hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
対話型進化計算と個人特性学習機能によるユーザ適応型ヘルプに関する研究

本研究は,コンピュータを利用する様々な場面で,ユーザの状況や特性に応じて,ユーザの手助けをする適応型ヘルプの実現を目標としている.その中で,平成19年度は,ユーザとインストラクタの対話コーパスを分析し,ユーザの知識レベルに関する特徴分析,質問/応答型対話の特徴分析,ヘルプというタスクにおけるユーザ質問の分類を行った.ユーザの発話における特徴として,ユーザの質問開始時にはHow型やSymotom型の質問が多く,その後タスク完遂まではWhat型,Where型,Confirm型の質問が多いことがわかった.その中でも特に初心者では,インストラクタに答えを返すのではなく,相手の行ったことをそのまま返すConfirm型の質問が多いこともわかった.また,ワープロ操作のような目的達成型のタスクでは,タスクの独立性と決定性が,インストラクタの回答方法を変える必要があることがわかった.これらの結果を踏まえ,初心者のワープロ操作に関する質問に対する回答生成のシミュレーションを行った.この成果については,国際会議において発表を行った.また,本研究の応用事例として,オーブンレンジのマニュアルを用いた家電製品操作ヘルプのシミュレーションを行った.PC上にオーブンレンジの画像を用意し,ユーザの動作に応じてXML形式のマニュアルから該当部分を表示するシステムを構築した.このシステムはまだプロトタイプであり決まった動作にしか対応できていないが,マニュアルの拡充によりもっと多くの動作や,複数の家電製品においても利用できるものになることが期待できる.本研究は,コンピュータを利用する様々な場面で,ユーザの状況や特性に応じて,ユーザの手助けをする適応型ヘルプの実現を目標としている.その中で,平成18年度は,ユーザ特性に合った提案を行うための目標決定と,個人特性の構造化を目標とした.ユーザがワープロ作業を行っている状況において,ユーザの嗜好に関する特性に合わせた提案を行う手法について検討した.ユーザの好みを対話型進化計算によって求める際に,ニューラルネットワークの学習を取り入れることでユーザの負担を軽くすることを試みた.その際,学習過程において同じような解ばかりになる問題点が発生した.そこで,クラスタリングによる解候補の絞込みを行い,解候補とその他の解を親候補として更に進化を進める手法と,解候補の特徴を言葉で説明し,ユーザに再度評価を求める方法について検討し,仕様を確定した.ユーザとインストラクターの対話コーパスを分析した,ユーザの質問とインストラクターの回答の対話パターンを抽出し,対話プランをモデル化することを試みた.ユーザの質問に対してインストラクターは単に答えるだけでなく,質問におけるあいまいな部分を明らかにするための質問を行うことが多く,単純に質問/応答を行うだけでは不十分であることが分かった.そこで,質問におけるあいまいな部分を抽出し,あいまい性を解消するための質問を作成する方法について検討した.また,質問中の質問が終了した場合には,すみやかに前の質問に戻るために,質問の履歴を管理する手法について検討した.本研究は,コンピュータを利用する様々な場面で,ユーザの状況や特性に応じて,ユーザの手助けをする適応型ヘルプの実現を目標としている.その中で,平成19年度は,ユーザとインストラクタの対話コーパスを分析し,ユーザの知識レベルに関する特徴分析,質問/応答型対話の特徴分析,ヘルプというタスクにおけるユーザ質問の分類を行った.ユーザの発話における特徴として,ユーザの質問開始時にはHow型やSymotom型の質問が多く,その後タスク完遂まではWhat型,Where型,Confirm型の質問が多いことがわかった.その中でも特に初心者では,インストラクタに答えを返すのではなく,相手の行ったことをそのまま返すConfirm型の質問が多いこともわかった.また,ワープロ操作のような目的達成型のタスクでは,タスクの独立性と決定性が,インストラクタの回答方法を変える必要があることがわかった.これらの結果を踏まえ,初心者のワープロ操作に関する質問に対する回答生成のシミュレーションを行った.この成果については,国際会議において発表を行った.また,本研究の応用事例として,オーブンレンジのマニュアルを用いた家電製品操作ヘルプのシミュレーションを行った.PC上にオーブンレンジの画像を用意し,ユーザの動作に応じてXML形式のマニュアルから該当部分を表示するシステムを構築した.このシステムはまだプロトタイプであり決まった動作にしか対応できていないが,マニュアルの拡充によりもっと多くの動作や,複数の家電製品においても利用できるものになることが期待できる.
動脈硬化発症に関与する末梢血単球の機能に及ぼす力学的負荷の影響に関する研究

動的負荷下培養装置の設計と製作を行い,親水化処理を施したシリコーンシートに家兎末梢血単球を接着させて,シートに繰り返しひずみを与えながら培養し,細胞形態を観察した。(1)動的負荷下培養装置の設計および製作動的負荷装置は,偏心盤とロッドを用いてステッピングモータの回転運動を往復運動に変え,シリコーンシートに繰り返しひずみを与える構造とした。培養チャンバーはアクリル二重槽とした。内槽の底部にアクリル製培養皿を設置し,外槽と蓋には恒温槽から37°Cの温水を循環させ,また,培養皿にフイルターを通した37°Cの95%Air+5%CO_2混合ガスを供給することにより、培地の温度およびpHの維持が可能であった。培養チャンバーの片側側面に開けた内槽への貫通孔に負荷装置のロッドを通し,アダプターを介してシートを把持したチャックと連結した。シートの他方は培養皿内に固定したチャックに取り付けた。この装置を用いて,培養環境を維持しながら,周波数可変で正弦波状の繰り返しひずみをシートに与えることが可能であった。(2)末梢血単球の培養と形態観察シリコーンシートに放電処理を施すことにより表面を親水化し,細胞接着性を向上させた。L929細胞を用いて処理を施したシートの細胞毒性を調べたが,毒性はみられなかった。シートに単球を接着させて,周波数1Hz,5%の繰り返しひずみを与えながら培養した。走査型電子顕微鏡を用いて培養前後の接着形態を比較したが,培養2日後では現在のところ大きな違いはみられていない。
エレクトライド材料の水素吸蔵放出能を利用した水素化・脱水素触媒の開発

