hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
特異な電子機能を有する拡張共役系の分子設計と合成

特異な電子機能を有する材料の開発を目的として,直線状やコイル状の分子配座を有するナノサイズπ共役オリゴマーの分子設計と効率的合成の設計により,種々の物性測定や素子作成による材料評価が可能なスケールでの合成を行い,分子サイズと分子配座に由来する電子機能の開拓を行った。1.最近,完全に単分散性の共役オリゴマーの研究が盛んである。中でも,ナノメートルサイズの分子長を有する長鎖共役オリゴマーは分子ワイヤと称され,分子素子への応用の将来性が期待されている。本研究では,分子長が10nmを越える分子ワイヤの開発を目的して長鎖オリゴチオフェンの合成および鎖長と物性の相関に関して研究を行い,48量体までの一連のオリゴマーの合成に成功すると共に物性に及ぼす鎖長の有効共役長について重要な知見を得た。キャスト方で作成したオリゴチオフェンフィルムのドープによる電気伝導度測定,および塩化メチレン中での酸化種の電子吸収スペクトルから,6量体ではポーラロンが主体的キャリヤであり,13量体以上ではツインポーラロンがキャリヤの主役であると推定された。2.ワイヤ型の剛直なオリゴチオフェンに対し,より柔軟な形でπ共役系を連結することでコンフォメーションの自由度が高まり,分子コイルの形成や種々の相互作用に起因する動的な挙動が期待できる。本研究では,2,3-チエニレン=エチニレンオリゴマーの合成を行い,構造と性質に関して研究した。末端エチニル誘導体とヨードチオフェン誘導体のカップリング反応を繰り返すことで,チオフェンユニット16個までのオリゴマーの合成に成功した。本系の応用として,オリゴマーとC60を連結した化合物を合成して,光挙動を調べた。トリエン中で400nmの光で励起すると,オリゴマー部に由来する蛍光の強度がの1/100以下となり,C60部由来の蛍光が観測された。このことは,オリゴマー部に生成した励起子がエネルギー移動あるいは電子移動を介してC60部によって有効にクエンチされたことを示しており,新しいエネルギー/電子伝達系として興味深い。
ガ類性フェロモン交信系の進化の解明とその応用

・H29年度に作成した簡易風洞を改良し、底面に設置した換気扇で強制換気する構造とした。この風洞はウコンノメイガなどにも有効であった。・ノメイガ類約20種の抽出物を網羅的に化学分析したところ、対象とした全ての種から典型的なタイプII成分である(3Z,6Z,9Z)-3,6,9-tricosatriene (T23)及び(3Z,6Z,9Z)-3,6,9-pentacosatriene (T25)を見いだした。しかし、H30年度中に生物検定を行った種に関しては、これら2物質の雄誘引活性への関与はみられなかった。・オリーブなどモクセイ科植物の害虫であるマエアカスカシノメイガ及びヒメシロノメイガの性フェロモン成分を同定した。両種はともに抽出物中に多量のT23及び少量のT25を持つが、これらタイプII成分は誘引に関与しないこと、主要2成分は両種で共通だが、第3成分が異なることを明らかにした。・広範な果樹を加害する重要害虫モモノゴマダラノメイガは、T23が誘引源至近で雄誘引活性を向上させることが知られていた。フェロモントラップを使った誘引試験を行ったところ、T23は野外でも誘引活性の向上に大きく寄与する可能性が示された。同属のConogethesplutoがT23を性フェロモンの必須成分としていることから、この属の種は一様にT23を利用している可能性がある。・ヨモギエダシャクAscotis serenariaの性フェロモン腺で発現し、フェロモン前駆体の3位の2重結合をエポキシ化する酵素遺伝子のクローニングに成功した。また、バキュロウイルス発現系により本酵素を発現し、そのエポキシ化酵素としての機能を確認した。3位にエポキシ環を導入する本酵素は、9位をエポキシ化するCYP341Bとは別のCYP340ファミリーに属していた。予想通り多くのガ類からタイプIIフェロモン成分であるT23, T25が発見された。これらの性フェロモンとしての活性も、当初予想していたよりは少ないが、確実に見いだされている。Type-I性フェロモンを利用しているガ類におけるType-II成分の関与については、引き続き対象とする蛾の種数を増やす。性フェロモン生合成に関与する酵素については、トビモンオオエダシャク、スキバドクガの2種を対象とし、6位の2重結合にエポキシ環を導入するP450酵素の同定を目指す。・水槽(30×45×30cm)を改良した簡易風洞を作成し、ノメイガ類の雄に対する生物検定の系を確立した。大部分のノメイガはこの風洞で雌性フェロモンに対してフェロモン源まで正しく誘引されるが、ウコンノメイガなど一部の蛾では正常な反応が見られない問題が起きた。・人工飼料を用いた累代飼育の系を拡充し、これまで累代飼育ができなかった9種を新たに累代飼育することに成功した。また、トビモンオオエダシャクBiston robustaについては、利島で大発生しているメス成虫を入手し、採卵することができた。現在、椿の生葉を用いた幼虫の飼育を試みている。・クワゴマダラヒトリLemyra

imparilisの性フェロモン腺で発現し、フェロモン前駆体の9位の2重結合をエポキシ化する酵素遺伝子のクローニングに成功した。また、バキュロウイルス発現系により本酵素を発現し、そのエポキシ化酵素としての機能を確認した。本酵素はチトクロームP450酵素であり、CYP341Bファミリーに属していた。アメリカシロヒトリにおいて9位をエポキシ化する酵素もCYP341Bであることから、CYP341Bは9位にエポキシ環を導入することに機能が特異化している可能性がある。・ヨモギエダシャクAscotis serenariaの性フェロモン生合成酵素に関する情報を得るため、性フェロモン腺のRNA-seq解析を行ない、候補遺伝子を得た。・アメリカシロヒトリHyphantria cuneaの性フェロモン生合成に関与する酵素遺伝子の探索のため、性フェロモン腺と皮膚(対照)のRNA-seq解析を行った。性フェロモン腺で特異的に発現しており、生合成に関与する可能性の高い遺伝子候補を多数得た。クワゴマダラヒトリのRNA-seq解析を繰り返す必要が生じたため、H30年度に研究を繰り越したが、その後はほぼ予定通りに進捗した。Type-I性フェロモンを利用しているガ類におけるType-II成分の関与については、引き続き対象とする蛾の種数を増やす。性フェロモン生合成に関与する酵素については、トビモンオオエダシャク、スキバドクガの2種を対象とし、6位の2重結合にエポキシ環を導入するP450酵素の同定を目指す。ヨモギエダシャクの性フェロモン腺のRNA-seq解析を行い、エポキシダーゼをクローニングし、その機能を検出する予定である。また、ノメイガ類を中心に多くのガ類の性フェロモンを再検討し、性フェロモン抽出物中にType-II成分であるT23, T25などの物質がないか精査する。
芳香族高分子-低分子複合炭化による分子ふるい炭素膜の合成

