hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シリコン融液/石英ガラスの界面反応制御に関する研究

結論として、石製るつぼの内表面に極微量のバリウムをドープした場合でも、剥離しやすい茶褐色リングの発生が明らかに抑制される。茶褐色リングの代わりに、ドープしたバリウムがシリカガラスの内部で不均一核としてクリストバライトへの相転移を促進し、石英るつぼの内表面に剥離しにくい均一なクリストバライトが形成される。[研究の目的]シリコン結晶成長において、高温でシリコン融液が石英るつぼと反応し、石英るつぼの内表面で直径数mmの剥離しやすいクリストバライト結晶層を含む茶褐色リングが発生する。剥離したクリストバライト破片がシリコン単結晶に転位という欠陥を発生させる深刻な問題がある。本研究は、ppmオーダーの極微量のバリウムなどの不純物を内表面にドープした石英るつぼに外部電場を印加することにより、高温でSi融液と反応しても石英るつぼの内表層に茶褐色リングが発生せず、なおかつ剥離しない均一なクリストバライト結晶層の形成条件を実験的に解明し、その形成メカニズムを実験的、理論的に解析、解明する[研究の成果]今年度内では、バリウムをはじめとする不純物濃度が剥離しにくいクリストバライトの形成に及ぼす影響を調べ、さらに、電場印加の影響を調べる予備実験を行った。不純物として、バリウムのほかに、天然石英るつぼによく含まれているアルミニウムを研究対象とした。石英るつぼに、100ppmまでの量をドープしたにも拘らず、茶褐色リングの発生、および成長速度にはほとんど影響しない。一方、バリウムが5ppm程度ドープした場合でも、剥離しやすい茶褐色リング状のクリストバライトの形成に明らかな抑制効果があった。100ppm以上のドープ量の場合、茶褐色リングの発生が完全に抑制された。電場印加の予備実験として、50V/cmの電場をシリコン融液と石英の界面に垂直方向に印加し、茶褐色リングの発生を調べたが、顕著な差が観察されなかった。シリコン結晶成長の環境は減圧のアルゴンガスなので、高い電圧で外部電場を印加すると、放電することがあり、当初計画していた約1000V/cmの電場印加における界面反応の制御に関する研究は実現できなかった。結論として、石製るつぼの内表面に極微量のバリウムをドープした場合でも、剥離しやすい茶褐色リングの発生が抑制されることを明らかにした。茶褐色リングの代わりに、ドープしたバリウムがシリカガラスからクリストバライトヘの相転移速度を促進し、石英るつぼの内表面での茶褐色リングの成長するドライビングフォースである酸素溶解度を変えることにより、茶褐色リングの成長を抑制することを明らかにした。
造血幹細胞におけるDlk1ーDio3領域のmicroRNA群の機能解析

造血幹細胞(CD34-KSL)において、CD150の発現と自己複製能が相関することが知られている。CD150+CD34-KSLに特異的に発現するmicroRNA(Dlk1-Dio3領域などに含まれる)を同定し、強制発現の系を利用して造血幹細胞の自己複製能を増幅させるもののスクリーニングを行った。自己複製能に関与するmicroRNAの同定には至らなかったが、候補microRNAは、すでに巨核球など、より分化血球細胞に発現するものも存在し、造血幹細胞画分がヘテロな集団であることが推測された。実際、白血球だけでなく赤血球・血小板も蛍光タンパクで標識されたマウスを用いてCD34-KSL細胞の単一細胞移植を行った。CD150+CD34-KSL画分には、全血球を出す造血幹細胞以外に、骨髄球系細胞(顆粒球・赤血球・血小板)のみを産生する細胞集団が存在し、一方、CD150-CD34-KSL画分は大多数が造血幹細胞であることが明らかとなった。上記、microRNAは、自己複製よりむしろ分化決定に関与する可能性があると考えられる。今回我々は、CD150+CD34-KSLに特異的に高発現するDlk-Dio3クラスター内のmicroRNAをCD34-KSL細胞に強制発現させ、移植によってキメリズム、つまり自己複製能が上昇するmicroRNAのスクリーニングを行ったが、キメリズムの上昇するmicroRNAは同定できなかった。そこで、Dlk-Dio3クラスター群以外のCD150+CD34-KSLに特異的に高発現するmicroRNAも検討すると、CD150+CD34-KSLには、mir34a, mir10a, mir130aなど、巨核球系にも発現、あるいはその機能に関与すると報告されているものも多数含まれていることが分かった。つまり、CD150+CD34-KSL画分は、造血幹細胞以外の細胞を含んでいるヘテロな集団であることが示唆された。そこでまず、その画分の細胞の分化能を評価するために白血球だけでなく血小板・赤血球においても蛍光タンパクが発現するトランスジェニックマウスを用い、その単一細胞移植による機能解析を行った。