本研究では、水素吸蔵放出特性を持つ電子化物や水素化物に金属ナノ粒子を担持した触媒を用い、水素化・脱水素反応を促進することを検討した。C12A7エレクトライド担持Ru-Fe触媒を用いることで、不飽和アルデヒドの選択水素化を効率よく進行させることに成功した。また、Ca2NHやCa(NH2)2担持Ru触媒は、低温でのアンモニア合成に対し優れた触媒性能を示した。本年度は、C12A7エレクトライドの担体物性の制御を中心に検討し、その触媒特性を調べた。C12A7の還元条件を制御することで、電子濃度の異なるC12A7エレクトライドを合成し、その表面にRuナノ粒子を担持した触媒を用いて、アンモニア合成および不飽和アルデヒドの選択水素化反応を検討した。C12A7エレクトライドが絶縁体から金属的電気伝導物質に変化する絶縁体ー金属転移点において触媒活性が大幅に向上し、反応メカニズムも劇的に変化することを明らかにした。また、C12A7のケージ内のアニオンがO2-イオンである場合と、電子である場合によってケージの歪み方に大きな違いがあり、それに伴う材料全体の結晶構造の歪みが電気伝導特性ならびに触媒活性に大きく寄与していることが明らかとなった。この内容は、学術誌(J. Am. Chem. Soc. 137, 14517-14524 (2015))に掲載された。またRuを担持したC12A7を不飽和アルデヒドの選択的水素化反応に用いたところ、電子濃度に依存して不飽和アルコールへの選択性が向上することを見いだした。電子濃度を制御することでC12A7エレクトライド触媒の活性が向上することは予想していたが、反応メカニズム自体も絶縁体-金属転移点で大きく変化することは予想外の結果であり、今後の触媒設計に重要な知見が得られた。また、選択水素化反応においては、ケージ内への水素の取り込み効果が、選択的水素化に影響を及ぼすと予想していたが、ケージ内への水素取り込みは進行しないにも関わらず、C12A7ケージ内の電子濃度に依存して選択性が大きく向上することを見いだした。詳細な解析は、これからであるが、今後の研究を大きく推進する重要な知見が数多く得られたと考えている。本研究では、12CaO7Al2O3(C12A7)エレクトライドの水素吸蔵放出能を利用し、金属ナノ粒子触媒と組み合わせた水素化・脱水素触媒の開発を行うことを目的としている。また、C12A7に限定せず、他のエレクトライド物質やヒドリド化合物を水素化反応に用いることも重要な課題としている。本年度は、ヒドリド化合物であるCa2NHやCa(NH2)2にRuを担持すると優れたアンモニア合成触媒として機能することを見いだした。Ca2NHのようなヒドリド化合物は、低温で水素を放出することができる。その際に生じたヒドリド欠陥からの電子供与により、Ru上での窒素解離が促進される。さらに、Ru/Ca2NHは水素吸蔵放出特性を持つため、Ru触媒上での水素被毒を防ぐこともできる。このような作用により、低温で高いアンモニア合成活性を示すことを見出した。Ru-Fe合金ナノ粒子を担持したC12A7エレクトライドが、不飽和アルデヒドから不飽和アルコールへの選択水素化反応に優れた触媒性能を示すことを見いだした。RuやFeのみを担持した触媒では高い活性は得られず、Ru-Feを電子を有していないC12A7に担持しても高い触媒活性は得られなかった。Ru-Fe合金ナノ粒子の形成とC12A7エレクトライドによる電子供与性が高活性・高選択性に寄与していることが明らかとなった。また、水熱合成法で作成したC12A7を担体としてRuナノ粒子を担持すると、キノリンなどの複素環式化合物の選択水素化に優れた触媒能を示すことも見いだした。ヒドリド化合物Ca2NHが優れた触媒担体となることを発見し、水素吸蔵放出能とその際に生じる電子の役割を明らかにすることができ、アンモニア合成のような水素化反応における重要な知見が得られた。さらに、C12A7が様々な選択水素化反応に対して優れた触媒担体として機能することも明らかにできたため。本研究では、12CaO7Al2O3(C12A7)エレクトライドの水素吸蔵放出能を利用し、金属ナノ粒子触媒と組み合わせることで水素化・脱水素触媒の開発を行うことを主な目的としているが、C12A7以外のエレクトライドや水素化物を開発することも重要な課題としている。本年度は、昨年度見いだした水素化物Ca2NHがRuに対する吸着能が極めて高く、Ruをナノ粒子状で高分散に担持できることを見いだした。この効果により、RuとCa2NHとの電子的相互作用も強められることで高いアンモニア合成活性を示すことを明らかにした。また、LaScSi, LaCuSi, LaCoSi等の金属間化合物が、新たなエレクトライド材料として機能し、各種触媒反応に優れた活性を示すことを見いだした。LaScSiはRuを固定化することで、優れたアンモニア合成活性を示し、LaCoSiは、そのものでアンモニア合成活性を示す。また、既存のCo触媒よりも低い活性化エネルギーでアンモニア合成できることを見いだした。さらに、LaCuSiは、ニトロベンゼンの選択水素化などに優れた触媒性能を示すことを見いだした。いずれの場合も、LaからCu, Coに対して電子移動が生じ高い触媒活性が実現している。

Ca(NH2)2に少量のBaを添加した材料にRuを固定化した材料が、低温でのアンモニア合成に対し著しく高い性能を示すことを明らかにした。本材料は、反応中に自己組織的に担体がメソポーラス構造へと変化し、同時にRu-Baコアシェル構造が形成される。このような構造により優れた触媒性能を示すことが明らかとなった。Ca(NH2)2にRuを担持した触媒をアンモニア分解に用いると、平らで大きなRu粒子が形成された際に高いアンモニア分解活性を示すことを見いだした。この結果からアンモニア分解では、Ruの構造因子が触媒活性に大きな影響を与えることが分かった。本研究では、水素吸蔵放出特性を持つ電子化物や水素化物に金属ナノ粒子を担持した触媒を用い、水素化・脱水素反応を促進することを検討した。C12A7エレクトライド担持Ru-Fe触媒を用いることで、不飽和アルデヒドの選択水素化を効率よく進行させることに成功した。また、Ca2NHやCa(NH2)2担持Ru触媒は、低温でのアンモニア合成に対し優れた触媒性能を示した。今後は、C12A7の骨格元素の一部を置換した材料の合成や、C12A7エレクトライド以外の新規エレクトライド物質の探索、さらにはエレクトライドを利用した他の水素化、脱水素反応にも展開する。Ca-N-H系化合物は、様々な構造を有した物質が考えられ、触媒作用との相関、反応機構を解明することでさらなる高機能触媒を開発する。また、C12A7をはじめとする触媒を様々な液相触媒反応にも適用する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。触媒化学29年度が最終年度であるため、記入しない。
環境インパクトに対する汽水生態系応答モデルの構築

