。TRTHB法においては、二つあるBHA結合状態のうちの一方で、スペクトルが時間に依存して変化する事が確認され、遅い揺らぎの存在が示された。一方、BHAフリーの場合には、220K300Kの温度領域において、スペクトルの時間変化は観測されず、非常に揺らぎが速い事が示唆された。
誘導ラマン反強磁性共鳴を用いたマルチポート光非相反性素子

本研究では、反強磁性体を微小光共振器とする新しいウィスパリングギャラリーモードの観測を行う。この目的に向けて、本年度は測定系、光学系の環境整備を行った。ウィスパリングギャラリーモードの観測では、エバネッセント波で光源と結合した微小光共振器に対し、入射光の周波数を掃引し、その透過光強度の観測を行う必要性がある。この目的のため、光スペクトラムアナライザを導入した。導入した機種は赤外から紫外に至る広い領域をカバーしており、また、本研究の用途に十分な測定感度を有してることを確認した。また、光源として連続的に掃引可能な通信波長帯波長可変レーザーを採用した。波長精度は100 pmとなっており高い周波数確度を得ることができる。将来的には2波長の光を反強磁性体でできた微小光共振器に導入し、その差周波数での磁気的な励起を目指す。そのため、通信波長帯2色波長可変レーザーについても評価を行った。十分な光励起強度を実現するため、光源と微小光共振器の間にはエルビウムドープファイバー増幅器(EDFA)を挿入し、20 dB以上の入射光強度を実現した。以上の測定系、光学系を除震架台上に設置し、PCを介して外部から制御可能な環境を整えた。本研究で重要な役割を担う微小光共振器についても、入手先、反強磁性体材料、諸物性についても検討を行った。現時点では結晶性や過去に報告されているスピン励起の周波数特性からNiOが有望であると考えている。また、光学系、測定系の評価に必要となる微小共振器として、ガラス球からなる微小共振器の作製を行った。本年度当初、光スペクトルアラナイザの導入にあたり、まず、申請書に記載していた方法との比較検討を行った。申請書では2波長の光を検出するために2つのファイバーブラッググレーティング(FBG)を用いて光を2波長に分割し、各々の光強度を光検出器で検出する構成となっていた。この構成は安価である一方で、適応波長範囲が極めて狭く、将来的な拡張性に乏しい。また、2波長の光強度を検出する際、光強度が個々のFBGや光検出の校正係数に依存するため、両者の絶対的な比較を行うことが容易ではない。そのため、2波長の光を同時に入力、測定可能な光スペクトルアナライザの優位性が明らかになった。このような経緯から、実施計画を変更し、光スペクトルアナライザの導入に至った。そのため、検討時期や納入期間の影響で測定系の構築に時間を費やしたことが、計画よりも遅れている主要因となっている。光源と微小光共振器の結合には検討の結果、プリズムを介して行うのが良いことが判明している。今後は、微小光共振器とプリズムの精密なアラインメントを可能する精密駆動ステージを導入し、ウィスパリングギャラリーモードの観測を可能にする。反強磁性体でできた微小光共振器の作製に向け、まずは単結晶円板試料を導入する。ウィスパリングギャラリーモードの観測には高い表面平坦度が求められるため、専門業者に委託し単結晶円板の表面研磨を行う。これにより低散乱、低損失の微小光共振器を実現する。測定では、まず、単色の光を反強磁性体からなる微小光共振器に導入し、ウィスパリングギャラリーモードの観測を行う。カップリングの最適化を行い、透過光強度の周波数掃引測定から共振モードのQ値を求める。ガラス球などでは高いQ値を得ることが可能であるが、一般に、新規材料では高いQ値を得ることが容易ではない。光学系の調整や材料の最適化などを行う。また、近接した2波長の光を微小光共振器に導入し、その差周波数でのスピン励起の可能性を実験的に検証する。2波長の差周波数が反強磁性体のスピン励起周波数に合致すると2波長成分の相対的な光強度の変化が期待される。2波長の光が同時に微小光共振器内で共鳴状態にある場合、その差周波数が完全にスピン励起の周波数とは一致しないことが考えられる。しかし、固体中でのスピン励起では多くの場合、有限で広い共鳴線幅を示すことが多いため、その共鳴幅の中に納まるような励起が可能であると考えている。2波長の光の共鳴状態を保ったまま、差周波数を変えて測定を行い、その透過光強度の変化を測定する。