その結果、これまで造血幹細胞が多数含まれていると考えられていたCD150+CD34-KSL画分には、長期自己複製能のあるmegakaryocyte progenitor, megakaryocyte-erythroid progenitor, common myeloid progenitorを含むことが明らかとなった。本研究により、造血幹細胞画分に新たな細胞の存在が明らかとなり、自己複製能に関与するmicroRNAの同定にはさらに造血幹細胞画分の濃縮が必要であることが示唆される。また、上記のmicroRNAは、これら骨髄球系血球への分化を制御していることが考えられる。造血幹細胞は、自己複製能・多分化能という特徴的な機能を有している。その機能におけるmicroRNAの役割は不明な点が多い。また、マウス造血幹細胞画分(CD34-KSL)は、CD150の発現が高いほど自己複製能が高いことが知られている。そこで、本年度は、マウス造血幹細胞画分(CD34-KSL)をCD150の発現強度(高・中・低)により、3画分に細分化し、それぞれのmicroRNAの発現解析を行った。その解析により、CD150高発現画分に高発現するmicroRNA群を複数個抽出し、それぞれのmicroRNA発現レトロウイルスベクターを作製した。それらのベクターを分取した造血幹細胞に感染導入を行い、in vitroでのコロニーアッセイを行った。分化能に関しては、差を認めるmicroRNAが観察されたが、多分化能の指標であるnmEMコロニー形成能には差が認められなかった。さらに、microRNA導入造血幹細胞を致死量放射線を照射したマウスに競合細胞とともに移植を行った。その後、定期的に末梢血のキメリズム解析を行った。コントロール群と比較して有意にキメリズム上昇するmicroRNAは同定できていないが、高い傾向を示す複数個のmicroRNAが確認された。

これらのmicroRNAは比較的狭い領域内でclusterを作ることが知られており、複数のmicroRNAが共同で作用することが考えられ、複数のmicroRNAを含んだ発現ベクターを作製、さらに移植実験を行う予定である。microRNAは、クラスターを形成することがあり、単体microRNAで大きな影響が出ないことも予想されている。本研究でも、単体microRNAでは、有意に自己複製能を増強するmicroRNAは同定出来ていない。しかし、有意ではないが自己複製能に関与する可能性のあるmicroRNA群の候補は絞られてきており、今後、複数のmicroRNAを同時に強制発現できるベクターを用いて、移植実験によりスクリーニングを行い、その同定が可能であると期待される。また、in vitroの実験で血球の分化指向性に影響を与える可能性のあるmicroRNAをスクリーニングすることができた。これらのmicroRNAに関しては、マウス造血においてin vivoにおける分化能への影響に関してさらなる解析を行う。マウス造血幹細胞の自己複製・多分化能に重要であると推測されるmicroRNAの同定につながるものと期待されうるものである。今後は、複数のmicroRNAを含んだ発現レトロウイルスベクターを作製し、それらを用いた移植実験を行う予定である。そのスクリーニングが終了次第、そのターゲット遺伝子の探索を行う。その方法としては、データベースの利用(miRBaseなど)・候補microRNAを未分化造血細胞株EMLに導入し比較した遺伝子発現アレイを行う。以上のアプローチで得られたmiicroRNAのターゲット候補遺伝子におけるmicroRNAの結合領域をクローニングし、ルシフェラーゼベクターに組み込む。microRNA導入によるルシフェラーゼ活性を測定し、microRNAにより制御されている遺伝子を同定する。また、通常のLy5.1/Ly5.2マウスシステムを用いた移植実験系では白血球の分化能の影響のみしか評価できない。本研究では、in vitroのコロニーアッセイにおいて赤血球・巨核球分化に影響を与える可能性が考えられるmicroRNAが認められており、それをin vivoの系で評価する必要が考えられる。そこで、通常のLy5.1/Ly5.2マウスシステムではなく、赤血球・血小板もともに蛍光蛋白によりマーキングされたマウスをドナー細胞として、そのmicroRNAの機能解析を移植実験によって確認をする予定である。本研究の遂行に当たっては、設備(フローサイトメーター・定量PCR解析装置など)は既に稼働しており、研究費はすべて消耗品及び研究成果の発表・他の研究者との情報交換のための学会発表の旅費に充てられる。遺伝子解析用としてルシフェラーゼアッセイ試薬(100千)・遺伝子導入関連試薬(150千)・遺伝子発現アレイ(200千x 4 = 800千), B6マウス(1.5千x 200匹= 300千)、モノクローナル抗体(20千x 15本= 300千)、サイトカイン(2千x 10本= 200千)、培養用血清・培地(300千円)、培養用消耗品(100千円)として算出した。