1.汽水域の流動・水質調査吉野川河口でメモリー式塩分計,流速計等を用いた定点連続観測,小型船舶による塩分とプランクトンに関する縦断調査を実施するとともに,3次元流動数値シミュレーションを実施することにより,吉野川河口部の流動状況の実態把握を行った.2.汽水域物理環境の長期変動特性吉野川河口地形の長期変動特性を把握するため,経験的固有関数法を用いて河川横断定期測量データ(19672000年)を分析し,河口周辺地形の長期変動特性の抽出を行った.その結果,05km区間で1985年以降河床上昇が顕著になっていることがわかった.また日本沿岸の潮汐や平均海面位の長期変動特性についても検討し,日本沿岸の平均海面位の長期変動特性や潮汐調和定数の変化状況を把握した.3.汽水域底生動物の生息調査稀少種であるシオマネキ属について徳島県の吉野川をはじめ,香川県,高知県の河口干潟を対象に生息分布調査を行った.吉野川河口干潟ではヤマトオサガニをはじめ,その他のベントスについても調査し,種の出現のための予測モデルの構築を行った.4.干潟底質の変動調査干潟底質の堆積・移動メカニズムを把握するため,セジメントトラップを用いて1潮汐間の底質移動状況を現地調査した.混合砂礫の掃流モデルを用いた解析を行い,潮汐流による干潟底質の移動機構の把握が可能となった.5.汽水域の環境影響評価手法汽水域の希少生物の生息適性評価手法としてHSIモデルを用いる方法について提案した.シオマネキを対象種とし,河床地形が変化したケース,平均海水面が変化したケースについて,HSIモデルを適用して,シオマネキの生息可能領域がどのように変化するかについて検討した.1.汽水域の流動・水質調査吉野川河口でメモリー式塩分計,流速計等を用いた定点連続観測,小型船舶による塩分とプランクトンに関する縦断調査を実施するとともに,3次元流動数値シミュレーションを実施することにより,吉野川河口部の流動状況の実態把握を行った.2.汽水域物理環境の長期変動特性吉野川河口地形の長期変動特性を把握するため,経験的固有関数法を用いて河川横断定期測量データ(19672000年)を分析し,河口周辺地形の長期変動特性の抽出を行った.その結果,05km区間で1985年以降河床上昇が顕著になっていることがわかった.また日本沿岸の潮汐や平均海面位の長期変動特性についても検討し,日本沿岸の平均海面位の長期変動特性や潮汐調和定数の変化状況を把握した.3.汽水域底生動物の生息調査稀少種であるシオマネキ属について徳島県の吉野川をはじめ,香川県,高知県の河口干潟を対象に生息分布調査を行った.吉野川河口干潟ではヤマトオサガニをはじめ,その他のベントスについても調査し,種の出現のための予測モデルの構築を行った.4.干潟底質の変動調査干潟底質の堆積・移動メカニズムを把握するため,セジメントトラップを用いて1潮汐間の底質移動状況を現地調査した.混合砂礫の掃流モデルを用いた解析を行い,潮汐流による干潟底質の移動機構の把握が可能となった.5.汽水域の環境影響評価手法汽水域の希少生物の生息適性評価手法としてHSIモデルを用いる方法について提案した.シオマネキを対象種とし,河床地形が変化したケース,平均海水面が変化したケースについて,HSIモデルを適用して,シオマネキの生息可能領域がどのように変化するかについて検討した.1)汽水域の流動・水質調査吉野川河口から約2kmの地点に水温計,水温・電気伝導度計,流速計を係留し,夏季(6月8月),冬季(11月1月)の2期間について塩分変動等を観測するとともに,河口からの距離012km間の水質・動物プランクトンに関する縦断調査を3回実施し,汽水域の3次元流動計算のための基礎データを取得した(中野).2)河口周辺の地形変動GPSによる河口砂州の地形測量および音響探知機を用いた河口前面海域の深浅測量を実施し,河口砂州および河口前面海域の地形変化の基礎データを得た.(中野)また旧建設省が調査した河川横断定期測量データ(19672000年)に対して経験的固有関数法を用いて地形変動解析を行った.その結果,05km区間で1985年以降河床上昇が顕著になっていることがわかった(中野・岡部).3)汽水域ベントス調査希少種であるシオマネキ属の生息分布調査を吉野川および徳島県,高知県,香川県の泥干潟で実施するとともに生息環境選好度モデルの検討を行った(中野).吉野川の2つの干潟を対象にヤマトオサガニの成長速度を調査し,両者の成長速度の差が生じる要因について餌環境の関係から検討した(上月).吉野川下流域の4つの干潟を対象にベントス調査を実施し、種の出現のための予測モデルの構築を行った(鎌田).4)植物群落分布調査吉野川第十堰周辺の砂州上の植物群落について気球を用いた撮影と現地踏査による調査を行い、その結果より選好度モデルを用いた解析、ニューラルネットワークを用いた解析を行った(岡部・鎌田).イセウキヤガラ群落調査により、実生の発生状況を把握するとともに,種子散布と種子の輸送について二次元流動計算に基づく数値シミュレーションを実施した(鎌田・竹林).1)汽水域の流動・水質調査吉野川

河口から約2kmの地点に水温計,水温・電気伝導度計,流速計を係留し,夏季から秋季(8月10月)について塩分変動等を観測するとともに,河口からの距離012km間の水質・動物プランクトンに関する縦断調査を実施した.また,FEMモデルと,MECモデルによる3次元流動計算を実施した.(中野).2)干潟での底質移動観測干潟底質の堆積・侵食メカニズムを把握するため,sediment trapを用いて1潮汐間の移動底質調査を行った.混合砂れきの流砂量計算と実測値との比較から,潮汐流による微細底質の移動機構の把握ができた.(中野)3)汽水域ベントス調査希少種であるシオマネキ属の生息分布調査を吉野川および徳島県,高知県,香川県,愛媛県の泥干潟で実施するとともに調査結果と数値計算結果を用いて生息環境選好度モデルの検討を行った.(中野).吉野川下流の数箇所の干潟を対象にマクロベントスの生息・非生息を評価するモデルを開発した(鎌田).昨年に引き続き,ヤマトオサガニの成長速度を調査し,両者の成長速度の差が生じる要因について餌環境の関係から検討した(上月).4)植物群落分布調査吉野川第十堰周辺の砂州上の植物群落について気球を用いた撮影と現地踏査による調査を行い,その結果より選好度モデルを用いた解析を行った(岡部・鎌田).イセウキヤガラ群落調査により,実生の発生状況を把握するとともに,種子散布と種子の輸送について二次元流動計算に基づく数値シミュレーションを実施した(鎌田・竹林).干潟の植生の抵抗特性について数値解析と気流・水流実験から検討した.(岡部・鎌田)本年度も昨年度に引続き,吉野川河口干潟を中心に底生動物を対象とした干潟生態系の動態調査を実施するとともに,昨年までに構築した底生動物に対する生態系-物理環境応答モデルを用いて吉野川下流域で複数の環境インパクトを想定した環境影響評価の試行を実施した.この試行を通して,汽水域生態系を対象とした環境影響評価をする上での課題について検討した.現地観測の結果,河口干潟の底質は平常時の潮汐によって時間的,空間的に大きく変動していることが明らかになった.干潟の干出直前と冠水直後に摩擦速度が大きくなることや平均水面付近の底質の移動量が大きいことがわかった.汽水域の希少生物の生息地適性評価としてHSIモデルを用いる方法を提案した.シオマネキを対象種とし,河床地形が変化したケース,平均海水面が変化したケースについて,HSIモデルを適用して,シオマネキの生息可能領域がどのように変化するかについて検討した.吉野川河口地形の短期将来予測結果を用いた場合にはシオマネキで10%程度,吉野川河口部で生息地が減少する可能性が高いことが示された.一方,平均海面が5cm上昇するケースでは生息地が数%増加することが示された.これらの結果から,汽水域生態系の環境影響評価を行う上で,長期的かつ広域的な視点で行うことが重要であることが明らかになった.今後,汽水域生態系に重要な影響を及ぼすと考えられる潮汐の長期的変化についても検討した.日本沿岸の平均海面は1985年以降,顕著な上昇を示しているほか,冬季の海水温の上昇の影響により,長周期潮の1つであるSa潮の振幅が日本沿岸で減少していることが明らかになった.
侵襲性歯周炎原因菌のキノールペルオキシダーゼの病原性に関する研究

