hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
乳癌における血管新生とMRI画像特性に関する研究

近年、3次元MRI画像診断が臨床応用され、術前に乳癌の進展状況をある程度把握できつつある。その中で、MRI特性と乳癌細胞の間質内浸潤または乳管内進展の関連が、乳癌進展をMRI画像から診断する上で、極めて重要であることが浮かび上がってきた。本研究では、乳癌症例の3次元MRI画像と、切除標本の免疫病理学的解析により明かにされる血管新生(angiogenesis)との対比を行い、乳癌における血管新生とMRI画像特性を明らかにすることを目的とした。【対象と方法】浸潤性乳管癌44症例のdynamic MRIにおいての造影剤増強効果と癌組織内の血管新生との関係を調べ、dynamic MRIの有用性、問題点を考察し、癌の悪性度との関係について解析した。造影剤増強効果を表す数値として、MRIの画像上で腫瘍内の造影剤増強効果の明らかな領域に関心領域(Region of interest,ROI)を設定し、時間-信号強度曲線の傾きを計測して最大の傾きをsteepest slope(S slope)として記録した。また、血管新生の程度を表す数値として、免疫組織化学的手法によって血管内皮細胞を特異的に染色し、スライド標本中の視野面積当たりの血管数をカウントした。【結果】S slopeと腫瘍内血管密度との間には相関関係が認められた。腫瘍内では中心部より辺縁部で血管密度が高く、癌の先進部で血管新生が亢進していることが示唆された。また、腫瘍の組織学的異型度と血管密度の関係を見ると、gradeの高い腫瘍で血管密度が高く、grade1とgrade3との間で有意差が見られた。組織型別では硬癌で乳頭腺管癌、充実腺管癌より血管密度が高い傾向があったが、有意差は見られなかった。【考察】3次元MRIは、特に浸潤癌や広範な乳管内癌を感度良く描出しうる有用なmodalityである。したがって、3次元MRIは乳房温存療法の適応決定に重要と考える。しかし、限局腫瘤型の約10%で主腫瘍から乳頭方向へ高度の乳管内進展をMRIで描出できず、さらに検討すべき課題と考えられる。【背景と目的】乳癌の乳房温存療法が普及しつつある現在、より正確な進展診断が必要となり、その手段としてMRIが注目されている。一方、腫瘍血管新生は癌増殖との関連が指摘されている。本研究では乳癌の進展範囲診断に重きを置いた3D-dynamic MRIによる血管新生の予測と悪性度診断の可能性を明らかにした。【対象と方法】湿潤性乳癌症例のdynamic MRIで、造影剤増強効果を表す数値として、MRI画像上で関心領域(region of interst,ROI)を設定し、時間-信号強度曲線を計測して最大の傾きをsteepest slope(S slope)として記録した。血管新生は、免疫組織化学法により血管内皮細胞を特異的に染色し、標本中の視野面積当たりの血管数で評価した。【結果】Dynamic MRIから得た組織学的異型度別のS slopeとE maxのKruskal-Wallisの検定で異型度の高い群ほどS slope値が大きく(p=0.026)、Dunnetの多重比較検定ではgrade1とgrade2の間でS slopeに有意差を認めた(p<0.05)。腫瘍内血管密度は、辺縁が中心より有意に高かった(p<0.0001)。
高等学校普通教科「情報」におけるCプログラミングおよび制御教材の開発

本研究では、高等学校教科「情報」の選択科目において情報科に関する専門教育を施すため、高水準言語を利用した制御実習の教材開発を行うことを目的とする。なぜなら、学校教育法においで「高等学校は、中学校における教育の基礎の上に、心身の発達及び進路に応じて、高度な普通教育及び専門教育を施すことを目的とする。」(第50条)とされており、生徒にコンピュータに関する技術・職業の内容を授業で取り上げなければならないからである。そこで、機器を自動化する制御技術の専門的な知識を生徒が得るため、プログラム言語Cによる制御プログラムの作成を体験させる教材を用いて授業をおこなった。授業では、LEGO MINDSTORMS NXT(以下、NXT)を利用した。教材としてNXTを選択した理由は、(1)NXTには4つの入力ポートが用意されており、1つのセンサを同時に利用できること(2)LEGOブロックを利用するため、ロボットの組み立てや修正が容易であること(3)NXTを制御するプログラム言語として、C言語やJAVAをべースとしたものがいくつか開発されていることが挙げられる。この授業では、NXTを制御するプログラムを開発するため、C言語に似たNXC(not exactly C)を利用した。授業の後半では、NXTで作成した車型のロボットにより、机の上に置かれたボールを落とす競技をおこなった。授業の最後に、生徒にプログラムの役割を説明させたところ、生徒は機器を自動化するために制御プログラムが重要な役割を果たしていることを理解したことが分かった。また、競技では、生徒は試行錯誤しながらNXTによるロボットの作成、プログラム開発に取り組み、制御にはハードウェアとソフトウェアの両方工夫が必要であることを学んだ。以上のことから、本研究で取り上げた教材を使うことにより、生徒にコンピュータに関する理解を深められたと考えられる。
前脳セグメント神経回路のパターン形成機構:テレンセファリンとAxCAMsの関与

1)前脳での発現パターンの解析AxCAMmRNAのラット前脳での分布をin situハイブリダイゼーション法により調べた結果、各AxCAMは時空間的に異なる分布パターンを示し、胎生期にTAG-1,BIG-1/BIG-2,F3の順に発現することがわかった(Yosiharaら、1995、Tamadaら、1995)。視床下部ではBIG-2は下垂体に軸索を投射する室傍核、視索上核に、一方、BIG-1はこれらの軸索が通過する正中隆起、下垂体後葉等に発現していた。また、BIG-1/BIG-2は間脳のセグメント構造に対応するようにパッチ状に発現していた。TAG-1は翼板に強い発現が認められた。BIG-1/F3は間脳蓋板および終脳の脈絡叢に発現していた。b)タンパク質の局在BIG-1/BIG-2のリコンビナントタンパク質でウサギとモルモットを免疫してポリクローナル抗体を得ることに成功した。免疫組織染色により、BIG-1/BIG-2タンパク質は軸索上に局在することがわかった。c)軸索の投射パターンとの比較上記抗体と神経軸索を染める抗GAP43抗体との二重染色により、BIG-1/BIG-2が軸索のサブセットに発現することがわかった。2)前脳での機能の解析a)神経突起伸展活性TLNおよびBIG-1/BIG-2タンパク質上で胎生期海馬ニューロンを単離培養して形態変化を観察した結果、ニューロンはTLN上では多数の太さの不均一な曲がった突起を伸ばし、これらの突起は抗MAP2抗体で強染されたのに対し、BIG-1/BIG-2上では少数の直線的な太さの均一な突起を伸ばした(Yoshiharaら、1995)。これより、TLNおよびBIG-1/BIG-2はそれぞれ樹状突起および軸索に対する伸展活性を持つことが考えられる。b)神経結合への関与BIG-1/BIG-2の発現が特徴的な視床下部-下垂体系をモデル系として、in vitroで神経回路形成を再現する系の確立を現在試みている。回路形成期の視床下部を取り出し、wholemountで培養し、軸索投射が正常に形成されるかどうか検討中である。
確定節で表された知識ベースの無矛盾性維持に関する研究