ポリイミド膜は、気体を選択的に透過させる分子ふるい性を有するが、透過速度の向上が望まれている。本研究では、ミクロ多孔質構造の発達に有効な炭化法により、ポリイミド膜本来の選択透過性を損なうことなく透過速度を向上させることを試みた。3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride(BPDA)及び4,4'-oxydianiline(ODA)をDMAc中で反応させ、ポリアミック酸(PAA)を合成した。多孔質Al_2O_3中空管上にPAAをDip-coatingし、300°Cでイミド化する操作を3回繰り返すことにより、ピンホールのない膜厚約5μmのポリイミド膜を調整した。ポリイミド膜をN_2気流中で500900°Cまで加熱し、炭素膜を得た。調整した膜について、He,CO_2,N_2,CH_4,C_2H_6及びn-C_4H_<10>の透過速度を測定した。ガス透過速度の分子径(動的直径)に対する依存性を調査したところ、透過速度は、分子径の増加とともに減少した。He(分子径0.26nm)の透過速度がC_2H_6(0.40nm)の10^210^4倍であった。炭化によりガス透過速度は著しく増加し、前駆体であるポリイミド膜の101000倍に達した。ガス透過速度は、ポリイミドの熱分解が始まる500°C付近から急激に増加し、600700°Cで極大となった。He透過の活性化エネルギーは、ポリイミド膜では、20kJ/molであったが、炭化膜では、510kJ/molまで低下した。別途調製したフィルム状のポリイミドとその炭化物について、25°CにおけるCO_2吸着実験を行い、径がCO_2の最小分子径(0.33nm)以上のミクロ細孔容積を算出した。細孔容積は炭化温度と共に単調に増加し、800°C炭化物では、0.36cm^3/gに達した。細孔容積の増大がガス透過速度の増大の一因であると考えられる。炭化膜について、CO_2透過速度とCO_2/CH_4分離係数の関係を調べた。従来報告されたポリイミド膜について得られたデータと比較したが、炭素膜は、これらと同等以上の高い分離係数(50140)を示した。
気象予測誤差デリバティブによる卸電力取引市場・損失リスクマネジメントシステム

本研究は,気象条件によって変動が激しい風力や太陽光等再生可能エネルギー発電電力を,卸電力取引所において円滑に取引するための新たな損失リスクマネジメントツールとして,気象予測誤差デリバティブを活用する市場設計の枠組みと汎用化のための市場取引実行可能性を検証するものである.特に,連続的に更新される気象予測値を参照する先物の動的取引により,任意の支払関数構造をもつ気象予測誤差デリバティブが設計可能であることを示した上で,気象予測誤差デリバティブのための理論構築と数値予報データ利用の検討,モデル検証と実データに基づく実証,および模擬市場取引計算システムの設計とエージェントシミュレーションを実施する.本研究は,気象条件によって変動が激しい風力や太陽光等再生可能エネルギー発電電力を,卸電力取引所において円滑に取引するための新たな損失リスクマネジメントツールとして,気象予測誤差デリバティブを活用する市場設計の枠組みと汎用化のための市場取引実行可能性を検証するものである.特に,連続的に更新される気象予測値を参照する先物の動的取引により,任意の支払関数構造をもつ気象予測誤差デリバティブが設計可能であることを示した上で,気象予測誤差デリバティブのための理論構築と数値予報データ利用の検討,モデル検証と実データに基づく実証,および模擬市場取引計算システムの設計とエージェントシミュレーションを実施する.
Hybrid Superconductor - Ge/Si core/shell nanowire devices

Ge/Siコアシェルナノワイアにおけるスピン軌道相互作用について調べ、電界である程度制御可能であり、電界制御型スピントロニクスデバイスやマヨラナ粒子を実現するために十分大きいことが分かった。また、大きな臨界磁場を有する超伝導金属を使って接触抵抗の小さな電極を形成する技術を確立した。マヨラナ粒子の検出に向け、交流ジョセフソン効果を測定するシステムを構築した。よくわかっているトポロジカル絶縁体であるHgTeを使った初期的な実験で、マヨラナモードに起因する4π周期の電流位相特性を示唆する超伝導電流を観測した。固体物理
コントロール感覚からみた出産体験の自己評価尺度の開発

経腟分娩をした母親に使用できる出産体験の尺度は開発されているが、心理的援助の必要性がより高く、増加している帝王切開分娩した母親に使用できる尺度はほとんどない。尺度開発のために、経腟分娩と帝王切開分娩の両方に使用できる尺度とするか、分けるかの根拠を得る必要があった。そこで、帝王切開分娩をした母親を対象に自記式質問紙調査を行い、テキストマイニング分析を行った。その結果、帝王切開分娩の出産体験は、分娩様式にかかわらない出産としての側面と手術としての側面を有していることが明らかになり、分娩様式によらず使用できる包括的な尺度開発が可能であるという示唆を得た。平成24年度は、尺度開発にあたり、経腟分娩と帝王切開分娩を一緒に扱えるか、分けることが妥当かのエビデンスを得るために、帝王切開分娩した母親に実施した出産体験に関する質問紙調査について分析を進めた。文章完成法テストを用いて収集した85部の記述データをテキストマイニングの技法を用いて分析を行った。「お産のとき、私は」という刺激語に対する回答について、単語頻度解析の結果、「子ども」が一番多く、「産声」など子どもに関連する単語が上位であった。また「緊張」「安心」など出産時の心理的変化を示す単語や、「麻酔」「手術」など帝王切開そのものに関連する単語が上位あった。係り受け頻度解析では、「子どもー会う+できる」や「顔ー見る」の他、「産声ー聞く+したい」など産声に関する体験が上位を占めていた。他に、「麻酔ー効く」や「出すー感じる」、「出産ー感じる+ない」(出産したという感じではなかった)など、身体感覚に関連した表現も上位にあった。初経別かつ帝王切開の経験別の偏りのある表現は、初産婦は「産声ー聞く+できない」であり、帝王切開経験のある経産婦は「子どもー会う+できる」であった。さらに、帝王切開の予定・緊急別にみると、予定帝王切開をした者は、「子どもー会う+できる」「産声ー聞く+できる」「顔ー見る」などの表現を多用しており、出生時の子どもに関する話題が多かった。緊急帝王切開をした者は、「麻酔ー効く」という表現を多用していた。手術というイメージの強い帝王切開ではあるが、児と対面できた実感など分娩様式にかかわらない出産としての側面と、手術としての側面を有していることが明らかになった。経腟分娩の出産体験と共通する概念を中核におき、帝王切開ならでは身体感覚についてはオプション項目で対応するなどの工夫をすることにより、分娩様式によらず使用できる包括的な尺度開発の可能性が示唆された。平成25年度は、現在国内外で発表されている出産体験の自己評価および満足度を測定する尺度の開発や尺度を用いた研究を概観し、尺度開発にあたり課題を検討した。2001年2013年に英語または日本語で発表された出産体験の認識や満足を測定する尺度、国外6つ、国内2つについて文献検討した。「出産体験」や「満足」の定義が述べられているものはごくわずかであり、国内外の尺度に共通して、多面的な要因で構成される出産体験やその満足に関する概念が明確でなかった。満足の定義が曖昧であるが、国外の尺度のほとんどは出産体験の肯定的・否定的認識によって満足度を評定していた。また、国内で2000年以降に発表された出産体験を主題とした原著論文27件について概観したところ、多くの研究は出産体験の産後の心理的健康への影響を問題視し、出産体験の重要性と看護援助の重要性を指摘していた。しかし、大半の研究が、その看護援助の方向性として出産体験を肯定的に認識できるよう援助することを主張していた。援助の必要性が高いケース(出産体験に関連したトラウマや早期産や低出生体重児を出産した母親など心理的にハイリスクな対象)にとっては、肯定か否定かの2極の側面だけでは心の傷つきを癒すことは難しい。出産体験に関連した産後の心理的健康問題への援助を検討するためには、出産体験に対する心理的反応、つまり感情をとらえることができ、出産の多様性やリスクレベルを考慮し心の傷つきを抱えた対象者であっても負担なく回答できるような尺度の開発が必要であることが示唆された。本研究では、出産体験の満足度を測定する尺度の構成概念に、コントロール感覚を加味した出産体験の満足感を測定する尺度の開発を試み、その信頼性と妥当性を検証することを目的とする。平成23年度は、尺度開発にあたり、対象者は経腟分娩をした母親と帝王切開分娩をした母親とを一緒に扱ってよいのか、分けることが妥当なのかのエビデンスを得るため、文献検討と調査を行った。

