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頑健統計量に基づく多変量統計理論

しかしながら上記の線形モデルの理論を基に,非線形モデルの頑健理論の構築は可能であると考えている。1標本と2標本モデルにおいて尺度について不変なスチューデント化された頑健統計量に基づいて位置パラメータの区間推定法を提案した。標本サイズが大きい場合の提案された頑健統計量の漸近正規性を漸近的線形性や分布収束の理論を使って導き,統計量の漸近的性質が調べられた。ヒューバーのM推定量の漸近理論ではFisher's consistency ∫^∞_<-∞>ψ(x)dF(x)=0が必要であるが,私の2標本の理論ではその条件が必要でなく密度関数が対称である必要はない。密度関数が対称である場合には,正規理論による最良区間推定法に対する提案した手法の漸近相対効率は一標本の標本平均に対するヒューバーのM推定量の漸近相対効率に一致している。数式を基に,観測値が正規分布以外の分布に従っている場合に,正規理論による最良区間推定法よりも提案した統計手法が非常に良く,正規分布のときは提案した手法がすこしだけ劣ることが解り,提案した手法の分布に対する頑健性が導けた。特に,正規分布から大きく離れた分布の場合は提案した区間推定法の有効性は顕著であった。著書『統計科学』に,パラメトリック法,ノンパラメトリック法と研究対象のセミパラメトリック法も紹介した.更に,データの分布の探索や正規性の適合度を調べ,これを基に,3種の手法の選択方式を論述した.解析の信頼性を高めるこれらの手法と選択方式により,これまでよりも高度なデータ統計解析が可能となった.研究対象の頑健統計解析法のすべてについて,Microsoft Windows上で動作可能な実行可能形式のプログラムを用意した.これらの頑健統計解析法を含む実行可能形式のプログラムを集めたものを,Esoftと呼び,白石高章のホームページhttp://crystal.sci.yokohama-cu.ac.jp/book.htmlからEsoftをダウンロードできるようにした.著書『統計科学』にEsoftの実行方法を述べた.1標本と2標本モデルにおいて,尺度について不変なスチューデント化されたM統計量に基づく位置パラメータの区間推定法を漸近理論に基にして提案した。漸近理論とシミュレーションにより,信頼区間を構成するパラメータの値を決定した。正規理論による最良区間推定法に対する提案した手法の漸近相対効率を数値積分によって求めた。この結果,正規分布の場合には提案した手法は少し劣るが,ロジスティック,混合正規分布,両側指数分布の時には,提案した手法は非常に良いことが解った。さらに,非対称分布の場合は提案した区間推定法の有効性は顕著に良かった。これにより提案した手法の分布に対する頑健性が導けた。著書『統計科学』(2003年3月出版)のつづきとして,多標本モデルにおけるパラメトリック法,ノンパラメトリック法と研究対象のセミパラメトリック法についての紹介と,データの分布探索や正規性の適合度を基にした3種の手法の選択方式を白石高章のホームページhttp://crystal.sci.yokohama-cu.ac.jp/book.htmlに掲載した.
肝細胞内ヘム代謝障害の非アルコール性脂肪性肝炎進展への関与

本研究は、ヘム代謝障害とHO-1の防御機構破綻が相乗的に非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)の病態の進展を加速させているという申請者らの仮説を検証する。そのために、まず脂肪肝モデル細胞を用いてin vitroでNASHにおけるヘムの代謝変動、及びその際の細胞障害性への関与、そのメカニズムを明らかにする。続いて、NASHモデル動物を用いて、肝細胞内ヘム代謝障害を是正あるいは増悪させた際にどのような影響が表在するかを検証し、NASH病態進展とヘム代謝障害との因果関係を明らかにする。
周期積分とモチーフの幾何と数論

また混合楕円モチーフについて、深さフィルトレーションをあたえるモチーフのフィルトレーションを定義した。高次チャウ群からコホモロジーへのサイクル写像の像の次元が大きい曲面の構成をした。2変数超幾何方程式系が可約になる特別なパラメーターに関するSchwarz写像を研究した。このタイプの周期逆写像をテータ関数を用いて記述した。種数2の代数曲線族についてのAbel-Jacobi写像の像特徴づけた。(1)Pollackは楕円曲線の基本群のDerivation Lie algebraの特殊な元をGaroufalidisによる構成法を用いて定義し、さらにそれらの間の関係式を発見した。この関係式はcusp formに対して得られるものである。これらが実際に幾何学的な意味があるか、つまりモチーフ的な元の関係式からくるかという問題に関して昨年、バー複体のレベルでモチーフ的な関係式が存在することを示したが、これが実際に普遍楕円曲線から原点を除いたものの基本群と関連しているか、という問題に取り組んだ。周期を計算することにより、p-関数の微分が現れることを発見した。(2)混合テイトモチーフに関して、Bloch-Krizの構成法でとくにpolylog motifの計算に使えるような理論に書き換えることをおこなった。これは木村氏と花村氏との共同研究である。3つ組みについて理論を構築すること、カレントの制限あるいはそれに代わる理論について研究した。主に抽象的な部分としてドラム次元とベッチ実現を解析的実現で比較する構造をもとに微分次数代数、すなわちDeligne代数と呼ばれる微分次数代数を構成して、その代数に関するバー複体が混合テイトホッジ構造を分類するホップ代数となることを用いて、サイクル微分次数代数からDeligne微分次数代数への代数準同型が存在するところから実現関手を構成した。その応用としてポリログ余加群に対するホッジ実現が実際に周期としてポリログが現れることをしめした。これはブロックとクリズの論文における不完全なてんを補ったものである。さらにsemi-algebraic cycleを用いることによりブロックの論文に仮定されていた仮定をゆるめることへの道筋がたった。(2)Kummer曲面に対する2tau写像を書くことをした。これは種数2の曲線に関するトマエの公式に利用できるとおもわれる。ここでは$12A_1$モデルが重要であることがわかった。1.高次チャウ群からコホモロジーへのサイクル写像の像の次元が大きい曲面の構成をした。高次チャウ群はチャウ群の右完全性を補完するために考案されたものであるが、そのの元を実際に構成することは難しい。これを構成するのために多くの直線を含む曲面を取り上げた。さらにそれらの元が十分に独立であることを調べるために、エタールコホモロジーにおけるサイクル類を考えた。そこから由来するコホモロジーの拡大を考えて、その群のコホモロジークラスを計算した。実際の計算はモノドロミー・ウエイト・フィルトレーションをもちいて局所的な計算に帰着し、さらにそれを、2重対数関数の解析接続公式に帰着した。2.既約でないエクスポネントをもつ超幾何方程式に関連する曲面のコホモロジーにはいる混合ホッジ構造の研究をした。これまで、周期写像は簡約型代数群に付随する対称領域をターゲットとしていたが、このようなタイプの周期写像はそれらとベクトル空間との積がターゲットとなる。さらにその逆写像をテータ関数を用いて記述した。この曲面は直線の配置で分岐する被覆で得られるが、配置を回復するには拡大類に関する周期を用いなくてはならないところが、これまでの周期写像とは異なるところである。これを正確に定式化するためにホッジ構造の拡大の理論が不可欠となった。3.代数多様体のベクトル・バンドルに付随するグラスマン多様体を相対的なプリュッカー埋め込みで埋め込んだときの次数の明示公式をえた。これは母関数の形で書くと、セルバーグ積分に関するカデルの公式が使え美しい式になる。