本年度は、知識ベースの無矛盾性維持の基礎理講となる「否定」の扱いに関して、意味論的及び手続き論的観点から以下の研究を行った。1.否定に関する意味論的考察否定情報を含む論理プログラムは、一般論理プログラムと呼ばれるが、その意味論は、未だ不完全な部分が多い。しかし、最近の研究成果としてプログラムの各述語に呼び出し関係から導ける順位付けを行い、その順位付けが一定の条件を満たす層状プログラムという概念が提案されている。この条件とは、否定の述語の定義がその述語以外の述語によって定義されなければならないことを要請するものである。このような制限を付けた層状プログラムでは、完全モデルと呼ばれる意味論が有力であり、しかも、完全モデル意味論は、従来の極小限度と密接に関係していることが明らかにされている。我々は、層状プログラムにおいて否定で用いられている述語を、正の述語のみによって定義できることを示し、否定の意味論を明らかにした。2.手続き的意味論1.で述べた意味論に従って述語の否定を陽に定義するためには、述語の否定を別の正の述語のみで定義した形に変換しなければならない。我々は、このような変換が可能な論理プログラムの性質を明らかにした。すなわち、ある述語が展開、たたみ込みなどの等価性を維持するプログラム変換によって、本体部のみに現れる変数(内部変数と呼ばれる)を含まないプログラムに変換できればよい。つまり、このクラスのプログラムに対しては、述語の否定の定義を機械的に計算する方法がある。そして、内部変数のないプログラムに変換可能なプログラムの性質を明らかにし、同時にこの変換を自動的に行う方法を提案した。
活動銀河核からのジェットにともなう磁場のX線による研究

本研究架台では、当初の計画に従ってジェット現象をみせる活動銀河核の観測的研究とX線偏光計を開発するための基礎実験を行なった。ジェット天体の観測は、電波ロープからのX線の検出によって新たな展開をみせつつある。また偏光計の開発実験は、新たに本年度に中間エネルギー帯の検出器として、アバランシェフォトダイオードを用いた検出器の試作を行なった。またマルチチャネルプレートの真空系と組合せた測定系の開発を行なった。2.「あすか」衛星を用いて電波銀河Centaurus Bの観測を行ない、その結果を解析、途中経過を秋季天文学会(R35a)および物理学会(YH-9)で報告した。これは第二の電波ロープからの逆コンプトンX線の検出例であり、現在、投稿論文を準備中である。3.アバランシャフォトダイオードを用いた数keVから数+keVの帯域をもつ簡便なX線検出器を試作、ガス比例計数管なみのエネルギー分解能をもち、より安定に動作することを確認した。4.マルチチャネルプレートをもちいた真空中のX線ビームライン系を製作。宇宙科学研究所のビームラインにとりつけ調整中である。
犬骨腫肺転移巣制御における周術期化学療法の検討

犬骨肉腫に対する周術期の抗がん剤治療投与法についてマウス移植モデルを用いて検討したところ、術前化学療法が述後よりも明らかに有効であるという成果は得られなかったが、血管新生阻害剤の投与によって、肺転移を制御可能であることが明らかとなった。本研究により従来の化学療法に加え、血管新生の抑制を主たる目的とした低用量による持続的化学療法などが字際の症例においても有用である可能性が示された。In vivo実験の基盤として、まず犬骨肉腫細胞株POSおよびその肺高転移株HMPOSを用いて抗癌剤感受性試験の手法としてMTTアッセイを選択し、一般的に用いられている各種抗癌剤の感受性を評価したところ(濃度は臨床使用量で到達する血中濃度)抗癌剤の種類によって感受性が異なることが確認された。一方、血管新生阻害剤であるTNP-470を作用させたところ、抗癌剤は概ね1-10μg/mlの濃度で効果を示すのに対して、同じ薬剤濃度でほとんど効果を示すことはなかった。しかしながら細胞毒性量の高濃度では増殖抑制効果が認められ、高用量での細胞毒性は存在することがわかった。また、この血管新生阻害剤単独での使用による動物腫瘍を用いた腫瘍成長抑制効果については未だ示されていないことから、これを基礎実験としてHMPOS犬骨肉腫細胞株で検証することとした。その結果、イヌの骨肉腫細胞株において、細胞毒性量でなとも腫瘍成長を抑制することが判り、血管新生阻害剤によるin vivoでの効果が示された。しかしながら、この実験を行う課程でHMPOSの肺高転移性の性質が減弱していることが判明したため、再度肺高転移株を安定化させるための実験を行った。その結果移植後約2週間程度で顕微鏡レベルでの肺転移巣を作り出すことができ、安定した細胞の性質に復元することができた。今後は以上の結果を用いてさらに詳細に検討を進めていく予定である。骨肉腫細胞において実施した抗癌剤感受性は複数の抗癌剤中ビンブラスチンが極めて高い感受性を有していた。この現象が今までに報告されている抗癌剤の感受性と大きく異なることから、再度極めて低濃度での感受性を評価したところ、この抗癌剤のみ大きく血中濃度を下回っていても高い感受性を示した。さらに培養細胞株のみならず、骨肉腫症例犬より分離培養した細胞においても認められた。また、この現象が骨肉腫に限定した現象なのか否かについてはいまだ明確にされていないので、本来の研究目的とは若干方向性が異なるものの、他のがん細胞株でも現在検討し解析を進めているところである。また、当然のことながらin vitroでは血管新生阻害剤にはほとんど感受性を示さなかった。またlinvivoでは理論上血管新生阻害剤は強い副作用は示さないことになるが、過去の報告と同様に副作用として体重の減少が認められた。また、同部位に連続して皮下投与を行うと注射部位における皮膚の壊死などを呈する場合があった。血管新生阻害剤自体は単独でも腫瘍め成長を抑制することが可能であったが、単独での転移抑制能に関してはデータのばらつきが大きく、未だ十分に検討できていないので改めてデータを得る予定である。血管新生阻害剤の健常犬への投与は問題ないことが確認できたが、臨床例では同時に実施している免疫療法を選択する症例が多く、抗癌剤先行は今のところ一例のみである。こちらは将来に向けての参考データ程度と位置づけるのが現実的であると思われた。骨肉腫に対する抗腫瘍療法としての周術期の抗がん剤治療投与法についてマウスによる腫瘍移植モデルを用いて検討したところ、術前化学療法が術後化学療法よりも明らかに有効であることを示す成果は得られなかったが、血管新生阻害剤の投与によって、有意に安楽死時の肺の湿潤重量が軽くなり、肺転移を制御することが可能であることが明らかとなった。本研究により従来の抗がん剤を用いた化学療法に加え、血管新生の抑制を主たる目的とした低用量による持続的な(メトロノーム)化学療法が実際の骨肉腫症例においても有用である可能性が示された。その際、症例によって感受性は異なるが、従来使用されている白金系抗がん剤やドキソルビシン以外にビンブラスチンが有効である可能性がin vitroの抗がん剤感受性試験の結果より示された。残念ながら臨床例は些少でまとまったデータとして示すに至らなかった。実際の有効性を評価するためには長期の臨床データを蓄積する必要はあるが、犬においてきわめて悪性で予後の悪い腫瘍に対する延命のための方法として検討する価値はあると思われた。今回使用した血管新生阻害剤は皮下接種では膿瘍形成を起こし、点滴では投与時間がかかるため実際の使用はあまり現実的ではないが、新たな薬剤や現在使用されている薬剤の低用量投与により改善できると思われた。
腎疾患のリハビリテーションに関する基礎的研究