侵襲型歯周炎原因菌Aggregatibacter actinomycetemcomitansの産生する膜結合性のキノールペルオキシダーゼ(QPO)は、本菌の過酸化水素耐性及び毒素産生に密接に関わっている。QPOは呼吸鎖成分のキノンと連結していると考えられている。まず、生成物阻害様式の解析により、QPOの触媒反応はping pong Bi Bi機構であることが推定された。また、今までにQPOの阻害剤としてアスコフラノン(Ki=9.56nM)を見いだし、詳細な阻害機構の解析を行い、その阻害様式が、mixed-type inhibitionであることを明らかにしてきたが、さらにQPO阻害剤の化合物ライブラリーを用いたスクリーニングによって、新たにアスコクロリン(Ki=24.7nM)及びイリシコリンB(Ki=600nM)を見出し、その阻害様式が各々competitive inhibition、mixed-type inhibitionであることを明らかにした。また大腸菌を用いたリコンビナントQPOの発現系について検討したところ、γ-アミノレブリン酸の添加によって本酵素の発現量が増加した。この発現系を用いて部位特異的突然変異法により、突然変異体を作製し、基質のひとつであるユビキノール-1の活性中心にあるアミノ酸残基を解析している。具体的には、QPOのN末端側1/3(推定キノール結合ドメイン)に存在しているヘムcの第六配位座である可能性のあるHisとMetを他のアミノ酸に置換した変異体を作製して、その活性、スペクトル、eprなどの解析を行っている。また、本菌の病原性を調べるため、動物モデルとしてカイコの系を確立して、QPO欠損変異株の病原性や、本菌の阻害剤であるアスコフラノンの添加効果を検討した。その結果、カイコの系を用いて、QPOが病原因子であることを明らかにした。侵襲型歯周炎の原因菌であるAggregatibacter actinomycetemcomitansが産生するキノールペルオキシダーゼ(QPO)は、本菌の過酸化水素耐性や毒素産生に密接に関わっている。QPOは呼吸鎖成分のキノンを基質として利用できることから、呼吸鎖と連結している、あるいは呼吸鎖構成要素のひとつとしても捉えられる。今までの結果より、動力学的な解析からQPOの触媒反応はping pong Bi Bi機構であり、さらにQPOの阻害剤としてascofranone(Ki=9.56 nM), ascochlorine (Ki=24.7 nM), illicicolin B(Ki=566 nM)はそれぞれmixed-type inhibition, competitive inhibition, mixed-type inhibitionであることを示してきた。今回さらにillicicolin F(19.5 nM)が、QPOの強力な阻害剤で、competitive mannerで説明できることを見出した。また、呼吸鎖の阻害剤として広く知られているHQNO(N-heptyl quinoline N-oxide)(0.97 uM)がcompetitive mannerであること、また緑膿菌のクオラムセンシングに関係しているPQS(2-heptyl-3-hydroxy-4(1H)-quinolone)(Ki=6.98 uM)もnon-competitive typeの阻害剤であることを見出した。我々はさらにN末端領域1/3(推定キノール結合ドメイン)に存在しているヘムcの第6配座に関与している可能性が考えられているMetとHisの部位特異的な変異体を作製した。現在それらの大量発現系と精製法を検討中である。またその他の領域(C末端2/3領域、細菌cytochrome c peroxidaseと相同性の高い領域)に関しても、良く保存されているアミノ酸残基の変異株を順次取得しているところである。限局性侵襲性歯周炎の原因菌であるAggregatibacter actinomycetemcomitansが産生するキノールペルオキシダーゼ(QPO)は、本菌の過酸化水素耐性や毒素(ロイコトキシン)産生と密接に関わっている。QPOは呼吸鎖成分で生理的な電子メディエータのキノンの還元型を基質として利用できることから、呼吸鎖と連結している、あるいは呼吸鎖の一成分とも考えられる。今までの酵素学的な動力学的解析結果より、QPOの触媒反応はping pong Bi Bi機構で説明できると考えられ、複数の学会でその結果については報告してきたが、論文として発表するにはさらに追加の解析が必要である。また、すでにascofuranoneが極めて強力なmixed-typeの阻害剤であることを論文として発表済みであるが、その後ascholorin、ilicicolin B、ilicicolin F、N-heptyl-quinoline N-oxide(HQNO)、緑膿菌のクオラムセンシングに関係している2-heptyl-3-hydroxy-4(1H)-quinolone(PQS)もQPOに対する強力な阻害剤であることを見出し、その阻害様式についても解析を行った。この結果も学会発表済みであるが、論文としてまとめるためには追加実験が必要である。さらにリコンビナントQPOの大腸菌での大量発現系は報告済みであるが、現在部位特異的な突然変異体の作製中である。すなわち今までに、N末端領域1/3(推定キノール結合ドメイン)に存在しているヘムcの第六配位座の可能性があるMet残基とHis残基(いずれもよく保存されている)の部位特異的な変異体を作製して、発現と活性を調べたが、いずれも発現量が極めて少なく、活性の検討には至らなかった。他の保存されているアミノ酸残基に関しても随時、変異体を作製している。今までに、QPOの阻害剤としてascofuranoneを発見し、論文に発表してきた。