これを正確に定式化するためにホッジ構造の拡大の理論が不可欠となった。3.代数多様体のベクトル・バンドルに付随するグラスマン多様体を相対的なプリュッカー埋め込みで埋め込んだときの次数の明示公式をえた。これは母関数の形で書くと、セルバーグ積分に関するカデルの公式が使え美しい式になる。(1)Xをpが冪零かつ滑らかなスキームとするとき、適当な仮定の下でXのフロベニウス捻り状の準冪零可積分p接続つき加群の圏とX状の準冪零化石分接続つき加群の圏が圏同値となり、これはOgus-Vologodsky対応の部分的な一般化となる。(2)混票数(0,p)の完備離散付値環上の開半安定還元スキームXの特殊ファイバー上の対数的過収束アイソクリスタルのなすある圏からXの一般ファイバー上の可積分接続付き加群のなすある圏への代数化関手が適切な仮定のもとで、淡中双対の全射性をさだまる。(3)標数0の対数的標準点上の準射影的単純交叉対数的代数多様体に対して適切な対数的可積分接続付加群のなす圏の淡中双対として定まるドラーム基本群がホモロピー完全列をなし、幾何学的副三角化可能商に対しては最初の射の単射性もいえる。今年度はこの定理の証明を修正した。(4)混合TateモチーフのHodge実現関手の構成の研究を続けた。周期積分を使ってHodge実現を定義するために、semi-algebraic setを使ってある鎖複体を構成した。今年度はその鎖複体が必要な性質を持つことを証明した。さらに対数積分によって得らaugmentationを研究した。その際必要となる、一般化されたコーシー公式を証明した。これはブロック・クリズの論文のなかで公理として仮定されたものである。今後は、BlochとKrizの定義したHodge実現と周期積分を使ったHodge実現が同じであることを証明する。(5)ホッジ実現の時には深さフィルトレーションをあたえるような絶対ガロア群の冪零商とモチビックガロア群における新しいフィルトレーションを定義した。これはテイト曲線の基本群の上に定まる楕円フィルトレーションによって得られるものである。混合楕円モチーフの理論をもちいると、尖点形式との関係を考えることができる。この構造を用いると、いくつかの標準的な予想のもとにブロードハースト・クライマー予想のある部分が確認できる。26年度が最終年度であるため、記入しない。代数幾何26年度が最終年度であるため、記入しない。ブロックの混合テイトモチーフの論文の不完全な点が以前ははっきりした形で述べられなかったがかなりはっきりした形でその妥当性を完全にするための方策がはっきりしてきた。示すべき定理とそのための道具が整備されてきた。1.曲面上のチャウ群の構成についてはこれまでミュラースタック、コリノ、斉藤秀司らが構成したものなどがあったが実際に高い階数のものが構成された例が少なくかった。
拡張ナノ空間における単一細胞分析のための流体インターフェースの開発と応用

近年の医学・生物学では、個々の細胞の活動を把握し理解するため、タンパク質を単一細胞レベルで調べる研究ツールの開発が求められている。高選択的なタンパク質分析法として免疫分析法が普及しているが、既存手法の分析場体積は細胞体積よりも桁違いに大きいため、単一分子・単一細胞分析は困難であった。一方、筆者の所属研究室ではガラス基板上に作製した拡張ナノ空間(10-1000nm)を用いた分析手法の研究を進めている。拡張ナノ空間は体積がfL-aLと細胞体積(pL)よりも3桁以上小さく極微量分析に適した空間であるため、単一細胞レベルの分析が実現できる。今年度は、第1年目に開発した拡張ナノ流路内の抗体部分修飾法および第2年目に実証した高効率分子捕捉を総合的に応用して、酵素による化学増幅および微分干渉熱レンズ顕微鏡による超高感度定量を組み合わせ、単一分子・可算個分子分析を実現する免疫分析拡張ナノ流体デバイスを開発した。まず、単一分子を検出できるよう流路サイズと酵素反応条件を設計した。酵素反応系として高い化学増幅効果が期待できる西洋ワサビペルオキシダーゼとテトラメチルベンジジンを用いた。次に、抗体を部分的に固相化したナノ流路で目的分子に対してサンドイッチ複合体を形成し、酵素反応後に蓄積した発色基質を微分干渉熱レンズ顕微鏡で検出したところ、信号が得られた。得られた信号と試料導入時に発生するサンプリングノイズ(ポアッソン分布)を比較したところ、確率的に起こりやすい分子数に相当する信号が得られたことから、本デバイスが単一分子・可算個分子を分析できる性能を有していることを実証できた。本研究により、分析化学において濃度定量から可算個分子の定量への変革をもたらし、極限の分析化学を実現した。研究の目的は拡張ナノ空間に免疫分析を集積化し、単一分子・可算個分子分析可能なデバイスを開発することである。最終年度として、1,2年目の成果を総合して応用し、わずかな試料に含まれる極微量の目的分子を定量できるデバイスを開発することができた。今後、本デバイスは単一細胞レベルの極限分析法を提供して医学・生物学などの関連分野に大きく貢献すると期待される。そのためには、実験誤差および本質的に存在する統計誤差を区別し考察・議論することにより、定量分析の精度・正確度を向上させることが必要である。また、本研究の成果は、シナプスなど10-100nmスケールの細胞内・細胞膜間における分子反応機構の解明や、秒スケールでほぼ100%の目的分子を分析できることを利用した超高効率・迅速医療診断へと展開できると考えられる。本研究は、拡張ナノ空間を利用した新しい単一細胞・単一分子分析システムを創成することを目的とする。当研究室で研究を進めている拡張ナノ空間は大きさが101000nm、体積はfLaLであり、単一細胞体積よりも小さな空間体積をもつため、単一細胞内のタンパク質等のような、極微量生体試料の分析に応用できる。今年度は細胞の前処理操作を行うインターフェースを開発(計画では一年目を予定)し、数pLの液滴を利用した前処理操作を集積化したほか、拡張ナノ空間を利用した免疫分析の集積化に必要な生体分子パターニング法の構築(計画では二年目を予定)を行った。酵素標識分子を用いた免疫分析では免疫反応体を固相化する必要があるが、拡張ナノチャネル作製においては石英基板を1000度以上に加熱して熱融着するため、高温による生体分子の破壊が問題となっており、ナノ流路表面の特定の部分のみに生体分子を固定化することが課題となっていた。今回、熱融着を用いず、低温で基板を接合する技術を利用し、ナノ流路表面に生体分子を固定化する方法を構築した。結果として、固定化生体分子にDNA分子を用い、そのパターニング幅を50300mmの範囲で制御することに成功した。パターニングされたDNA分子は塩基配列選択制および二重鎖形成能を保持していること、また、二重鎖形成および変性のサイクルを繰り返すことができることを確認した。本研究により、拡張ナノチャネル表面において、生体分子の選択的相互作用を利用した分析対象の分子捕捉の位置と大きさを制御することが可能になった。本手法を利用し、拡張ナノ空間を利用した免疫分析や、単一細胞内のタンパク質の定量分析に展開できると考えられる。近年、医学・生物学において、単一細胞内の極微量なタンパク質を定量する手法の開発が求められている。免疫分析の微小化が盛んに研究されているが、既存の手法では反応場の体積が単一細胞の体積よりも桁違いに大きく、分析は困難である。一方、我々はガラス基板上に作製した拡張ナノ空間(10-1000nm)を用いた分析手法の研究を進めている。拡張ナノ空間はfL-aLと単一細胞体積pLよりも小さな反応場をもつため、極微量試料の分析が実現できる。免疫分析を集積化するためには、ナノ流路内の定位置に目的タンパク質を選択的に捕捉することが課題となる。しかし、従来の基板接合法では、事前に修飾した有用官能基が高温ないしプラズマ照射によって損傷してしまう問題があるため、抗体の部分固相化は困難であった。そこで昨年度、真空紫外光リソグラフィーと低温接合による部分修飾の原理をDNAを用いて実証した。今年度はこの手法の利用をさらに進め、タンパク質の非特異吸着を抑制できる表面を設計し、抗体を部分的に固相化した免疫分析デバイスを作製した。抗原抗体反応のモデルとして抗マウスIgGおよび蛍光標識マウスIgGの組み合わせを用い、デバイス内の分子捕捉領域を蛍光によって可視化したところ、フォトマスクの幅とほぼ同じ大きさの分子捕捉領域が形成できていることが確認できた。