とりわけ帝王切開分娩においては、出産体験に対する否定的感情が強いことが指摘されている一方、出産体験の満足度は経膣分娩か帝王切開による分娩かというような出産様式による違いは認められず、母親が納得するお産であったかどうかによるところが大きいとの報告もなされている。経膣分娩をした女性の出産体験に焦点を当てた研究と比べ、帝王切開分娩をした女性の出産体験に関する研究は圧倒的に少なく、また予定帝王切開と緊急帝王切開を含めて包括的に帝王切開分娩をした女性の出産体験を明らかにしている研究も少ない。そこで、帝王切開分娩した女性の出産体験の内容を明らかにすることを目的として、帝王切開(予定・緊急問わない)にて出産した褥婦を対象に、文章完成法テストを用いて出産体験を問う自記式質問紙調査を行った。第2次および第3次救急医療施設である3施設において、合わせて部を配布し、現在までに81名より回答を得た。今後は、大量のテキストデータを量的に分析・解釈することが可能なテキストマイニングの手法を用いて、データ分析を行っていく予定である。これまでの研究より、分娩様式によらず使用できる包括的な尺度開発が可能であることが示唆されていた。しかし、帝王切開分娩した女性の出産体験の先行研究が少ないため、帝王切開分娩ならではの出産体験についてさらにデータ収集する必要があった。そこで平成26年度は、経腟分娩とは異なり必ずしも分娩開始を体験しない帝王切開において、出産体験の始まりと捉えられる「帝王切開分娩が決まったとき」の出産体験を明らかにすることを目的に研究を行った。帝王切開分娩後の女性に自記式質問紙調査を行い、85人(回収率75.2%)から得た記述データをテキストマイニングにより分析した。「帝王切開分娩が決まったとき、私は」という刺激語に対する回答をデータ化し、単語頻度解析をした結果、心情を表す単語としては「不安」が最も多く、「こわい」も上位であった。また、「安心」「良い」と肯定的な気持ちを表す単語もある一方、「しかたがない」「残念」「経腟分娩+したい」と複雑な心情を表す単語も上位を占めた。共起単語による話題分析の結果、「無事に子どもを出産したい」「元気に生まれればよい」「子どもにとって安全な方法」「お腹を切るのはこわい」「術後の苦痛や傷が不安」「経腟分娩に耐える自信がないので安心した」「経腟分娩できないのは残念」「出産日・誕生日が決まり不思議/楽しみ」など12の話題に分類できた。また、初経産や帝王切開分娩の経験、予定・緊急の別、分娩週数などの背景によって、出産体験の内容には異なる特徴があった。これらの結果からは、経腟分娩した女性の出産体験と共通するものもあったが、予定帝王切開であれば陣痛を経験しない、出産日が決まっている、児や自身の身に異常が発生した場合に選択されることが多いなどの帝王切開分娩ならではの経過から生じる出産体験があり、それらを加味した尺度開発が必要であることが示唆された。生涯発達看護学文章完成法テストを用いて実施した質問紙調査のデータ分析に際しては、テキストマイニングの技法を初の試みで用いた。研究目的に沿って有用な結果を出すためには、基本的な手法に加えて、より複雑で段階的な本格分析を行う必要があったため、使用したテキストマイニング分析のソフトの活用方法についての研修や、個別コンサルティングを複数回受けた上で分析を進めたため、予定より期間を要した。尺度項目の選定に先立ち、国内外の出産体験を扱った研究について文献検討を行い、尺度項目案の抽出を行った。
強相関物質設計と機能開拓 －非平衡系・非周期系への挑戦－