咬合破綻の生涯対策としての口腔インプラント療法の適切な位置付けに関する研究

多くの国民が健やかな老後を送るためには、好ましい咬合を長期に維持し、咬合の破綻に基づく機能障害を回避させる必要がある。ここで、患者の局所的、全身的および精神的な面から、通常の可撤性義歯によっては機能回復を求めることが困難あるいは不利な症例に対して、人工歯根を顎骨内に埋入するインプラント義歯が選択される。しかしながら、インプラント療法には多くの種類が報告されているが、それらの多くは客観的な臨床評価が行なわれていない現状にある。ここで、近年のインプラント療法の進歩は目覚ましく、昭和60年度に東京歯科大学病院における高度先進医療として厚生省によって初めて承認された『チタンによる人工歯根を用いた骨結合インプラント治療法』については、好ましい評価が得られているが、今回、東京歯科大学におけるOsseointegrated implantについて、その臨床評価を実施し、それらの症例がいずれも良好な経過を示していることを確認した。なお、好ましい咬合を長期に維持させるという観点からは、種々のインプラント療法に関する評価を行ない、症例個々の条件に対して、咬合再構成に関する種々の術式を、どのように適応させるべきかについての診断基準を把握し、各種インプラント療法の位置付けについて、さらに検討を進める必要がある。咬合破綻の生涯対策として口腔インプラント療法を位置付けるためには、口腔インプラントにより回復・改善された諸機能が、長期間良好な状態で経過することを確認することがその基本となる。そこで、本研究においては、インプラント義歯の適応基準を得ること、インプラント義歯による口腔機能状態を把握することおよびインプラント義歯の長期経過を把握することとの3点を主要課題として検討を進めることにした。本年度における調査結果の概要は、以下に述べるとおりである。1.インプラント義歯の適応基準の把握のために、従来、適応対象としていた無歯顎症例に加えて、局部的歯牙欠如症例に対象を拡大し、どのような歯牙の欠如状態に適応し得るかについて調査を行なった。なお、本年度に、施術したインプラント義歯数は、上顎では、無歯顎症例3例、局部的歯牙欠如症例10例であり、下顎では、無歯顎症例6例、局部的歯牙欠如症例23例である。2.インプラント義歯による口腔機能状態を把握するために、上下顎でインプラントが対合する症例および天然歯にインプラントが対合する症例の両者を被験対象として選定し、JIS規格による中等度の硬さを示す合成ゴムの咬合による硬さ識別テストを行なった。その結果、この硬さの領域では、いずれの被験例においても高い識別能力を示し、天然歯列者のそれとほぼ同程度の能力を示すことが認められた。3.インプラント義歯の長期経過を把握するために、当教室で施術したインプラント義歯症例について術後経過を調査した結果、植立した人工歯根数に対する好ましい状態で機能を発揮している人工歯根数の比率すなわち安定残存率は、人工歯根植立後1年経過、3年経過および5年経過のそれぞれについて、上顎では、95%、88%および81%を、下顎では、98%、95%および88%を示すことが認められた。
超小型衛星利用を可能にするアナログ・デジタル混載型ワンチッププラズマ波動観測器

[アナログ・デジタル混載チップ]アナログ部のノイズレベルで支配的になっているスイッチト・キャパシタフィルタの低ノイズ化をはかった。高域側の熱雑音と低域側のフリッカーノイズそれぞれについて、ノイズ解析を行い、その要因となるMOSトランジスタを特定した上で、熱雑音についてはスイッチトキャパシタにおけるキャパシタ部を大きくすることにより、フリッカーノイズについては、特定のMOSトランジスタのゲート面積を増大させることにより低ノイズ化をはかった。この他、電界センサーをモノポールアンテナとして接続し、異なるエレメント間で位相差を測定することによって位相速度を求めることができるインターフェロメトリモードを実現できるモノポール型のアナログチップについても開発に成功した。一方、接続するデジタル部では、波形圧縮を行う上で必要となるデジタルフィルタの設計・試作を行い正しい性能が得られていることを確認した。[新型スペクトル受信器]波形捕捉型観測器のフィルターやアンプゲインをサンプリング周波数と同期させて切り替えることにより、FFTと組み合わせて実現するスペクトル受信器では、そのアナログ部とその機能を制御するデジタル回路の一部を混載させたチップの開発に成功した。そして、そのアナログ出力のデジタル化および全体制御、FFT計算を外部コンピュータで行うことにより、そのチップが所望の動作をし、新型スペクトル受信器の機能として十分なことを示した。これによりアナログとデジタル部をチップ化して組合わせる新型スペクトル受信器の実現性を確認した。