腎病変の発現と増悪に活性酸素障害の関与が推測されているが具体的に実証した報告はおくられていない。我々は腎における活性酸素の発生を反映しうる尿中過酸化水素に注目し、精度が高く再環性の良好を尿中過酸化水素の測定法を確立した。最初に、腎のエネルギー消費に最も影響する腎へのNa負荷と尿中過酸化水素排泄量との関係を調べたところ、Na負荷の増加が尿中過酸化水素排泄を増加させることを明らかにできた。次に、腎疾患患者の早朝1時間尿を採取し、その過酸化水素濃度を測定した。健常者に比して、腎疾患患者では、尿中過酸化水素排泄は有意に増加していた。さらに腎生検標本の組織学的所見との関係を調べたところ、腎病変の活動性所見を示す例において尿中過酸化水素排泄の増加が著明であった。また、尿蛋白量が多い例においてその排泄量の増加が認められた。以上の結果から、腎病変の増悪には活性酸素障害が関与していることが示唆されるとともに、その変化を尿中過酸化水素排泄を指標として推測できることが示された。本研究は、腎疾患と尿中過酸化水素とに関する最初の検討であり、今後腎疾患の発生やその進展に関する研究に新しい手がかりを与えるものと考える。身体運動の腎機能に及ぼす影響を明らかにし、腎機能障害における運動療法を開発するために、(1)運動の水・電解質代謝に及ぼす影響、(2)運動時の水・電解質代謝と尿中過酸化水素排泄量の変化について検討した。(1)運動の水・電解質代謝に及ぼす影響健常人に等張性運動と抵抗運動を負荷した際に、抵抗運動では、血中カテコールアミンの上昇が著明であり、ANPやBNPの増加は見られなかった。それに伴い、循環血漿が低下し、さらに抗利尿ホルモンの増加も著しく、尿量は減少し、ナトリウム排泄量も減少することが明らかとなった。以上の結果から、水・電解質反応から見て等張性運動が望ましいことが明らかとなった。(2)運動時の水・電解質代謝と尿中過酸化水素排泄量の変化心拍数モニター下の40%、80%強度の等張性運動負荷時および食塩負荷時の尿中過酸化水素の排泄量を1-^<14>C-α-ketoglutaric acidを用いたVarma法によって測定した。その結果、尿中過酸化水素とナトリウム排泄量とは高い正の相関を示し、80%強度の運動負荷では、尿量及びナトリウムの排泄が明らかに低下していた。以上の結果から、全身の循環反応面からみると、中等度の等張性運動が望ましいと考えられる。一方、強い強度の等張性運動では循環血漿量の減少に伴う腎血流量の減少があるが、尿中過酸化水素とナトリウム排泄量ともに減少していたことは、腎のエネルギー代謝に対する影響は少ないことを示唆した。
高張力鋼プレス成形部材のスポット溶接性改善システムに関する研究

本研究は,自動車車体ようとして近年主に採用されている高張力綱板製プレス成形部材をスポット溶接する際にとくに問題となる溶接部での板の合い,すなわち板の密着性が悪く,しかも既溶接点への分流電流の存在も無視できない場合のスポット溶接性を,溶接電源や加圧系の変更によって改善することをシステム的に検討したものである.3年間で明らかにした主要な事項を以下に列記する.1)高張力鋼製すきま付部材でのナゲット形式に対する板間すきまの影響を感じるためには,既溶接点への分流電流を増す,板表面を滑らかにする,できるだけ低降伏点の材料を選定するとよい.2)高張力鋼板で板間にすきまが存在する場合には加圧時に板がバックリングし,板間でリング状接融が生じて溶接性が低下する.3)溶接可能電流域幅を広げてナゲット形式の安定化を図るためには,交流電源に代えて,電流脈動の少ない直流電源の採用が奨められる.5)この定電力特性をもつ直流電源の制御を,チップ間電圧変化に対して溶接電流値が少し遅れて変化するようにすると,すきまは高張力鋼部材に対しても大幅な溶接可能電流域の拡大が見れる.6)溶接電流の立上がりスロープに同期させて電極加圧力の負荷状態にスロープをかけると,単相交流機を用いた場合にでも電流幅は拡大する.7)自動車用に利用されている0.6mm程度以上の厚さの鋼板を対象とした場合にインバータ溶接機の必要発振周波数は,この溶接可能電流域が完全な直流とみなせる値で評価して1KHz以下でよい.本研究は,自動車車体ようとして近年主に採用されている高張力綱板製プレス成形部材をスポット溶接する際にとくに問題となる溶接部での板の合い,すなわち板の密着性が悪く,しかも既溶接点への分流電流の存在も無視できない場合のスポット溶接性を,溶接電源や加圧系の変更によって改善することをシステム的に検討したものである.3年間で明らかにした主要な事項を以下に列記する.1)高張力鋼製すきま付部材でのナゲット形式に対する板間すきまの影響を感じるためには,既溶接点への分流電流を増す,板表面を滑らかにする,できるだけ低降伏点の材料を選定するとよい.2)高張力鋼板で板間にすきまが存在する場合には加圧時に板がバックリングし,板間でリング状接融が生じて溶接性が低下する.3)溶接可能電流域幅を広げてナゲット形式の安定化を図るためには,交流電源に代えて,電流脈動の少ない直流電源の採用が奨められる.5)この定電力特性をもつ直流電源の制御を,チップ間電圧変化に対して溶接電流値が少し遅れて変化するようにすると,すきまは高張力鋼部材に対しても大幅な溶接可能電流域の拡大が見れる.6)溶接電流の立上がりスロープに同期させて電極加圧力の負荷状態にスロープをかけると,単相交流機を用いた場合にでも電流幅は拡大する.7)自動車用に利用されている0.6mm程度以上の厚さの鋼板を対象とした場合にインバータ溶接機の必要発振周波数は,この溶接可能電流域が完全な直流とみなせる値で評価して1KHz以下でよい.本研究は、自動車車体用として最近主に利用され始めた高張力鋼製プレス成形部材のような溶接部での板の合い、すなわち板の密着性が悪く、しかも既溶接点への分流電流の存在によるナゲット形成への影響が無視できな実構造物のスポット溶接性を支配する要因を、実験と数値計算を用いたシミュレーション結果とによって解明し、この結果を利用して高張力鋼製実構造物のスポット溶接性を改善する溶接機のあり方を明らかとすることを目的としたものである。第1年目の昭和60年度は、この研究の第1段階として、4060kgf/【mm^2】クラスの高張力鋼を用いた場合の溶接現象、とくにナゲット形成現象と散り発生限界現象とを実験的に検討するとともに、このすきまと分流電流が同時に存在する場合に適用できるナゲット形成シミュレータを開発することにした。また、この実験結果をもとに、溶接性を改善するための溶接機のあり方についても検討を始めた。以下に本年度の研究で明らかとなった主要な結果を列記する。1)高張力鋼製すきま付部材のナゲット形成に対する板間すきまの影響を減じるためには、既溶接点への分流電流をできるだけ増し、しかも被溶接材表面を研摩して滑らかにすればよい。2)高張力化する程すきま付部材の溶接性が低下するのは、高張力鋼程板が加圧時にバックリングを起し、この結果として板-板問がリング状に接触し、電流密度が低下するためである。3)このリング状接触を生じる程度は、被溶接材の代表降伏応力値(【τ_r】+【τ_t】)/2の値が大きい程顕著になる。4)平板重ね材を用いた場合はスポット溶接のナゲット形成に対して被溶接材の種類による変化はほとんど認められない。適正溶接条件は変るものの、溶接過程は相似となった。本研究は、自動車車体用として近年主に採用され始めている高張力鋼製プレス成形材の抵抗スポット溶接時に見られる溶接部での板の合い、すなわち板の密着性が悪く、しかも既溶接点への分流電流の存在によるナゲット形成への影響が無視できない場合のスポット溶接性を支配する要因を実験と数値計算結果とを利用して、解明しこの結果を利用して高張力鋼製実構造物のスポット溶接性を改善できる溶接機及び溶接システムのあり方を明らかにしようとするものである。

