hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
卵胞と肝臓による家禽卵黄膜精子レセプターの形成に及ぼすステロイドホルモンの役割

ウズラ卵黄膜内層は卵胞顆粒膜細胞が分泌するZPCと肝臓が分泌するZP1で構成されている。ZP1が足場となって精子レセプターであるZPCが固定化されている。本研究では、肝臓で発現が確認されたウズラZP1遺伝子に着目し、合成エストロゲンによる遺伝子発現の誘導をRT-PCR法によって測定するシステムを開発した。ウズラZP1の塩基配列を決定し、そのORFから読んだアミノ酸配列を他の動物種のZP1およびZPBと比較した結果、全アミノ醸934残基のうちN末端から128571番目の配列は哺乳類のZP1またはZPBにはない特徴的な繰り返し配列を含んでおり、そのためアミノ酸配列の相同性は哺乳類に対しては40%以下であったが、ニワトリZP1とは87%であった。そこでこの繰り返し配列をさけるようにPCR用のプライマーを設計し、成熟および3週令未成熟の雌雄ウズラの肝臓から得たRNAを用いてRT-PCRをおこなった。その結果、成熟雌ウズラの肝臓でのみ880baseの増幅産物が検出された。エストロゲンによるZP1遺伝子発現の誘導を検討するため、成熟および未成熟の雌雄ウズラにジエチルスチルベステロールを2日間投与し、肝臓のmRNA量をRT-PCR法によって測定した。その結果、ジエチルスチルベステロールの投与によって成熟雄および未成熟雌雄ウズラで増幅産物が検出できることがわかった。産卵中の成熟雌ウズラにジエチルスチルベステロールを投与し、産卵された受精卵から孵化したヒナの肝臓のZP1の遺伝子発現を測定した。その結果、母親に投与するとヒナの肝臓で増幅産物が検出されることがわかった。家禽の卵子は卵黄膜内層に被われて排卵される。ウズラの卵黄膜内層を構成しているのは,35kDaと175kDaの2種類の糖タンパクであるが,このうち35kDaのタンパクは哺乳類のZPC(ZP3)と相同で,卵胞顆粒膜細胞によって合成分泌されていることが明らかとなっている。最近,ニワトリの肝臓で190kDaのタンパク(95kDaのホモダイマー)の発現が観察され,そのアミノ酸配列は哺乳類のZP1と相同であることが報告されている。そこで本研究では成熟雌ウズラの肝臓からRNAを抽出し,オリゴdTプライマーを用いて逆転写反応をおこない,PCR法および3'RACE法と5'RACE法でZP1遺伝子を増幅した。PCR産物はダイターミネーター法(ABI-377)でダイレクトシークエンスした。エストロゲンによる誘導はジエチルスチルベステロールの腹腔内投与によりおこない,肝臓のmRNA量はRT-PCR法によって測定した。ウズラZP1の塩基配列を決定し,そのORFから読んだアミノ酸配列を他の動物種と比較した。全アミノ酸934のうち,N末端から194529番目は他の動物種にない繰り返し配列を含んでいた。これはPGLQ-QNQHGLVHPGSQTQPGVLRからなる,グルタミンを多く含んだ24アミノ酸であった。顆粒膜細胞を培養するとZPCが可溶性タンパクとして培養液中に分泌されること,肝臓で産生されたZP1は血液を介して卵胞に付着するであろうことを考えあわせると,卵黄膜内層の繊維形成にはZP1とZPCの会合が重要だと考えられた。またZP1mRNAは成熟雌ウズラの肝臓で検出されたが,ジエチルスチルベステロールを投与すると,雄でも誘導されることがわかった。ウズラの卵黄膜内層は35KDaと175KDaの2種類の糖タンパクで構成されており、このうち35KDaのタンパクは卵胞の顆粒膜細胞によって合成分泌されていることがわかっている。

最近ニワトリで、175KDaの糖タンパクが哺乳類や魚類のZP1と相同性が高いことが判明した。そこで本研究では、ウズラZP1遺伝子に着目し、合成エストロゲンによる遺伝子発現の誘導をRT-PCR法によって測定するシステムを開発した。ウズラZP1の塩基配列を決定し、そのORFから読んだアミノ酸配列を他の動物種のZP1およびZPBと比較した結果、全アミノ酸934残基のうちN末端から128571番目の配列は哺乳類のZP1またはZPBにはない特徴的な繰り返し配列を含んでおり、そのためアミノ酸配列の相同性は哺乳類に対しては40%以下であったが、ニワトリZP1とは87%であった。そこでこの繰り返し配列をさけるようにPCR用のブライマーを設計し、成熟および3週令未成熟の雌雄ウズラの肝臓から得たRNAを用いてRT-PCRをおこなった。その結果、成熟雌ウズラの肝臓でのみ880baseの増幅産物が検出された。エストロゲンによるZP1遺伝子発現の誘導を検討するため、成熟および未成熟の雌雄ウズラにジエチルスチルベステロールを2日間投与し、肝臓のmRNA量をRT-PCR法によって測定した。その結果、ジエチルスチルベステロールの投与によって成熟雄および未成熟雌雄ウズラで増幅産物が検出できることがわかった。産卵中の成熟雌ウズラにジエチルスチルベステロールを投与し、産卵された受精卵から孵化したヒナの肝臓のZP1の遺伝子発現を測定した。その結果、母親に投与するとヒナの肝臓で増幅産物が検出されることがわかった。
子宮内膜症の病態解明と新しい視点に基づく治療法の確立