最近新たな阻害剤として、ascochlorin、ilicicolin B、ilicicolin F、HQNO、PQSを見出し、その阻害様式に関して複数の学会に発表してきたが、論文にまとめるために追加の解析を現在行っている。また、QPOの分子レベルでの反応様式を解析してきたが、こちらも論文として発表するための追加の研究を行っている。またリコンビナントQPOの部位特異的変異体はクイックチェンジ法を用いて複数作製中である。さらに、QPOの分子レベルでの触媒反応様式はping pong Bi Bi機構であることを証明してきたが、この結果に関しては現在、論文を準備中である。QPOの阻害剤として新たにillicicolin FやHQNO、PQSを見出し、その詳細な解析から阻害機構を推定した。これらの成果は複数の学会で報告した。さらに我々は複数の部位特異的変異株を作製することによって、詳細なQPOの酵素反応機構を解明する予定である。野生株の大量発現機構は確立済みであるが、変異株に関しては、そのつど検討が必要で、現在それに多くの時間を費やしている。リコンビナントQPO発現系を用いて変異体の作製を引き続き行う。随時、得られた変異体は大量発現方法、精製方法、吸収スペクトル、酵素活性、epr、円二色性、標準酸化還元電位について解析し、個々のアミノ酸残基の役割について検討する。また、QPOの阻害剤の探索も引き続き行う。カイコを用いたA. actinomycetemcomitansの感染実験についてはすでに論文として報告済みである。この実験系に関与している病原因子として、ロイコトキシン(LtxA)が推定されている。そこで、LtxA欠損変異株の作製を行い、カイコに投与した時に野生株との間で有意差があるか検討をする予定である。また、LtxAの精製を行い、カイコに投与することも検討中である。さらにすでにQPOの欠損変異したA. actinomycetemcomitansはLtxAの発言量の減少を報告している。またQPOの阻害剤のascofranoneを本菌に投与した場合もLtxAの発現量が極端に減少することも論文に報告済みである。そこで今回、QPO変異株とその野生株をカイコに投与して有意差があるかを検討する。さらに野生株投与後QPO阻害剤をカイコに投与して影響を調べ、QPOやLtxAが病原因子であるかを検討する。口腔微生物学QPOの大腸菌をもちいたWild typeの組換え酵素の大量発現系は確立済みであり、変異体の作製方法もクイックチェンジ法で速やかに出来ることは確定している。各種変異体の大量発現方法、精製方法について詳細に検討後、精製変異体について、吸収スペクトル、酵素活性、epr,円二色偏光、標準酸化還元電位などの測定を行う。カイコを用いたA.actinomycetemcomitansの感染実験はすでに報告した。
固体ロケットノズル用 CFRP 断熱構造部材の開発

本研究では、固体ロケットの性能を向上できるロケットのノズルに用いられている繊維強化複合材料製の断熱構造部材の軽量化を目的として、構造部材としての力学的特性を有しながら、軽量で熱伝導率が小さく、燃焼ガスによる表面後退の少ないライナー材料の開発を達成した。また、完成した技術を発展させ、極低温タンク用や衛星用の、より低密度な高機能断熱材兼構造部材開発の知見を得ることができた。1高性能繊維を用いた三次元中空編物技術の開発(23年度):炭素繊維などを用いた三次元中空編物を作製することを目的とし、たて編物機械の改良を行った。また、実際に様々な編み地を作製し、それぞれの繊維強度低下について調査を行った。表面処理、編み方、ガイドの種類、繊度、の組み合わせを変えた場合のそれぞれで、編むことが可能か、繊維の損傷がどれくらいになるか、の知見を得ることができた。以上の検討により、損傷しやすい繊維材料の製編に関して、表面処理技術と製編技術の両方の観点より、製編の可能性が見いだせた。2三次元プリフォームへの難燃性樹脂の発泡含浸技術の開発(23年度、24年度):三次元中空編物を強化形態とした断熱構造部材を作製することを目的とし、ガラス繊維でできた基材を用いて中空部分に発泡樹脂を含浸し成形する技術の確立を目指した。基剤量に対する樹脂量および発泡剤の量を調整したところ、樹脂が基材に十分に含浸されており、かつ3次元中空編物の中空部分に発泡した樹脂が隙間なく充填された三次元中空編物複合材料の作製が可能となった。3断熱構造部材の製作および評価(平成24年度(最終年度)):ロケット用ノズルライナーの燃焼特性について検討するために、強化形態には炭素繊維で作製した3次元強化基材、母材樹脂にはフェノール樹脂を用い、母材樹脂を低密度化させるため、樹脂にエチレングリコール、発泡剤を混合し、成形を行った。表面後退性、残炭率の向上を目的として、カーボンブラックの添加も行った。すべての試験片の密度は1.01.1g/cm3付近となり、従来(1.31.4g/cm3)と比較して十分に軽量な複合材料の作製が可能であることが明らかとなった。エロージョン試験を実施したところ、カーボンブラックを添加した試験片において、エロージョン量が少なく、断熱構造部材として優れた特性を有することが確認できた。・繊維表面処理技術の確立およびたて編物機械を用いた高弾性・耐熱繊維の製編摩擦により損傷しやすい炭素繊維やアルミナ繊維などに表面処理剤を施し、製編時の摩擦による損傷にどのような影響があるかについて検討した。表面処理機を用いて、炭素繊維・アルミナ繊維・シリカ繊維にシリコン樹脂・テフロン樹脂を温度条件を変えて塗布し、その後に横編み機において編製し、繊維を取り出して強度低下率を測定した。その結果、アルミナ繊維、炭素繊維にシリコン樹脂を用いて表面処理を施した試験片において強度低下が減少し、目標値である強度低下率5%を達成した。次に炭素繊維などを用いた三次元中空編物を作製することを目的とし、たて編物機械の改良を行った。繊維が直接接する編み針、糸送り装置、巻き下げ装置、糸ガイド、のそれぞれに対して損傷しにくい部品に改良、交換を行った。その結果、編み方、ガイドの種類、繊度、の組み合わせを変えた場合のそれぞれで、編むことが可能か、繊維の損傷がどれくらいになるか、の知見を得ることができた。・超低密度断熱材の成形技術の確立三次元中空編物を強化形態とした断熱構造部材を作製することを目的とし、ガラス繊維でできた基材を用いて中空部分に発泡樹脂を含浸し成形する技術の確立を目指した。樹脂のみ発泡させてどのような発泡樹脂が形成されるかの検討を行い、最適だと考えられる発泡剤および硬化剤の添加量、成形条件についての知見を得ることができた。この知見を適用し基材量に対する樹脂量を調整したところ、樹脂が基材に十分に含浸されており、かつ中空部分に発泡した樹脂が隙間なく充填された三次元中空編物複合材料の作製が可能となった。発泡条件の検討、成形条件や含浸手法についての検討は終了した。編機の高性能繊維への最適化、繊維表面材の最適選定および最適量の検討に関してはおおむね終了しているが、実際に炭素繊維を用いた三次元中空編物の作製には至っていない。まずはガラス繊維製三次元中空編物の発泡複合材料の力学的特性および断熱特性の検討を行う。また、炭素繊維を用いた中空編物の作製も同時にすすめ、その構造が力学的特性および断熱特性に及ぼす影響について検討する。当初予定していた炭素繊維および編機の改良費に関しては、研究協力者のご厚意により提供していただいた。次年度は、試験片作製に必要なダイヤモンドカッターやオーブン、および当初予定していた海外での学会発表の費用に充てたいと考えている。
水俣病事件の記憶術と（脱）アーカイヴ構築ー未来の人文社会科学的総合研究に向けて

