hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
圧電セラミックスの連続体損傷力学に基づく破壊解析法の開発

電気的繰り返し負荷による圧電セラミックスの材料特性変化を実験により測定した.材料特性値は,共振・反共振周波数,自由静電容量をインピーダンスアナライザーで測定し,それらから,電気機械結合係数,誘電率,弾性係数,圧電定数を評価した.電界を周波数0.12kHz,交流電界の振動範囲0.51.5MV/m,平均電界-0.75+0.75MV/mの範囲で系統的に変化させ,チタン酸ジルコン酸鉛の試験片に印加した結果,材料特性変化の平均電界依存性,電界の振幅依存性,変位拘束による圧縮応力依存性,負の交流電界の周波数依存性を明らかにした.共振周波数で電界の振幅を0.0030.021MV/mと変化させ,交流電流から角柱の試験片中央部に発生する最大瞬間応力を評価した結果,チタン酸鉛の試験片において,内部応力が最大のときに電気機械結合係数と圧電定数が著しく減少することがわかった.圧電セラミックスの構成式と損傷発展式を二重片持ちはりモデルに適用し,連続体損傷力学に基づく局所的破壊解析法を用いて簡易き裂進展解析を行った結果,き裂進展開始挙動におよぼす空間的離散化寸法の影響,機械的負荷に重畳する電気的負荷の影響,機械的負荷と電気的負荷の位相差の影響を明らかにした.さらに,圧電セラミックスの構成式と損傷発展式を用いて積層圧電アクチュエーターを模擬したユニットセルの応力-電気-損傷場の連成解析を有限差分法で行った.その結果,損傷駆動力の電極長さ依存性,損傷の発達による応力,電場の分布の変化,電極に与える外部電界と破壊開始時間の関係,電極端近傍の破壊開始位置を明らかにした.電気的繰り返し負荷による圧電セラミックスの材料特性変化を実験により測定した.材料特性値は,共振・反共振周波数,自由静電容量をインピーダンスアナライザーで測定し,それらから,電気機械結合係数,誘電率,弾性係数,圧電定数を評価した.電界を周波数0.12kHz,交流電界の振動範囲0.51.5MV/m,平均電界-0.75+0.75MV/mの範囲で系統的に変化させ,チタン酸ジルコン酸鉛の試験片に印加した結果,材料特性変化の平均電界依存性,電界の振幅依存性,変位拘束による圧縮応力依存性,負の交流電界の周波数依存性を明らかにした.共振周波数で電界の振幅を0.0030.021MV/mと変化させ,交流電流から角柱の試験片中央部に発生する最大瞬間応力を評価した結果,チタン酸鉛の試験片において,内部応力が最大のときに電気機械結合係数と圧電定数が著しく減少することがわかった.圧電セラミックスの構成式と損傷発展式を二重片持ちはりモデルに適用し,連続体損傷力学に基づく局所的破壊解析法を用いて簡易き裂進展解析を行った結果,き裂進展開始挙動におよぼす空間的離散化寸法の影響,機械的負荷に重畳する電気的負荷の影響,機械的負荷と電気的負荷の位相差の影響を明らかにした.さらに,圧電セラミックスの構成式と損傷発展式を用いて積層圧電アクチュエーターを模擬したユニットセルの応力-電気-損傷場の連成解析を有限差分法で行った.その結果,損傷駆動力の電極長さ依存性,損傷の発達による応力,電場の分布の変化,電極に与える外部電界と破壊開始時間の関係,電極端近傍の破壊開始位置を明らかにした.機械的・電気的繰り返し負荷の下で生じる圧電セラミックスの内部損傷を連続体損傷力学に基づく損傷変数で表し,その発展式を定式化する目的から,まず,電気的繰り返し負荷のみを負荷し圧電セラミックスの材料特性変化を実験によって測定した.電界の周波数は2kHzに固定し,最大振幅を1.5MV/mまで,電界のオフセット値を0,±0.75MV/mに設定し,各種電界を負荷した.材料特性値の変化は,圧電セラミックスの共振周波数,反共振周波数,静電容量をインピーダンスアナライザーで測定することにより,電気機械結合係数,誘電率,縦弾性係数,圧電定数を評価した.実験より得られた主な知見として,(a)予き裂を入れても今回の電気的負荷の条件ではき裂進展,ならびに,最終的な破壊は起こらない.(b)バイポーラよりモノポーラの電界を負荷した方が材料特性変化は大きく,その変化は電界の振幅が大きいほど大きい.(c)圧電セラミックスの変位拘束をし,圧縮応力を負荷した場合が材料特性の変化は一番大きかった.また,圧電セラミックスの構成式と損傷発展式を用いた破壊解析として,二重片持ちはりモデルを用いた簡易き裂進展解析を行い,機械的・電気的繰り返し負荷の下でのき裂進展開始繰り返し数の解析を行った.その結果,(d)き裂進展開始繰り返し数の数値解析のための空間的離散化寸法依存性は離散化寸法を小さくすることによって飽和する傾向が見られた.(e)機械的負荷に電気的負荷を最大値が同じになるように同期させ重畳することによりき裂進展開始繰り返し数は減少する.(f)機械的負荷と電気的負荷の位相を180°Cずらすことによりき裂進展開始繰り返し数におよぼす電気的負荷の影響はほぼ無くなった.電気的繰り返し負荷による圧電セラミックスの材料特性変化を実験により測定した.

特に,特性変化が顕著な分極方向と逆方向の負の交流電界による電気機械結合係数,誘電率,弾性定数,圧電定数の変化を負荷条件を系統的に変化させながら明らかにした.実験条件として,周波数,振幅,平均交流電界を変化させ,圧電セラミックスの共振・反共振周波数,静電容量をインピーダンスアナライザーで測定することにより上述の材料特性を評価した.電気機械結合係数の変化は負の交流電界の周波数,振幅に大きく依存し,また,その変化より負の交流電界による分域反転が観察され,分域反転が完了する時期は交流電界の周波数に依存することがわかった.また,圧電セラミックスの構成式と損傷発展式の応用として,積層圧電アクチュエーターの応力-電気-損傷場の連成解析を有限差分法で実行する計算機コードを開発した.積層圧電アクチュエーターに対し周期境界条件を適用し,また,平面ひずみを仮定することにより境界値問題を2次元平面問題とする.場の支配方程式を中心差分式で表し,それを緩和法で解くことにより,変位と静電ポテンシャルを求め,それらからひずみと電界を算出する.さらに,構成式から応力,電束密度を求め,また,損傷発展式により,損傷変数の発達を計算する.積層圧電アクチュエーターの電極の長さと損傷駆動力の関係を解析した結果,電極が短いほど,電極の角で損傷駆動力の集中が大きくなり,また,電極を剥離するような形で損傷駆動力が分布することがわかった.圧電セラミックスに共振周波数の交流電界を印加し,材料特性の時間的変化を測定した.材料特性の評価はインピーダンスアナライザーを用いて,圧電セラミックスの共振周波数,反共振周波数,自由静電容量を所定の時間間隔で測定し,これらの測定値から電気機械結合係数,誘電率,圧電定数,ヤング率を計算した.また,角柱の試験片中央部に発生する最大瞬間応力を交流電界と材料定数から評価した.圧電セラミックスとして富士セラミックス製チタン酸ジルコン酸鉛(C-6材)とチタン酸鉛(M-6材)を対象に実験を行った.その結果,チタン酸鉛において共振周波数の交流電界により発生する内部応力が最大のときに,電気機械結合係数と圧電定数が著しく減少することを明らかにした.また,研究代表者らが提案した損傷変数の発展式と修正立方体モデルにより損傷変数を組み込んだ圧電構成式を用いて,有限差分法により積層型圧電アクチュエーターの破壊開始解析を行った.積層型圧電アクチュエーターに周期境界条件を適用し,オフセットした電極にはさまれたユニットセルを解析した.電極には一定電界を印加し,時間とともに発達する損傷変数の分布とそれにより変化する応力,電場の連成解析を行った.解析領域中の損傷変数が1になる時間から破壊開始時間を計算し,その位置を特定した.その結果,積層型圧電アクチュエーターの構造上オフセットして配置される電極端で損傷変数は1に達し,破壊が開始する位置を予測した.また,系統的に解析条件を変化させることにより,電極に与える外部電界と破壊開始時間の関係を明らかにした.
高分子電解質/界面活性剤複合体の形成機構と複合体構造の解析