子宮内膜症は子宮内膜あるいはその類似組織が子宮外で発育増殖する疾患であり、生殖年齢女性に好発する。その発症機序は明らかではないが、2007年に子宮内膜症ではDNAのメチル化がその発症に関与しているとの報告がなされ、エピジェネティックな変化が注目されるようになった。我々はヒストンのアセチル化に注目し、培養子宮内膜症性嚢胞間質細胞を用いて、histone deacetylase inhibitor(HDACI)の効果について検討した。本研究により、HDACIが子宮内膜症性嚢胞間質細胞の細胞増殖抑制、細胞周期の停止、apoptosisへの誘導に関与している可能性が示唆された。HDACIはヒストンのアセチル化を誘導するため、遺伝子の転写が活性化し、細胞増殖抑制、細胞周期の停止およびアポトーシス誘導を起こすと推測された。以上より、HDACIは子宮内膜症の新しい作用機序に基づく治療薬として有望と考えられる。子宮内膜症は全女性の3-10%に発生し、慢性骨盤痛、月経痛、性交痛や不妊などの症状を呈する。そのため子宮内膜症患者のquality of lifeは著しく低下する。本研究は、(1)子宮内膜症と免疫異常、(2)子宮内膜症とapoptosisの異常、(3)子宮内膜症と瘢痕形成、(4)子宮内膜症とDNAメチル化異常の4つの観点から、子宮内膜症の病態の解明と新しい視点に基づく治療法の確立を目的として検討を行った。本研究は、(1)子宮内膜症と免疫異常、(2)子宮内膜症とapoptosisの異常、(3)子宮内膜症と瘢痕形成の3つの観点から、子宮内膜症の病態の解明と新しい視点に基づく治療法の確立を目的として行った。本年度は特に、子宮内膜症における癒痕形成のメカニズムの解明と新しい治療法の確立にっいて、培養子宮内膜症細胞を研究材料として、各種の細胞生物学的手法、分子生物学的手法をもちいて、検討した。その結果、子宮内膜症細胞では、脱落膜化により筋線維芽細胞への分化が抑制され、collagen Iのreceptorであるintegrin α1、α2、β1の発現が抑制され、Rho-ROCKpathwayの活性化が抑制されることにより、contractilityが低下し、瘢痕化が阻害されることが分かった。この研究結果により、子宮内膜症の治療薬として臨床に用いられている低用量経口避妊薬やプロゲスチンの作用機序の一部が解明された。また、抗凝固剤として広く用いられているヘパリンは子宮内膜症細胞の筋線維芽細胞への分化を抑制するとともに、Rho-ROCK pathwayの活性化を抑制し、contractilityを低下させることが分かった。ヘパリンは副作用が少なく、安全性が高いため、子宮内膜症による瘢痕化の治療薬としてだけでなく、発症や進行の予防にも役立つと考えられた。今後さらに本研究を発展させることにより、子宮内膜癒の病態がさらに解明され、新しい視点に基づく治療法の確立に寄与するものと考えられる。本年度は特に、子宮内膜症における瘢痕形成のメカニズムの解明と新しい治療法の確立について、培養子宮内膜症細胞を研究材料として、各種の細胞生物学的手法、分子生物学的手法をもちいて、検討した。その結果、抗凝固剤として広く用いられているヘパリン、高脂血症の治療薬として使用されているsimvastatinは子宮内膜症細胞の筋線維芽細胞への分化を抑制するとともに、Rho-ROCK pathwayの活性化を抑制し、contractilityを低下させることが分かった。これらの薬剤は副作用が少なく、安全性が高いため、長期投与も可能であり、子宮内膜症による瘢痕化の治療薬としてだけでなく、発症や進行の予防にも役立っと考えられた。脳血管障害の治療薬として用いられているfasudilも子宮内膜症細胞の筋線維芽

細胞への分化を抑制するとともに、Rho-ROCK pathwayの活性化を抑制し、contractilityを低下させることが分かった。またfasudilは子宮内膜症細胞の増殖を抑制し、apoptosisを誘導した。今後さらに本研究を発展させることにより、子宮内膜症の病態がさらに解明され、新しい視点に基づく治療法の確立に寄与するものと考えられる。子宮内膜症は全女性の3-10%に発生し、慢性骨盤痛、月経痛、性交痛や不妊などの症状を呈する。そのため子宮内膜症患者のquality of lifeは著しく低下する。本研究は、(1)子宮内膜症と免疫異常、(2)子宮内膜症とapoptosisの異常、(3)子宮内膜症と瘢痕形成の3つの観点から、子宮内膜症の病態の解明と新しい視点に基づく治療法の確立を目的として行った。本年度は、子宮内膜症の病態形成におけるエピジェネティクスの関与について、培養子宮内膜症間質細胞を研究材料として、cDNAマイクロアレイによる網羅的解析法を用いて検討した。特に、DNAのメチル化に着目して検討を行った。培養子宮内膜症間質細胞に、DNAメチル化阻害剤である5-aza-2'-deoxycytidineを添加して培養し、mRNAを抽出した。cDNAマイクロアレイを用いて、5-aza-2'-deoxycytidineの添加によって発現が増強する遺伝子群を抽出した。さらに、それらの遺伝子群のうち、5'promoter領域にCpG islandを有する遺伝子群を抽出した。その結果、子宮内膜症において、遺伝子の5'promoter領域に存在するCpG islandの過剰なメチル化が生じ、遺伝子の発現が抑制されている遺伝子群を抽出することができた。現在、各々の遺伝子について、メチル化状態、遺伝子発現を中心に解析を行っている。本年度は、子宮内膜症の病態形成におけるエピジェネティクスの関与について、培養子宮内膜症間質細胞を研究材料として、microRNAマイクロアレイによる網羅的解析法を用いて検討した。培養子宮内膜症間質細胞および培養正常子宮内膜間質細胞からtotal RNAを抽出した。microRNAマイクロアレイを用いて、子宮内膜症間質細胞で発現が亢進しているmicroRNA群を7種類、発現が低下しているmicroRNA群を10種類を抽出した。さらに、それらのmicroRNA群のうち、細胞増殖やapoptosisに関与するmicroiRNAとして知られているmiR-196bに着目し、機能解析を行った。
多文化社会のケア・ジェンダー・エスニシティ：パキスタン系イギリス女性の事例から