本研究の第2年目となる本年度(昭和61年度)は手持ちの溶接電源の制御回路を改良して電源外部特性を制限はあるもののある程度の範囲で自由に調整できるようにし、この電源外部特性とナゲットの形成現象および溶接可能電流域との関係を検討した。結果として以下に列記するような事項を主に明らかとした。1)現在自動車工場で主に採用されている単相支流式スポット溶接機に代えて電流脈動の少ない三相直流溶接機を用いた方が0.8mm程度の薄板側では溶接部の温度脈動が低減し、散り発生限界電流値が上昇する。この結果、直流溶接機を用いた方が溶接可能電流域がかなり拡大する。2)同じ三相直流電源を用いた場合でも、この散り抑制に対しては電源の外部特性を定電流特性から定電力特性へと低垂下度化する程効果が顕著に認められる。3)上記2)項の効果は室温状態と高温状態での母材強度の変化程度の大きな高張力鋼程顕著に認められる。4)上記1)3)項の結果は、板間にすきまのない平板重ね材の場合のみならず、すきまの大きなすきま付部材の場合にも同様に確められる。
イギリス地方行政における「自治権」保障に対する行政争訟制度の役割に関する研究

本研究では、地方自治に関する憲法上の保障が存在しないイギリスにおいて、自治体は、国会制定法によってその権限、さらにはその存在までをも容易に変更・廃止される存在でありながら、自身の権限行使に関する国の違法な介入に対して、司法審査等の争訟手続きに訴えることが可能であり、個々の自治体の自主行政権限が司法救済の対象となる権利性を有していること、またその結果として、イギリスにおいては、地方自治に関して制度的保障が認められながらも、個々の自治体の自主行政権能についての個別的保障に消極的な日本の法制度と比較しても、実質的な自治権保障に遜色がないことが明らかとなった。本年度は、早稲田行政法研究会、北陸公法判例研究会等に参加し、自治体の出訴権に関する日本並びにイギリスにおける仕組みの相違についての知見を広げることができた。また、主として、戦後日本において自治体が出訴した(行政)訴訟、及び自治体の出訴権にかかわる学説等の文献収集及び検討を行った。その結果、まず第一に、日本国憲法の施行から今日に至るまでの間に実際に提起された争訟の数を見る限り、自治体と国との間の争訟はわずかであること、その要因として、行政実務上で、都道府県・市町村を国の組織の一部とみなすような明治憲法下の考え方が日本国憲法の下でも広く残存しているという事情に加え、裁判実務や学説において、自治体と国との関係を行政内部法関係として把握し、両者間の紛争に対する司法的介入について消極的な立場をとる伝統的理解が今日なお強い影響を及ぼしているという事情が存在することが明らかとなった。また第二に、こうした伝統的理解は、裁判実務上、依然として影響力が強く、例えば、自治体が私人を被告として行政上の義務の履行の確保を求める訴えが法律上の争訟にあたらないとした宝塚市パチンコ店等規制条例事件最高裁判決(最判平成14年7月9日民集56巻6号1134頁)以降、同判決に依拠し、自治体が他の自治体や国を被告として訴えを提起した場合にその法律上の争訟性を否定する裁判例が存在する。しかしながら第三に、司法権の概念を、国民の裁判を受ける権利と表裏一体の関係にあることを前提に、司法権=法律上の争訟=主観訴訟ととらえ、行政権の主体としての自治体の出訴権を否定する伝統的理解は、必ずしも理論的に完全なものではなく、批判的検討の余地があること、そのため、第四に、近年では、行政権の主体としての自治体に出訴権を認める可能性を提唱する学説が憲法学、及び行政法学において提唱されていることが明らかとなった。本年度も昨年度に引き続き、早稲田行政法研究会、北陸公法判例研究会、あるいは日本地方自治学会等の各種の研究会に参加し、日本における自治体が他の行政主体を被告として出訴することの理論的問題点及びその課題についての諸知見を広げることができた。また、本年度はこうした学会・研究会への参加による知識収集に加えて、日本・イギリス両国の行政訴訟制度、とりわけ行政訴訟における司法権の意義と機能、および両国の行政訴訟における原告適格に係る本格的な検討へと進むことができた。とりわけ、イギリス行政法に関しては、Criminal Justice and Courts Act 2015(2015年刑事司法・裁判所法)の制定の際の論点となった原告適格の在り方に関して、1司法審査(judicial review)は「十分な利益sufficient interest」(最高裁判所規則53号・上位裁判所法31条3項が認められさえすれば原告適格が認められるとする従来の見解と、この見解に基づく原告適格の拡大傾向について、2015年刑事司法・裁判所法の制定過程において制限を課そうとする案が提示されたこと、2こうした議論の背景には、イギリスの行政訴訟においても行政訴訟の客観訴訟化への対応が非常に重要な事項となっている点において日本との共通点が見出しうることを見て取ることができた。さらに、その制定過程における当初の提案とは裏腹に、32015年刑事司法及び裁判所法は、原告適格の厳格化を断念したばかりか、公益訴訟の提起を容易にする内容の制度改正を盛り込んでおり、その意味では、結果として司法審査制度の役割の拡大が明確に打ち出される結果となっていることが明らかとなった。本年度は、昨年度の日本における自治体の出訴権に関する状況整理を踏まえ、イギリスにおける行政訴訟制度の検討に進むことができた。特に本年度はCriminal Justice and Courts Act 2015(2015年刑事司法・裁判所法)の制定と重なったこともあり、同法に関する議論の検討を進める形で、本研究の主眼である自治体の出訴権に係る基礎的・総則的知識の収集・整理を行うことができた。そのため、研究は概ね順調に進展していると考える。今年度も、昨年度までに引き続き、早稲田行政法研究会、北陸公法判例研究会、日本地方自治学会、及び日本公法学会等に出席し、広く行政訴訟、地方自治制度についての情報収集を行うとともに、イギリス行政法研究会に出席することで、イギリス公法にかかわる知見を広げることができた。また、今年度は、本研究の最終年度ということもあり、上述のような情報収集に加えて、これまでの収集した情報を整理するとともに、本研究の主題に即したとりまとめに着手した。その結果、日本における自治権に関する議論を探ると、これまで日本では、憲法92条以下の条文から各自治体の自治権を導き出す努力が憲法論としてなされてきたものの、未だ制度的保障論の壁を超えることができていない。それに加えて、行政権の主体としての自治体の自主(自治)行政権の権利性についてこれを否定する司法の傾向があり、理念的にも、また実体的にも自治体の自主行政権の権利性は認められていないことが明らかとなった。