構築した抗原抗体反応場の体積は86fLと従来と比べて5桁以上低減でき、単一細胞よりも小さな反応場を構築することにはじめて成功した。反応初期速度(反応開始後から18秒間)を濃度に対してプロットしたところ、良好な濃度依存性が確認できた。従来のマイクロ免疫分析と比べて、試料体積810fL、検出限界3zmolと桁違いに性能を向上できた。以上より、拡張ナノ空間における分子捕捉をはじめて実証した。本研究の成果は単一細胞内のタンパク質の定量分析に展開できると考えられる。近年の医学・生物学では、個々の細胞の活動を把握し理解するため、タンパク質を単一細胞レベルで調べる研究ツールの開発が求められている。高選択的なタンパク質分析法として免疫分析法が普及しているが、既存手法の分析場体積は細胞体積よりも桁違いに大きいため、単一分子・単一細胞分析は困難であった。一方、筆者の所属研究室ではガラス基板上に作製した拡張ナノ空間(10-1000nm)を用いた分析手法の研究を進めている。拡張ナノ空間は体積がfL-aLと細胞体積(pL)よりも3桁以上小さく極微量分析に適した空間であるため、単一細胞レベルの分析が実現できる。今年度は、第1年目に開発した拡張ナノ流路内の抗体部分修飾法および第2年目に実証した高効率分子捕捉を総合的に応用して、酵素による化学増幅および微分干渉熱レンズ顕微鏡による超高感度定量を組み合わせ、単一分子・可算個分子分析を実現する免疫分析拡張ナノ流体デバイスを開発した。まず、単一分子を検出できるよう流路サイズと酵素反応条件を設計した。酵素反応系として高い化学増幅効果が期待できる西洋ワサビペルオキシダーゼとテトラメチルベンジジンを用いた。次に、抗体を部分的に固相化したナノ流路で目的分子に対してサンドイッチ複合体を形成し、酵素反応後に蓄積した発色基質を微分干渉熱レンズ顕微鏡で検出したところ、信号が得られた。得られた信号と試料導入時に発生するサンプリングノイズ(ポアッソン分布)を比較したところ、確率的に起こりやすい分子数に相当する信号が得られたことから、本デバイスが単一分子・可算個分子を分析できる性能を有していることを実証できた。本研究により、分析化学において濃度定量から可算個分子の定量への変革をもたらし、極限の分析化学を実現した。実用のための課題を残しているものの、一年目に予定していた単一細胞の前処理操作の集積化に成功した。また、単一細胞分析デバイスの開発に必要な課題の一つである、拡張ナノ空間表面における生体分子のパターニング法を確立できた。研究の目的は拡張ナノ空間に免疫分析を集積化し、単一細胞分析システムを構築することである。今年度、免疫分析の集積化のための重要な課題である抗体の部分固相化および分子捕捉の実証に成功した。分子捕捉の性能は従来のマイクロ免疫分析と比べ桁違いに向上することが示された。単一分子レベルの免疫分析実現のための重要な結果が得られ、かつ今後の実験に必須のツールを構築することができた。研究の目的は拡張ナノ空間に免疫分析を集積化し、単一分子・可算個分子分析可能なデバイスを開発することである。
ポーランド農業の生産構造とその改革