1.高分子電解質と界面活性剤との複合体形成において、界面活性剤の協同性のためイオン固定の程度の異なる二山分布の複合体が生成されることを、電気泳動光散乱、キャピラリー電気泳動、界面活性剤選択電極使用の電位差滴定実験によって確認した。協同性のためにイオン固定の進んだ種と、ほとんどイオン固定されていない種が共存し、電気泳動移動度の異なる化学種として別々に検出されるため、協同性の初期過程の解析手段として電気泳動光散乱法は優れた方法であった。2.鎖のフレキシビリティーの違いによって、たとえば、ポリイソプレンスルホン酸やポリスチレンスルホン酸のようなやわらかい鎖とカルボキシメチルセルロースのようなかたい鎖を主鎖にもつ高分子電解質との間に協同性の発現に違いがあることがわかった。かたい鎖では協同性が発現するときの界面活性剤濃度が高く、協同作用の効果は少なく二山分布が観測される範囲は小さい。キャピラリー電気泳動によって定性的に二山分布の存在を検出することができた。しかし、複合体がキャピラリーに吸着するため再現性に乏しく、さらなる研究が必要である。今後、動電クロマトグラフィーなどの複合体の吸着を押さえる方法の開発に取り組みたい。1.今回新規に購入したキャピラリー電気泳動装置の検出限界と分解能をチェックするために、各種低分子電解質の分離実験を行なった。電圧やキャピラリーの管径およびキャリヤー溶媒の選択によって、分解能が異なることが分かった。2.高分子電解質の電荷量の差によって電気泳動移動度が異なるのであるが、高分子電解質の溶液の高い粘性が分離の障害となった。置換度の異なるカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩(NaCMC)を試料に用いて実験したところ、分離が悪く広い範囲に溶出された。そこで、NaCMCでオリゴマーまで解重合するため、HClにて処理したが、今度は分子量分布が広くなり、さらにGPCによる分取が必要となった。こうして得られた充分に低い分子量で、かつ狭い分布を持つ試料を用いると、置換度分布が巧く評価できることが分かった。3.電解質モノマーと水溶性モノマーの共重合体についても、NaCMCと同様に共重合体組成の差によって、キャピラリー電気泳動による分離と組成分析が可能であった。4.高分子電解質/界面活性剤複合体の測定は、イソプレンスルホン酸-co-アクリルアミド共重合体で測定中である。また、ポリスチレンスルホン酸塩の複合体では、やはり高粘性が分離を悪くしているので、低分子量の試料を現在合成している。5.キャピラリー電気泳動装置の波長スキャン形濃度検出器は、溶出する試料の化学構造を反映しており、たいへん有用である。現在、蛍光測定のために励起光を入射するためのオプチカルファイバーを用いた照射装置の製作を行なっている。1.高分子電解質と界面活性剤との複合体形成において、界面活性剤の協同性のため統計的平均と異なる二山分布の複合体が生成されることを、電気泳動光散乱、キャピラリー電気泳動、界面活性剤選択電極使用の電位差滴定実験によつて確認した。特に、電気泳動光散乱法による電気泳動移動度の異なる化学種の検出は優れた方法であった。2.高分子電界質鎖のフレキシビリティーの違いによって、たとえば、ポリイソプレンスルホン酸やポリスチレンスルホン酸のようなやわらかい鎖とカルボキシメチルセルロースのようなかたい鎖を主鎖にもつ高分子電解質との間に協同性の発現に違いがあることがわかった。複合体の流体力学的抵抗に差があると考えられる。3.キャピラリー電気泳動によって定性的に二山分布の存在を検出することは可能であるが、シリカキャピラリーへの複合体吸着を防止することができなかったため、再現性の良いデータは得られなかった。電気浸透流の制御技術の進歩が必要である。シリカキャピラリーへの高分子電解質や界面活性剤、さらに複合体の吸着・脱着の動力学的研究は今後の課題である。
代数多様体の特異点の研究

mldやlctなどの不変数はその特異点を持つ多様体上空のすべてのprime divisorで測った指標のinfimumで定義される,つまり無限個のprime divisorを考慮しなければならない.ここで,「ある有界な範囲にあるprime divisorsを考慮するだけですべての特異点のmldやlctが決定されるか?」という問題を研究する.このような有限次決定性問題はそれ自身で数学的に意義のある問題であるだけではなく,特異点理論や双有理幾何学への多くの応用が得られる.mldやlctなどの不変数はその特異点を持つ多様体上空のすべてのprime divisorで測った指標のinfimumで定義される,つまり無限個のprime divisorを考慮しなければならない.ここで,「ある有界な範囲にあるprime divisorsを考慮するだけですべての特異点のmldやlctが決定されるか?」という問題を研究する.このような有限次決定性問題はそれ自身で数学的に意義のある問題であるだけではなく,特異点理論や双有理幾何学への多くの応用が得られる.
海外（アメリカ、イギリス、ドイツ、中国、韓国）における鍼灸教育の比較調査研究