本年度は<水俣病>事件の研究資源アーカイヴ構築および事件に関する図書刊行、そして今後の国際的研究展開に向けての模索を行い、以下のような成果をあげた。第一に、岡本達明(元チッソ第一組合)の資料(第二回分:第一回同様にカセット約1000点とその書き起こし資料)を正式に熊本大学文書館(以下、文書館。研究代表者は文書館併任教員)に受け入れ、それらの電子化作業を実施するとともに目録作成を行った。さらに研究協力者の香室(文書館特任助教)が定期的に岡本と面談し、本資料に関する詳細な注釈作成作業に着手した。また、有馬澄雄(水俣病研究会)所蔵の資料(Y氏事件関係)整理を開始した。有馬の資料も順次文書館に寄贈され、公共性の高い資料として活用される。いずれの資料も研究資料として貴重であるが、<水俣病>事件に造詣が深い資料提供者の岡本、有馬ならびに全体的な助言者である富樫貞夫との共同作業によるアーカイヴ構築は学術的かつ社会的に高い価値を有している(作業:富樫、有馬、慶田、香室)。また、水俣市の水俣病資料館との資料収集、整理、公開に関する作業体制も継続しており、定期的に情報交換しているのも本研究が地域的な連携を促進していることの証左のひとつである(作業:慶田、牧野、向井、佐藤)。第二に、高峰武(水俣病研究会、熊本日日新聞社)の図書『8つのテーマで読む水俣病』(弦書房、2018年5月)を刊行した(作業:高峰、有馬、慶田、下田)。本書は刊行後主要な新聞で取り上げられ、社会的意義が高い著作として評価された。最後に、研究代表者の慶田勝彦と研究協力者の伊藤洋典は<水俣病>事件に関する人類学、政治学的な国際研究拠点を学内(熊大)に形成することに尽力するとともに、グローバルな学術ネットワークの構築(本年度はUMass Bostonが中心)を推進した。以上のように、本年度の研究実績は十分良好である。本研究課題における目標は高めに設定しており、この設定をこえる成果をあげるのは厳しいが、研究全体としては交付申請時の計画(状況に応じて、研究成果を具体的な形にするための作業を重点化する方針含む)通りに、そして、ある領域においては当初の予想以上に進展している。第一に、本研究には最終年度に限らず各年度に本科研メンバーによる図書刊行(1、2冊)を目標としているが、本年度(春)は高峰の図書を弦書房より刊行した。次年度には有馬・慶田・香室・佐藤・松永による資料集(Y氏事件関係)を刊行する目処が立っている。高めの目標設定にもかかわらず、計画通りに図書刊行を実施した点は評価できる。第二に、<水俣病>研究資料のアーカイヴ構築に関しては、資料収集・整理(岡本達明、有馬澄雄の資料が中心)に関して、熊本大学(図書館・文書館・人社系研究部)の協力を継続的に得ることができたため、予想以上に進展している。資料の受け入れと整理に加えて目録作成が進んだ点、また、本研究課題が推進している<水俣病>事件関係資料のアーカイヴ構築の重要性が学内外で広く認知されはじめているのは予想以上の成果である。第三に、本研究が取り組んでいる課題は国内だけではなく海外との研究連携を推進する必要があるとの認識が学内外で高くなっており、特に学内では地域性を有した国際的研究展開力を有する人文社会科学研究の重要な研究領域のひとつとして位置づけられた点は特筆しておきたい。水俣市水俣病資料館からの受託研究も2019年度までは継続することが決まっており、貴重な研究資料寄贈の新たな申し出、各種<水俣病>関連のイベントや研究会への案内も増加している。このような地域と連携した研究活動の推進には継続的に研究代表者の研究室(慶田研)の若手研究者が積極的に関与しており、地域の特色を活かした若手研究者育成の場として機能している点も特筆しておきたい。本研究は、これまでと同様になんらかの形で<水俣病>研究資料に関わりながら、資料の収集・整理・公開といったアーカイヴ構築を行う一方で、<水俣病>事件を多元的に捉える自由な研究を促進し、既存のアーカイヴを脱構築することを目標としている。過去3年間は前者の作業が7割程度を占め、後者の作業が3割程度を占めている。残りの2年間は、両者ともに5割程度になるようにバランスをとりたい。そのために、来年度は若手研究者を加えた資料集(Y氏事件関係)の刊行を予定している。過去3年間の作業経験から、人類学、社会学、政治学、そして歴史学を加えた本科研メンバーが自らの研究テーマならびにアプローチ方法を明確にしてゆくことが期待されている。ちなみに、研究代表者は国際的な研究への展開を視野に入れながら、人類学の文化批判の系譜に含まれるフランクフルト学派(ドイツ)、シュールレアリスム(フランス)、ドキュメンタリー映画(米国)との接点に<水俣病>事件を位置づけてゆく試みを開始する。この他、研究協力者の伊藤洋典(政治学)は石牟礼道子の人物ならびに作品を焦点化し、姜尚中、渡辺京二、伊藤ひろみなど熊本との関係が深い研究者や作家と学際的な共同研究会を組織する予定である。この他、若手研究者を含む以下のような研究展開が期待される。現地調査を中心した民族誌的研究(下田健太郎)、写真・映像人類学的研究(香室結美、佐藤睦、松永由佳)、環境・地域社会学的研究(牧野厚史、向井良人)、近代日本研究(鈴木啓孝)などである。