他方で、イギリスの場合、そもそも地方自治制度に関する制度的保障すらは憲法上存在せず、ましてや自治体の自治権に関する保障も憲法上存在しない。それにもかかわらず、自治体が原告として行政訴訟を提起するケースは少なくなく、またその際に、訴訟要件の段階で問題となるのはせいぜい「十分な利益」(=日本の法律上保護された利益)の有無程度である。このように、地方自治に関して憲法上で規定が存在する日本では自治体の自治権は権利性の観点からするとその存否すら疑問視されうるのに対して、イギリスは自治体の自治行政権は一般的に司法救済の対象となるのが原則(そこでの司法の意識・無意識は別として)という非常に皮肉な現実を看取することができた。本研究では、地方自治に関する憲法上の保障が存在しないイギリスにおいて、自治体は、国会制定法によってその権限、さらにはその存在までをも容易に変更・廃止される存在でありながら、自身の権限行使に関する国の違法な介入に対して、司法審査等の争訟手続きに訴えることが可能であり、個々の自治体の自主行政権限が司法救済の対象となる権利性を有していること、またその結果として、イギリスにおいては、地方自治に関して制度的保障が認められながらも、個々の自治体の自主行政権能についての個別的保障に消極的な日本の法制度と比較しても、実質的な自治権保障に遜色がないことが明らかとなった。本年度は、本科研の主たる研究対象である自治体の自治権に関する司法救済制度からのアプローチの一環として、まず日本における現状整理を行った。他方で、比較法的検討としてのイギリスにおける自治体の自治権保障に関する司法の役割に関しては未だ検討の途に就いたばかりである。しかし他方で、イギリスにおける仕組みを検討する際の比較・検証基準としての日本の現状を明らかにできたことから、研究初年度の進捗状況としては、概ね順調に進展していると考える。本年度も、まず学会や研究会への参加・文献情報の収集を通じて、本研究に関連する情報を積極的に得る。そのうえでイギリスにおける自治体の出訴権について行政法理論的側面からの検討を進める。行政法来年度も、まず学会や研究会への参加や文献収集を通じて、本研究テーマに関連する情報を積極的に得る。そのうえで、イギリスにおける自治体の自治権保障に関する司法の役割に関する検討を本格的に進める。来年度の研究費については、物品費としての40万円分は、概ね資料収集のための書籍等に充てる予定である。旅費としての10万円分については国内での研究会、学会等への参加に充てる予定である。
クロマチンの修飾によって制御される真核生物遺伝子の転写調節機構の解明

本研究では、「クロマチンの構成単位であるヒストン分子の物理的・化学的修飾が遺伝子の転写活性をどのようにして調節しているか」を我々が開発した試験管内クロマチン再構成・転写系を用いて解明することを目指す。これまでに以下のことを明らかにした:(1)SNF2/SWI2スーパーファミリーに属するATP依存性の核内因子のうち、クロマチン構造による転写抑制を解除し活性化する新規ARI1(INO80)遺伝子が酵母(Saccharomyces Cerevisiae)ゲノム上に存在する(原稿準備中)。(2)ARI1(INO80)遺伝子産物は、少なくとも12のサブユニットから構成される蛋白複合体を形成している(原稿準備中)。(3)ARI1(INO80)蛋白複合体は、転写活性化因子GAL4VP16が転写調節領域に結合することにより誘導される局所的なクロマチン構造の破壊に、クロマチン再編成因子NURFと協調的に働く(原稿準備中)。(3)ARI1(INO80)複合体によるクロマチン構造の局所的破壊が近傍遺伝子の転写活性化を促す(原稿準備中)。(4)ARI1(INO80)複合体は、TATA box、転写開始点、およびその下流域のクロマチン構造を特異的に破壊する(原稿準備中)。(5)ARI1(INO80)は、酵母細胞内において、INO1,PHO5遺伝子等の転写活性を直接調節する機能を担う(原稿準備中)。以上の研究成果により、ARI1(INO80)複合体がクロマチンにおける転写調節に直接関与していること、特にINO1,PHO5遺伝子の転写開始複合体形成に選択的に働くことが明かとなった。
中間エネルギー重イオン反応機構