鍼灸教育の見直しが世界でさけばれている。そこで鍼灸医療の代表国家と呼べるアメリカ、イギリス、ドイツ、中国、韓国における鍼灸教育を各国に研究協力者を1名置き、公的資料を基に調査した。鍼灸教育は各国で異なっており、中国と韓国では6年制大学で医師養成教育が行われていた。アメリカでは約3年の専門職大学院で鍼灸師養成教育が行われていた。イギリスとドイツでは鍼灸の国家資格はないものの、イギリスでは大学や専門学校、セミナーでドイツは各種団体のセミナーで鍼灸教育が行われていた。各国で鍼灸の資格制度や医療制度が異なるが、鍼灸師の養成においては中国や韓国が質の高い教育を提供していることが分かった。鍼灸医療の代表国家と呼べるアメリカ、イギリス、ドイツ、中国、韓国における鍼灸教育を調査・比較した。各国の鍼灸に対する1教育の歴史沿革、2教育機構、3入学試験、4課程設置、5使用教材、6教員資格、7国家試験、8免許及びその業務内容を各国の研究協力者に事前調査させ、その後代表者と研究協力者が各国主要教育機関を訪問し確認した。中国や韓国のように鍼灸を医師養成教育に組み入れている国では、大学受験を勝ち抜いた優秀な学生らが基礎、専門、臨床のすべてにおいて充実した鍼灸教育を受けており、卒後の就業も安定していた。ドイツは鍼灸自体に対する大学教育や資格はないが医師が各種セミナーなどを通じて知識技術を習得し診療に役立てていた。アメリカでは一定の大学単位を修得した者にのみ受験が認められる専門職大学院で鍼灸教育が行われていた。日本以外の国では伝統薬物療法(日本では漢方)の教育が鍼灸と併用して行われ、卒業後は鍼灸と伝統薬を併用した治療が行われていた。日本は鍼灸の教育・資格制度こそあるものの中国や韓国に比べ教育の質や資格の社会的地位が低い状況である。まずはこれら2国のように質の高い教育を提供し、延いては安定した就業が可能な資格制度改革につなげることが今後必要であろう。以下は本研究に携わった各国在住の研究協力者である。本研究の目的は、鍼灸医療の代表国家と呼べるアメリカ、イギリス、ドイツ、中国、韓国における鍼灸教育を調査・比較し、各国の特徴、差異、今後の展望を明らかにすることで、日本の目指すべき鍼灸教育レベルを明確にして、鍼灸教育モデル・コア・カリキュラムの作成に資することである。平成24年度は既に報告している中国教育の調査内容(海外における鍼灸教育事情:第1回中国編1、医道の日本、Vol.70、No.9、129-136。)を再検討し、より具体的に調査内容を次の8つに決定した。1教育の歴史沿革(近代から現在まで、免許制度も含む。)2教育機構(専門学校、大学などの分類、修業年数、機構の数・名称・所在地。)3入学試験(出願資格、試験の実施形態と科目。)4課程設置(国等が定める教育内容と時間・単位数、代表校のカリキュラム。)5使用教材(統一教材の有無、最も使用されている教材。)6教員資格(国等が定める教員資格、最も多い教員になるケース。)7国家試験(試験回数/年、実施日と時間、科目内容、合格基準と合格率。)8免許及びその業務内容(名称と業務内容、更新制度の有無。)調査内容を具体的に設定し、事前調査においても現地で鍼灸教育に関係する者の協力が得られることから、当該研究にあたり重要部分を占める調査実施において十分な準備が行えた。平成24年度の主な計画は15か国の鍼灸教育に関する文献検索、2事前調査内容項目の作成、3研究協力者との交渉、4中国訪問調査であった。3について学内や相手機関での手続きに時間がかかったため、中国への訪問調査を次年度に変更した。現在、各国研究協力者による事前調査が進行中である。平成25年6月には事前調査の報告書が提出され、その内容を精査し問題点や再調査項目をみいだし代表者が現地に赴き調査・問題解決をはかる。状況に応じて訪問国の順序は決定し、現地調査の質を高めるため、研究協力者も同行させる。現地調査終了後、各国鍼灸教育における特徴、差異、今後の展望をまとめていく。各国の研究協力者に事前調査の謝金として15万円、同行調査の謝礼として3万円を計画している。また研究計画当初より円安が進んでいるが、代表者の5か国訪問渡航費が100万円、5名の研究協力者の同行費が40万円で済むよう安全面と経済面、そして渡航ルート(イギリスとドイツ、中国と韓国を同時に訪問)を十分考慮し計画を進めていく。
バイオエタノール改質用ニオブ添加シリカ担持白金触媒の開発とキャラクタリゼーション

ニオブを添加したシリカ担持白金触媒を用いるエタノールの水蒸気改質反応について、調製後の触媒のキャラクタリゼーションを行い、触媒の強い金属・酸化物相互作用と反応活性向上の関係を明らかにすることを目的とした。触媒調製は、含浸法で行った。シリカ(SiO_2)に白金前駆体溶液を含浸し、乾燥後、ニオブ(Nb)前駆体溶液を含浸、乾燥後空気焼成した。Nb/Pt比の異なる触媒を調製し、各々の触媒について活性試験およびキャラクタリゼーションとして透過型電子顕微鏡(TEM)観察、水素およびCO吸着量測定、X線回折測定(XRD)を行った。Nb/Pt比が1/8,1/4,1/2,1,2,4,8の触媒を用いて実験した結果、いずれの触媒でもNbを添加していないPt/SiO_2触媒に比べて活性の向上がみられた。Nb/Pt比が1/8から1までは、活性が顕著に向上し、Nb/Pt比が2以上では、やや低下する傾向がみられた。キャラクタリゼーションの結果、Nbの添加量が増加するにつれて、Pt微粒子の粒子径が小さくなることがわかった。これは、TEM観察でも同様であることがわかった。一方、吸着量測定ではNb添加量が増加するにつれて、水素吸着量およびCO吸着量が減少した。これらのことから、触媒調製時には、Nb前駆体溶液を含浸することで触媒を焼成する際のPtの焼結を抑制するということ、また、焼成後のNb酸化物とPt微粒子が強く相互作用(Nb酸化物がPt微粒子の表面を被覆)していることがわかった。実際に、TEM-EDX観察を行った結果、Pt微粒子に焦点をあわせて組成を分析するとPtのほかにNbの存在が示されたことからも明らかとなった。また、Nb添加Pt/SiO_2触媒を用いた場合には、生成物としてアセトアルデヒドが比較的低温において生成することから、アセトアルデヒドの水溶液を反応させ検討した結果、Nb添加Pt/SiO_2触媒では、エタノールの脱水素反応がPt/SiO_2触媒に比べて非常に速く起こることがわかった。これらの成果については、第104回触媒討論会(平成21年9月、宮崎)および第105回触媒討論会(平成22年3月、京都)において発表した。
e-ラーニング基礎理論としての教授システム論の内容整理と教材化