市場経済への移行に1990年より取り組んでいるポーランドにおいて、需要サイドの経済調整政策は一応の成果を修めつつあるが、供給サイドの構造調整はなかなかはかどっていない。そしてポーランド経済の基礎となっている農業部門の生産性を上昇させることは、現在の供給サイドの構造調整の中心的課題になっている。この研究は、1950年から1988年までの市場経済移行以前のポーランド農業における国営農業部門と民営農業部門の生産構造、生産技術、生産要素の利用、全要素生産性の変化を比較分析し、両部門の相違点を明らかにし、それが生じた要因を分析するものであった。そして本研究により、生産技術・経営組織に関して自由度が高くまだ利潤最大化が可能でかつ異なったインセンティブ構造を持っていた民営農業部門であったが、生産投入財市場や生産物市場が政府によって独占状態にあったため生産性の向上が阻害されていたためにパフォーマンスも必ずしもよくなかたことが確かめられた。さらに1989年からの市場経済への移行後にとられた主要政策により、この農業部門がどのように変貌を遂げつつあるか生産構造の変化が掌握された。まず、補助金の削減と貿易の自由化により農業部門に対する保護が著しく低下したことが観察された。さらに緊縮的な財政・金融政策により総需要が抑制されたために農産物に対する需要も低下し国際競争の激化とあいまって農産物価格の低迷が見られた。これはさらに農産物供給を低下させ農業部門の収益率を低下させることとなった。政府の農業部門の保護は、関税率の引き上げ等により復活基調にあるとはいえこの部門は大きな転機をむかえている。実質金利も高く市場条件も厳しい中で生産構造変化が遅々として進まない民営農業部門と、負債を抱え民営化もあまり進まず規模の経済を生かしきっていない旧国営農業部門の現状が確認された。そして農業生産性の向上と農産加工を含む農業関連産業の発展がこの農業部門の経済成長への今後の貢献を考えた場合に急務の課題となっていることも確認された。これは西側の先進国も直面している構造上の問題であると考察された。ハンガリー等地の東欧諸国が土地所有権再移転に伴う問題に直面して農業生産が低迷している中で、民営農業部門の割合が大きかったために土地所有権再移転問題がそれほど深刻でないポーランドにおけるこれらの構造上の問題は今後の他の東欧諸国における農業部門の課題を先取りする意味で重要な政策的含意を持っているものと考えられる。このようにポーランドの農業発展を規定する経済的要因と非経済的要因が改革前後においてどう変わってきているのかが明確にされた。さらに平成6年度においては、個別農家聞き取り調査も実施され、国レベルのマクロの変化のみならず農家レベルにおける改革による経済環境の変化と農家の対応についてその実態が把握された。本年度と以前からの調査・分析結果を踏まえ、研究代表者及び研究分担者は共同でとりまとめ作業を行った。この目的もあり研究代表者は現地に行き、現地研究分担者と共同で取りまとめ作業を実施した。さらに研究結果は、ポーランドや米国において発表されこの分野の研究者と意見交換がなされた。このように現地派遣される研究代表者は、現地研究分担者と本研究プロジェクトに関する分析結果のすりあわせを行った。これは整合性を持った形で全体の取りまとめをするために必要な作業であった。また、ポーランド農業を取り巻く情勢は刻々と変化しており、政策的含意を考察する上で必要になる最新の経済・農業政策について情報を入手するためにも現地派遣は必要であった。さらに同時に、研究結果のポーランドと米国における報告も同時に行われ貴重なコメントを得ることができた。これも、研究結果を国際的に公表し意見の交換をはかるために必要な作業であった。今後、分析結果を本の形にまとめ、研究成果を公表する計画である。

実質金利も高く市場条件も厳しい中で生産構造変化が遅々として進まない民営農業部門と、負債を抱え民営化もあまり進まず規模の経済を生かしきっていない旧国営農業部門の現状が確認された。そして農業生産性の向上と農産加工を含む農業関連産業の発展がこの農業部門の経済成長への今後の貢献を考えた場合に急務の課題となっていることも確認された。これは西側の先進国も直面している構造上の問題であると考察された。ハンガリー等地の東欧諸国が土地所有権再移転に伴う問題に直面して農業生産が低迷している中で、民営農業部門の割合が大きかったために土地所有権再移転問題がそれほど深刻でないポーランドにおけるこれらの構造上の問題は今後の他の東欧諸国における農業部門の課題を先取りする意味で重要な政策的含意を持っているものと考えられる。このようにポーランドの農業発展を規定する経済的要因と非経済的要因が改革前後においてどう変わってきているのかが明確にされた。さらに平成6年度においては、個別農家聞き取り調査も実施され、国レベルのマクロの変化のみならず農家レベルにおける改革による経済環境の変化と農家の対応についてその実態が把握された。本年度と以前からの調査・分析結果を踏まえ、研究代表者及び研究分担者は共同でとりまとめ作業を行った。この目的もあり研究代表者は現地に行き、現地研究分担者と共同で取りまとめ作業を実施した。さらに研究結果は、ポーランドや米国において発表されこの分野の研究者と意見交換がなされた。このように現地派遣される研究代表者は、現地研究分担者と本研究プロジェクトに関する分析結果のすりあわせを行った。これは整合性を持った形で全体の取りまとめをするために必要な作業であった。また、ポーランド農業を取り巻く情勢は刻々と変化しており、政策的含意を考察する上で必要になる最新の経済・農業政策について情報を入手するためにも現地派遣は必要であった。さらに同時に、研究結果のポーランドと米国における報告も同時に行われ貴重なコメントを得ることができた。これも、研究結果を国際的に公表し意見の交換をはかるために必要な作業であった。今後、分析結果を本の形にまとめ、研究成果を公表する計画である。現地調査では,経済分析に必要な技術・制度に関する情報とデータ収集及びヒアリングが行なわれた。ワルシャワにある農業食糧研究所,農業省,ワルシャワ大学農学部,ワルシャワ経済大学農業食糧経済学科におけるヒアリングの他に旧国貝農場および協同場,伝総的な小規模農家,近代的な資集約的農家に対する聞き取り調査がサンプル的に実施された。上記の調査以外にワルシャワ農業食糧研究所に保管されている過去70年及ぶ農家経営調査データ整理して,生産要素,中間生産物および最終生産物の量およびそれらの価格についてデータベースを作るために必要な手続きが行なわれた。市場経済導入後の価格データに関しては,農業省から入手して,主要都市ごとに主要農作物についてデータベースが作られた。データ分析に関しては,生産関数および成長会計分析法を使い全要素生産性を求め,部門間,地域間,市場経済導入の前と後の生産効率の比較を行っている。これとは別に生産物を穀物と畜産物に分けて,経済的要因(要素および生産実価格)と非経済的要因(制度変化や技術進歩等)が生産量および出荷量に及ぼす影響を計量モデルを使い,統計的に分析している。
細胞増殖因子受容体チロシンキナーゼ細胞増殖の制御機構

本研究はチロシンキナーゼ活性をもつ細胞増殖因子レセプターの1つとしてインスリンレセプターをとりあげ、新しい方法によりチロシンキナーゼの基質を見出し、細胞増殖シグナルの伝達機構を明らかにすることにより、発癌機構の解明に寄与することを目的とする。インスリンレセプターはインスリンが結合するαサブユニットと、それにより活性化されるチロシンキナーゼドメインをもつβサブユニットよりなる。このβサブユニットのみではチロシンキナーゼが常に活性化されているので、インスリンレセプターcDNAからαサブユニット部位をとりのぞき、βサブユニットのみを大量に発現しているクローンを現在選択中である。またコントロールとして、チロシンキナーゼ1030番目のリジン(ATP結合部位)をメチオニンに変えてチロシンキナーゼ活性を失ったcDNAのβサブユニットを発現させそれを安定かつ大量に発現しているクローンも選択中である。この2つのクローンよりβサブユニットを精製し、λgtIIの発現ライブラリーの系でこのチロシンキナーゼの特異的基質となるcDNAクローンを選択する。そしてその一次構造を決定したい。
脳神経科学の総合的推進