十分な光励起強度を実現するため、光源と微小光共振器の間にはエルビウムドープファイバー増幅器(EDFA)を挿入し、20 dB以上の入射光強度を実現した。以上の測定系、光学系を除震架台上に設置し、PCを介して外部から制御可能な環境を整えた。本研究で重要な役割を担う微小光共振器についても、入手先、反強磁性体材料、諸物性についても検討を行った。現時点では結晶性や過去に報告されているスピン励起の周波数特性からNiOが有望であると考えている。また、光学系、測定系の評価に必要となる微小共振器として、ガラス球からなる微小共振器の作製を行った。本年度当初、光スペクトルアラナイザの導入にあたり、まず、申請書に記載していた方法との比較検討を行った。申請書では2波長の光を検出するために2つのファイバーブラッググレーティング(FBG)を用いて光を2波長に分割し、各々の光強度を光検出器で検出する構成となっていた。この構成は安価である一方で、適応波長範囲が極めて狭く、将来的な拡張性に乏しい。また、2波長の光強度を検出する際、光強度が個々のFBGや光検出の校正係数に依存するため、両者の絶対的な比較を行うことが容易ではない。そのため、2波長の光を同時に入力、測定可能な光スペクトルアナライザの優位性が明らかになった。このような経緯から、実施計画を変更し、光スペクトルアナライザの導入に至った。そのため、検討時期や納入期間の影響で測定系の構築に時間を費やしたことが、計画よりも遅れている主要因となっている。光源と微小光共振器の結合には検討の結果、プリズムを介して行うのが良いことが判明している。今後は、微小光共振器とプリズムの精密なアラインメントを可能する精密駆動ステージを導入し、ウィスパリングギャラリーモードの観測を可能にする。反強磁性体でできた微小光共振器の作製に向け、まずは単結晶円板試料を導入する。ウィスパリングギャラリーモードの観測には高い表面平坦度が求められるため、専門業者に委託し単結晶円板の表面研磨を行う。これにより低散乱、低損失の微小光共振器を実現する。測定では、まず、単色の光を反強磁性体からなる微小光共振器に導入し、ウィスパリングギャラリーモードの観測を行う。カップリングの最適化を行い、透過光強度の周波数掃引測定から共振モードのQ値を求める。ガラス球などでは高いQ値を得ることが可能であるが、一般に、新規材料では高いQ値を得ることが容易ではない。光学系の調整や材料の最適化などを行う。また、近接した2波長の光を微小光共振器に導入し、その差周波数でのスピン励起の可能性を実験的に検証する。2波長の差周波数が反強磁性体のスピン励起周波数に合致すると2波長成分の相対的な光強度の変化が期待される。2波長の光が同時に微小光共振器内で共鳴状態にある場合、その差周波数が完全にスピン励起の周波数とは一致しないことが考えられる。しかし、固体中でのスピン励起では多くの場合、有限で広い共鳴線幅を示すことが多いため、その共鳴幅の中に納まるような励起が可能であると考えている。2波長の光の共鳴状態を保ったまま、差周波数を変えて測定を行い、その透過光強度の変化を測定する。今年度はおおむね、計画通りに予算執行を行った、しかし、年度末の時点で測定系にはまだ未確定の要素が残っていた。。そのため、予算を完全に消化するよりは、継続して検討を行い未確定の要素が解消した時点で物品購入を行う方が効率的であると判断した。このような利用から次年度使用額として少額の予算を繰り越すこととした。
垂直配向単層カーボンナノチューブの電子・熱物性

アルコール触媒気相堆積法(Alcohol catalyti chemical vapor deposition,ACCVD)により合成した垂直配向単層カーボンナノチューブ膜(single-walled carbonnanotube,SWNT)は高品質かつ広い直径分布を持ち,様々な応用が期待される.また,垂直配向のメカニズムとであるために,ナノチューブのバンドルが少なく,孤立ナノチューブに近い性質が期待されている.本研究では,このような垂直配向膜の合成および電子・熱物性を光学的に評価することを目的として,垂直配向単層カーボンナノチューブ膜の成長過程及び光学特性を検討した.成長過程に関しては,光吸収・ラマン散乱分光法及び走査型・透過電子顕微鏡法を総合して成長モデル化を行った.また,分光法に加えて,垂直配向SWNT膜の特性を検討するために,X線散乱と電子エネルギー損失分光法も試みた.