本研究は,eラーニング基礎理論としての教授システム論の内容整理と教材化を目的として実施した。より具体的には,研究期間(3年間)で,大学院レベルの基礎講義2単位3科目(基礎論・管理論・設計論)に相当するシラバスを作成し,試験的に実施する講義を核としたeラーニング教材(VOD方式)を1科目分開発した。この講義ならびにeラーニング教材を企画・制作する過程において,米国を中心に研究が進んでいる教授システム論の最先端の研究成果を整理し,日本において台頭しつつあるeラーニングの基礎理論として整備・提供する準備を整えた。試験的に実施した講義は,SCS経由で公開すること等で社会人大学院生を含む幅広い層に受講・参画してもらい,内容と教授方法の社会的妥当性並びに方法論的実効性を確保した。半年後に追跡調査を行い,講座の教育効果を確認した。社会人向けの公開講座(日本イーラーニングコンソシアム主催)及び大学院講義として,本研究の成果を生かした実践に取り組んだ。「eラーニング基礎論」は,eラーニング教材の発注者として複数の提案を受けた時に,教材としての有効性や実施可能性等の観点からベストソリューションが選択できる程度に,教授システム論上の基盤に実践するためのプロセスを追体験するシナリオ型教材として,GBS理論を基に設計・開発した。「eラーニング設計論」は,eラーニングの開発組織が留意すべき点を理論に基づいて点検できることを目指した事例分析・試作支援型の教材として設計・開発した。3つの科目をつなげるための今後の研究の方向性を探る観点から,ストーリー中心のカリキュラム(SCC)の先行事例を調査した。本研究は,e-ラーニング基礎理論としての教授システム論の内容整理と教材化を目的として実施している。研究初年度においては、当初の予定通り、大学院レベルの集中講義「情報特論1:e-ラーニング基礎論」を夏休み中に試行した。講義の試行は,申請者が客員教授を務めていた東北大学を議長局として,メディア開発研究センター主催の特別講義として,2003年9月15-22日に、SCS経由で全国の国立大学等で視聴可能な形で行った。受講者は126名、会場は13であった(内訳:電通大68人・関西大14人・東北大12人・岩手大7人・名古屋大6人・京都大5人・鳥取大3人・九州大3人・信州大2人・熊本大2人・琉球大2人・秋田大1人・大分大1人)。この講義は,e-ラーニングコンソーシアムの協力を得て録画され,e-ラーニング教材化された。講義の聴講生を広く募集できたことで,企業内教育担当者ならびに社会人大学院生を含む幅広い実践者及び研究者からの参画を得て内容を吟味することができた。集中講義「情報特論1」は,e-ラーニング教材の発注者として複数の提案を受けた時に,教材としての有効性や実施可能性等の観点からベストソリューションが選択できる程度に,教授システム論上の基盤知識・技能を習得させることを目的としたものであった。その開講に向けて,本度の前半は,国内外のe-ラーニングの先進事例ならびに教授システム論の動向とe-ラーニングへの応用可能性を調査した。集中講義「情報特論1」の実施を受けて,平成15年度後半は,次年度の改訂版開講に向けての改良作業を行い、パッケージ版eラーニング教材「詳説インストラクショナルデザイン:eラーニングファンダメンタル」としてまとめた。同時に,次年度に開講する「情報特論2及び3」のための基礎調査と企画設計を進めた。本研究は,eラーニング基礎理論としての教授システム論の内容整理と教材化を目的として実施している。研究2年目においては、初年度に実施した大学院レベルの集中講義「情報特論1:eラーニング基礎論」をもとに開発したパッケージ版eラーニング教材「詳説

インストラクショナルデザイン:eラーニングファンダメンタル」を用いて自学習と集合研修を組み合わせたブレンディッド型研修(eラーニングコンソーシアム主催事業)として2度実施し、その改良の経緯を論文にまとめて投稿した。集中講義「情報特論2」は,eラーニング教材のユーザとしてeラーニングを運用するための実践的なスキルを身につけることを目標にした続編である。今年度は、当初の予定通り、「情報特論2」を具体的なカリキュラムとして開発し、試行した。試行は、日本eラーニングコンソーシアムが主催する「eラーニングウィンターセッション」(青山学院大学)であった。本教材には、実践的な問題解決スキルを育成する教育向けに開発され、米国を中心にその応用が進んでいるインストラクショナルデザイン理論(GBS理論)を応用し、シミュレーション的な疑似場面で適切な判断ができるかどうかを中心に研修を進める形式を採用した。試行の結果を受けて、カリキュラムを改善し、具体化を図った。以上の経過をまとめて論文を投稿した。次年度に開講する「情報特論3」のための基礎調査と企画設計を進めた。本研究は,eラーニング基礎理論としての教授システム論の内容整理と教材化を目的として実施した。研究3年目においては、初年度に実施した大学院レベルの集中講義「情報特論1:eラーニング基礎論」をもとに開発したパッケージ版eラーニング教材「詳説インストラクショナルデザイン:eラーニングファンダメンタル」を用いて2つの大学院における講義を展開した。昨年度に試行した集中講義「情報特論2」については,その内容を整理し、大学院レベルの講義として展開するための調整を行った。本教材は、eラーニング教材のユーザとしてeラーニングを運用するための実践的なスキルを身につけることを目標にした「情報特論1」の続編である。今年度は、当初の予定通り、「情報特論3」を具体的なカリキュラムとして開発し、試行した。本教材は、インストラクショナルデザインの考え方に基づいてeラーニング教材の開発を行う受注者側の基礎知識・スキルの育成を目的としたもので、3部作の最後にあたる。本教材では、事例分析を中心に取り上げ、その結果を元に自分たちのテーマでの教材設計・開発・評価の一連のプロセスを体験的に学習する手法を採用し、試行では、その最初の事例分析と基礎知識の紹介を中心に実施した。
死細胞の貪食制御による脳虚血疾患の新規治療コンセプトの提唱

脳梗塞における梗塞巣周辺の可逆的な領域;ペナンブラでは死細胞に由来する持続的な炎症反応が神経障害の不可逆化の誘因となる。そこで本研究では、このペナンブラにおける炎症を免疫学的アプローチで制御する事による新規脳梗塞治療につながる基盤的知見を得ることを目的とした。具体的には、脳虚血→死細胞の貯留→炎症→神経細胞障害という脳梗塞カスケードにおける免疫系、特にマクロファージとその表面免疫受容体による貪食制御の分子メカニズムを明らかにすることで、本免疫受容体をターゲットとした脳虚血疾患の新規分子標的治療の基盤的知見を集積させる。
正義観の心理・神経・生理・進化的基盤