本研究は、イギリスのパキスタン系2世の女性への聞き取りと参与観察の結果をもとに、多文化社会のケア(とくに高齢者介護)にみられるジェンダーとエスニシティの相互作用、およびそれが社会の多元化に与える影響を明らかにすることを目的とした。調査からは、ケアをめぐる意識と実践に変容と継続の双方がみられ、女性たちが公的支援や有償ケアを親族内での無償のケアと組み合わせつつ、新たなケア実践を構築しつつあることが明らかとなった。そのプロセスで、エスニック集団間の境界が強化される一面もあるが、一方で女性たちは非親族や移民社会外での資源や関係性を動員し、それにより、多文化社会内の新たな社会関係の動態が生まれている。1.2013年8月にバーミンガム市の南アジア系移民高齢者向けの複数のデイケア・センター(市営、民間、非営利組織を含む)において参与観察を行うとともに、利用者、運営者、スタッフに聞き取りを行った。併行して、パキスタン系移民2世の女性を主な対象に無償、有償のケアについて聞き取りを行った。このほか、年度をとおして先行研究の調査、調査データの整理・分析、研究発表等をとおした国内外の研究者との意見交換を行った。2.以上から次のことが明らかとなった。(1)高齢者介護を行うなかで、国家、民間などによるケアをいかに組み合わせるかについては、パキスタン系の移民社会内部でも、階層その他により異なるが、イギリスの福祉制度の重心が施設介護から在宅介護にシフトするなかで、1家族と2コミュニティの役割が重要となっている。(2)家族介護の実践は、変容しつつある移民社会の家族やジェンダーをめぐる規範と実践が不可分に結びついており、ケアを切り口に親密な領域の動態をも照射することができる。(3)エスニック・コミュニティによるケアは、南アジア系1世の高齢化が始まるなかで発展してきた。そうした介護現場では南アジア系としての「我々」が語られる一方で、内部の差異が強調され、境界づけられる傾向がある。(4)国家のケア政策ではエスニック・マイノリティへの公的支援における特定のニーズが認知されるようになってきたが、「文化的に適切な」支援制度の構築には、マイノリティへのステレオタイプ化や構造的格差などのみえにくい諸課題が存在する。3.上記の成果から(1)エスニシティ、ケア、ジェンダーの間の複雑な相互作用、(2)国家、コミュニティ、家族のケアをめぐる語りやその実践をとおして生起するエスニック境界の再編の過程が明らかになりつつある。こうした成果をもとに、社会の多元化と高齢化の交差がもたらす課題を特定し、提言を行うことを目指す。2012年8月に、予定どおり約3週間にわたり、英国バーミンガムおよびロンドンにおいて以下のような予備調査を行った。(1)パキスタン系イギリス人女性(主に2世で年齢層は3040代)に家庭内でのケア役割およびライフサイクルによる変化について聞き取り調査を行った。(2)移民の支援団体の代表者らに会い、移民コミュニティ内におけるケアの状況やその変化について聞き取りをした。(3)バーミンガム大学図書館およびロンドンのLSE図書館で文献調査を行うとともに、関連分野の研究者に会い、意見交換を行った。上記(1)(3)より、1世の高齢化を背景に介護問題に直面する家族が多いことが見えてきた。このため、高齢者介護に調査のかなりのウエイトをおく必要があると判断し、その一環として高齢者ケア施設(南アジア系移民1世をおもな利用者とするデイケアセンター)を訪問し、参与観察を行い、利用者や介護職員、運営者に聞き取り調査を行った。ここで有償ケアに従事するパキスタン系移民女性にも聞き取りすることができた。以上の作業から、在英パキスタン系コミュニティにおけるケア(とくに高齢者介護)について、異なるアクターの視点から、状況を把握することができた。また、英国のケアをめぐる状況や、移住者の公的ケア制度へのアクセスをめぐる概況や基本的課題を明らかにすることができた。現地調査の期間以外には、日本でデータの整理および分析を行うとともに、グローバル化におけるケアとジェンダー、エスニシティが交差する分野の文献調査を行った。これにより、より広い視野から英国パキスタン系移民コミュニティのケアがおかれた概況を把握し、ケアの実践をとおした多元的社会のエスニック集団の境界のダイナミズムや集団間の共同性の構築をめぐる問いの焦点化が可能となった。2014年8月に約3週間、バーミンガム市で調査するとともに、ロンドンでも研究者との情報交換および大学図書館での文献調査を行った。バーミンガム市での調査内容は次のとおりである。1パキスタン系イギリス女性(主に移民2世)を主な対象に、(1)家内のケア労働をめぐる実践や意識、(2)家外での有償のケア労働の経験、(3)ケア・サービス利用に対する意識等について聞き取りを行った。

移民1世が高齢化しつつある現在、親の介護が課題となりつつある女性が多かったため、主に高齢者介護について話を聞いた。このほか、2南アジア系移民の高齢者や介護者(ケアラー)を支援するNGO団体やデイケア施設および居住施設において参与観察を行うとともに、運営者等から活動の現状や課題について聞き取りを行った。この現地調査の期間以外には、文献調査と関連分野の研究者との情報交換を継続しつつ、データの整理、分析を進めた。以上の調査から次のような成果が得られた。パキスタン系移民の間では高齢者介護を公的支援に委ねることへの文化的な抵抗が強いものの、ケアの主な担い手である第二世代(とくに女性)の就労や、家族形態の変化等が要因となり、現実のケア実践は変化しつつある。一方で、国家政策は、ケアを施設介護から、在宅およびコミュニティ内での介護へと移行させており、その変化のなかで、誰がいかにケアをするのかがエスニック・コミュニティ内の課題となりつつある。注目すべきは、移民2世を中心とする調査対象者たちが、家族のケアや扶養のあり方を語ることをとおして、主流社会との宗教的、文化的な差異を強調し、「イスラーム教徒」や「南アジア系」としての自己像を補強する傾向が強い点である。最終的な分析においては、ジェンダー、家族、国家政策などが複雑に交差するケア実践の動態を捉えたうえで、ケアを媒介としてエスニック境界がいかに再編されるのかを考察したい。文化人類学現地における本調査をほぼ計画どおりに行い、最終年度に行うべき調査の項目を設定することができた。具体的には、以下のような点で進展をみた。多文化社会イギリスの高齢者介護にエスニシティとジェンダーがいかに交差しているのかについて、国家の政策/エスニック・コミュニティでの支援の組織化/インフォーマルな家族内介護という3つの異なるレベルで、それぞれの経緯と現状の基本的な諸要素を明らかにすることができた。南アジア系高齢者に特化した「文化的に配慮された(culturally sensitive)」ケア・サービスについての現地調査および先行研究のデータ収集をとおして、(1)国家の福祉政策の変容におけるエスニック・マイノリティへのケア支援の位置づけ、(2)エスニック集団(南アジア系、およびそこに含まれるパキスタン系)内部でのケア・ニーズの多様化や、それをめぐる差異の政治、(3)そこから生起するエスニック境界の維持や再編、(4)ケアの現場でのマイノリティ・スタッフ(とくに女性)の雇用をめぐる諸課題についての批判的検討を行うことができた。さらに、ケア現場での調査をとおして今後の調査に協力してくれる人々のネットワークも拡大することができた。家族介護については、家族や親族集団内での親密性や互酬的な相互行為、その背景にある権力やジェンダー関係というコンテクストのなかにケアを位置づけ、考察することができた。その結果から、女性のケア役割の変化や交渉について、(1)女性の就労や結婚、家族形態の変容や、(2)移民社会、イギリス国内、グローバルなレベルでの社会経済的諸条件との相互の作用を検討するための今後の調査課題を設定することができた。現地調査をほぼ計画どおり行い、平成25年度に行う本調査の基盤を整えることができた。
3次元空間情報のスケーラブル符号化に関する研究