最近、中間エネルギー重イオン反応の実験データが多く蓄積されつつあり、これを解析するため、古典論的ボルツマン方程式に基づく数値シュミレーションが広く行われてきている。しかし原子核は本来、量子論的な少数多体系であるので、どのような条件下で古典論的な取り扱いが正当化されるか、理論的に検討されるべきである。この問題に答えるには、信頼でき、しかも古典論的極限としてボルツマン方程式が導かれるような量子論的模型が必要である。我々はこれまで、時間に依存する密度行列理論に基づく量子論的模型を発展させ、原子核の巨大共鳴の減衰過程や低エネルギー重イオン反応に応用し、妥当な結果を与えることを示してきた。科学研究費の交付を受けたこの研究の目的は、量子論的模型を用い、中間エネルギー重イオン反応における古典論的近似の是非の検討を行うことであった。簡単のため、二次元の系を検討の対象とした。平成3年度は古典論的ボルツマン方程式を解く数値計算プログラムを完成させることを主な目的とした。ボルツマン方程式の数値解が得られた段階で、これまで提唱されてきたいくつかの数値シュミレーションの方法の妥当性の検討を行った。これらのシュミレーションに基づく数値解は、定性的にはボルツマン方程式の解と一致するが、現在の近似法のままでは統計的なゆらぎが大きく、定量的な情報を引き出すことは困難であることが明かになった。この結果は論文にまとめた。平成4年度は二次元の系に対して、量子論的模型である時間に依存する密度行列理論(TDDM)の解を得るための数値計算プログラムの開発を行った。TDDMの解は定性的には古典論であるボルツマン方程式の数値解と同じような時間的振舞いをするが、定量的には明確に異なる点があることが明らかになった。それは核子・核子散乱による散逸過程の始まりが、TDDMでは非常に遅いという点である。これはTDDMの散乱項の「記憶効果」に由来していると考えられる。最近中間エネルギ-重イオン反応に対して、古典論であるボルツマン方程式に基づく数値シュミレ-ションがさかんに行われているが、この研究の目的は、いったい少数多体の量子系である原子核の反応が、古典論で記述し得るのかを検討することである。平成3年度の主な課題は、二次元の系に対して、まずボルツマン方程式の解を得る数値計算プログラム開発することであった。重イオン反応の問題を解く場合、初期条件として原子核の基底状態の位相空間の分布を与える必要がある。後で量子論的模型と比較することを考えて、ハ-トリ-.フォック近似の解からウィグナ-変換でボルツマン方程式の初期条件に使う分布関数を求めるプログラムの開晴発を行った。ひきつづき、ボルツマン方程式を解くためのプログラムを完成させた。ボルツマン方程式の厳密な数値解が得られたので、これまで用いられてきたいくつかの近似的な数値シュミレ-ションの結果と比較し、その是非を検討した。これらの数値シュミレ-ション法の結果は定性的には厳密解し一致するが、今の近似法のままではあまり定量的情報を引き出すことは困難であることが明らかになった。この成果は日本物理学会年会や京都大学基礎物理学研究所で開かれた研究会で発表した。現在、論文発表の準備を進めているところである。平成3年度の後半は、ボルツマン方程式と比較すべき量子論的模型の解を得る数値計算プログラムの開発に着手した。平成4年度に量子論と古典論の比較に関する本格的な数値計算を行う予定である。

最近、中間エネルギー重イオン反応の実験データが多く蓄積されつつあり、これを解析するため、古典論的ボルツマン方程式に基づく数値シュミレーションが広く行われてきている。しかし原子核は本来、量子論的な少数多体系であるので、どのような条件下で古典論的な取り扱いが正当化されるか、理論的に検討されるべきである。この問題に答えることをめざして、量子論的模型の一つである時間に依存する密度行列理論とボルツマン方程式の解を数値的に比較しようというのが、科学研究費の交付を受けたこの研究の目的であった。平成3年度は二次元の系に対して古典論的ボルツマン方程式を解く数値計算プログラムを完成させた。平成4年度は時間に依存する密度行列理論(TDDM)の解を得るための数値計算プログラムの開発を行うことが主な課題であった。数値計算プログラムの完成後二つの異なる集団運動状態(一つの二次元原子核の圧縮モードと二つの二次元原子核の散乱)に対してTDDMの解とボルツマン方程式の解の比較を行った。TDDMの解は定性的には古典論であるボルツマン方程式の数値解と同じような時間的振舞いをするが、定量的には明確に異なる点があることが明らかになった。それは核子-核子散乱による散逸過程の始まりが、TDDMでは非常に遅いという点である。これはTDDMの散乱項の「記憶効果」に由来していると考えられる。この結果は論文にまとめた。現在投稿中である。
弱い相互作用を持つたんぱく質の新規デザイン

平成30年度の実績として、(i)デザインペプチドの基礎となる配列を蛋白質立体構造データベース中から網羅的に探索し、統計解析を行った。(ii)計算科学的方法論の基礎的検討および開発、実証を行った。(iii)デザインしたペプチドについて、実験による相互作用測定を実施した。(i)計画の初期段階において蛋白質立体構造データベースPDBよりデザインの基本配列を探索してきたが、これについてより詳細な統計解析を行った。具体的には、分子内接触を持たないセグメントを標的として解析を行った。データベース中には多くの標的セグメントが見つかったが、短いセグメントから成るものが多く、10残基以上の長さを持つものは少なかった。分子内接触を持たない部分のアミノ酸傾向は大まかには表面残基の傾向と似ていたが、僅かながら特徴的な傾向もみられた。(ii)デザインペプチドの有効性を検証するために拡張アンサンブル法の基礎的検討、開発、実証を行った。具体的には、マルチカノニカル分子動力学法について、効率的なサンプリングを可能とする計算条件の検討を行った。また、新規なサンプリング手法としてVirtual-system coupledカノニカル分子動力学法を開発した。(iii)3つの機能性ペプチド候補配列がデザインされた。これとデザイン候補から除外された1つのペプチド配列をネガティブコントロールとして用意し、合計4種のペプチドを受託合成によって作成した。これを共同研究者によって蛍光相関法による相互作用測定を行った。まだ予備的な結果しか得られていないが、一部の配列について相互作用が認められた。これらについて、17件の学会発表を行い、論文4報を査読付き論文誌において出版した。また、論文3報を投稿済みである。平成28年度の実績として、(1)大規模構造データからの弱い相互作用部位の絞り込みを行った。(2)水溶液中のオリゴペプチドの挙動について基礎的な検討を行った。(3)次年度以降で活用する方法論の開発を行った。(1)蛋白質構造データバンク(PDB)より弱い相互作用部位を収集し、統計解析を行った。その結果、弱い相互作用部位(分子内相互作用がなく分子間相互作用のみがある領域)の性質は一般的なたんぱく質表面とよく似ているものの、例えばArgの頻度が有意に低いなど特徴的な傾向が明らかとなった。このような統計的知見に基づき相互作用部位を絞り込み、構造から切り出したオリゴペプチドの相互作用ペアについて分子動力学(MD)シミュレーションを用いて安定性の解析を行った。その結果、多くは100 nsという短い時間内に結合が解離したが、僅かながら100 nsに渡って安定な配列を見いだすことができた。(2)水溶液中でのオリゴペプチドの挙動について、ポリグルタミン酸をモデルペプチドとしたヘリックス-コイル転移現象のシミュレーションを行った。pHに対する挙動について実験とよく整合する結果が得られた。また水和水のダイナミクスの解析からオリゴペプチドの二次構造と誘電緩和の関係を明らかにした。(3)独自の拡張アンサンブル法であるVcMC法を開発した。また独自のMD計算ソフトウェアであるmyPresto/omegageneを開発した。MDシミュレーションから多峰性の運動を解析するmDCC法の開発と応用を行った。(1)平成28年度では大規模データベースからの相互作用部位の収集と絞り込み、カノニカルMDシミュレーションによる安定性の評価を実施できた。その上でデザインの候補となる相互作用オリゴペプチドの配列を複数得ることができ、当初の目的は達成されたと言える。それに加え、取得したデータに対する統計解析からアミノ酸組成の傾向や構造的特徴など、今後のデザインの指針となる重要な知見を得ることができた。この結果については論文投稿準備中である。なお当初の計画では1,000程度の構造についてMDでの検討を行う予定であったが、クラスタリングや統計解析による絞り込みの結果100程度の検討に留めた。しかしながら相互作用を保持する構造を複数得ることができたため、目的は達成された。(2)さらに得られた結果の物理学的背景を調べるために、モデルオリゴペプチドを用いた水和ダイナミクスの基礎的検討などにも着手し、国内の学会において発表した。(3)次年度より行うより詳細な検討のための方法論、ソフトウェア群については複数の論文を出版することができた。このように当初の計画を達成したことに加え、副次的な複数の成果を生み出すことができた。平成29年度の実績として、(i)昨年度に引き続き、水溶液中のオリゴペプチドの挙動について基礎的な検討を行った。(iii)デザインしたペプチドの高精度計算による検証を行った。(i)ポリグルタミン酸をモデルペプチドとしたヘリックス-コイル転移現象のシミュレーション解析を行い、末端からのアンフォールディングが支配的であることなどを確認した。ここで得られた結果は配列に依らないペプチドの基本的な振る舞いであるものと考えられる。水溶液中のペプチドの基本的な挙動の理解は、デザインのための物性理解において重要である。具体的にはレプリカ交換分子動力学法を用いた有限サイズ効果等の検証、レプリカ交換法およびマルチカノニカル法のパラメータ設定が計算結果に及ぼす影響、マルチカノニカル法によるディスオーダーたんぱく質の機能解析、さらに独自の方法である多次元VcMC法およびVcMD法の開発を行った。これらについてペプチド同士の相互作用を高精度に調べるため、マルチカノニカル法によるシミュレーションを実施した。