平成6年度は2回(平成5年10月29日、平成6年1月24日)の班会議を開催し、脳科学の重点研究分野、重要な研究手法、脳研究の総合推進方策などを討議した。その結果、重点研究分野として、1)分子生物学(シナプス伝達と可塑性、遺伝子発現、神経回路形成)、2)発達神経生物学(細胞分化、神経結合形成)、3)認知神経科学(脳の機能マップ、精神物理学、情報のコーディング、記憶と学習)、4)計算論的神経科学(神経回路網の学習と自己組織、階層順逆ダイナミックス、情報表現、人工頭脳)、5)行動神経科学(情報と行動、価値判断系、自律系)、6)システム神経科学(随意運動、運動プログラム、複合運動、運動学習、睡眠、生体リズム)、臨床神経科学(神経疾患の遺伝子解析、老年痴呆、虚血性脳疾患、免疫性神経疾患、精神病)、また、重要な研究手法として、1)遺伝子工学的手法(遺伝子解析、遺伝子ノックアウト、遺伝子導入)、2)神経生物学的手法(標本:一次培養、器官培養、切片標本、計測:機能的NMR、PET、脳磁場、光学的計測、共焦点顕微鏡、刺激:コンピュータ刺激、caged、glutamate,磁気刺激)、3)コンピューター技術(イメージ処理、実験ソフト)、4)臨床医学的手法(遺伝子治療)などを策定した。
文化財建築物に適用される地震火災対策の実効性向上に関する研究

本研究では,物理的知見に基づき構築された延焼モデルを利用することで,文化財建築物を地震火災の被害から守るために整備される各種対策の有効性を,定量的に評価する手法の開発を行った.本評価手法では,周辺市街地で発生した火災が評価対象となる文化財建造物に燃え広がるまでの流れをイベントツリーの形で整理し,各事象の発生確率を考慮したモンテカルロシミュレーションを行うことで,市街地における特定の建物の焼失リスクの評価を行っている.さらに,開発した評価手法を利用することで,現行の地震火災対策の課題を整理し,それらの実効性を向上させるための方策を明らかにした.本研究では,物理的知見に基づき構築された延焼モデルを利用することで,文化財建築物を地震火災の被害から守るために整備される各種対策の有効性を,定量的に評価する手法の開発を行った.本評価手法では,周辺市街地で発生した火災が評価対象となる文化財建造物に燃え広がるまでの流れをイベントツリーの形で整理し,各事象の発生確率を考慮したモンテカルロシミュレーションを行うことで,市街地における特定の建物の焼失リスクの評価を行っている.さらに,開発した評価手法を利用することで,現行の地震火災対策の課題を整理し,それらの実効性を向上させるための方策を明らかにした.本研究では,文化財建築物を地震火災の被害から守るために整備される各種対策の中でも「消火系対策」に着目し,これらの有効性を定量的に評価・分析可能な手法の開発を行う.さらに,この作業を通じて,現在の「消火系対策」の実効性を向上させるための方策を探り,より信頼性の高い地震火災対策の整備に資することを目的としている.平成22年度は,地震火災による文化財建造物の焼失リスク評価手法の開発を行った.ここでは,周辺市街地で発生した火災が評価対象となる文化財建造物に燃え広がるまでの流れをイベントツリーの形で整理した.次に,イベントツリーにおける各事象の発生確率を考慮したモンテカルロシミュレーションを行えるようにすることで,市街地における特定の建物の焼失リスク評価が可能となった.現時点では,各種「消火系対策」のうち,住民もしくは消防機関による初期消火活動の効果を評価することが可能となっている.平成23年度には,延焼が始まった後の消火活動の効果も評価できるようにすることで,総合的な「消火系対策」の検証を可能にすることを目指す.なお平成22年度は,開発したリスク評価手法を用いることで,京都市内にあるいくつかの文化財建造物を対象としたケーススタディを行い,複数の想定地震のもとでの各文化財建造物の焼失危険性について分析を行った.この結果,文化財建造物の中には周辺と一体的に市街地を形成しているものもあり,こうした文化財建造物については,文化財建造物単体を対象とするだけでは足りず,周辺の市街地を含めた一体的な防災計画の立案が必要であることが明らかとなった.本研究では,物理的知見に基づき構築された延焼モデルを利用することで,文化財建築物を地震火災の被害から守るために整備される各種対策の有効性を,定量的に評価するための手法の開発を行う.さらに,開発した評価手法を利用することで,現行の地震火災対策の課題を整理し,それらの実効性を向上させるための方策を明らかにすることを目的としている.平成22年度は,密集市街地に立地する文化財建造物の地震火災リスクを評価する手法を開発した.平成23年度は,リスク評価で利用している物理的延焼モデルに改良を加えることで,地域住民による消火活動,および沿道の散水設備が地震火災の危険性を低減する効果について評価を行えるようにした.このうち,地域住民による消火活動については,消火活動機材を利用できる地域住民の参集時間や,機材の起動時間などについても評価できるようにすることで,当該地域における消防訓練等の取り組みが地震火災リスク低減に及ぼす効果についても評価できるものとなっている.また,沿道の散水設備については,部材燃焼実験の結果をもとに,炎上建物から放射伝達される熱エネルギーの低減効果を評価している.最後に,こうして開発したリスク評価手法を,いくつかの歴史的建造物が集積する町並み(国内の重要伝統的建造物群保存地区と国外の世界文化遺産指定集落)に適用した,リスク評価にあたっては,対象地域における住民の防災活動の状況や,利用可能な消火設備・水利の状況を反映した計算を行うことで,対象地域が曝される地震火災リスクの実態を評価した.次に,実態評価の結果明らかとなった問題点を解決するため,いくつかの対策を考案した.また,これらが講じられた場合の地震火災リスクについても調べることで,対象地域に適した地震火災対策を抽出した.
社会調査の基盤を提供する自由回答の自動コーディングシステムの開発と公開