目標である強相関電子物質の非平衡系や界面表面などの非周期系の第一原理的な解明のための手法開発と応用、その前段階としてのバルク平衡系の未解明問題の解明にとって、まず高精度計算手法の開発は最優先で重要である。この研究方針に基づき、高精度のクラスター動的平均場理論および変分モンテカルロ法を用いたダイナミックス計算の手法を定式化し、前年度の時間依存変分モンテカルロ法の改良をもとに、非平衡、動的性質、励起状態解明のための手法開発改良を行なった。また界面研究に重要な電子格子相互作用を含む強相関系第一原理計算手法を定式化した。制限GW法の定式化を完成させ、銅酸化物の有効ハミルトニアンを導出した。テンソルネットワーク法と変分モンテカルロ法を組み合わせた手法(mVMCTN)、機械学習法を量子多体系に適用するための手法、量子多体系のためのダイアグラム展開法の開発改良と実装を行なった。mVMCとRESPACKなど低エネルギーソルバーについて、開発したアプリケーションのパッケージ化と公開を一部行ない、HΦについては機能を拡張した。開発した手法を応用して推進した物理的課題は以下のとおりである。非平衡系手法をもとに、ポンププローブ法によるレーザー光照射で超伝導を増幅する原理(動的局在と電荷不均一抑制))と一つの道筋を示した。mVMCTNにより超伝導とストライプ状態の競合の様相を高精度に解明して、電荷一様な超伝導である励起状態とほぼ縮退するストライプ相基底状態の周期のキャリア濃度依存性を解明した。我々の提唱している隠れたフェルミオン(ダークフェルミオン)の性質解明が進んだ。非周期系の典型である、f電子とd電子を含む高性能永久磁石の候補の第一原理的探究やデータ科学と機械学習法を応用する道筋を追究した。以上、バルク平衡系の第一原理的高精度計算の手法開発と応用は大きく進み、非平衡系の研究も進んだ.研究実績の概要に十分に記述できなかった進捗状況は以下のとおりである。機械学習を用いる手法の応用は当初の研究計画にはなかったが、平成29年度に試験的に吟味した結果、予想を超える精度が得られることがわかり、多方面への応用を開始した。まずハイゼンベルク模型やハバード模型のような量子多体格子模型の基底状態について、制限ボルツマン法を変分モンテカルロ法と組み合わせることによって、テンソルネットワーク法などの既存の最高精度のソルバーをも上回る精度が達成できることを示した。さらに深層ボルツマンマシンへも拡張し、厳密な基底状態を求められる場合の定式化を示した。一方、現状で測定可能な実験データからは求められない物理量をボルツマンマシンによる機械学習法で推定する方法の開発に取り組み、30年以上未知であった、銅酸化物超伝導相での、既知の実験データのみをもとに、1粒子グリーン関数の正常、異常部分の自己エネルギーを分離して求めることに成功し、これらが虚部に顕著なピークを持つことを解明した。この顕著なピークが超伝導を引き起こす主因であることも示し、我々が以前から主張している「隠れたフェルミオン理論」が現実の銅酸化物の超伝導の物理的機構を与えていることを実験データの新たな解析によって明らかにした。またダークフェルミオンを捉える変分モンテカルロ法の定式化を行なった。極小ドープ域の解析から、擬ギャップを生み超伝導を引き起こす隠れたフェルミオンがモットギャップを生むフェルミオンと同一の起源をもつことを解明した。電荷不均一ストライプ状態にレーザーを照射した場合もストライプを破壊して超伝導が増幅することを示した。また当初の研究計画の高精度計算手法開発、非平衡、非周期系の計算手法開発を進め、バルク平衡系と非平衡系、非周期系の第一原理的なあるいは高精度での解明は研究実績の概要に既述したように順調に進展している。今後の計算手法開発推進の進め方は以下のとおりである。クラスター動的平均場理論および変分モンテカルロ法を用いたダイナミックス計算の手法開発を進め、コードに実装する。さらに非平衡、動的性質、励起状態解明のための手法開発、拡張を引き続き進める。電子格子相互作用を含む強相関系第一原理計算を超伝導体界面に適用する方法をコードに実装する。以下の3つの高精度低エネルギーソルバーの手法改良をさらに進め、コードへの実装も進める。1.テンソルネットワーク法と変分モンテカルロ法を組み合わせた手法。2.機械学習法を量子多体系に適用するための手法。3.量子多体系のためのダイアグラム展開法の開発改良。スピン軌道相互作用の大きな物質群を第一原理的に扱う手法をMACEの中に組み込む。制限GW法や低エネルギーソルバーなど、開発したアプリケーションのパッケージ化を推進する。開発する手法を応用して推進する物理的課題は以下のとおりである。非平衡系手法をもとに、非平衡超伝導への応用を進める。特にポンププローブ法によるレーザー光照射で超伝導を増幅する道筋をさらに追求する。非平衡超伝導の実験結果を解析するために、電子格子相互作用の役割解明を進める。ダイナミックスの手法を用い、銅酸化物超伝導を含む高温超伝導の本質解明を進める。銅酸化物超伝導体界面が優れた特性をもつ理由を第一原理的に明らかにする。高精度の低エネルギーソルバーを活用し、銅酸化物有効ハミルトニアンの示す性質を高精度に求める。直接に測定できない物理量を実験データの機械学習解析で抽出し、高温超伝導などの機構解明に役立てる。f電子とd電子を含む高性能永久磁石の候補の第一原理的探究やデータ科学と機械学習法を応用する道筋を追求する。

磁壁を含むトポロジカル物質、スピン軌道相互作用の大きな物質群を第一原理的に扱い、表面界面の特異物性を追求する準備を進める。目標である強相関電子物質の非平衡系や界面表面などの非周期系の第一原理的な解明のための手法開発と応用、その前段階としてのバルク平衡系の未解明問題の解明のための高精度計算手法の開発実績は以下のとおりである。変分モンテカルロ法にテンソルネットワーク法を結合する方法を考案し、コード化を進めた。時間依存変分モンテカルロ法の改良を行なった。強相関界面のモデル計算のコードを開発した。また界面研究に重要な電子格子相互作用を含む強相関系第一原理計算手法の定式化に着手した。制限GW法の定式化を行ない、銅酸化物の有効ハミルトニアンの導出に着手した。テンソルネットワーク法と変分モンテカルロ法を組み合わせた手法の開発を行なった。HΦなど一部の低エネルギーソルバーコードのパッケージ化と公開を一部行なった。推進した物理的課題は以下のとおりである。非平衡系手法をもとに、ポンププローブ法によるレーザー光照射での超伝導相関の時間発展を検討した。銅酸化物高温超伝導体界面が優れた特性をもつ理由や条件をモデル計算の範囲で明らかにした。界面の原子層超伝導が優れた特性を持つ原因が層間相分離にあることを突き止めた。テンソルネットワークと組み合わせた変分モンテカルロ計算で、銅酸化物有効モデルの範囲で超伝導とストライプ状態の競合の様相を検討した。我々の提唱している隠れたフェルミオンの性質解明が進み、モットギャップと擬ギャップの関連、極小ドープ域での両者のつながりと超伝導発生の機構解明を進めた。非周期系の典型である、準結晶に生じる超伝導のクーパー対の持つ、局在非局在クロスオーバを解明した。f電子とd電子を含む高性能永久磁石の候補の第一原理的探究やデータ科学と機械学習法を応用する道筋を検討した。スピン軌道相互作用の大きな系の研究を進めた。以上、バルク平衡系の第一原理的高精度計算の手法開発と応用を進め、非平衡系の研究も進んだ。概要に記載できなかった実績と進捗状況は以下のとおりである。テンソルネットワークと変分モンテカルロ法と組み合わせることによって、銅酸化物有効モデルの範囲で超伝導とストライプ状態の競合を調べ、キャリア濃度によって基底状態が入れ替わることを見出した。またストライプ状態の周期もキャリア濃度に依存することを見出した。超伝導相関を含む物理量が計算の高精度化によって補正される様子を明らかにした。スピン軌道相互作用の大きなイリジウム酸化物の第一原理的な有効ハミルトニアンの基底状態を3種の高精度ソルバーで解き、実験と整合する結果を得るとともに、現実物質においてキタエフスピン液体の兆候を捉える方法を提案し、スピン液体実現の方策を検討した。電子格子相互作用と強い電子相関が並存するときの物理を明らかにするために、ホルシュタインハバード模型の基底状態を計算し、超伝導、電荷秩序、反強磁性が競合し、相分離によってこれらの秩序が妨げられる様相を明らかにした。
数理物理学におけるスペクトル散乱問題の研究