利益と負担の配分の「正しさ」を分配的正義と呼ぶ。本研究では、我々ヒトの分配的正義の感覚がどのような生物学的基盤を持ち、どのように実社会において機能しているかを検討するために、ヒトを対象にした経済ゲームによる神経画像研究、霊長類の一種であるマーモセットを対象にした動物行動研究、犯罪者の人格道徳性と量刑判断の関連に関する社会心理学的研究、を行った。その結果、分配的正義の感覚とそれに基づく意思決定には背外側前頭前皮質と前部島が深く関連すること、マーモセットも不平等な分配への忌避を示し正義の進化的基盤が伺えること、量刑判断には人格道徳性に関する直感的過程が重要な役割を果たすこと、が明らかになった。平成24年度には、代表研究者、分担研究者により隔月で研究会を開催し、心理学・神経科学・法哲学の観点から正義の概念について検討した。この過程で、公正と正義の概念は密接に関連しつつも、相違もあることが明らかになり、本研究課題では、その差異にも着目して検討を続けていくことが確認された。代表研究者(大平)は、新たに雇用したリサーチ・アシスタントの林と共に、最後通牒ゲームや独裁者ゲームなどの交渉ゲーム・パラダイムを応用して公正と正義の問題を検討すべく、実験課題を検討し、心拍や皮膚伝導反応などの自律神経系の生理反応を測定する予備的実験研究を繰り返した。分担研究者の川合は、公正の問題を進化的観点から検討するために、サル(マーモセット)を用いた実験研究を行うべく、装置の設計と作成を行った。これと並行して、被験体として使用するマーモセット2体の馴致訓練を行った。分担研究者の唐沢は、主として裁判員裁判における量刑判断事態を対象として、同一の犯行であっても、被疑者の道徳性が、それに対する量刑に影響することを、調査研究により検討した。これらの予備的知見について検討・議論した結果、経験科学である心理学や神経科学と規範的研究を行う法哲学の間には、相当の概念上の差異が存在することが明らかになり、本研究課題において、両者をどのように接合し統合していくのかが、今後の重要な検討課題であることが明らかになった。平成25年度には、代表研究者、分担研究者により隔月で研究会を開催し、各研究班における研究の進捗状況を報告すると共に、そこでの知見を、心理学・神経科学・法哲学の観点から討議した。代表研究者(大平)は、リサーチ・アシスタントの林と共に、最後通牒ゲームや独裁者ゲームなどの交渉ゲーム・パラダイムを応用して公正と正義の問題を検討すべく、調査研究と実験研究を行った。特に、財の獲得における貢献の不確実性が財の分配における正義の原理にどのような影響を及ぼすのかについて検討を行った。現在予定の3分の2程データが収集されており、今後データ収集を継続する。分担研究者の唐沢は、主として裁判員裁判における量刑判断事態を対象として、被疑者の道徳性が量刑にどのように影響するかについて調査研究を行った。また分担研究者の川合は、公正の問題を進化的観点から検討するために、サル(マーモセット)を用いた実験研究を開始した。これまでのところ、サルは不平等な餌分配を行うヒト実験者を回避する傾向が見られている。今後、データをさらに蓄積して、この傾向が頑健なものであるか否かを検討する。実証を重んじる経験科学である心理学や神経科学では、公正や正義を財の分配のような事態において操作的に定義する。一方、規範的学問である法哲学では、概念的制約により正義を捕えようとする。両者が今後共同研究を継続していくためには、実証研究において満たすべき正義の要件を確定していくことが重要であるという認識で合意した。来年度以降、研究会においてこの問題を討議していく。平成26年度には、代表研究者、分担研究者により隔月で研究会を開催し、実験心理学(大平)、社会心理学(唐沢)、比較心理学(川合)の各班における研究進捗報告を行うと共に、そこでの知見について、心理学、神経科学、法哲学の観点から正義への含意・示唆について討論を行った。代表研究者(大平)は、リサーチ・アシスタントの林と共に、昨年度より継続して最後通牒ゲーム、独裁者ゲーム、公共財ゲームなどの交渉ゲーム・パラダイムによる調査、実験を行い、公正や正義の問題について検討した。特に、財の獲得に関する貢献とその不確実性が、財の分配における正義の原理にどのように影響するのかについて検討し、分担研究者(片平)と共に、それを説明する計算論モデルを考案して検討した。分担研究者の唐沢は、主として裁判員裁判における量刑判断事例を対象として、同一の犯行であっても、容疑者の道徳性が、それに対する量刑に影響することを、調査研究により検討した。分担研究者の川合は昨年度より継続して、公正の問題を進化的観点から検討するために、サル(マーモセット)2体を対象として実験的検討を行った。その結果、サルは不平等な餌分配を行ったヒト実験者を回避することが示され、いわゆる不平等嫌悪の萌芽が見られることが明らかになった。また、規範的学問である法哲学における正義の問題を、実証科学である心理学や神経科学において扱うためのミニマムな要件について討論を重ね、当事者同士の交渉ではなく権威を持つ第三者(権力)を扱えること、正義の逸脱に対する罰とその確実性を扱えること、適切な制度の導入により遵法行動が促進されるかが扱えること、が重要であるとの認識で合意した。次年度以降、この要件に沿って実験的研究を継続していくことが決定された。

本研究は、社会における正義、すなわち「何が正しいのか」を判断し、それに基づいて意思決定を行う心理的過程と、その基盤となる脳と身体の機能を明らかにすることを目的とした。本年度は最終年度として、これまで継続してきた研究を完結し、データ解析の結果に基づいて総括を行った。具体的な成果は下記のとおりである。1)公共財ゲームを実験パラダイムとして採用し、そこにおいて利己的な利益追求と公共的な利益追求の意思決定をもたらす心理・神経基盤の検討を行った。その結果、個人は利己的利益追求を優先するが、罰の可能性がそれを抑制し公共的意思決定を促進することが示された。この判断には、島皮質、副内側前頭前皮質、前部帯状皮質などが関与していた。また、実際に罰を受ける確率が10%程度と低くても、罰の可能性が存在するだけで、利己的判断は大きく抑制された。この行動傾向は、プロスペクト理論により整合的に説明することができた。2)霊長類であるマーモセットは、不平等な振る舞いをする飼育者からより、平等に振る舞う飼育者から餌をもらうことをより好んだ。この結果は、サルにおいても平等の概念やそれに対する選好の方が見られることを示唆する。3)組織の犯罪や不法行為に対する法的責任の判断は、個人の感情や、組織の意図性知覚により大きく影響されることを、調査研究により明らかにした。4)法哲学の観点からは、正義は「各個人の権利に従って利益と責任を平等に配分する仕組み」であると把握できる。心理学のような実証的研究においては、この仕組みが成立し維持されるための心的機制を明らかにすることが有益であることが示唆された。利益と負担の配分の「正しさ」を分配的正義と呼ぶ。本研究では、我々ヒトの分配的正義の感覚がどのような生物学的基盤を持ち、どのように実社会において機能しているかを検討するために、ヒトを対象にした経済ゲームによる神経画像研究、霊長類の一種であるマーモセットを対象にした動物行動研究、犯罪者の人格道徳性と量刑判断の関連に関する社会心理学的研究、を行った。その結果、分配的正義の感覚とそれに基づく意思決定には背外側前頭前皮質と前部島が深く関連すること、マーモセットも不平等な分配への忌避を示し正義の進化的基盤が伺えること、量刑判断には人格道徳性に関する直感的過程が重要な役割を果たすこと、が明らかになった。代表研究者が推進している最後通牒ゲームと独裁者ゲームを用いた調査と実験は、細かなパラメータ設定において紆余曲折があったものの、それらが確定した後は順調に進展している。分担研究者川合によるサル(マーモセット)を対象とした動物実験は非常に時間を要するが、今年度より実験に入ることができ、現在データ収集中である。分担研究者唐沢による社会心理学的研究は、調査データの収集が完了し進展しつつある。また、各回の研究会での討論を通じ、心理学、神経科学、法哲学の正義概念には相当な差異があることが明らかになったが、それらを止揚し、共通の基盤を形成しようとする合意ができた。本研究では当初、最後通牒ゲームや独裁者ゲームを用いた研究を計画しており、実際、これらの方法による検討では相当に有益な知見が得られた。しかし、法哲学からの正義の概念の検討により、当事者同士の交渉だけでなく権威を持つ第三者を操作的に扱える方法がより望ましいことが明らかになった。そこで本年度は、それを可能にする方法として公共財ゲームを用いて検討を開始した。
直接通電加熱法による超耐熱合金の熱物性値測定