社会調査では回答者の職業や産業は重要で、正確さを期するために自由回答で収集する場合が多い。しかし、統計処理のために収集後にコード化する作業が必須で、最近では国内標準コードに加えて国際標準コードの要請も生じており、コーダの負担が増大している。本研究では、自然言語処理や機械学習など人工知能における最新の成果を適用してコーディング作業を自動化し、結果をWebにより入手できるシステムを開発した。その際、各コードには人間による見直しが必要か否かを3段階の確信度で付与するため、作業の大幅な軽減が見込める。本研究では、昨今大規模化する社会調査において、自由回答を少ない労力で正確に基礎データに変換し随時提供できるシステムを開発し、各研究者が自分のパソコンからデータを送信すれば、人間のチェックの要/不要も付与した自動コードの結果が得られるシステムを構築中で、具体的には「産業・職業自動コーディング」を対象とする。初年度である平成22年度の成果は以下の通りである。「研究実施計画」(1)[システム公開]におけるシステム構成が最も単純なルールベース手法による職業自動コーディングシステムのWeb公開については、Web公開に向けプログラム整備を完了した(学会発表「職業・産業自動コーディングシステムのWeb公開に向けて」)。ただし、公開の場である東大社研HPが平成23年度初めに更新予定となったために、公開は次年度に変更。次年度は機械学習手法によるシステムのプログラム整備も完了し、公開を予定。(2)[新システム開発]におけるISCO自動コーディングの性能向上において、(c)有効なアンサンブル学習手法を提案については、手法を提案し有効性の確認実験中である(学会発表「クラス所属確率を用いたアンサンブル学習」「クラス所属確率を用いた多クラスSVMにおけるアンサンブル学習」)。(a)訓練データ増量のために新規データに対する人手によるISCOコード付与については、研究代表者が嘱託研究員であるJGSS(日本版総合的社会調査)プロジェクトの許可によりISCOコードが付与されたデータセット(JGSS-2006、2008、2010)が利用できることになったために取りやめ、すでに利用中の2005SSMデータセットと併せて、ISCO自動コーディングにおける有効な訓練事例を決定するための実験を行った(雑誌論文「ISCO自動コーディングシステムの分類精度向上に向けて一SSMおよびJGSSデータセットによる実験の結果」)。(b)システム既処理データについてのエラー解析については、今年度行えなかったために次年度の課題とする。本研究の目的は、「職業コーディング支援システム」について、機械学習の最新の成果を取り入れた新たな自動コーディングシステムを開発し、Web上で公開することであり、この実現に向けた当該年度の成果は以下の通りである。(1)(分類精度を高めるための)新システム開発サポートベクターマシン(SVM)における有効なアンサンブル学習として、複数の分類器における予測クラスの所属確率を推定して比較し、最大の値をもつ分類器の予測クラスを最終予測クラスとする方法を提案したが(H22年度)、実験を重ね、提案手法の有効性と性質を詳細に調査できた(研究発表「多クラスSVMにおけるクラス所属確率を用いたアンサンブル学習の提案」)。その結果、有効性は示されたが、処理時間がかかることがわかった。(2)システムのWeb公開(1)H22年度にWeb公開用に改変した「ルールベース手法によるシステム」に続き、システム構成がルールベース手法より複雑な「機械学習によるシステム」の改変を行った(研究発表「職業・産業自動コーディングシスムのWeb公開に向けて-機械学習による手法」)。(2)さらに、「ルールベース手法と機械学習を統合したシステム」についても改変を行った。(3)H22年度のシステム改変により「SSM産業コード」、上記(2)により「SSM職業コード」、さらに、上記(2)の応用により「ISC0」(International Standard Classification of Occupations)および「ISIC」(International Standard Industrial Classification of all Economic Activities)の自動コーディングシステムの公開を実現できる見通しがついたため、東大側オペレータの操作画面の設計を行い、ユーザの利用手順について詳細化した(研究発表「社会調査における職業・産業コーディング自動化システムのWeb公開」)。本研究の目的は、「職業・産業コーディング自動化システム」に機械学習の最新の成果を取り入れ、Web上で利用できるように改変および新規開発を行って公開することである。当該年度の成果は以下の通りである。(1)国内標準の職業・産業コードおよび国際標準の職業コードのWeb版自動コーディングシステムの構築1国内標準の職業コードであるSSM職業コードは、すでに開発済みの「ルールベース手法と機械学習を統合したシステム」(ルールベース手法による出力結果を機械学習(サポートベクターマシン;SVM)の素性に追加)をWeb版として改変した。2国内標準の産業コードであるSSM産業コードは、すでに開発済みの「ルールベース手法によるシステム」をWeb版として改変した。

3国際標準の職業コードであるISCO(International Standard Classification of Occupations)は、ルールベース手法を新たに開発することはせずに、SVMにより予測されたSSM職業コードをSVMの素性に追加する「機械学習によるシステム」をWeb版として新たに開発した。SSM職業コードを利用するためには、1で述べたルールベース手法を用いた。(2)機械学習を用いたSSM職業コードおよびISCOに対する3段階の確信度付与機械学習であるSVMにおいては、コードを予測する際に分離平面からのスコアも出力する。人間の作業のさらなる軽減化のため、このスコアを利用して、第1位に予測されたコードに対する確信度を次の3段階(A:「人間の見直し不要」B:「できれば人間の見直し必要」C:「人間の見直し必要」)で付与した。実験の結果、両コードとも、A:約95%、B:約70%、C:約30%の正解率を示した。もっとも有用なAにおけるカバー率は、SSM職業コードでは約30%であったが、ISCOでは約7%であった。「研究実績の概要」で述べたように、研究の目的を実現するために当該年度に計画した実施内容のうち、Web公開のためのシステム改変は順調に進んでいるが、Web公開の実現まで至らなかった点では、達成度を「やや遅れている」とするべきであるが、当該年度「ルールベース手法によるシステム」のみを公開予定で、「ルールベース手法と機械学習を統合したシステム」は次年度に公開としていた計画を、次年度に両者を統一して公開する見通しがついているために、「おおむね順調に進展している」と判断した。24年度が最終年度であるため、記入しない。(1)(分類精度を高めるための)新システム開発について、提案手法の新規性、有効性は認められるものの、複雑であることや処理時間の点で今回のシステムに適用するのは現実的ではないと判断したため、方針を変更し、未使用の正解コード付きサンプルを利用して機械学習の訓練事例の増強をはかることで分類精度を高める方策をとることにする。(2)システムのWeb公開について、まず、「SSM職業・産業コード」の2種類、次に、「ISCO」「ISIC」の2種類について自動コーディングシステムのWeb公開を実現する。公開にあたっては、技術面だけでなく、公開ページの作成や利用上の注意点などについての議論も必要である。さらに、「SSM職業コード」「ISCO」「ISIC」については、自動分類結果の確信度も付与するシステムを構築し、当初に公開したシステムとの入れ替えを行う。
T細胞亜集団の操作による自己免疫病の誘導と自己寛容維持機構の解析