現在の2次元映像通信をより臨場感の高い3次元空間情報通信に飛躍させることを目的として,多視点画像符号化方式の検討に加え,実時間動作する3次元空間情報通信システムの構築に関する様々な検討を行った.具体的には,1.Distributedcodingに基づく多視点画像の効率的な符号化と自由視点画像合成に特化した復号化処理の検討,2.奥行き・セグメンテーション・透過度(α値)を同時に推定するステレオ法の提案,3.64台のネットワークカメラを用いた実時間自由視点映像合成システムおよび裸眼立体ライブ映像システムの構築を行った.1.多視点カメラ画像を入力とする自由視点画像合成システムでは,Distributed codingを用いることにより低い計算コストで符号化を行うことができる.しかし,従来手法では画像合成時の復号の計算コストが高くなる問題があった,そこで,画像合成と復号を同時に実行する効率的な復号手法を提案した.2.左右2眼分の画像から,高精度な奥行き情報とセグメンテーション,および画素のα値を同時に推定するステレオ法を提案した.本手法は,ステレオ法の国際的なベンチマークで上位の奥行きの精度を有し,また,同時に推定されるα値を用いて高品質な自由視点画像合成やZ-keyingなどを実現できる.3.64眼カメラアレイを用いて,多視点映像取得から自由視点映像合成までをすべて実時間で行うシステムを構築した.さらにシステムの出力として裸眼立体視可能なIntegral photography方式の3次元ディスプレイを利用することにより,3次元空間情報を実時間で伝送する裸眼立体ライブ映像システムを構築した.裸眼立体映像システムにおいて最も重要な問題の1つである,3次元空間のどの部分を鮮明に再生するかを,インタラクティブに操作することを可能にするデータ変換手法を開発した.現在の2次元映像通信をより臨場感の高い3次元空間情報通信に飛躍させることを目的として、多視点映像の符号化方式の検討を軸に、実時間動作する3次元空間情報通信システムの構築に関する様々な検討を行った。具体的には、1.Distributed Codingに基づく多視点画像の効率的な符号化・復号化処理の検討、2.奥行きと透過度(α値)を同時に推定するステレオ法の提案、3.実時間自由視点映像合成システムの構築を行った。1.多視点カメラ画像を入力とする自由視点画像合成システムにDistributed Coding手法を適用した場合、従来手法ではすべての画像を復号する必要があったため、デコーダの計算コストが高くなる問題があった。そこで、画像合成に必要な部分のみを復号する効率的な復号手法を提案し、実時間システムへの適用可能性について検討した。2.画像のセグメンテーションと奥行き情報を交互に推定・更新することにより、高精度な奥行き情報と画素のα値を同時に推定するステレオ法を提案した。本手法は、国際的なベンチマークで上位の奥行きの精度を有し、また、同時に推定されるα値を用いて、高品質な自由視点画像合成やZ-keying(奥行き情報をキーとした対象抽出)などを実現できる。3.64台のネットワークカメラを用いて、多視点映像の取得から自由視点映像の合成までをすべて実時間(30fps)で行うシステムを構築した。画像合成処理をすべてGPU上で実行することにより、CPUとGPUを並列に用いる効率的な処理が可能となった。現在は、2次元の自由視点映像出力のみではなく、裸眼立体視可能なIntegralphotography方式の3次元ディスプレイへの出力を可能にするシステムの検討を行っている。現在の2次元映像通信をより臨場感の高い3次元空間情報通信に飛躍させることを目的として,多視点画像符号化方式の検討に加え,実時間動作する3次元空間情報通信システムの構築に関する様々な検討を行った.具体的には,1.Distributedcodingに基づく多視点画像の効率的な符号化と自由視点画像合成に特化した復号化処理の検討,2.奥行き・セグメンテーション・透過度(α値)を同時に推定するステレオ法の提案,3.64台のネットワークカメラを用いた実時間自由視点映像合成システムおよび裸眼立体ライブ映像システムの構築を行った.1.多視点カメラ画像を入力とする自由視点画像合成システムでは,Distributed codingを用いることにより低い計算コストで符号化を行うことができる.しかし,従来手法では画像合成時の復号の計算コストが高くなる問題があった,そこで,画像合成と復号を同時に実行する効率的な復号手法を提案した.2.左右2眼分の画像から,高精度な奥行き情報とセグメンテーション,および画素のα値を同時に推定するステレオ法を提案した.本手法は,ステレオ法の国際的なベンチマークで上位の奥行きの精度を有し,また,同時に推定されるα値を用いて高品質な自由視点画像合成やZ-keyingなどを実現できる.3.64眼カメラアレイを用いて,多視点映像取得から自由視点映像合成までをすべて実時間で行うシステムを構築した.さらにシステムの出力として裸眼立体視可能なIntegral photography方式の3次元ディスプレイを利用することにより,3次元空間情報を実時間で伝送する裸眼立体ライブ映像システムを構築した.裸眼立体映像システムにおいて最も重要な問題の1つである,3次元空間のどの部分を鮮明に再生するかを,インタラクティブに操作することを可能にするデータ変換手法を開発した.
レゾルベント型跡公式の一般化と保型形式の整数論