通電加熱法による多目的熱物性値測定装置を開発し、高温における合金の熱物性を多目的に調べることを目的としている。その第一段階として、以下の研究を実施した。1.測定装置の改良(1)第一段階の温度域300900Kで、昇温および設定温度の制御を自動化。購入した、主安定化電源とプログラマーを用いて、±0.5Kの精度で温度制御し、かつ5K/分の高速昇温ができた。(2)非定常温度変化の測定精度を高めるべく、熱電対プローブ先端形状について検討した。それを円錐状とした場合、その放射電熱特性と接触熱抵抗の影響を理論的に明らかにした。その結果、本装置では、熱膨張量の測定確度を向上させると、逆に温度応答性が悪化する傾向が見られるため、測定された温度変化率の補正方法を見出した。2.試料最適形状の選定(1)本方法では細長棒状試料を用いるが、その断面形状と大きさは熱物性値の測定精度に影響することを理論的に明らかにした。そこで、(2)試料の最適形状を検討した結果、矩形断面の厚さと幅の比が1:8程度のものが測定し易く精度も十分であると分かった。3.耐熱合金試料(SUS304成分分析済み)を用いて、電気抵抗率P,全半球放射率ε、熱膨張率α、および比熱Cの同時測定を行った。その結果、NBSのSRMとG,Niなどの含有率が少し異なるためかρの値は、約5%低目に求められた。Cの値は、高温域での測定が容易でないこともあり、文献値も確定しているものがなく、今後の評価がまたれる。しかしながら、本装置では、熱膨張率も同時測定しており、試料寸法が高温域でも正しく与えられるので、信頼性が高いものと考えられる。4.金属間化合物試料の入手が、製造所側の都合で、今年度はできなかった。そこで、引き続き、第二段階の温度域9001200Kにおいて、SUS304試料を用いて、測定精度の検証をしていきたい。
自己組織化を利用した特異的な構造・機能を有する化合物の構築

シクロデキストリンと種々の種々のポリマーとの包接錯体を調製した。α-シクロデキストリンとポリエチレングリコール、ポリテトラヒドロフラン、ポリオキシトリメチレン、ポリ-ε-カプロラクトン、ポリエチレンアジペ-ト、ポリブチレンアヂペ-トやβ-シクロデキストリンとポリプロピレン、ポリピレングリコール、γ-シクロデキストリンとポリメチルビニルエーテル、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレンとの錯体を合成した。シクロデキストリンの水溶液中にポリマーを加え、加温しながら超音波を照射する事により錯体を調製した。この錯体の構造を粉末X-線や固体の核磁気共鳴スペクトルにより検討した。その結果、シクロデキストリンとこれらのポリマーとの錯体は化学量論的であり結晶性でシクロデキストリンが円筒状のカラムを形成し、シクロデキストリンが形成するトンネルの中にこれらのポリマーが取り込まれていることがわかった。シクロデキストリンとヘキサエチレングリコールとの包接錯体の単結晶のX線構造解析を行った。シクロデキストリンは結晶中でトンネルを形成し、そのトンネルの中にエチレングリコール鎖が取り込まれている事が明らかになった。またカチオン性のポリマーであるビオローゲン型のポリマーとシクロデキストリンとの包接錯体形成について検討した。核磁気共鳴スペクトルによりビオローゲン型のポリマーはシクロデキストリンと水溶液中で包接錯体を形成することがわかった。α-シクロデキストリンはビオローゲンポリマーを取り込むのに数日かかるのに対して、β-シクロデキストリンは同じポリマーを瞬間的に取り込むことがわかった。γ-シクロデキストリンでは相互作用は見られない。このようにシクロデキストリンは種々のポリマーを選択的に取り込み、特徴な包接錯体を形成することが明らかになった。シクロデキストリンと種々のポリマーとの包接錯体を調製した。α-シクロデキストリンとポリエチレングリコールやポリテトラヒドロフラン、ポリオキシトリメチレン、ポリエチレン、β-シクロデキストリンとポリプロピレングリコール、γ-シクロデキストリンとポリメチルビニルエーテルやポリイソブチレンとの錯体を合成した。シクロデキストリンの水溶液中にポリマーの水溶液を加えるかあるいはポリマーを加え超音波を照射する事により錯体を調製した。この錯体の構造を粉末X一線や固体の該磁気共鳴スペクトルにより検討した。またポリマーとシクロデキストリンとの包接錯体の両端をかさ高い化合物で置換し、多くのシクロデキストリンをポリマー鎖上に閉じこめた化合物(ポリロタキサン)を合成した。その構造をx-線構造解析や固体の核磁気共鳴スペクトルや走査プローブ顕微鏡で観測した。その結果、これらのポリロタキサンもシクロデキストリンが円筒状に連なりカラムを形成し、そのトンネルの中にポリマー鎖が取り込まれていることがわかった。種々の分子量のポリエチレングリコールから出発して種々の分子量のポリロタキサンを合成した。最高1個のポリマー鎖に100個以上のシクロデキストリンを閉じこめたポリロタキサンを合成した。

この錯体の構造を粉末X-線や固体の核磁気共鳴スペクトルにより検討した。その結果、シクロデキストリンとこれらのポリマーとの錯体は化学量論的であり結晶性でシクロデキストリンが円筒状のカラムを形成し、シクロデキストリンが形成するトンネルの中にこれらのポリマーが取り込まれていることがわかった。シクロデキストリンとヘキサエチレングリコールとの包接錯体の単結晶のX線構造解析を行った。シクロデキストリンは結晶中でトンネルを形成し、そのトンネルの中にエチレングリコール鎖が取り込まれている事が明らかになった。またカチオン性のポリマーであるビオローゲン型のポリマーとシクロデキストリンとの包接錯体形成について検討した。核磁気共鳴スペクトルによりビオローゲン型のポリマーはシクロデキストリンと水溶液中で包接錯体を形成することがわかった。α-シクロデキストリンはビオローゲンポリマーを取り込むのに数日かかるのに対して、β-シクロデキストリンは同じポリマーを瞬間的に取り込むことがわかった。γ-シクロデキストリンでは相互作用は見られない。このようにシクロデキストリンは種々のポリマーを選択的に取り込み、特徴的な包接錯体を形成することが明らかになった。
最適制御理論と統計的学習理論による動的スパースモデリングの展開（国際共同研究強化）