さらに,熱的安定性を評価するためにレーザーの吸収を用いた計測法を開発し,従来の熱重量分析法と比較した.これらの成果として垂直配向SWNT膜の成長メカニズムの理解が相当に進んだ.特に,成長反応に対する炭素源のエタノールの熱分解又はSWNT膜内拡散の影響が明らかとなった.また,その場測定により成長速度の計測を行う手法を確立し,同位体標識された合成で,成長中に触媒粒子が基板上に留まることを明らかにした.さらに,透過電子顕微鏡観察により垂直配向SWNT膜の内部構造を検査し,熱や光物性との相関を解明した.膜内の密度及びナノチューブ束の増大に従ってSWNT膜の熱安定性が悪化する.一方,束のサイズが小さく密度が小さいために興味深い光特性を表す.膜全体の物性はおおよそ構成SWNTの一次元性によって決定される.ナノチューブの軸方向に分散的なプラズモンとナノチューブ軸に対して垂直の非分散的な光吸収的な特徴が同時に存在することが膜全体の一次元的な特性を表すことを明らかとした.当研究室においてこれまで行われた計測において、合成した垂直配向単層カーボンナノチューブ(VASWNT)膜中の単層カーボンナノチューブ(SWNT)の束は、比較的少数のSWNTにより構成されていること可能性が示されている.これは、VASWNT膜を構成する個々のSWNTが電気的及び熱的に比較的独立している可能性を示唆している.従って、個々のSWNTの優れた物性を保った異方性の強いバルク材料として、VASWNTの様々な応用が考えられる.これらのVASWNTの内部構造の詳細を明らかにするため、マイクロ・グリッド上に転写したVASWNT膜を、透過型電子顕微鏡を用いて観察した.この観察により、VASWNT膜内の束は凡そ6本のSWNTにより構成されていることが分かった.熱重量分析(Thermogravitaional analysis,TGA),又は我々が開発したThermo-optical analysis(TOA)の測定を行い、VASWNT膜の燃焼温度が膜の密度とともに増加することを明らかにした.また、独国ドレスデン工科大学のグループとの共同研究として、X線吸収測定を行い、VASWNT膜内のSWNTの配向度を見積もった垂直配向SWNTは基板に対して90±25度の方向になり、以前の偏光光吸収測定と一致した.さらに、偏光ラマン分光測定によって、VASWNT膜の電子・光学的物性を検証した.入射光の偏光依存性を調べた結果、SWNTの1次的な構造に由来する、偏光方向に依存した特異な励起特性が観察された.アルコール触媒気相堆積法(Alcohol catalyti chemical vapor deposition,ACCVD)により合成した垂直配向単層カーボンナノチューブ膜(single-walled carbonnanotube,SWNT)は高品質かつ広い直径分布を持ち,様々な応用が期待される.また,垂直配向のメカニズムとであるために,ナノチューブのバンドルが少なく,孤立ナノチューブに近い性質が期待されている.本研究では,このような垂直配向膜の合成および電子・熱物性を光学的に評価することを目的として,垂直配向単層カーボンナノチューブ膜の成長過程及び光学特性を検討した.成長過程に関しては,光吸収・ラマン散乱分光法及び走査型・透過電子顕微鏡法を総合して成長モデル化を行った.また,分光法に加えて,垂直配向SWNT膜の特性を検討するために,X線散乱と電子エネルギー損失分光法も試みた.さらに,熱的安定性を評価するためにレーザーの吸収を用いた計測法を開発し,従来の熱重量分析法と比較した.これらの成果として垂直配向SWNT膜の成長メカニズムの理解が相当に進んだ.特に,成長反応に対する炭素源のエタノールの熱分解又はSWNT膜内拡散の影響が明らかとなった.また,その場測定により成長速度の計測を行う手法を確立し,同位体標識された合成で,成長中に触媒粒子が基板上に留まることを明らかにした.さらに,透過電子顕微鏡観察により垂直配向SWNT膜の内部構造を検査し,熱や光物性との相関を解明した.膜内の密度及びナノチューブ束の増大に従ってSWNT膜の熱安定性が悪化する.一方,束のサイズが小さく密度が小さいために興味深い光特性を表す.膜全体の物性はおおよそ構成SWNTの一次元性によって決定される.ナノチューブの軸方向に分散的なプラズモンとナノチューブ軸に対して垂直の非分散的な光吸収的な特徴が同時に存在することが膜全体の一次元的な特性を表すことを明らかとした.