また、各種研究資料をどこに、どのようなかたちでアーカイヴ化するのかは全国的な問題でもあるため、人類学との関連も深い国立民族学博物館との研究連携(吉田憲司・飯田卓との連携はすでにある)あるいはアイヌ関係の博物館等研究者(出利葉浩司との連携はすでにある)との連携をさらに強化してゆくことも重要な課題である。研究実施計画に照らすと、熊本地震の影響等もあってやや当初の計画通りには進まなかった領域もあったが、予想以上の成果をあげた領域もあり、全体としては順調に研究は推進された。1)熊本大学学術資料調査研究推進室(水俣病部門)を中心に会議・セミナー(4回)を開催し、「水俣病」という名称問題を議論した。これまでの研究成果を叢書として刊行する計画も進み、弦書房を出版社として創刊号を2017年度前期、第2号を同年度後期に刊行することが決まった。2)研究連携者の牧野、松浦、協力者の向井を中心に研究を推進した。牧野と向井は水俣病の社会史に関しての企画展を構想し、準備を進め、2017年度に熊本大学内でミニ企画展を行うことになった。松浦は水俣と大牟田(炭鉱爆発事故)との関連に着目し、近代の負の遺産についての記憶研究を推進した(代表者の慶田、また、協力者の青木もこの領域の研究に関与した)。3)本研究課題の主要な領域である水俣病資料のアーカイヴ化は予想以上に作業は進んだ。まず、協力者の有馬コレクションの資料収集と整理に本格的に着手し、特に水俣病関係の音声資料の電子化を推進した。また、協力者の富樫と高峰の尽力で、本研究課題にも重要な影響を与えた岡本達明著『水俣病の民衆史(全6巻)』の執筆に使用されたカセットテープおよびテープ書き起こし資料が熊本大学に寄贈されることになり、2017年度から岡本達明コレクションのアーカイヴ化に着手する。4)吉永(ミナコレ)と慶田は熊本県、水俣市の職員とともに、国立博物館(上野)の栗原祐司氏と面談し、水俣病関連資料の世界遺産化の可能性について打診した。栗原氏は水俣を訪れ、水俣病関連資料等の記憶遺産化について貴重な助言を行ったが、水俣市や熊本県で対応すべき問題が多いことが分かったため、本研究においては世界記憶遺産の理論的、学術的な面に絞って引き続き協力してゆくことになった。研究実績の概要で示したように、予期していたなかった熊本地震の影響は多少あったものの、本研究に関しては当初の計画以上に進展していると判断する。理由としては、1)熊本大学の地域的、社会的利点もあり、連携研究者および研究協力者との連携および共同研究等が順調に進み、予想以上に早く研究成果公表の計画と水俣病関連資料のアーカイブ化の計画が具体的になった点である。その一つに岡本達明氏の資料寄贈があげられる。2)熊本大学学術資料調査研究推進室(水俣病部門)の会議とセミナーを通して、水俣病研究の人文社会科学的な研究水準は維持されているし、これまでの研究を振り返りながらその功罪を明らかにするという意識が当初の予想をこえて共有されはじめたため、それに連動して、今後予定していた研究成果公表の具体的内容等も当初の予定よりも具体的になった点などがあげられる。推進室叢書として刊行される予定の下原稿が揃い、出版社(弦書房)と出版時期が決定したのがひとつの具体例である。3)当初の予定よりも早く、関係諸機関・諸施設との連携が進んだ点があげられる。
時計遺伝子BMALの脂肪細胞における発現とその意義

Brain-Muscle Arnt Like Protein(BMAL)は体内時計を制御する転写因子である。我々は脂肪細胞における体内時計を解析する目的で脂肪細胞分化に伴うBMALの発現量の変化を検討した。その結果BMALの発現量が株化前駆脂肪細胞ならびに間葉系幹細胞における脂肪細胞分化とともに増加することを見出した。またマウス脂肪組織におけるBMALの発現量を検討したところ、前駆脂肪細胞画分に比較して脂肪細胞画分において高い発現が認められた。そこでBMALの脂肪細胞分化誘導能を検討する目的で通常の培養下では脂肪細胞へとは分化しないNIH3T3細胞にBMALを過剰発現させ、その影響を検討した。その結果BMAL過剰発現細胞は分化誘導剤の添加により細胞内に脂肪滴を貯えた。また脂肪細胞特異的な遺伝子の発現パターンを示し、形態的にも遺伝子発現の点からも脂肪細胞への分化が確認された。以上をふまえ、マウス由来細胞である3T3-L1前駆脂肪細胞および3T3-L1脂肪細胞にBMAL発現アデノウイルスあるいはLacZ発現アデノウイルスを感染させ、遺伝子発現に対するBMALの影響を検討した。その結果、BMAL感染細胞において脂質代謝系酵素群の発現ならびにそれらを調節する転写因子、さらにはアディポサイトカイン類の発現の増加が認められた。その一方でBMALにより抑制される遺伝子としてHes-1が同定された。さらにBMALはHes-1プロモーター活性を抑制した。脂肪細胞分化におけるその直接的な役割は明らかではないがHes-1はいくつかの細胞分化の抑制に関与することが報告されている。以上のことからBMALは脂質代謝関連転写因子群の発現の誘導と同時にHes-1の発現を抑制することにより脂肪細胞分化の促進ならびに脂肪細胞機能維持に関与していることが示唆された。生体時計制御遺伝子であるBMALの発見は時間薬物治療における分子基盤を与えるものとして時間薬物治療の概念の急速な発達を促した。例えば喘息、心筋梗塞などの疾病の発症には時間特異性があることが知られており、これら疾患の原因物質の発現はBMALによって制御されている。したがって疾患ならびに時間薬物治療といった観点から考えるならば、従来研究がなされてきた中枢における時計遺伝子の役割に加え、ローカルな時計遺伝子、すなわち末梢組織における時計遺伝子の役割の解明が必要となる。肥満は糖尿病、高血圧および高脂血症の主因であり、ひいては様々な致死的な疾患をひきおこす。肥満は脂肪細胞の数ならびに容積の増加によってひきおこされる。そこで我々は脂肪細胞における体内時計を解析する目的で脂肪細胞分化に伴うBMALの発現量の変化を検討した。さらにRNAi法を用いて株化前駆脂肪細胞である3T3-L1細胞内のBMALの発現を抑制したところ3T3-L1細胞の脂肪細胞への分化はほぼ完全に抑制された。以上の結果よりBMALが脂肪細胞分化において重要な役割を果たしていることが示された。

本年度はマウス由来細胞である3T3-L1前駆脂肪細胞および3T3-L1脂肪細胞にBMAL1発現アデノウイルスあるいはLacZ発現アデノウイルスを感染させた。それぞれの細胞における遺伝子発現の解析はRT-PCR法により行った。BMAL1感染細胞において脂質代謝系酵素群の発現ならびにそれらを調節する転写因子、さらにはアディポサイトカイン類の発現の増加が認められた。その一方でBMAL1により抑制される遺伝子としてHes-1が同定された。さらにBMAL1はHes-1プロモーター活性を抑制した。脂肪細胞分化におけるその直接的な役割は明らかではないがHes-1はいくつかの細胞分化の抑制に関与することが報告されている。以上のことからBMAL1は脂質代謝関連転写因子群の発現の誘導と同時にHes-1の発現を抑制することにより脂肪細胞分化の促進ならびに脂肪細胞機能維持に関与していることが示唆された。また全長BMAL1を脂肪細胞への分化能を有しないNIH3T3細胞に過剰発現させたところ、そのNIH3T3細胞はチアゾリジン化合物の存在下において脂肪細胞へ分化した。また、BMAL1過剰発現NIH3T3細胞の分化能の獲得は脂肪細胞関連遺伝子(aP2ならびにPPARγ)発現量の増加からも確認された。また、BMAL1のドミナントネガティブ体を3T3-L1細胞に導入したところ脂肪細胞分化は著しく阻害された。しかし、その作用は脂肪細胞分化のマスターレギュレーターであるPPARγ2の発現あるいは活性を直接的に制御するものではないことが示唆された。また、脂肪細胞分化に伴うBMAL1発現量の増加はC/EBPαおよびδによって転写レベルで直接的な影響を強く受けていることが示された。以上の結果より時計遺伝子BMAL1が脂肪細胞分化に強く関与していることが示された。
ラット腰椎椎間板ヘルニアモデルへの社会的敗北ストレス負荷が及ぼす影響