平成30年度は,インド工科大学ボンベイ校,インド工科大学ハイデラバード校,およびパダボーン大学(ドイツ)など海外研究機関と共同研究を行い,動的スパースモデリングの理論研究及びその応用について,研究を行った.インド工科大学ボンベイ校のDebasish Chatterjee准教授およびインド工科大大学ハイデラバード校のMathukumalli Vidyasagar教授らとの共同研究では,L1/L2最適制御のスパース性と連続性の性質について,非平滑最大値原理にもとづいて調べ,成果を論文として投稿した.またインド工科大学ボンベイ校のSrinakt Sukumar准教授,Debasish Chatterjee准教授およびパダボーン大学のDaniel Quevedo教授らと共にスパース最適制御のフィードバック制御を提案し,国際会議に論文を投稿した.また,日本とインドの研究者交流を目的としたワークショップを北九州で1回(2018年5月10日),インド工科大学ボンベイ校で2回(2018年10月25日,2019年1月30日)開催した.第1回目の北九州でのワークショップでは,カリフォルニア大学アーバイン校のPramod Khargonekar副学長およびインド工科大学ボンベイ校のD. Manjunath教授らを招聘した.また第2回目のワークショップでは,日本より田中聡久教授(東京農工大),田中雄一准教授(東京農工大),早川朋久准教授(東京工業大学),および藤本悠介講師(北九州市立大学)をインド工科大学ボンベイ校に招聘し,信号処理および制御の講演をしていただいた.また第3回目のワークショップは,インド工科大学ボンベイ校の都市工学センターと合同で企画し,日本から網岡健司特任教授(北九州市立大学)および北九州産業学術推進機構の職員らが参加した.内定年度:2016平成30年度は,インド工科大学ボンベイ校,インド工科大学ハイデラバード校,およびパダボーン大学(ドイツ)など海外研究機関と共同研究を行い,動的スパースモデリングの理論研究及びその応用について,研究を行った.インド工科大学ボンベイ校のDebasish Chatterjee准教授およびインド工科大大学ハイデラバード校のMathukumalli Vidyasagar教授らとの共同研究では,L1/L2最適制御のスパース性と連続性の性質について,非平滑最大値原理にもとづいて調べ,成果を論文として投稿した.またインド工科大学ボンベイ校のSrinakt Sukumar准教授,Debasish Chatterjee准教授およびパダボーン大学のDaniel Quevedo教授らと共にスパース最適制御のフィードバック制御を提案し,国際会議に論文を投稿した.また,日本とインドの研究者交流を目的としたワークショップを北九州で1回(2018年5月10日),インド工科大学ボンベイ校で2回(2018年10月25日,2019年1月30日)開催した.第1回目の北九州でのワークショップでは,カリフォルニア大学アーバイン校のPramod Khargonekar副学長およびインド工科大学ボンベイ校のD. Manjunath教授らを招聘した.また第2回目のワークショップでは,日本より田中聡久教授(東京農工大),田中雄一准教授(東京農工大),早川朋久准教授(東京工業大学),および藤本悠介講師(北九州市立大学)をインド工科大学ボンベイ校に招聘し,信号処理および制御の講演をしていただいた.また第3回目のワークショップは,インド工科大学ボンベイ校の都市工学センターと合同で企画し,日本から網岡健司特任教授(北九州市立大学)および北九州産業学術推進機構の職員らが参加した.
滑りの分子ダイナミックス

本計画研究班の目的は、運動タンパク質分子の滑り、力発生の直接定量観察、ATPase反応中間体と力学的状態の関連づけ、運動タンパク質分子のエネルギ-状態と力学的状態との関連づけを行なうことである。柳田は、非常に少数のミオシン頭部と相互作用している一本のアクチンフィラメントの発生する力をサブピコニュ-トン、サブミリ秒の超高分解能で測定することのできるマイクロニ-ドル操作法を開発して、化学ー力学共役の素過程の特性を直接反映する力のゆらぎの解析を行なった。その結果、等尺条件下ではATP分解反応に帰することのできる大きな力のゆらぎが観察され、ミオシン頭部は力の発生と非発生の2つの状態をランダムにとることが明らかになった。これに対して、アクチンフィラメントが滑走しているときは力のゆらぎはほとんど消失し、滑走運動中のミオシン頭部はATPサイクル中ほとんど一定の小さな力を出していることが明らかになった木下は、蛍光標識したアクチンフィラメント一本を構成するアクチンモノマ-の向きを測定することのできるWー顕微鏡法を開発して滑り運動中にはアクチンモノマ-は軸方向の大きな角度変化を起こしていないことを示した。石渡は、筋原線維の自発的振動収縮の解析を更に進めると共に、滑り運動時のアクチンフィラメントにはトルクがかかることを示した。安藤は滑り力がおもに静電気に由来することを実験的および理論的に示すと共に、滑り運動の定量的説明を試みた。太和田は滑り運動の理論的解析、脱鞘筋のサイン波解析、架橋、非架橋アクトミオシンATPaseの速度論的比較を行なった。児玉は、無負荷時の滑り運動においてはミオシン頭部からはATP加水分解生成物はほとんど遊離しないことを示した。井上は、プロテア-ゼ消化、抗体結合、化学修飾などの方法によって滑り運動中のミオシン頭部の構造変化を解析した。
クロスモーダル過程による行動変容の研究

近年の多感覚情報提示技術の進歩により、クロスモーダル知覚の研究は新たな局面を迎えつつある。特にクロスモーダル相互作用とその体験によって、感覚や知覚が変化するのみならず、より高次の身体知覚や情動などにも変化が起こり、その結果として行動や意思決定にも変化が現れることが明らかになってきた。本研究では、認知心理学におけるダイナミックな意思決定過程のモデルと行動変容の知見に、五感情報処理技術・VR(ヴァーチャルリアリティ)の分野の先端技術を応用することで、身体・認知能力を変化させるクロスモーダル人間拡張技術につながる知見の蓄積と高度化・体系化を行うことを大きな目的として研究を進めている。2017年度は、特に実験環境の構築と実験の開始に重点をおいて研究を進めた。その結果、人の行動の知覚メカニズムの解明、連続ボタン押しの学習の転移、連続ボタン押しの効率を調べる手法などに関する知見を得ることができた。加えて、同調的な表情変形技術、視触覚間相互作用による疑似抵抗感提示、擬似移動感、擬似成功感を活用する際の知見も集まるとともに、所有感・自己主体感などの新しい視点も浮上した。年度半ばで、既存の脳波計を用いて予備実験を行ったところ、特定が難しいノイズの混入が判明したため、実験実施場所を変更することとした。そのため、神経活動の計測に関しては、やや遅れが出ているが、分担研究者と研究協力者の協力を得て、計画通りに進めるよう努力している。また、人の行動の知覚実験、連続ボタン押しの効率を調べる行動実験などは順調に進んでいる。また、技術としての表情変形技術、視触覚間相互作用による疑似抵抗感提示、擬似移動感、擬似成功感を活用する際の知見も集まるとともに、所有感・自己主体感などの新しい視点も浮上しており、実験設備の整備の遅れを補完するような形で研究を進めることができている。実験実施場所の確定を急ぎなからも、今までの実験環境から大きく変わらないようものにし、研究データ取得環境の一貫性が保たれないようなことがないように、確実に研究が進められる環境を慎重に整備することとする。今後は、錯覚を用いた行動変容に向けた研究(及びその基礎的研究)を含んだ実験の展開や、疑似感覚・疑似認知を使った研究、さらに新しく出てきた所有感・自己主体感などに関する研究を進めるとともに、今まで得られた知見の学術会議・学術論文としての発表も行う。
大腸菌Ada蛋白質-DNA複合体の立体構造解析と認識機構