また実験による実証に向けて、研究協力者との議論を進めた。これらについて、17件の学会発表を行い、論文4報を査読付き論文誌において出版した。また、論文3報を投稿済みである。平成29年度では、(i)ペプチドおよび(ii)方法論に関して基礎的な検討を進めると共に、(iii)本来の目的であるペプチドデザインについても一定の進展があった。特に(iii)について、昨年度までに絞り込んだデザイン候補ペプチドに対して、拡張アンサンブル法を用いた高精度計算による検証を実施できた。これは当初の計画では平成30年度に実施する予定だったものである。一方で当初の予定であったフォールドタンパク質への組み込み体に対する検証としては、簡単な検討を行うのみに留めた。これはここまでの計算結果および実験系研究者との議論を経て、詳細な検討を省略しても問題ないという結論に至った為である。機能性ペプチドについては信頼性の高い配列3つを得ており、これを実験によって実証する計画も具体的に議論している。このように当初の計画から多少の変更はあったものの、研究自体は着実に進展しており、また副次的な複数の成果を生み出すことができたと言える。平成30年度の実績として、(i)デザインペプチドの基礎となる配列を蛋白質立体構造データベース中から網羅的に探索し、統計解析を行った。(ii)計算科学的方法論の基礎的検討および開発、実証を行った。(iii)デザインしたペプチドについて、実験による相互作用測定を実施した。(i)計画の初期段階において蛋白質立体構造データベースPDBよりデザインの基本配列を探索してきたが、これについてより詳細な統計解析を行った。具体的には、分子内接触を持たないセグメントを標的として解析を行った。データベース中には多くの標的セグメントが見つかったが、短いセグメントから成るものが多く、10残基以上の長さを持つものは少なかった。分子内接触を持たない部分のアミノ酸傾向は大まかには表面残基の傾向と似ていたが、僅かながら特徴的な傾向もみられた。(ii)デザインペプチドの有効性を検証するために拡張アンサンブル法の基礎的検討、開発、実証を行った。具体的には、マルチカノニカル分子動力学法について、効率的なサンプリングを可能とする計算条件の検討を行った。また、新規なサンプリング手法としてVirtual-system coupledカノニカル分子動力学法を開発した。(iii)3つの機能性ペプチド候補配列がデザインされた。これとデザイン候補から除外された1つのペプチド配列をネガティブコントロールとして用意し、合計4種のペプチドを受託合成によって作成した。これを共同研究者によって蛍光相関法による相互作用測定を行った。
光・電磁波に相関する相転移物質の創成と新機能