慢性に経過する腰痛患者の中には、ストレスを含む心理・社会的因子の関与や脳で痛み認知が関与している。様々な要因のどの要因が痛みの慢性化に影響を及ぼすのか、また予測因子となり得るのかを解析することが必須である。慢性腰痛と類似の環境を設定することのできる動物実験において、慢性化の要因を検証できる観点から、腰椎疾患に対するストレスの関与を検討することを本研究の目的とする。本研究者、腰痛をきたす代表的な疾患である腰椎椎間板ヘルニアの動物疾患モデルを用いて、疼痛関連行動と中枢神経でのストレスの影響について検証すると、薬物治療の時期と効果について検証する基礎研究である。
振幅モードスピン波の理論的研究

複数のスピンが強く結合したスピン多量体を基本単位として相互作用している系について、その磁気励起を拡張されたホルシュタイン・プリマコフ理論を用いて研究した。その結果、量子臨界点近傍においてスピン多量体の量子効果によって磁気モーメントが大きく縮む場合には、モーメントの伸び縮みに対応した振幅モードスピン波が低励起に現れることを示した。このモードは中性子散乱に強い散乱強度をもち、ラマン散乱は振幅モードを選択的に観測する良いプローブであることも見出した。このように、振幅モードの観点から、磁気励起の新しい側面を明らかにした。(1)振幅モードスピン波の理論とその観測可能性当初の研究計画の通り,振幅モードスピン波と中性子散乱強度の理論を構築した。スピンダイマー系だけでなく,理論を-軸異方性のある整数スピン系へ適用した。異方性を容易軸型から容易面型へ自由に調節できる定式化を用いて,それに伴う励起モードの変化を調べた。その結果,次のことが明らかになった。まず,容易軸型の場合には局所的な2重項-1重項状態が実現する。基底2重項の自由度のため低温で磁気秩序を示し,秩序化した磁気モーメントは大きくなる。そのため,モーメントの大きさが揺らぐ振幅モードは高エネルギー域に位置し,中性子散乱強度はゼロにあることがわかった。この結果は異方性が無い場合にも成り立ち,通常の磁性体において振幅モードが観測できない理由が明確となった。一方,容易面型の場合には局所的な1重項-2重項が形成され,基底1重項のため秩序化する磁気モーメントは縮む。それによって,振幅モードは低エネルギー側へ移り,中性子散乱強度も有限に現れる。容易面型の異方性を強くすると磁気モーメントはさらに縮み,臨界点以上では磁気秩序が壊されてしまう。この量子臨界点付近では,振幅モードのエネルギーは低くなり,中性子散乱強度はそれに反比例して強くなることを明らかにした。このように,系統的に磁気異方性をコントロールして磁気励起を調べ,通常の磁性体で観測できない振幅モードがどのように観測できるようになるか,その全貌を始めて明らかにした。この成果は,J.Phys.Soc.Jpn.Vol.76(2007)073709(4 pages)として出版されている。(2)磁気ラマン散乱と振幅モード当初の計画には入っていなかったが,磁気ラマン散乱と振幅モードの関係について調べ,ラマン散乱は振幅モードの観測に適した実験手段であることを明らかにした。スピンダイマー系に圧力を加えて秩序化した場合,中性子散乱とは逆に,臨界圧力以上でラマン散乱強度が増大することを示した。この研究は上智大学の実験グループとの共同研究という形で進められ,その成果はJ.Phys.Soc.Jpn.77(2008)033702(4 pages)として出版されている。当初の研究計画通り、スピンダイマー系における磁気励起の理論を、磁気異方性のある場合に拡張した。具体的には、スピンダイマーの平均場解を数値的に求め、得られた局所的な状態(スピン多重項)に対してボーズ粒子を導入し、磁気励起を記述する理論を定式化した。この方法は複雑な磁気異方性がある場合でも計算機を用いて比較的容易に磁気励起が得られるという特徴があり、拡張性が高い理論である。次に、上述のように定式化した理論を、スピンダイマー系における電子スピン共鳴へ適用し、選択則を導いた。この成果は磁気励起の理論とともに、J. Phys. Soc. Jpn. 77(2008)074712(13 pages)として出版されている。当初の研究計画には無かったが、スピンダイマー系の圧力誘起量子相転移にともなう磁気励起を詳しく解析した。その結果、圧力誘起磁気秩序相では、磁気モーメントが伸び縮みする振幅モードスピン波が実際に観測されていることを、非弾性中性子散乱の実験結果と理論を比較して明らかにした。この成果は実験結果とともに、Phys. Rev. Lett. 100(2008)205701(4 pages)として出版されている。磁場誘起秩序相において観測された磁気ラマン散乱の実験結果を理論的に解析した。その結果、スピンダイマー系において、磁気ラマン散乱は振幅モードスピン波を選択的に観測するプローブであることを明らかにした。この成果は、Phys. Rev. B 77(2008)134420(5 pages)として出版されている。2009年度は当初の計画通り、複数のスピン(マルチスピン)が基本単位となって相互作用する系の磁気励起について、振幅モードスピン波の観点から研究をおこなった。そのため、このような特徴をもつ典型的な物質としてCu_2Fe_2Ge_4O_<13>を具体的に取り上げ、磁気励起を詳しく調べた。

この物質では4つのスピンが基本単位を構成する。その中にはCuによるS=1/2スピンが2つあり、それらが強く結合してダイマーを形成している。また、FeによるS=5/2スピン(モノマー)が2つあり、それらがCuダイマーに弱く結合しているという特徴がある。Cu_2Fe_2Ge_40_<13>は、このようなマルチスピンが互いに相互作用している系として捉えることができる。マルチスピンを1つの原子のように扱うため、マルチスピン部分に対する構造因子を導入し、拡張されたホルシュタイン・プリマコフ理論をマルチスピンのスピン多重項に適用して動的スピン相関関数を計算した。その結果、低エネルギー領域ではFeのモノマー部分を反映した通常のスピン波励起があり、実験結果を定量的に説明できることがわかった。これに加えて、高エネルギー側にCuダイマーを反映した励起があり、この中に振幅モードが通常のスピン波励起と同程度の中性子強度で現れていることがわかった。また、ラマン散乱強度を計算し、ラマン散乱が振幅モードを選択的に観測することも示した。マルチスピンが相互作用する系では、量子効果によって秩序化したモーメントが極端に縮む場合がある。その際には振幅モードが低エネルギー領域に出現し、中性子散乱・ラマン散乱に十分な強度を持つことがわかった。振幅モードスピン波の観点から磁気励起の新しい側面を明らかにする本研究は、今後、このような系の磁気励起を解析する際に有用である。