数理物理に現われる線型及び非線型偏微分方程式に対するスペクトル問題、散乱問題を中心に研究を進めた。研究代表者、分担者の得た結果は次の様である。谷島賢二は磁場を含む時間依存型シュレーデンガー方程式の解の存在、一意性及び正則性について調べ、(1)ポテンシャルが滑らかな時には、L^2での基本解をFourier積分作用素として構成し、それが準古典展開をもつこと、Feynmann型の積公式が成り立つことを証明した。それを用いて(2)ポテンシャルが時間空間的に特異性を持つ時でも、発展作用素は一意的に存在し、L^p-smoothingの性質及び適切な正則性を持つことを示した。後者は固有関数展開におけるFoarier係数の依相変化に伴う平滑化とも関連した結果である。北田均は多体型ポテンシャルを含むシュレーデンガー作用素H=-A+VIxiに対する基本解expl-(+H)の時間大域的なフーリエ積分作用等による表現を発見し、それを用いてHに対する固有関数展開定理をV(x)が複素数値の場合、V(x)が滑らかでない場合をこめて証明した。これはFuddeev等による多体系の固有関数展開定理の拡張である。伊藤達夫は非線型放物型方程式の解の爆発問題及び非線型固有値問題における解の分岐、爆発問題を取り扱い、時間あるいは固有値パラメータが爆発時刻に近づく時の爆発解の爆発点の近傍における漸直挙動に対する新しい結果を得た。岡本久はNavier-Stokes方程式の定常解の分岐問題、安定性の問題を線型化作用素に対するスペクトル解析等の手法によって解析し、(1)新しい定常解を発見し(2)その解の安定性を証明した。高橋陽一郎は確立過程に対する大偏差原理の数理物理への適用について研究を進め(1)非回帰的確率過程に対して大偏差調関数と静電容量の間の不等式を拡張し、また(2)非線型拡散方程式に対する爆発問題が大偏差原理と密接な関連をもつことを明らかにした。
RNA干渉とクロマチン修飾による遺伝子発現制御の解明と薬剤開発

SUV39H1タンパクの細胞内局在を明らかにするために、GFP融合型SUV39H1発現ベクターを構築した。この発現ベクターを用いてHeLa細胞を形質転換しGFP融合型SUV39H1タンパク質生細胞内での局在部位の観察を行った。その結果、GFP融合型SUV39H1タンパクは核内に局在し、核内でもDAPI染色で強く染まる領域から強いシグナルが観察された。また、細胞分裂期の生細胞連続写真では、GFP融合型SUV39H1タンパクのシグナルは、染色体の分裂像と完全に重なって観察された。これらのことから、GFP融合型SUV39H1タンパクは、核内の染色体上に局在していることが示された。今後は、GFP融合型SUV39H1タンパク発現系及びArgonauteタンパク発現系を用いて、共発現時の局在の変化やヒストンメチル化状態の変化を明らかにしていく。SUV39H1タンパク及びSUV39H2タンパクが相互作用を示すか確認するために、FLAGタグ融合SUV39H1及びHAタグ融合SUV39H2の発現ベクターを構築した。これらの発現ベクターを用いてHEK293細胞を形質転換し、細胞抽出液を用いて共免疫沈降法を行った。抗FLAGタグ抗体で免疫沈降を行い、抗HAタグ抗体を用いてウェスタンブロット解析を行った結果、HAタグ融合SUV39H2由来のバンドがみられた。これらの事から、SUV39H1タンパク及びSUV39H2タンパクが相互作用することが明らかになった。・部分欠損変異体を用いた結合領域解析SUV39H1タンパクとArgonauteタンパクの相互作用部位を同定するために、クロモドメイン領域とSET領域ドメインを含む部分欠損変異体発現ベクターを構築した。これらの部分変異体とEIF2C1/hAGO1との相互作用解析を行った結果、2つの変異体とも相互作用を示した。これらは、内在性のSUV39H1タンパクやSUV39H2タンパクなどの影響と考え、再解析を行っている。また、DICERタンパクとArgonauteタンパクの相互作用部位を同定するために、部分欠損変異体発現ベクターを構築し解析を行った結果、DICERのRIBOc-A領域中に存在する127アミノ酸残基からなる領域が結合に関与している事を明らかにした。(Sasaki and Shimizu, Gene in press)・ヒストン脱アセチル化及びヒストンH3K9メチル化に関与する遺伝子のcDNAクローニングヒストンH3K9メチル化に関与する遺伝子としてSUV39H1,SUV39H2,CDH1のcDNAをヒト精巣cDNAライブラリーからPCR法を用いて増幅し断片として得た。この増幅断片を哺乳類細胞で発現可能なp3XFLAGベクターに組込み後、DNAシーケンスを確認後、それぞれの発現コンストラクトを構築した。この発現コンストラクトを用いてヒト培養細胞HEK293を形質転換し、細胞抽出液をSDS-PAGEで分離後、抗FLAGタグ抗体を用いたウェスタンブロッティング法を用いて検出した。その結果、それぞれ予想される分子量をもつタンパク質として検出することができた。また、SUV39H1及びSUV39H2に関しては、購入した抗SUV39H1抗体及び抗SUV39H2抗体でも発現を確認した。・共免疫沈降法によるArgonaute遺伝子ファミリータンパク質との相互作用解析構築した発現コンストラクトと、His-Argonaute遺伝子ファミリータンパク質発現コンストラクトを用いた共免疫沈殿法を行い、これらのタンパク質の相互作用の有無を検討した。これらの2つの発現コンストラクトを用いてHEK293細胞の形質転換を行いタンパク質を共発現させ、その細胞抽出液を用いて共免疫沈殿法を行った。その結果、Argonauteファミリータンパク質とSUV39H1及びSUV39H2は、相互作用が見られたが、CDH1とは相互作用が見られなかった。以上の結果から、Argonauteファミリータンパク質とヒストンメチル化因子間に相互作用が見られたことから、Argonauteファミリータンパク質は哺乳類細胞でもヒストンメチル化に関与している可能性が示唆された。