保型形式は整数論を研究する際に現れる、多くの対称性をもつ重要な関数である。保型形式の研究において重要な道具のひとつである跡公式について研究を行い、いくつかのタイプの跡公式について整数論への応用に適した公式を証明した。それらの公式を用いて、ルエルゼータ関数やセルバーグゼータ関数といったいくつかの重要なゼータ関数について解析的な性質を証明した。セルバーグ跡公式は、保型形式の整数論の研究における強力な道具の一つであるが、扱うリー群の実階数が高い場合、跡公式自身が大変複雑な形をしており、直接には応用しにくい形をしている。現在、さまざまな方向への跡公式の簡易化、一般化が研究されており、保型形式の整数論の研究において重要な役割を果たしている。本研究では、このセルバーグ跡公式と本質的に同等な情報を含むレゾルベント跡公式の一般化である「レゾルベント型跡公式」の理論の構築、更なる一般化、得られた跡公式に基づいた保型形式やゼータ関数の研究をすすめる。今年度は、非コンパクトなカスプ付双曲多様体に対するセルバーグ跡公式について、セルパーグぜータ関数やエルぜータ関数への応用念頭において研究した。非コンパクトな双曲多様体に対するラプラシアンのスペクトルには離散スペクトルに加えて連続スペクトルも現れるなど、一般には跡族ではない。また、跡公式の幾何学辺には単位元、双曲的元に加えて、放物的元の寄与も現れるなどコンパクトな場合に比較して非常に複雑になっている。今回は、さらに非自明なKタイプをもつ試験関数に対して、跡公式を明示的に書き下す必要があり、跡公式の"不変部分"を取り出すのは困難に思われた。fundamental表現をKタイプにもつ試験関数に対して、セルバーグ跡公式の幾何学的辺の各局所項を詳細に調べることによって、セルバーグ跡公式の"不変部分"を取り出すことが出来た。特に、放物的元からの寄与である"重み付軌道積分"のフーリエ展開について、より明示的な公式を得た。今回得られた明示的な"不変"セルバーグ跡公式を用いて、セルバーグぜータ関数、ルエルゼータ関数について以下の結果を得た:(1)非コンパクトなカスプ付双曲多様体に対する、非自明なKタイプを持つセルバーグぜータ関数の全平面への有理型解析接続、零点・極の決定、関数等式を示した。(2)非コンパクトなカスプ付双曲体に対する、ルエルゼータ関数の全平面有理型解析接続、原点における特異位数の明示公式、関数等式を示した。今年度は、ヒルベルトモジュラー曲面に対するセルバーグ跡公式についてセルバーグ型ゼータ関数への応用を念頭において研究した。具体的には、Kタイプが自明であるエフラットの跡公式をKタイプが非自明な場合に拡張し、"重さ"が異なる二つの跡公式の両辺を比較することによって、スペクトル辺から特別な表現の系列を抽出した“跡公式の差分"を得ることが出来た。得られた跡公式の差分を用いてセルバーグ型ゼータ関数を構成し、全平面への有理型解析接続や関数等式を証明した。一般に群の階数が高いとき跡公式は大変複雑な形をしているが、今回得られた方法で跡公式のある種の簡易化が得られることがわかり、そういった点でも興味深いと言える。今回得られた結果についてより詳しく説明する。Kを類数1の実二次体とするとき、その整数環の元を成分にもつ次数2の特殊線形群であるヒルベルトモジュラー群を考える。この群は上半平面二つの直積に不連続に作用し、カスプをただ1点もつ既約な離散部分群になる。先ず、エフラットの跡公式をKタイプが非自明な場合に拡張し、次に、マース作用素で移りあう"重さ"の組に対して、セルバーグ跡公式の両辺を比較することによって、特定の離散系列表現と主系列表現のテンソル積になっているような表現の系列をスペクトル辺にもつ"セルバーグ跡公式の差分"を得ることが出来た。得られた跡公式を用いて、上記表現の系列に相当するラプラシアンの組のスペクトルについての情報を与えるセルバーグ型ゼータ関数を構成し、解析接続を証明した。さらに、幾何学的辺に現れる各局所項を詳細に調べることによって、構成したセルバーグ型ゼータ関数の関数等式を得ることが出来た。今年度は、昨年度までに得ていたヒルベルトモジュラー曲面に対するセルバーグ型ゼータ関数に関する結果の拡張や応用について研究した。Kをn次総実代数体とし、その整数環の元を成分にもつ次数2の特殊線形群であるヒルベルトモジュラー群Гを考える。この群は上半平面n個の直積に不連続に作用し、商空間はカスプを持つヒルベルトモジュラー多様体になる。これらのヒルベルトモジュラー多様体に対するセルバーグ型ゼータ関数について研究を行った。高階数の群に対するセルバーグ型ゼータ関数についての定義は、現在まであまりよくわかっていなかった。今回はГの(1, n-1)型双曲-楕円共役類に対して、ある種のセルバーグ型ゼータ関数を定義した。n=1のときはモジュラー群に対するセルバーグゼータ関数と一致し、解析的性質はよく知られている。

n=2のときは、昨年度までに研究を行ったヒルベルトモジュラー曲面に対するセルバーグ型ゼータ関数に一致する。跡公式の幾何学的辺に現れる総双曲な共役類に対する軌道積分が試験関数のKタイプに依存しないというセルバーグの原理に着目することにより、今回定義したヒルベルトモジュラー多様体に対するセルバーグ型ゼータ関数もKタイブが異なるいくつかの(Kタイプが自明でない場合に拡張した)エフラットの跡公式をいくつか組み合わせることによって複素平面全体への有理型解析接続が示せることが分かった。重さの異なるエフラットの跡公式を組み合わせて、跡公式の“差分"が得られるが、そのスペクトル辺には主系列表現と特定の離散系列のテンソル積になっているような表現の系列が現れる。このようにして得られる跡公式の“差分"は元々の跡公式のある種の細分化になっており、そういった点でも大変興味深いといえる。今年度は、階数1のリー群二つの直積の離散部分群Γの総双曲共役類から構成されるセルバーグ型ディリクレ級数とその解析的性質から導かれる漸近公式について研究を行った。離散部分群Γの楕円-双曲共役類から定義されるセルバーグ型ゼータ関数の解析的性質を調べる際に重要だったのは、重さの異なるセルバーグ跡公式の差分から得られる"跡公式の細分化"であった。しかし、跡公式の差分を考えている限りは、セルバーグ原理により総双曲共役類の寄与がすべて消えてしまうので、差分型でないような跡公式の細分化を考察する必要がある。つまり、もともとの跡公式から十分たくさんの総双曲共役類の寄与が消えていて、かつ十分たくさん残っているような"切断された跡公式"を考察する必要があった。ガンゴリが階数1の局所対称空間に対してセルバーグゼータ関数を定義するのに用いた試験関数を少し修正した重み関数を用いて、離散群の総双曲共役類上の関数をその各成分の対相関関数として定義し、それをフーリエ変換した試験関数を考察した。このようにして得られた試験関数はよい性質を持ち跡公式に適用可能で、十分たくさんの総双曲共役類上で消えていることがわかった。得られた"切断された跡公式"を用いて、特に幾何学的辺の総双曲共役類からある種のセルバーグ型のディリクレ級数が定義できることがわかり、その解析的性質を調べることが出来た。このセルバーグ型のディリクレ級数はある右半平面で絶対収束し、それを含むある右半平面まで有理型に解析接続されることが示された。特に、いくつかの極の留数がその位置によらず、重み関数の定積分だけで決まることがわかった。これから、各総双曲共役類の中心化群の生成元たちから決まるレギュレーターの制限された漸近和が求まり、解析数論的にも大変興味深いと言える。
ティッシュコンディショナーとしての適切な物性に関する粘弾性的研究

ティッシュコンディショナーは瞬間的に加わる力に対しては、弾性体として働き、粘膜の変形が回復するときのように、持続する小さな力に対しては粘性的な性質を示すことが望まれる。したがってこの材料の所要性質、適切な使用法等を知る上で、材料の粘弾性的性質を解明することがきわめて重要である。このような観点から、本研究では試作したアクリル系の粉末ポリマーと、可塑剤液との混合物の臨床的操作性および動的粘弾性挙動について検討を行い、以下の成長をあげた。1.臨床的操作性の把握合成したポリメタクリル酸エチル(PEMA)の微粉末とブチルフタリングリコール酸ブチル(BPBG)のエタノール溶液との混合物(PEMA+L)について、臨床操作上重要な因子であるゲル化時間を調べた。温度が高く、エタノール量が多いと、ゲル化時間が著しく短くなることがわかった。またメタクリル酸ブチルの単独重合体(PBMA)あるいはメタクリル酸エチルとの共重合体の微粉末と、アルコールを含まないBPBGとの混合物が、通常の臨床操作時間内でゲル化するという、興味ある知見が得られた。2.動的粘弾性挙動従来型の材料、すなわちPEMA+Lの粘弾性的性質に与えるポリマー分子量の影響が、特に低周波数側で顕著に現われ、分子量が小さいと貯蔵弾性率G〓は低下し、損失正接tanδが大きくなった。つまり分子量が小さくなると、長時間側における材料の流動性が増加する。試料材料PBMA+BDBGの粘弾性的性質を従来型の材料のそれと比較すると、tanδが高周波数側では小さく、低周波数側では大きくなった。本研究の結果によれば、ポリメタクリル酸ブチル系の粉末を用いることによって、さらに適切な物性を有し、液の成分にアルコールを含まない新しいティッシュコンディショナーの製造が可能と考えられる。
ガラス・ジャミング系におけるレプリカ対称性の破れと物性