運動能力と宿主-腸内細菌の相互作用に関する分子基盤の検証

若年女性14名を対象に2ヶ月間のトレーニング期間と脱トレーニング2ヶ月間を設定し、筋力トレーニングが腸内細菌叢の変容に与える影響を検討した。筋力トレーニングは胸部、背筋、肩、上腕二頭筋、上腕三頭筋、腹筋、大腿四頭筋、大腿二頭筋をターゲットにした内容とした。トレーニング頻度は、週4回とし2回は大学の施設(器具)を使ったトレーニング、残り2回は家庭での器具を用いないトレーニング内容とした。器具を用いたトレーニングの負荷量は、最大負荷量の70%とし、8回1セットを3セット実施した。トレーニング負荷は2週間毎に最大負荷量を測定し、トレーニング負荷の調整を行った。器具を用いないトレーニングは10回1セットを3セット実施した。いずれのトレーニングにおいてもセット間の休憩は2分間とした。測定項目は、Inbody S10による体組成、StrengthErgo240による等速性脚筋力、そして握力、長座体前屈、尿中コルチゾール、尿中DHEA-Sとした。骨格筋量はトレーニング開始前に比較し、トレーニング開始1か月後、2か月後に有意な増加を示した。また、体脂肪率は、トレーニング開始前に比較し、トレーニング開始1か月後、2か月後に有意な低下を示した。腸内細菌層より産生される有機酸も関与することが示唆された。トレーニングに伴う腸内細菌叢の変容は、全体としての変容は少ないものの、個人内においてGenusレベルでいくつかの変化が認められていた。また、トレーニングに伴う腸内細菌の多様性も確認された。現在、得られたデータの腸内細菌叢分析、メタボローム解析を実施しているため。筋力トレーニングに参加した14名全員の体組成及び等速性脚筋力や握力、長座体前屈、尿中コルチゾールなどの各種パラメーターと腸内細菌叢の変容の関連、また多様性との関連を検討していく。筋力トレーニングが腸内細菌叢の変容に与える影響を明らかにするために、若年女性8名の被験者を対象に2ヶ月間のトレーニング期間と脱トレーニング2ヶ月間を設定した。測定項目は、Inbody S10による体組成、StrengthErgo.240による等速性脚筋力、そして握力、長座体前屈、尿中コルチゾール、尿中DHEA-Sとした。2ヶ月間のレジスタンストレーニングにより、両腕、両脚、体幹を合わせた筋量はトレーニング開始前に比較しトレーニング後に有意な増加が認められた。体脂肪率はトレーニング開始前に比較しトレーニング後に有意な減少が認められた。脚筋力と握力はトレーニング開始前に比較しトレーニング後に有意な増加が認められた。長座体前屈や尿中コルチゾール、尿中DHEA-Sに有意な変化は認められなかった。本研究で用いた筋力トレーニングは若年女性の筋量及び筋力を向上することが確認された。現在、筋力トレーニングは合計14名が終了している。14名全員は体組成及び等速性脚筋力や握力、長座体前屈、尿中コルチゾール、尿中DHEA-Sの測定が終了している。そして、研究期間を通して糞便サンプルの回収を終えている。しかし、糞便サンプルの解析に取り掛かれていないため。筋力トレーニングによる体組成の変化はトレーニング1か月後に認められ、骨格筋量は乳酸と有意な負の相関を示し、体重は酢酸、プロピオン酸、酪酸といった短鎖脂肪酸と有意な正の相関を示した。本研究で用いたレジスタンストレーニングは若年女性の筋量及び筋力を向上することが確認された。そして、レジスタンストレーニングに伴う体組成の変化には、腸内細菌層より産生される有機酸も関与することが示唆された。