・部分欠損変異体を用いた結合領域解析SUV39H1タンパクとArgonauteタンパクの相互作用部位を同定するために、クロモドメイン領域とSET領域ドメインを含む部分欠損変異体発現ベクターを構築した。これらの部分変異体とEIF2C1/hAGO1との相互作用解析を行った結果、2つの変異体とも相互作用を示した。これらは、内在性のSUV39H1タンパクやSUV39H2タンパクなどの影響と考え、再解析を行っている。また、DICERタンパクとArgonauteタンパクの相互作用部位を同定するために、部分欠損変異体発現ベクターを構築し解析を行った結果、DICERのRIBOc-A領域中に存在する127アミノ酸残基からなる領域が結合に関与している事を明らかにした。(Sasaki and Shimizu, Gene in press)
がんに集積する含ホウ素薬剤の設計・合成と二重共鳴MRI及び中性子捕捉療法への適用

本研究の目的は、ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)に有効な含ホウ素薬剤と、ホウ素NMR(MRI)によるホウ素化合物のin vivoイメージング法の開発である。Sulfoquinovosylacyl-1,3-propanediolの長鎖アルキル部にo-carboraneやCT用のヨウ素化化合物を導入した化合物を合成したが、これらの細胞移行性は低く、マウスに対する毒性を示した。一方、グルコーストランスポーターを標的としたホウ素キャリアーは低毒性であり、高い腫瘍移行性を有するものを発見した。o-カルボランが中性pH水溶液中でCu2+によって分解されることを見出し、11B MRIプローブへ応用した。本研究は、BNCTへの利用を目的として、がん組織へ集積する新たな含ホウ素薬剤を設計・合成し、そのがん細胞内への導入率を評価する。同時に、ホウ素NMR (MRI)によって薬剤自身の体内分布の観測、および中性子照射によるがん治療効果の検討・評価を行う。申請者らは、ホウ素をもつ、金属イオンの大環状ポリアミン型NMRプローブを合成し、金属錯体を生成するとC-B結合が加水分解してホウ酸(B(OH)3)が生成する反応を利用して、Jurkat細胞内Zn2+を11B NMR(In-cell 11B NMR)で検出した。そこで平成26年度は、この知見を基盤として、疎水性ホウ素クラスターであるカルボランを側鎖に導入した化合物を合成した。より感度が高いと考えられた1H-11B二重共鳴MRI法で、1H-11B結合をもつo-carboraneを画像化することに成功したが、パルスシークエンスを改良しても画像を鮮明化できなかった。一方、11B MRI測定を行ったところ、カルボランの11Bシグナルを比較的鮮明に観測することができた。ICP-AESによって細胞内への移行も確認した。さらに、本研究の途中で、この化合物に金属イオンを加えるとo-carborane骨格が分解し、複数のホウ酸が遊離することを発見した。そして、11B NMR(MRI)シグナル変化の検出に成功した。この反応では、水溶性の高いホウ酸が細胞外へ出にくくなることも考えられるので、BNCTにも有効であると期待している。一方、本学の坂口・菅原らが発見したSulfoquinovosylacyl-1,3-propanediol (SQAP)の疎水性長鎖カルボン酸部分にo-carborane導入した化合物の合成にも成功した。しかし残念ながら、この化合物の細胞移行性は上記の化合物より悪いことが示唆された。BNCTの最大の課題の一つは、がん組織へ選択的に集積する含ホウ素薬剤の開発である。そこで本研究は、BNCTに有効な含ホウ素薬剤と、ホウ素NMR(MRI)によるホウ素化合物のin vivoイメージング法の開発目的とする。平成27年度は、癌細胞での過剰発現が報告されているグルコーストランスポーターを標的とした糖誘導体を母骨格とする新規ホウ素キャリアーの設計と合成を行った。D-glucosamine誘導体から数工程でデザインした化合物の合成を行うことに成功した。次に、それらの化合物のHeLa-S3、A549細胞に対する細胞毒性と細胞導入率、WST-assay、ICP-AES・ICP-MSを用いて測定した。その結果、どの化合物も低毒性であることが示されたが、細胞への取り込みは認められなかった。次に、腫瘍マウスを用いて腫瘍への移行性と体内分布をICP-MSを用いて測定した。その結果、ある化合物が、絶対値は低いものの高い腫瘍への移行性(T/B比2.32.4)を有することが示唆された。一方、o-カルボランを有する化合物が、中性pH水溶液中でCu(II)イオンによって分解され、10モルのホウ酸が生成することを見出し、その推定反応機構を解析した。そして、その反応を11B MRIプローブへ応用して論文発表した(Eur. J. Inorg. Chem. 2016)。この分解反応には50 oCという高温が必要であったが、o-カルボランにCu(II)に対する配位子を結合させると、室温数時間で分解することを見出し、より迅速なCu(II)検出が可能になった。この成果について、同じ学術雑誌上で発表した(Eur. J. Inorg. Chem. 2016)。今年度合成を計画していた化合物の殆どは、その合成をほぼ達成し、細胞内への取り込みの測定も行った。特にD-glucosamine誘導体から数工程で合成した化合物のHeLa-S3、A549細胞に対する細胞毒性と細胞導入率、WST-assay、ICP-AES・ICP-MSを用いて測定し、低毒性であることが示されたが、細胞への取り込みは認められなかった。腫瘍マウスを用いて腫瘍への移行性と体内分布を測定した結果、ある化合物が、高い腫瘍への移行選択性(T/B比2.32.4)を有することが示唆された。京都大学原子炉実験所の原子炉の休止状態が長く続いている事情があり、実際に細胞を用いた中性子照射実験を平成28年度以降に行いたい。