外的なランダムネス(quenched randomness)を持たないM成分p体相互作用ベクトルスピン系について、楕円体形コロイドに対応した、剛体楕円体のガラス転移に関するd→∞次元での厳密な平均場理論の構築を開始した。今年度は、回転自由度・並進自由度の動的ガラス転移を捉えることに成功した。用いたのは、一昨年度構成し、昨年度パッチコロイド系に適用したのと同じ、一軸対称性をもつ粒子系に対するレプリカ液体論である。ポテンシャルには標準的なGay-Berneポテンシャルを用いた。解析の結果、異方性が弱い領域では、並進・回転自由度のガラス転移が分離していて、異方性が強くなると結合することがわかった。また、d→∞次元では、いわゆるoblate型(円盤状)の異方性とprolate型(棒状)の異方性で系の振る舞いが定性的に大きく異なることがわかった。oblate型の領域では、中間的な異方性の強さのところで、ガラス転移、ジャミング転移密度に極大が現れた。これは現実の3次元系での数値シミュレーションや実験によって観測されていることに符号している。対照的に、prolate型の領域では、ガラス転移、ジャミング転移密度は異方性とともに単調に増大するだけであった。また、今回この系におけるネマティック転移についても厳密な相転移線を明らかにすることが出来た。現実の分子は並進自由度だけでなく回転自由度も持ち、回転自由度のガラス化、ジャミングにも興味が持たれている。そこで、理論的な示唆を得るために、回転自由度に関してある種の剛体的な斥力相互作用するスピン模型を考案した。これは通常のスピングラス模型と異なり、quenched randomnessを一切持たない。さらに、これが連続彩色問題を含む、連続自由度の制約充足問題などにも深く関係していることを見出した。(1)吉野はこれをまず解析的に調べるために、無限大次元かつスピンの成分数N無限大極限(球形スピン模型)についてのレプリカ「スピン」液体論を構築し、厳密な解析を行った。その結果、パラメータによってレプリカ対称(RS)解(常磁性)、1段階のRSB解(ガラス相)、さらに連続RSB解(深部のガラス相)がそれぞれ安定になる相を見出した。(投稿準備中)(2)光元(阪大理、修士課程)・吉野は、空間次元2次元、スピン成分数N=2 (XY模型)の場合について、共役勾配法に基づく数値シミュレーションによって、絶対零度ジャミング転移の解析を行った。その結果、この系のジャミング転移はある種のパーコレーション転移によって起こっていることが明らかになった。これは(1)の解析では捉えられていない現象で、スピン成分数Nが有限であることが重要であることを示唆する。本研究ではこれをさらに広範な、現実の有限次元におけるガラス・ジャミング系に理論を展開してゆくことを目指している。実際、下記のように昨年度は、回転自由度に関するガラス・ジャミング転移についてのレプリカ「スピン」液体論を構築することに成功した。これによってプラスチック・クリスタル、orientational glassと呼ばれる系を解析する道筋が開けてきた。この先さらに、並進自由度・回転自由度がともに重要な役割を果たす現実のガラス系の解析につながると期待される。回転自由度のガラス・ジャミング転移を統一的に捉える平均場理論の構築、解析を進めた(吉野、投稿中)。この理論は無限大次元極限で厳密になる。我々の模型は、(1)ヤヌス粒子の回転自由度のガラス転移、(2)ランダムネスをもたないフラストレート磁性体における自発的なガラス転移、さらに(3)circular coloringなど連続自由度の制約充足問題などの平均場模型とみなすことができる。本年度は連続的なレプリカ対称性の破れが起こっている領域での解析を詳細に行った。特にハードコア斥力ポテンシャルの場合について、ジャミング転移のユニバーサリティは、剛体球系と同じになることが明らかになった。これはジャミング(SAT/UNSAT)転移のユニバーサリティが著しく広いことを示唆する。さらに最近、回転自由度ととともに、並進自由度が共存する粒子系(例えば、ヤヌス粒子や楕円体コロイドなど)に関する無限大次元での厳密なレプリカ液体論を構成することができた。現在、ヤヌス粒子の場合についてその解析を進めている。一方、有限次元での斥力ポテンシャル系の解析も進めている。特に、正方格子上のXY模型、立方格子上のHeisenberg模型の場合についてモンテカルロシミュレーションによる有限温度での解析を行なった。その結果、(1)熱平衡状態では、スピン液体状態から反強磁性秩序状態への2次相転移が起こること、(2)相転移点を超えた急圧縮を行うと、核形成による結晶化が起こること、(3)ある限界を超えた急圧縮を行うと結晶化が阻害され、ガラス状態になることを見出した。特に、この(2)、(3)では渦(XY)、モノポール(Heisenberg)といったトポロジカル欠陥が重要な役割を果たしていることを見出した。(光元-吉野,投稿準備中)回転自由度のガラス・ジャミング転移について、昨年度の解析では明らかになっていなかった、ジャミング転移のユニバーサリティを明らかにするなど重要な進展があった。また回転自由度と、並進自由度とが共存する系についての理論的枠組みを拡張する作業も予定通り行うことができた。これらの成果を踏まえ、投稿論文を作成することができた。さらに、有限次元系においてポロジカル欠陥が回転自由度のガラス転移に重要な役割を果たしていることを見出すなど、当初予期していなかった成果も得られた。