大腸菌のDNA修復蛋白質AdaはDNA修復反応に伴う自身のCys69チオール基のメチル化により、特定のDNA配列(ada遺伝子のプロモーター領域及び他のDNA修復蛋白質をコードするalkA遺伝子のプロモーター領域)に対する親和性が千倍以上大きくなり転写制御因子として作用する。僅か一個のメチル基の付加が引き起こす立体構造上の変化により、活性が大きく変化するため、Adaはタンパク質の機能スイッチのよいモデル系となると考えられる。さらに興味深いことにAdaはada遺伝子に対しては負の転写制御を行ない、alkA遺伝子に対しては正の転写制御行っている。このメカニズムを解明するには、DNAと蛋白質の相互作用を分子レベルで詳細に解析することが必要である。そこで、NMRを用いて転写制御活性を特つメチル化したAda蛋白質N末ドメイン(N-ada16k)とDNAの複合体の解析を行った。大腸菌の大量発現系を用いてNMR測定に必要な20-40mgの蛋白質試料を得た。また、アルキル化剤処理によりメチル化したDNAとN-ada16kを室温で反応させることにより、N-ada16kのDNAメチルトランスフェラーゼ活性を利用して、Cys69のメチル化を行なった。NMRスペクトルの結果よりCys69だけを選択的にほぼ、100%メチル化したN-ada16k(me-C69 N-ada16k)を得ることができた。N-ada16kが転写制御因子として作用する機構を調べるためme-C69 N-ada16kとada並びにalkAプロモーター領域のDNAとの複合体の^<15>N-^1H HMQCスペクトルの解析を行なった。DNA添加時のスペクトル変化により結合部位の情報を得た。me-C69 N-ada16kはada遺伝子のプロモータ領域にはhelix-turn-helix DNA結合モチーフの領域とCys69を含む亜鉛結合部位の2カ所でDNAと特異的結合をしていた。alkA遺伝子の場合、新たにN末端部位もDNA結合に関与しているため、この領域がDNAコンセンサス配列の上流と結合すると考えられた。即ち、Adaタンパク質はaikA遺伝子の場合、3ヶ所でDNAと結合していると考えられる。この違いが転写活性の違いにつながると示唆された。
LHCにおける新粒子探索

欧州原子核研究機構(CERN)に滞在しながらLHC-ATLAS実験に参加し、2012年に発見したヒッグス粒子の性質を研究した。ヒッグス粒子は素粒子の質量の起源となり、標準理論で最後に発見された粒子である。そしてLHC加速器は現在稼動している唯一のヒッグス粒子生成装置である。この新粒子の性質を詳細に研究することで、標準理論を完成させ、さらに標準理論を越えて新たな素粒子物理学のパラダイムを構築することを目指した。特にヒッグス粒子が二光子に崩壊するモードを特に解析しており、このモードはヒッグス粒子の発見感度が高いだけでなく、性質測定を進める上で、様々な物理的長所をもつ。特に質量測定においては、現在最も高い精度を実現している。質量測定においては、電磁カロリメータの、光子に対するエネルギースケールの精度が最も大きい系統誤差として寄与する。これを改善するため、Zボソンがレプトン対に崩壊し、終状態輻射として光子を出す事象を用いて、実光子によるエネルギー較正を開発した。また統計手法の改善により、光子の同定効率の系統誤差を半減させ、ヒッグス粒子の結合定数測定の感度を向上させた。解析の結果、信号強度(断面積と崩壊分岐比の積)を21%の精度で、質量を0.6%の精度で測定した。これらの結果は標準理論と無矛盾である。これらの結果から、様々な物理的考察が可能である。例えば標準理論ではヒッグス質量からヒッグスポテンシャルを決定できる。ここから対称性の破れのダイナミクスが見えてくる。これは宇宙初期の物理を解き明かす上で、非常に重要なテーマである。CERNでは多くの海外研究者と活発に議論を交わしており、ヒッグスを研究するグループ内での発表も数多く行った。本研究の目的であるヒッグス粒子は昨年度発見したので、本年度はさらに解析を進め、この新粒子の重要な性質を、いくつも明らかにすることができた。本研究課題は平成25年度が最終年度である。(抄録なし)欧州原子核研究機構(CERN)に滞在しながらLHC-ATLAS実験に参加し、ヒッグス粒子の発見に貢献した。ヒッグス粒子は素粒子の質量の起源となり、標準理論で唯一未発見の粒子である。この新物理の発見は、標準理論を完成させるため、または標準理論を越えて新たな素粒子物理学のパラダイムを構築するために非常に意義深いものである。特にヒッグス粒子が二光子に崩壊するモードを特に解析しており、このモードはヒッグス粒子の発見感度として最も大きいものの一つであった。この解析においては、π0粒子を含むjetが光子と誤って再構成される事象が、主要な背景事象の一つである。本研究員はこのようなjetと光子がtrackerに残す信号の違いを利用して、両者を分離する手法を新たに作り出した。さらにほとんどの実験の精度からくる系統誤差の評価を行い、また新しい光子のエネルギー較正の提案など、幅広い研究を行った。2012年6月に、様々な崩壊モードの解析結果を基にヒッグス粒子は発見されたが、二光子への崩壊モードはその中でも最もsignificanceの大きいものであったことからも、本研究者の貢献は非常に大きかったといえる。発見後はヒッグス粒子の性質測定を行っており、発見したヒッグス粒子が標準理論で予言されるヒッグス粒子であるか、質量はいくつかなど、性質測定を行うことで、標準理論のパラメータの決定、次の新物理の兆候の探索を行っている。CERNでは多くの海外研究者と活発に議論を交わしており、ヒッグスを研究するグループ内での発表も数多く行っている。

目的であったヒッグス粒子を発見した。新たな解析方法の提案や、各系統誤差の評価、光子のエネルギー較正などを通じて発見に大きく貢献でき、研究は非常に順調であるといえる。本研究の目的であるヒッグス粒子は昨年度発見したので、本年度はさらに解析を進め、この新粒子の重要な性質を、いくつも明らかにすることができた。本研究課題は平成25年度が最終年度である。既に目的であるヒッグス粒子の発見を遂げたので、今後はその性質測定が重要となる。すなわち、見つかったヒッグス粒子が標準理論で予言されたヒッグス粒子か、それとも予言から外れ、標準理論を越えた物理を要求するものなのか調べることが、今後の素粒子物理の一つのテーマといえる。二光子に崩壊するモードでの解析を続け、ヒッグス粒子の結合定数や質量といった、基本的なパラメータを決定していく。(抄録なし)