正常BALB/cマウス末梢リンパ球からCD25^+T細胞(CD4^+T細胞の約10%)を除去後、これをBALB/c nu/nuマウスに移入すると様々な自己免疫病が誘導される。また細胞移入の際、CD25^+T細胞を補えば発症が抑制される。従って、自己免疫病発症の抑制及び自己寛容の維持に、CD25^+T細胞が重要な役割を担っていると考えられる。今回、I型糖尿病(IDDM)発症におけるCD25^+T細胞の役割について、BALB/c,NODマウスを用いて検討した。1. CD25^+T細胞による抑制的制御が破綻した状況下で、CD25^-T細胞中の自己反応性T細胞を積極的に自己抗原(β細胞)で活性化できるか検討した。その結果、予めin vitroにてCD25^-T細胞をβ細胞で刺激培養した後にBALB/c nu/nuマウスに移入したところ、膵島炎の誘導が認められた。また、頻度は低いながらも糖尿病発症にまで至るBALB/c nu/nuマウスが認められた。2、糖尿病発症前の正常NODマウス牌細胞中には、IDDM発症に抑制的に作用するT細胞の存在が知られている。この抑制活性が、上記CD25^+T細胞によるものか検討した。糖尿病発症後のNODマウス脾細胞をNOD.scidマウスに移入すれば、糖尿病を誘導できる。この時正常NODマウスの全脾細胞、或いはCD25^-T細胞を同時に移入すると、後者には誘導抑制効果が全く認められなかった。従って、IDDMを自然発症するNODマウスにおいても、CD25^+T細胞はIDDMの発症に抑制的に作用していると考えられる。CD5^+T細胞が免疫抑制能を有すことは、in vitroで細胞分裂増殖能を測定した場合にも認められた。即ち、CD25^+T細胞はCD25^-T細胞の活性化を抑制し、またCD25^+T細胞自身は活性化刺激に対し不応答性を呈した。CD25^+T細胞の免疫抑制作用を阻害し得る単クローン抗体の樹立に成功しており、今後上記免疫抑制の作用機構について分子レベルでの解析を予定している。正常BLAB/cマウス末梢リンパ球からCD25^+T細胞(CD4^+T細胞の約10%)を除去後、これをBLAB/c nu/nuマウスに移入すると様々な自己免疫病が誘導される。1、CD25^+T細胞による抑制的制御が破綻した状況下で、CD25^-T細胞中の自己反応性T細胞を積極的に自己抗原(β細胞)で活性化できるか検討した。その結果、予めin vitroにてCD25^-T細胞をβ細胞で刺激培養した後にBLAB/c nu/nuマウスに移入したところ、膵島炎の誘導が認められた。また、頻度は低いながらも糖尿病発症にまで至るBLAB/c nu/nuマウスが認められた。糖尿病発症前の正常NODマウス脾細胞中には、IDDM発症に抑制的に作用するT細胞の存在が知られている。この時発症NODマウスの全脾細胞、或いはCD25^-T細胞を同時に移入すると、後者には誘導抑制効果が全く認められなかった。CD25^+T細胞が免疫抑制能を有すことは、in vitroで細胞分裂増殖能を測定した場合にも認められた。即ち、CD25^+T細胞はCD25^-T細胞の活性化を抑制し、またCD25^+T細胞自信は活性化刺激に対し不応答性を呈した。2、糖尿病発症前の正常

NODマウス牌細胞中には、IDDM発症に抑制的に作用するT細胞の存在が知られている。この抑制活性が、上記CD25^+T細胞によるものか検討した。糖尿病発症後のNODマウス脾細胞をNOD.scidマウスに移入すれば、糖尿病を誘導できる。この時正常NODマウスの全脾細胞、或いはCD25^-T細胞を同時に移入すると、後者には誘導抑制効果が全く認められなかった。従って、IDDMを自然発症するNODマウスにおいても、CD25^+T細胞はIDDMの発症に抑制的に作用していると考えられる。CD5^+T細胞が免疫抑制能を有すことは、in vitroで細胞分裂増殖能を測定した場合にも認められた。即ち、CD25^+T細胞はCD25^-T細胞の活性化を抑制し、またCD25^+T細胞自身は活性化刺激に対し不応答性を呈した。CD25^+T細胞の免疫抑制作用を阻害し得る単クローン抗体の樹立に成功しており、今後上記免疫抑制の作用機構について分子レベルでの解析を予定している。
支台歯形態とセメントのひずみに着目したCAD/CAM冠脱離のリスクファクター探索

セメントの経時的な重合度を評価するために、重合開始から7日までの重合度をビッカース硬度試験により測定した。重合度は重合開始後4-7日でプラトーに達していた。光照射時間の比較では10秒の群よりも30秒の群の重合度が有意に高い値を示した。支台歯に合着したCAD/CAM冠を模したクラウン引張試験では、10秒光照射群では界面破壊を認めたのに対し、30秒光照射群では一部にセメントの凝集破壊を認めた。クラウン破折試験ではブロックの種類、セメント厚み、接着強化プライマーの有無を比較し、セメント厚み200μm /プライマー(-)群で破断面でのセメントの剥離を観察した。破折強度には有意差を認めなかった。ハイブリッドレジンCAD/CAM冠(以下CAD/CAM冠)はその高い有用性および保険収載により急速に普及が進んだが、冠脱離の頻度が高いことが問題となっている。この問題に対してこれまでCAD/CAM冠とセメント接着について多くの研究が進められてきたが、脱離原因および対策のコンセンサスは未だ得られていない。これまでの臨床研究からCAD/CAM冠支台歯の集積したスキャンデータを基に実際に脱離した症例の支台歯形態を定量的に分析し、支台歯高径やテーパーとCAD/CAM冠脱離の関連を明らかにしていく。また、偏心運動時の応力に対する冠およびセメント材料のひずみが冠脱離に及ぼす影響に着目し、支台歯形態およびセメントの弾性係数の違いが接着に及ぼす影響を三次元有限要素と材料試験から明らかにする。本研究の目的は、上記二つの観点からCAD/CAM冠脱離の原因を究明し、その予防策の発信することである。具体的には、最適な支台歯形態を提案することや、脱離のリスクを明確にすることで補綴装置選択の材料になるよう、実際の臨床における指標を示すことを目指している。本年度は材料試験の面を主に進めてきた。口腔内という過酷な環境で機能するセメントの性質に注目している。特にセメントの弾性係数の違いがCAD/CAM冠接着に及ぼす影響を調べており、試料作製から予備試験を進めている段階である。本研究が順調に進めば、CAD/CAM冠装着時に使用するセメントの選択において、有効な提案ができると考えている。CAD/CAM冠用コンポジットレジンブロックと各種セメントについてせん断応力を測定した。本研究における新規性として弾性係数の異なるMMA系レジンセメントを用いたが、粉液比を統一するために混和法を用いて試料作製を試みたがセメントの流動性が高く、試料を目的の形態に成型できず、粉液比を統一せずに筆積み法を用いるか、筆積み法用の粉液を用いて適切な粉液比を計量し、試料を作製するか検討中である。コンポジット系レジンセメントの試料については概ね作製ができ、2×2×25 mm棒状試料のセメントの強度を測定するための試料を作製している。繰り返し荷重用の試験片に対し、50 MPaの繰り返し荷重をかけてもセメントの界面に亀裂などは認めず、仮説の検討と、荷重条件の見直しが必要である。臨床形態を模した接着強度試験については、予備試験中で、試料の軸面高さが高すぎると引張試験時に支台歯が頸部で破折し、正確な接着強度を測定できておらず、改善が必要である。現在、軸面高さを浅くして予備試験を試みており、安定したデータが得られれば計画を進めていく。臨床データの解析に関しては、パラメータの選定や解析方法を検討している段階である。ハイブリッドレジンCAD/CAM冠(以下CAD/CAM冠)はその高い有用性および保険収載により急速に普及が進んだが、冠脱離の頻度が高いことが臨床的に問題となっている。この問題に対し、セメントの接着強度について多くの研究が進められてきたが、脱離原因および対策のコンセンサスは未だ得られていない。一方、CAD/CAM冠装着直前のサンドブラスト処理により内面の汚染が除去され、接着強度が向上することなど、一部の有用な報告が出始めている。そこで本研究ではまず、CAD/CAM冠に用いられるブロックおよびコンポジット系レジンセメントを用いてせん断応力試験を行った。重合を促進するプライマーにより接着強度への影響が表れるのか、また経時的な接着強度を評価したが、試料群数を多く設定したため、各群の試料数を十分に用意できず、傾向を見ることはできなかった。CAD/CAM冠脱離の原因の一つにセメントの重合不良も原因と考え、光照射の時間がセメントの重合度に与える影響についても検討した。光照射時間の違い、重合促進プライマーの有無によるセメントの重合度を、ビッカース硬度により評価した。過去の報告と照らし合わせ、セメントの重合度(ビッカース硬度)は光照射時間に依存することを認めた。重合度は4日後にはプラトーに達したが、初期に与えた光照射の時間によって最終的な重合度は有意に異なった。また臨床形態を模したクラウン試料について引張試験を行った。軸面高さを調整することで支台歯頸部での破折を避けることができ、セメントスペースを考慮した系で且つ破折パターンが安定した系を得ることができた。光射時間の違いによりセメントの重合度が異なる場合、引張強度に違いを認めた。また破折パターンの違いに傾向を認めた。光照射の違いが接着強度に影響することが示唆された。