本課題では、従来では実現できなかったような光・電磁波に応答する相転移物質を創成し、次世代デバイスや環境・エネルギー問題に資する新機能性に関する研究を推進することを目的としている。今回、3次元フレームワーク中に立方体のナノ空隙を多数有するシアノ架橋型マンガンー鉄フレームワークを合成した。そして、このシアノ架橋型マンガン-鉄フレームワークのナノ空隙にセシウムイオンを閉じ込めたときのセシウムイオンのフォノンモードが、1.5テラヘルツという、非常に低い周波数に孤立して存在することを第一原理理論計算により明らかにし、テラヘルツ分光測定により実験的に実証した。さらに、マンガン-鉄フレームワークは、セシウムイオン吸着材料として広く知られるプルシアンブルーよりも、高い収量でセシウムイオンを捕捉できる優れた吸着材料であることを見出した。これらの特徴にもとづき、シアノ架橋型マンガン-鉄フレームワークをセシウム検出マーカーとしてテラヘルツ分光法と組み合わせた、液中の溶存セシウムイオンの濃度を非接触で検出するという新しいセシウム検出手法を提案した。さらに、物質開発として、3次元構造を有する新規シアノ架橋型マンガン-モリブデンフレームワークを合成し、65 Kにおいて強磁性転移を示すことを見出した。この強磁性体では、その特殊な構造に起因した非線形光学効果、すなわち第二高調波発生を示すとともに、強磁性転移に伴う磁化誘起第二高調波発生を示すことも見出している。この他、希土類金属イオンとタングステンイオンが交互に架橋された1次元鎖状磁性錯体を合成し、希土類金属イオンに由来する遅い磁気緩和を示すことを明らかにした。光・電磁波に応答する物質探索の中で、セシウムイオン含有シアノ架橋型マンガン-鉄フレームワークにおいて、格子中に存在するセシウムイオンの特異なフォノンモードに帰属される1.5THzのミリ波を吸収することを見出した。このセシウムイオンのフォノンモードは、他のフォノンモードと大きく異なる周波数位置に存在するため、テラヘルツ分光により検出が容易である。また、シアノ架橋型マンガン-鉄フレームワークが、高いセシウムイオン吸着能を示すことも明らかになった。これらの新しい発見に基づき、シアノ架橋型マンガン-鉄フレームワークとテラヘルツ分光を利用した非接触かつ効率的なセシウムイオン検出の新しい方法を開発することに成功した。本手法は、放射性セシウムの非接触検出に特に有用であると考えられ、日経産業新聞、科学新聞、化学工業日報、日刊工業新聞、日本経済新聞電子版に掲載された。また、多様な構造の金属集積体を多数合成した。例えば、遅い磁気緩和を示す1次元鎖状磁性錯体や、磁化誘起第二高調波発生を示す新規な3次元フレームワーク錯体などを報告した。以上より、当初の計画以上に進展しているといえる。今後は、上記進捗をもとに、各種アルカリ金属イオンを結晶格子中に含む金属錯体の設計、合成を行い、テラヘルツ領域の吸収特性を明らかにする。特に、アルカリ金属イオン種の違いや、フレームワークを構成する遷移金属イオンの種類によるテラヘルツ光吸収の変化を調べる。また、金属錯体の3次元フレームワークの特徴を活かし、イオン伝導性を示す金属錯体、段階的なスピン転移を示す金属錯体の合成・物性評価、および理論計算に基づいた様々な磁性体の設計、合成を行う。合成した錯体に関して、光・電磁波を用いた分光研究を推進し、電磁波と物質の相関を調べる。例えば、種々の電気的機能性を付与した多重安定性を有する三次元ネットワーク金属錯体を合成し、光誘起相転移を引き起こすことで、ドラスティックな色相変化などの光スイッチングを測定する。また、第一原理計算および分子軌道法を用いて、電子構造を明らかにし、結晶磁気異方性の起源を調べる。磁気ヒステリシスの再現は、平均場近似を行い、結晶磁気異方性に対する熱的ゆらぎを考慮することによって検討する。金属-絶縁体転移、強磁性相転移、強誘電性相転移などを示す相転移物質は、基礎物性とともに様々な電子デバイス、記録デバイスなどの現代社会の基盤を支える重要な材料である。一方、紫外・可視光からラジオ波におよぶ電磁波は、いろいろな形で物質と相関するが、その波長・周波数により、励起する量子状態(電子状態、振動状態、回転状態、マグノン状態、スピン状態など)は異なる。今回は、特殊な形状をした種々のラムダ型五酸化三チタンを合成し、この物質が永続的に潜熱エネルギーを保存することができ、圧力印加により、熱エネルギーを放出してベータ型五酸化三チタン(β-Ti_3O_5)へと相転移することを見出した。電気的性質は、λ相が金属的であり、β相は半導体的であるため、圧力誘起金属-半導体相転移を観測したことになる。また、電流誘起金属-半導体相転移も見出した。この物質の金属-半導体転移のメカニズムを検証するため、フォノンモード計算を行い、各熱力学パラメーター(ギブス自由エネルギー、エンタルピー、エントロピー)の温度依存性を算出したところ、λ相とβ相は500K以上で熱的に相転移することを理論的にも見出した。また、Tiイオンを他種の金属イオンで置換した金属置換型-λ-Ti_3O_5を合成し、光照射により、光誘起金属-半導体転移の観測に成功している。

一方、三酸化二鉄の外場による結晶構造相転移を検討するため、β-Fe_2O_3に超高圧を印加した結果、これまでに知られていない新規結晶構造(空間群I2/a)であることが判明し、この構造体をゼータ型-三酸化二鉄(ζ-Fe_2O_3)と名づけた。特殊な形状をしたラムダ型五酸化三チタンおよびその類似体において、電流誘起、圧力誘起および光誘起の金属-半導体転移を観測に成功したが、このラムダ型五酸化三チタンからベータ型五酸化三チタンへの固体-固体相転移の際の放出エネルギーはたいへん大きく、且つ、圧力を印加しなければ永続的に潜熱エネルギーを保存できるため、“蓄熱セラミックス"という新しい発想に至った。この新概念は、熱エネルギーマネージメントという観点から、産業界からたいへん注目を浴びており、本課題の目的である環境・エネルギーに資する機能開拓という観点から、貴重な進展であると考えている。本研究課題では積極的に特許出願も行っており、本期間内に既に18件の特許出願を行っている。また、本期間内に、実用化に関して興味を持っている民間企業41社と延べ117回の研究打合せを行っている。酸化鉄の外場による結晶構造相転移の検討において、ε-Fe_2O_3に超高圧をかけた場合にはα-Fe_2O_3に相転移したので、β-Fe_2O_3の場合もα-Fe_2O_3に圧力誘起相転移すると予測していたが、これまでに知られていない新規結晶構造(空間群I2/a)、ゼータ型-三酸化二鉄(ζ-Fe_2O_3)が得られたことは貴重な進展であった。なお、ε-Fe_2O_3に関しては、英国国立科学博物館(サイエンスミュージアム)より特別展示の依頼を受けており、現在、展示品を博物館へ提供している。2016年7月より展示がスタートする予定である。本課題では、従来では実現できなかったような光・電磁波に応答する相転移物質を創成し、次世代デバイスや環境・エネルギー問題に資する新機能性に関する研究を推進することを目的としている。今回は、反転対称の破れた結晶構造を有するイプシロン型酸化鉄(ε-Fe_2O_3)に対してレーザー光を照射し、出射される高調波の温度・波長依存性を調べることにより、光-磁気相関現象である磁化誘起第二高調波発生の観測に成功した。また、サブミクロンサイズ(0.11μm)のε-Fe_2O_3棒磁石の合成に成功し、原子間力顕微鏡と磁気力顕微鏡を用いて、単磁区構造を有していることを明らかにした。これは、単磁区構造を有するサブミクロンサイズのハードフェライト磁石の初めての例である。ε-Fe_2O_3棒磁石は、強磁性のみならず強誘電性を合わせ持つマルチフェロイック物質であることを明らかにした。さらに、ε-Fe_2O_3棒磁石を樹脂中に磁場配向させ固定したフィルムを作製し、フェライト棒磁石でできた光波長変換フィルムを開発した。このフィルムは、磁化誘起第二高調波発生を示し、磁性を利用して光波長変換を制御できる新しい非線形光学材料である。また、ε-Fe_2O_3棒磁石の結晶a軸方向からの光照射により、可視光領域でファラデー効果が観測されることを見出した。THz時間領域分光法を用いたキッテルモードマグノンスペクトル測定では、光学フォノンモード周波数(2.62THz)の1/14の大きさにも達するキッテルモードマグノン共鳴周波数181GHz(0.181THz)を観測した。