さらに、平成27年度に引き続いて、癌細胞での過剰発現が報告されているグルコーストランスポーターを標的とした新規ホウ素キャリアーを、D-glucosamine誘導体から数工程で合成し、それらの化合物のHeLa-S3、A549細胞に対する細胞毒性と細胞導入率、WST-assay、ICP-AES・ICP-MSを用いて測定した。平成27年度に合成した化合物は、いずれも低毒性であったものの、細胞への取り込みは認められなかった。しかし、平成28年度に改良した化合物は、低毒性かつA549細胞への取り込みが認められた。現在、グルコーストランスポーターの基質または阻害剤としての可能性を検討中である。一方、o-カルボランを有する化合物が、中性pH水溶液中でCu(II)イオンによって分解され、10モルのホウ酸が生成することを見出し、11B MRIプローブへ応用して論文発表した(Tanaka, T. et al. Eur. J. Inorg. Chem. 2016, 1819)。この分解反応には50 oCという高温が必要であったが、o-カルボランに金属配位子を結合させると、室温数時間で分解することを見出し、より迅速なCu(II)検出が可能になった。この成果について発表した論文(Tanaka, T. et al. Eur. J. Inorg. Chem. 2016, 3330)は、ChemViews Magazineで紹介された。本研究の目的は、ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)に有効な含ホウ素薬剤と、ホウ素NMR(MRI)によるホウ素化合物のin vivoイメージング法の開発である。Sulfoquinovosylacyl-1,3-propanediolの長鎖アルキル部にo-carboraneやCT用のヨウ素化化合物を導入した化合物を合成したが、これらの細胞移行性は低く、マウスに対する毒性を示した。一方、グルコーストランスポーターを標的としたホウ素キャリアーは低毒性であり、高い腫瘍移行性を有するものを発見した。o-カルボランが中性pH水溶液中でCu2+によって分解されることを見出し、11B MRIプローブへ応用した。今年度合成を計画していた化合物の殆どは、その合成をほぼ達成し、細胞内への取り込みの測定も行った。一部、物性や細胞導入率の測定が済んでいないものについては、平成27年度に定量評価する。京都大学原子炉実験所の原子炉の休止状態が長く続いている事情があり、実際に細胞を用いた中性子照射実験を平成27年度以降に行いたい。上記「研究実績の概要」項で述べたホウ素官能基やホウ素クラスターを導入したグルコース型化合物を数多く合成し、それらの細胞導入率を測定する。できれば中性子照射実験を行いたい。前年度までに確立した11B MRI (Magnetic Resonance Imaging)によって、細胞内移行や、担がんモデルマウスなどの小動物における体内分布を観測する。さらに、その知見をもとに、実際にホウ素薬剤を導入したモデル動物に中性子を照射し、BNCTにおける有用性を確認する。Cu(II)イオンの11BMRIプローブについては、細胞内導入を改善するための分子設計と合成を行う。生物有機化学上記「研究実績の概要」項で述べた大環状ポリアミン型のホウ素クラスターを細胞へ導入し、できれば中性子照射実験を行いたい。上記したo-carborane骨格の金属イオンによる分解反応は、世界初の反応であり、BNCTに新しい手法を提供する可能性があるので、本反応の反応機構を明らかにする。
エキシマレーザーPRK術後の上皮下混濁とアレルギー性結膜炎

エキシマレーザーを用いた近視矯正手術や、角膜混濁などの病変部の切除を目的とする治療的角膜切除は日本にもそのレーザー発振装置と技術が導入されている。エキシマレーザーによる角膜の切除後にはほぼ全例において、角膜上皮混濁が出現する。上皮下混濁はコントラスト感度の低下や、グレア-、ハロ-などの視機能の低下を生じる。比較的強度の上皮下混濁はそれに加え屈折度数の退行(regression)や矯正視力の低下を伴うことがある。我々はエキシマレーザー近視矯正手術後に低矯正となった症例における再照射の安全性と有効性を調べた。対象症例は術後12ヶ月以上経過し、かつステロイド点眼による屈折の回復を認めなかった10例10眼とした。再照射を必要とした原因の内訳は低矯正2眼、低矯正と上皮下混濁の合併4眼であった。最初のPRKから再照射までの期間は1421ヶ月(平均16.5ヶ月)であった。一度目PRKの術前平均屈折度数は-13.58±5.19D、平均矯正度数は9.10±1.39であった。再照射前の平均屈折度数は-6.88±2.92D、平均矯正度数は4.83±2.07Dであった。平均観察期間:8.66±5.66ヶ月において、裸眼視力は全例で上昇し、2段階以上眼鏡矯正視力の低下は認めず、全例で不変であった。混濁の程度は術前平均1.07±1.24が術後平均0.83±0.25と改善した。6ヶ月以上観察可能であった6眼の内、目標屈折値に対し±1D以内が5眼(83.3%)であった。術前後における上皮バリアー機能、上皮と内皮細胞の平均面積に有意な差は認めなかった。術前のSRIと比較して、再手術後3ヶ月の時点では有意差を認めたが、術後6ヶ月以降は術前と比較して有意差を認めなかった。現時点において、エキシマレーザー近視矯正手術における再照射は有効かつ、安全と考えられた。
複数の海底地すべりによる津波の増幅機構の解明とその予測手法の開発

海底地すべりにより発生する津波は,地震による断層のずれにより生じる津波と比較して発生頻度が少なく,事象自体についてもよくわかっていない点が多い.本研究では,2018年インドネシア・パルで発生した地すべり津波の被害を踏まえ,地すべり津波が複数地点で生じた場合の津波の増幅機構や避難者に対する危険性について検討する.水理実験と数値解析の両面から研究を行い,複数地点で発生する地すべりによる津波増幅メカニズムの解明から,地すべり津波を対象とした有効な津波避難計画など,人的被害の具体的な低減策の提案までを目的とする.海底地すべりにより発生する津波は,地震による断層のずれにより生じる津波と比較して発生頻度が少なく,事象自体についてもよくわかっていない点が多い.本研究では,2018年インドネシア・パルで発生した地すべり津波の被害を踏まえ,地すべり津波が複数地点で生じた場合の津波の増幅機構や避難者に対する危険性について検討する.水理実験と数値解析の両面から研究を行い,複数地点で発生する地すべりによる津波増幅メカニズムの解明から,地すべり津波を対象とした有効な津波避難計画など,人的被害の具体的な低減策の提案までを目的とする.
典型的監視データと気象レーダーを用いた噴火規模強度に関する指標の即時決定法の確立