他方、当初予定していた1/N展開、準安定ガラス状態追跡法の開発は、時間の都合で行わなかった。昨年度末に、並進自由度と回転自由度を併せ持つ系におけるガラス転移について、無限大次元で厳密になる第一原理的なレプリカ液体論を構成した。軸対称性を仮定し、系の配位は各粒子の重心位置と回転軸の方向(スピン)で指定できるとした。本年度は具体的に、1パッチおよび2パッチの引力コロイド系を解析した。パッチが全体を覆っている場合は、通常の引力コロイドガラスの問題に帰着する。解析の結果、系の相挙動は非常に多彩であることがわかった。並進自由度の動的ガラス転移には、通常の引力コロイドガラス系と同様、リエントラント挙動や、引力ガラス-斥力ガラス転移が現れる。一方、回転自由度にもこれらの現象が現れるが、(i)並進自由度に連動する場合のみならず(ii)並進自由度とは異なる、特異な振る舞いをする場合があることが明らかになった。特に、回転自由度のみのガラス-ガラス転移を新たなに発見した。今後、数値シミュレーションや実験によって現実の3次元系でこの予想を検証することが望まれる。また、昨年度に引き続き、外的なランダムネス(quenched randomness)をもたない、M成分p体相互作用ベクトルスピン系の解析を進めた。その結果、以下のような新たな知見を得た。(a)強磁性相互作用の場合、M無限大、かつp無限大極限で、系の典型的なエネルギー分布が、ランダムエネルギー模型と等価になることを見出した。これは、強磁性の基底状態とその周辺をのぞいて、系のエネルギーランドスケープが乱れていることを示し、いわゆるself-generated randomnessの存在を直接証明する結果と言える。(b)系に、quenched randomessを付加する拡張をしたところ、上記のself-generated randomnessとquenched randomnessが相加性を持つこと事がわかった。パッチコロイドについての具体的な理論解析は、昨年度構築していた一般的な理論的枠組みを用いたものである。自由度の多い問題で、具体的な解析となると、多重積分をともなう積分方程式の数値解析の段階が技術的に困難であると予想していた。しかし、パッチコロイドの場合は、解析的な計算で問題をかなりの程度簡単化できることに気がつき、1段階のレプリカ対称性の破れをともなう並進および回転自由度のガラス転移を定量的に解析することに成功した。今回新たに発見した、回転自由度における独自のガラス-ガラス転移は、当初全く予想していなかったものであるが、非常に興味深いものである。外的なランダムネス(quenched randomness)をもたない、M成分p体相互作用ベクトルスピン系の解析は、昨年まで得られていた結果をさらに補強するものである。特に、上に触れた強磁性模型と、ランダムエネルギー模型との等価性は、self-generated randomnessの存在をレプリカ法を用いずに厳密に示す結果である。当初このような解析は予定していなかった。
1細胞遺伝子発現解析によるメラノーマ細胞の増殖及び免疫関連分子間の関係性の解明

本研究は、新鮮組織のメラノーマ細胞あるいは腫瘍細胞以外の浸潤細胞1個ずつについて、細胞由来のRNAをバーコード付きビーズに付着させ、次世代シークエンサーで約17000の遺伝子群の発現を1細胞ごと(1回の操作で7000個)に網羅的に検証(包括的シングルセル解析)する。まず、腫瘍細胞における細胞増殖関連分子とHLAやPDL1などの免疫関連分子の発現の関係性を明らかにする。さらに、腫瘍細胞に加えて腫瘍内浸潤免疫細胞についても遺伝子発現からサブグループ化して治療前後の変化を検証する。これらの細胞の関係性が横断的に評価できれば、耐性機序の解明と治療薬選定に有効な情報取得につながると考える。
可視化メタゲノム解析法の開発

本研究課題では、微生物叢を構成する個々の微生物の探索にFACSを駆使して、標的微生物を可視化、分取し、その核酸を増幅後、次世代シークエンサーで解析する方法論の構築に取り組んだ。全ゲノム増幅産物からのゲノム構築では、キメラDNAが問題となるために従来ショートリードシークエンサーのみが使用されてきたが、本研究ではロングリードシークエンサーを併用することで、高精度なゲノム構築が可能となることを明らかにした。近年急速に発達している次世代シークエンス技術とともに、メタゲノム解析による微生物探索があらゆる環境で行われている。これらの解析結果の多くは生物学的な性状解析や形態学的特徴が調べられることなく登録され、新規微生物の探索が実質困難になっている現状がある。本研究課題では、微生物叢を構成する個々の微生物の探索にFluorescence Activated Cell Sorting (FACS)や蛍光顕微鏡観察を駆使して、標的微生物を可視化、分取し、増幅した核酸を次世代シークエンサーで解析する方法論の構築を目指している。本年度はまず、FISH-FACSによる標的集団の可視化及びセルソーティング法を構築するため、2種の非病原性細菌を用いたFACSの条件検討を行った。具体的には、腸内細菌叢で優先することの知られる2種の非病原性細菌(一方をFISH法で染色、もう一方を無染色)の混合物を2種のFACS(開放系及び閉鎖系流路)を用いて分取し、特異的なプライマーを用いたqPCRで分取率を調べた。その結果、開放系FACSでは99%以上の精度で濃縮できたが、閉鎖系FACSでは無染色の株も分取されてしまい、濃縮できなかった。続いて、FISHで染色した腸管液からの標的細菌の分取を試みたところ、両FACSで同等の分取率であったことから、開放系FACSによる分取条件を設定できた。なお、閉鎖系FACSで分取できなかった理由として、FISHによる蛍光輝度が低く、用いた閉鎖系FACSの検出器では標的細菌由来の微弱な蛍光を検出することができないことが考えられたため、より蛍光輝度の高いCARD-FISHの導入を試みている。また、閉鎖系FACSの系を構築できない場合に備え、免疫磁気分離法の導入も進めている。FISH-FACSを用いて標的細菌を高精度で分取する実験系を確立することが今年度の課題であったが、開放系FACSを用いた場合にはこれを解決することができた。また、本研究課題を達成するための個々の技術(標的細菌の可視化法、FACSによる分取法、全ゲノム増幅法、次世代シークエンサーによるデータ取得と解析法)を導入することができたので、概ね順調に進展していると言える。近年急速に発達している次世代シーケンス技術とともに、メタゲノム解析による微生物探索があらゆる環境で行われている。本研究課題では、微生物叢を構成する個々の微生物の探索にFluorescence Activated Cell Sorting (FACS)や蛍光顕微鏡観察を駆使して、標的微生物を可視化、分取し、その核酸を増幅後、次世代シークエンスで解析する方法論の構築を目指している。本年度は、全ゲノム増幅過程で生成されるキメラDNAのためにショートリードシークエンサーによるゲノム構築を余儀なくされてきた全ゲノム増幅産物について、ロングリードシークエンサーを用いることで高精度なゲノムを構築できるか検討した。まず、ゲノムが明らかになっている細菌株の全ゲノム増幅産物をPacBio RSIIでシーケンスしたところ、リードには既報と同等の頻度でキメラが存在することを明らかにした。de novoアセンブリで得られたコンティグについて調べてみると、キメラが大幅に減少し、アセンブリ過程で大半のキメラが除去されることを見出した。ロングリードだけでは完全にキメラを除去することはできなかったが、ショートリードを併用することで更にキメラを除去することができ、高精度なゲノムを構築することができた。第二・第三世代シークエンサーを用いて、全ゲノム増幅産物から高精度にゲノムを構築する方法論を確立する。Phi29による全ゲノム増幅産物由来リードにはキメラが含まれることが知られており、第一・第二世代シークエンサーならばキメラ問題が評価され、これに対応したde novo assembly法が充実している。一方で、第三世代に関しては評価やアセンブラーの検討が十分になされていない。第三世代の生成するロングリードを有効に使うことができれば標的細菌から高精度なゲノムを構築できると考えられるため、この課題を重点的に進める。具体的には、ゲノムが既知の細菌から全ゲノム増幅産物を得て、第二・第三世代シークエンサーでシークエンスを行い、キメラリードの割合や各種アセンブラーによるゲノム構築結果への影響を評価する。また、並行して、構築した実験系を用いて、ボランティアサンプルからの標的細菌の分取とゲノム構築を実施する予定である。ゲノム生物学当初の研究計画を見直したため、未執行額が生じた。次年度以降の予算と併せて物品の購入に充てる。
構造分極をもつ高分子積層薄膜の開発とその光誘起光学材料への応用