筋力トレーニングに参加した14名全員の体組成及び等速性脚筋力や握力、長座体前屈、尿中コルチゾール、尿中DHEA-Sの測定が終了。そして、研究期間を通して糞便サンプルの回収を終えている。有機酸の測定データの解析は終了しているものの、腸内細菌層の解析途中のため。若年女性14名を対象に2ヶ月間のトレーニング期間と脱トレーニング2ヶ月間を設定し、筋力トレーニングが腸内細菌叢の変容に与える影響を検討した。筋力トレーニングは胸部、背筋、肩、上腕二頭筋、上腕三頭筋、腹筋、大腿四頭筋、大腿二頭筋をターゲットにした内容とした。トレーニング頻度は、週4回とし2回は大学の施設(器具)を使ったトレーニング、残り2回は家庭での器具を用いないトレーニング内容とした。器具を用いたトレーニングの負荷量は、最大負荷量の70%とし、8回1セットを3セット実施した。トレーニング負荷は2週間毎に最大負荷量を測定し、トレーニング負荷の調整を行った。器具を用いないトレーニングは10回1セットを3セット実施した。いずれのトレーニングにおいてもセット間の休憩は2分間とした。測定項目は、Inbody S10による体組成、StrengthErgo240による等速性脚筋力、そして握力、長座体前屈、尿中コルチゾール、尿中DHEA-Sとした。骨格筋量はトレーニング開始前に比較し、トレーニング開始1か月後、2か月後に有意な増加を示した。また、体脂肪率は、トレーニング開始前に比較し、トレーニング開始1か月後、2か月後に有意な低下を示した。腸内細菌層より産生される有機酸も関与することが示唆された。トレーニングに伴う腸内細菌叢の変容は、全体としての変容は少ないものの、個人内においてGenusレベルでいくつかの変化が認められていた。また、トレーニングに伴う腸内細菌の多様性も確認された。現在、得られたデータの腸内細菌叢分析、メタボローム解析を実施しているため。今後は、研究期間を通して回収した糞便サンプルに腸内細菌叢の分析を行い、筋力トレーニングによる細菌叢構成の変容を検討していく。そして、筋量及び筋力との関連についても検討を加えていく。今後は、筋力トレーニングによる各種パラメーターの変化量と糞便サンプルからの腸内細菌叢分析との関連、さらにメタボローム解析との関連について検討を加えていく。筋力トレーニングに参加した14名全員の体組成及び等速性脚筋力や握力、長座体前屈、尿中コルチゾールなどの各種パラメーターと腸内細菌叢の変容の関連、また多様性との関連を検討していく。腸内細菌層の分析、メタボローム解析の遅延により分析施設まで往復する交通費が使用されなかっため。腸内細菌層の分析、メタボローム解析よる分析施設まで往復する交通費が使用されなかっため。
化学合成による芳香族アミノ酸水酸化機構とビオプテリン補酵素生合成の解明

ピルボイルプテリンの合成として、まずヘテロ環に結合している2位水酸基および4位アミノ基を側鎖に結合している二つの水酸基と化学的に区別し、後者だけを酸化してジケトンとする方法から着手した。はじめに4位にブトキシ基を導入したビオプテリンの合成を行った。この化合物は、4ーブトキシピリミドンと光学活性4ーヒドロキシー2,3ーエポキシペンタナ-ルとの反応により効率よく合成できることを見いだした。この結果は、天然型ビオプテリンの化学合成法として論文に報告した。得られた化合物は、アルコ-ル類には可溶だが側鎖のアルコ-ル性水酸基をケトンに酸化するときに用いる極性の低い有機溶媒には溶けにくかった。合成の出発物質としてこのような性質を有するビオプテリン誘導体を合成するために、4位と2位アミノ基をさまざまな基で保護することを検討中である。キノノイドジヒドロビオプテリンは、化学的に不安定な化合物で数分間の半減期で分解することが解っている。生体内に近い条件では、ケト-エノ-ル互変異性によりすべて7,8ージヒドロビオプテリンへ異性化する。この異性化反応は、キノノイドジヒドロビオプテリンに対して求核剤を働かせて4aーヒドロペルオキシドを合成する方法の成否を握っている。反応機構を詳細に検討した結果、この反応はジヒドロプテリン類には共通に起こり、生体内でビオプテリンやネオプテリンからそれらのジアステレオマ-が生成する過程の鍵反応でもあることを明かにした。このようにして生合成されたと見なされる新化合物ウマノプテリンをガン患者の試料から単離し構造を決定した。これらの結果についても論文として報告した。