口永良部島噴火に伴う地震と空振のエネルギーと継続時間を求め,地震から噴出量と噴煙高度を推定し,目視観測による噴煙高度との比較を行った.最近の水蒸気爆発に伴う地震と傾斜を比較し,草津白根山・御嶽山・口永良部島の噴火に共通する特徴を明らかにした.気象レーダーにて桜島と霧島山新燃岳の噴煙に対応したレーダー反射強度を検出した.2017年11月13日の桜島南岳噴火は悪天候のため噴煙高度不明とされたが,反射強度から噴煙高度4 kmと推定した.2017年と2018年の新燃岳の噴煙のレーダー反射強度と目視の噴煙高度との対比により,レーダーを用いた噴煙高度測定手法の確立のための基礎データを蓄積することができた.桜島や浅間山などの爆発的噴火では,衝撃波や短周期音波の振幅が爆発規模を反映することが知られている.一方で,非爆発的な噴煙放出も数多くあるが,一般に音波(大気圧変動)の励起が小さいことから,それらの即時的な噴火規模評価は立ち後れている.我々はロコン火山(インドネシア),阿蘇山,霧島山,口之永良部島の噴火活動時に収録された空気振動データ中に長周期の信号を見いだし,映像観測との対比から噴煙柱の成長時に信号が励起されていることを確認した.噴煙柱の成長時に現れる空気振動(大気圧変動)は,火口から大気中に物質が放出される際に生じる大気の移流によって引き起こされていると考えられ,圧力変動の解析から噴火による放出物質量を概算できる可能性がある.ここでは火口からの物質放出を想定したモノポールソースを火口位置に仮定して,微気圧計記録の積分波形から物質放出の体積や体積変化率を検討した.霧島山では噴煙柱成長のビデオ映像から噴出体積の時間変化を検討した先行研究があり,我々の推定結果と先行研究の推定結果がよい一致を示すことが確認できた.このことは,爆発的でない噴火についても大気圧変動から噴火規模を迅速に評価できる可能性があることを示している.しかしながら音波(大気圧)データの精度やS/N比は,噴火様式や観測時の気象条件に大きく左右されるため,現段階では検討した手法を自動化することは難しい.口永良部島の2014年と2015年の噴火について,地震および空気振動のエネルギーの比較を行い,2014年噴火は地震エネルギーが大きく,2015年噴火は地震エネルギーが小さいことが明らかになった.一方,火山灰量調査の結果から2015年5月噴火が規模が最大であることが分かっているため,噴火の規模を推定するにあたって地震動を使うにはさらなる検討が必要であることが分かった.複数火山の空気振動による噴火規模の推定に想定以上の進展が見られたが,気象レーダーを用いた噴火規模推定の検討は未着手であった.火山災害の誘因となる噴火の規模を,発災対応や噴火推移予測のためには即時評価することが求められている.一方,噴煙高度は噴出率(量)の関数で噴火の規模を表す指標の一つであるが,悪天候時には測定不能である.国内の活火山では必ず地震と空気振動の観測が行われており,天候に無関係に観測可能である.そこで,2014年と2015年の口永良部島噴火を対象に,噴火に伴う地震動と空気振動から噴出量と噴出率を導くための基礎的パラメータであるエネルギーと振動継続時間の算出を行った.また,噴火に伴う地震の力推定から,代表的な火山噴火と同程度の規模であったことを明らかにした.そして力から噴出量を算出して噴煙高度との比較行い,地震波動から噴出量を評価する手法の妥当性を評価した.最近発生した水蒸気爆発(2010年霧島山,2014年口永良部島,2014年御嶽山,2015年阿蘇山,2018年草津白根山)時の地震記録と傾斜記録を比較し,草津白根山・御嶽山・口永良部島では,噴火の数分前から火山性微動が明瞭となり,加速度的に傾斜変化が進行したあと,噴火と同時もしくは直前に傾斜変化の極性が反転するという共通の特徴が見られることが明らかになった.2017年8月に京都大学が設置した気象レーダーにて桜島と霧島山新燃岳の噴火の噴煙に対応したレーダー反射エコーの検出に成功した.2017年11月13日の桜島南岳噴火は山頂付近が雲に覆われており,公式には噴煙高度不明とされたが,気象レーダーにより雲より上への噴煙上昇に対応するレーダー反射エコーの変化が検出され,噴煙高度は4km程度であったと推定できた.また,2017年10月と2018年3月の新燃岳噴火について噴煙のレーダー反射エコーと目視による噴煙高度測定値との対比により,レーダーを用いた噴煙高度測定手法の確立のための基礎データを蓄積することができた.口永良部島噴火に伴う地震と空振のエネルギーと継続時間を求め,地震から噴出量と噴煙高度を推定し,目視観測による噴煙高度との比較を行った.最近の水蒸気爆発に伴う地震と傾斜を比較し,草津白根山・御嶽山・口永良部島の噴火に共通する特徴を明らかにした.気象レーダーにて桜島と霧島山新燃岳の噴煙に対応したレーダー反射強度を検出した.

2017年11月13日の桜島南岳噴火は悪天候のため噴煙高度不明とされたが,反射強度から噴煙高度4 kmと推定した.2017年と2018年の新燃岳の噴煙のレーダー反射強度と目視の噴煙高度との対比により,レーダーを用いた噴煙高度測定手法の確立のための基礎データを蓄積することができた.阿蘇山,霧島山,口之永良部島などの噴火事例だけでは数が少ないため,桜島における非爆発的噴火についても調査を進め,長周期音波の励起を確認する.比較的規模の大きな噴火では火山灰放出量などが推定されているため,長周期音波に基づく噴火規模推定値を別の角度から評価することが可能であろう.併せて噴火微動や傾斜計・ひずみ計記録の時間変化も調査し,地震・地盤変動からの噴火規模推定の可能性を評価する.ただし,解析対象となりうるデータのほとんどがVEIで1以下程度のごく小規模な噴火によるものであり,より大規模な噴火事例についても検討が必要である.鹿児島市街地に設置されている小型気象レーダーはすでに3年稼働し,噴煙を捉えている事例が蓄積されているので,データを整理し,レーダー反射強度の解析と火山灰量調査の結果との比較を進める.火山物理学気象レーダーのデータ解析を実施することが出来なかったため.次年度にて未着手の気象レーダー解析を実施する.
ラミニンの機能シグナル移植による機能シグナル再構成系の確立

基底膜の主な構成成分であるラミニンに存在するIIe-Lys-Val-Ala-Val(IKVAV)配列は細胞接着活性の他に細胞伸展活性、細胞増殖活性、コラゲナーゼIV合成の増加作用を持つことが報告されている。そのIKVAV配列を遺伝子工学を用いて、バクテリアの免疫グロブリンG(IgG)結合蛋白質であるプロテインA分子上に移植した組み換え蛋白質を3種類作成した。プロテインA分子のN末端にIKVAV配列を持つもの、3番目のIgG結合領域中に持つもの、そして、C末端部分に持つものである。それぞれのをプラスチックプレート上にコートし、線維芽肉腫(HT1080)細胞、横紋筋肉腫(RD)細胞、メラノーマ(B16F10)細胞、クロム親和性(PC12)細胞が接着するか、接着後伸展するか、また、PC12細胞では接着後神経突起の伸展が見られるかどうかを調べた。HT1080細胞、RD細胞、B16F10細胞は共に、3種類のIKVAV配列移植プロテインAには接着できなかった。一方、コントロールのGRGDSP配列移植プロテインA(インテグリンαvβ3で認識される)やEILDVPST配列移植プロテインA(インテグリンα4β1で認識される)には接着し、伸展した。また、PC12細胞は、シグナルを移植したプロテインAにもシグナルを移植しいないプロテインAにも接着したため、移植シグナルを介しているかどうかは判断できなかった。今後、機能シグナルを移植する蛋白質をPC12細胞の接着しない蛋白質に変えて、同様の実験をする予定である。