重合度は重合開始後4-7日でプラトーに達していた。光照射時間の比較では10秒の群よりも30秒の群の重合度が有意に高い値を示した。支台歯に合着したCAD/CAM冠を模したクラウン引張試験では、10秒光照射群では界面破壊を認めたのに対し、30秒光照射群では一部にセメントの凝集破壊を認めた。クラウン破折試験ではブロックの種類、セメント厚み、接着強化プライマーの有無を比較し、セメント厚み200μm /プライマー(-)群で破断面でのセメントの剥離を観察した。破折強度には有意差を認めなかった。セメントの曲げ強度と繰り返し疲労の接着強度試験を優先し、並行して臨床形態を模した試料の作製を進めていく。繰り返し荷重試験機は1機しかないため、計画的に試料の作製と繰り返し荷重試験を行い、機械が休んでいることのないようにする。MMA系レジンセメントに関しては混和法の粉液では試料作製が困難なため、筆積み法用の粉液を用意し、実臨床で用いる調度を計量し棒状試料並びに合着操作を行う。3次元有限要素解析に関しては臨床形態を模した形態の有意義な結果が得られた後、力学的な現象を捉えるためにin silicoの研究として行う。以上のように材料試験の内容に関しては年度内に英文誌に投稿できるよう、半年程度を目処にデータを獲得し、残りの半年でデータの解析、執筆を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。歯科補綴学29年度が最終年度であるため、記入しない。
超伝導ボルテックスへのスピン注入による新しい長距離伝搬スピン流の実現

第二種超伝導体においては、外部磁場が内部を貫通し局所的に超伝導状態を壊すことでその周りを超伝導電流が渦のように流れる超伝導ボルテックスが生じる。本研究では、超伝導ボルテックスの流れによるスピン流の創成を目指して研究を行った。試料としてs波超伝導体やd波超伝導体の薄膜と強磁性絶縁体薄膜の超伝導|強磁性二層膜を作製し、温度勾配やマイクロ波照射による超伝導体へのスピン流注入実験を行った。超伝導体内に注入されたスピン流をスピン流-電流変換現象を通じて電気的に検出したところ、超伝導状態に特有の電気信号が観測された。この信号が超伝導ボルテックスと関係していることを示し、物理的機構を詳細に検討した。本研究では、超伝導ボルテックスが角運動量を有することに注目し、超伝導ボルテックスへのスピン注入を実験的に実現することを目指す。初年度となる今年度は、1.測定試料となるイットリウム鉄ガーネット(フェリ磁性絶縁体)|MoGe超伝導体接合系の作製と超伝導特性評価、2.マイクロ波あるいは温度勾配を用いたスピン注入実験系の構築、3.MoGeの超伝導状態における温度勾配を利用したスピン注入実験を行った。試料については、良質なMoGe超伝導体薄膜の作製条件は既知であるので、まずスピン注入源となるイットリウム鉄ガーネットの良質な単結晶薄膜を作製する手法を確立した。スパッタ法およびパルスレーザ堆積法を用いてイットリウム鉄ガーネット単結晶薄膜を作製し、これらの結果について2編の論文を発表した。イットリウム鉄ガーネット|MoGe超伝導体二層膜の作製も成功し、無磁場下および磁場下での電気抵抗測定により良好な超伝導特性を有することを確認した。作製したMoGeの超伝導転移温度は5K以下と低温であるため、極低温で安定して測定が可能なスピン注入測定系の構築も平行して行った。マイクロ波実験用に、マイクロ波(GHz領域)ケーブルを挿入したサンプルロッドの作製を行った。測定テストの段階で超伝導マグネットが故障してしまったため、本測定までは至らなかったが、その後も継続してサンプルロッドの改良を進めた。温度勾配を利用した測定については、試料に温度勾配を作るための試料ホルダーを窒化アルミニウムにより作製し、MoGeの超伝導転移温度以下でスピン注入実験を行った。今年度で超伝導ボルテックスへのスピン注入実験を行う準備が整った。来年度は、引き続きスピン注入実験を継続して行う。また、別の試料や測定方法を用いた方法も検討しており、来年度は様々な方向から超伝導ボルテックスによるスピン流の実証を目指したい。本研究では、角運動量をもつ対象物として超伝導ボルテックスに注目し、超伝導ボルテックス・スピン流の創成を目指して研究を行った。試料として、合金系s波超伝導体や銅酸化物d波超伝導体の薄膜と強磁性絶縁体薄膜の超伝導|強磁性二層膜を作製し、温度勾配やマイクロ波照射による超伝導体へのスピン流注入実験を行った。超伝導ボルテックス・スピン流を超伝導体内のスピン流-電流変換効果を通じて電気的に検出することを試みた。結果として、超伝導状態に特有の電気信号が観測された。最終年度後期からは、その結果の物理的起源について考察および追加実験を進めており、論文執筆を間近に控えている。このように2年間の研究活動によって、超伝導ボルテックスを用いた新しいスピン流物理現象を開拓することができた。超伝導ボルテックス・スピン流に関する考察の結果、近年注目を集めるスキルミオンと超伝導ボルテックスの間の物理的類似性に気が付き、またスピン流という観点からは、これまで知られているスピン流との共通点・相違点を整理することで今後の研究の新展開を着想した。以上により、萌芽研究として相応しい成果が得られたものと考える。測定用の超伝導マグネットが故障するなどのトラブルもあったが、試料の作製および測定系の構築は順調に進んでいる。年度末には極低温での温度勾配を用いたスピン注入実験も実際に試すことができた。スピントロニクス別の試料、別の測定方法を用いたスピン注入実験も検討中であり、実行への準備を既に始めている。来年度は今年度準備したスピン注入実験に加え、より多角的に超伝導ボルテックスへのスピン注入実験を行う予定である。