本研究では、電荷移動相互作用により作製される高分子交互積層薄膜の光機能材料への展開を中心的な課題として設定するとともに、空間的な異方性電荷分離につながる積層超薄膜の光励起イオン化の研究、電気双極子の異方的配向運動に関する強誘電性高分子液晶の研究を行った。その具体的項目を以下に述べる。1)交互吸着法により得られる積層薄膜の製膜機構や表面特性を解明し、積層ナノ構造の制御技術を確立した。2)交互積層薄膜と非線形光学色素とのハイブリッド化を行い、ナノ構造下で誘起される電気光学効果や光誘起光学効果の発現メカニズムを研究し、新規光機能材料となることを示した。3)多層超薄膜に電子ドナー、アクセプターをナノスケールで配置し、光誘起電子放出の空間分布を調べるとともに、電荷分離の結果生じるイオン種の異方的空間分布を実現した。4)強誘電性高分子液晶の側鎖は外部電場によりスイッチングされ、電気双極子が電場反転を起こすが、この反転ダイナミクスを光学的に解析してその動的メカニズムを明らかにするとともに、電気光学効果をもつスイッチング素子として強誘電性高分子液晶の光導波路を試作し、その性能を実験的・理論的に証明した。電子やホールをもつ材料を用いて空間的な構造を作ると、大きな局所内部電場が発生する。本研究では、電子受容性の基と電子供与性の基との間で起こる電荷移動相互作用を利用して、高分子交互積層薄膜を作製することを試みた。さらにこの微細積層構造作製技術の確立と、局所内部電場を利用した光機能材料への展開を目指して研究をすすめた。1)交互吸着法により得られる積層薄膜のナノ構造制御技術の確立。カルバゾール、ジニトロベンゾエートを、電子供与性基、電子受容性基として側鎖にもつMMA系高分子が、電荷移動による交互吸着膜を形成することを見出した。これらの多層膜上への次層の吸着速度や膜厚変化を検討した結果、浸せき時間や溶液濃度により膜厚が制御できることを示した。また各層間に電荷移動層が形成され、これらの膜の光励起により電荷移動が起こり局所内部分極が発生することが予測された。2)交互積層薄膜と非線形光学色素とのハイブリッド化上述の交互吸着膜の内部に、非線形光学色素のドーピングを試み、一定の濃度で色素導入ができることを示すとともに、得られた膜には非線形光学効果が現れることを確認した。また、非線形光学色素をもつモノマーとその高分子を合成するとともに、電子供与性基をもつモノマーと非線形光学色素をもつモノマーとの共重合体を合成し、吸着膜を作製できる組成範囲を決定した。3)電気光学効果および光誘起光学効果の検証交互吸着膜において非線形光学効果が現れる原因を明確にするため、基板表面効果、層数依存性を調べ、吸着膜内部で色素が配向して導入される機構を探求した。我々はすでに電荷移動相互作用により高分子交互積層薄膜が形成できることを示したが、本研究ではこの構造作製技術の確立と光機能材料への展開を目指して以下のような研究を進めた。1、交互吸着法により得られる積層薄膜のナノ構造制御技術の確立カルバゾール、ジニトロベンゾエートを電子ドナー、アクセプターとして側鎖にもつMMA系高分子が電荷移動による交互吸着膜を形成することを見出した。積層薄膜の形成条件(濃度、吸着時間、湿度等)を確立し、再現よくナノメータスケールの積層構造を作製することが可能になった。これらの交互積層薄膜に関する自動累積装置の作成、構造評価のために分析手法の確立も行った。2、交互積層薄膜と非線形光学色素とのハイブリッド化光誘起光学効果を発現させるためのナノ構造設計、NLO色素と積層膜とのハイブリッド化を行った。DR1色素を用いることにより最大30%の非線形光学色素を導入してナノ積層膜を作製できた。さらに得られた膜材料が非線形光学効果をもつことを確認した。3、表面吸着有機配向機構の解明表面吸着過程で非対称中心をもたない優先配向が起こり、2次高調波の発生が確認された。この配向機構について研究し非線形

光学定数と膜構造の関係を探索するとともに、光誘起内部分極を増強するための構造設計を行った。本研究では、電荷移動相互作用により作製される高分子交互積層薄膜の光機能材料への展開を中心的な課題として設定するとともに、空間的な異方性電荷分離につながる積層超薄膜の光励起イオン化の研究、電気双極子の異方的配向運動に関する強誘電性高分子液晶の研究を行った。その具体的項目を以下に述べる。1)交互吸着法により得られる積層薄膜の製膜機構や表面特性を解明し、積層ナノ構造の制御技術を確立した。2)交互積層薄膜と非線形光学色素とのハイブリッド化を行い、ナノ構造下で誘起される電気光学効果や光誘起光学効果の発現メカニズムを研究し、新規光機能材料となることを示した。3)多層超薄膜に電子ドナー、アクセプターをナノスケールで配置し、光誘起電子放出の空間分布を調べるとともに、電荷分離の結果生じるイオン種の異方的空間分布を実現した。4)強誘電性高分子液晶の側鎖は外部電場によりスイッチングされ、電気双極子が電場反転を起こすが、この反転ダイナミクスを光学的に解析してその動的メカニズムを明らかにするとともに、電気光学効果をもつスイッチング素子として強誘電性高分子液晶の光導波路を試作し、その性能を実験的・理論的に証明した。