[小型磁場センサー]プリアンプチップを内蔵させた小型磁場センサーの開発を引き続き行い、その高性能化を行うとともに、チップの耐放射線試験を行い、宇宙空間で使用するための耐放射線が十分であることを示した。計画していたスイッチトキャパシタフィルターの低ノイズ化を実現でき、アナログ・デジタル混載チップに対するアナログ部の性能が固まった。一方、デジタル部をASICに実現するための開発手順について確立できたため、デジタル部を含んだチップの開発が加速できることになった。そして、新型スペクトル受信器でも、初めてアナログ・デジタル混載チップの動作確認も外部コンピュータとの連携で確認できたため、翌年度におけるFPGAとの組合わせによる統合システムの実現に目処がついた。すでに開発済みのA/Dコンバーターを新型スペクトル受信器のアナログ部と同一チップ内に実現させることで、アナログ部、制御部、A/Dコンバーターを一つのチップに設計して実現することを目指す。そして、その性能が従来型の受信器に比して、どの程度の性能を示すかを確認する。ここで、本研究課題の最大の目的である、プラズマ波動観測器におけるアナログ・デジタル混載チップの開発に目処をつけることになる。研究項目のうち、「アナログ・デジタル混載プラズマ波動観測チップ」については、その要となるA/Dコンバーターの仕様策定を行い、サイエンス上必要となる性能を考慮した上で仕様を決定し、設計を外部に依頼した上で、設計段階へフィードバックを適宜行い、第一バージョンのA/Dコンバーターの設計を確立させた。また、アナログ部では、アナログ・デジタル混載チップの特徴を活かした新しいスペクトル受信器チップについて開発を行った。この新型のスペクトル観測器では、カットオフ周波数が異なる複数のフィルタとメインアンプのゲイン切替、および、A/Dコンバーターのサンプリング周波数を同期して切り替えることができる。これによって、広帯域であるため高い受信器ゲインでの観測が難しい波形捕捉型受信器をベースとしたスペクトル観測器がもつ欠点を補った性能をもつチップの開発に成功した。これはチップ化することによって初めて実現できるもので、ディスクリート部品では装置が大きくなり不可能であり、チップならではの装置となった。開発したチップを用いて疑似観測を行うなど、その性能の確認を行った。またチップ内に組み込むデジタル部については、FPGA上で実現されている波形圧縮ロジックを、チップへと移植する手法について確立し、チップ内に実現する際の回路規模についての見積もりを行った。「小型・高性能サーチコイル」については、プリアンプをサーチコイルコア内にインストールすることを前提にしたコアの設計シミュレーションを行った。また、直方体コアを組合わせて内部にプリアンプを想定した間隙をつくることによって、等価的に径の大きなコアにみえることになり、サーチコイル感度が上昇することをシミュレーションおよび、試作品の実測で確認した。現在まで概ね順調に進んでいる。特に、アナログ・デジタル混載チップには必須であるA/Dコンバーターの第一次設計が完了したことは、非常に重要であり、今後のアナログとデジタルを混載させるプラズマ波動観測器の実現にむけて、大きく進歩したといえる。小型のサーチコイルについても、アナログASICによりチップ化したプリアンプを、コア内に入れるための隙間を作成したところ、結果的にその効果で感度が向上することがわかった。シミュレーションでも試作でもそれは確認されており、これも予想とは少し異なった良い方向への結果となっている。各研究項目における研究実績は次の通りである。[アナデジ混載プラズマ波動観測チップ]アナログ部とデジタル部をつなぐ要となるADコンバーターについて、その設計内容の調整を行った。設計を終えたADコンバーターは単体のチップとして試作を行い、その動作を確認することができた。詳細な性能評価は、次年度に行うがADコンバーターの動作が確認できたことで、これまで開発してきたアナログ部のチップ上にデジタル部を同時にインプリメントできる状況まで開発を進めることができた。[新型スペクトル観測装置]新型スペクトル観測装置のアナログ部の要となるスイッチトキャパシタフィルターの特性改善を行った。具体的には、スイッチングの充放電タイミングを再設計することにより、アナログ部における波形歪みの現象を大幅に改善させることができた。

これは、既知の信号を入力した際の高調波比として評価され、その改善は高品質のサイエンスデータを得るために必須のものであり、これが実現できたことにより、チップ化された観測器で従来の観測器に劣らない観測を行うことのできるアナログ部が実現できた。このアナログ部は、スペクトル観測器だけでなく、「波形捕捉型」のプラズマ波動観測器とも共通の部分であり、スペクトル型、波形捕捉型どちらのチップについても高品質化ができたことになる。[小型磁場センサー]先年度までに、チップ化に成功しているサーチコイル用プリアンプをサーチコイルコア内部にインストールした形式の小型サーチコイルの開発に成功した。プリアンプ部のリソースが実質的に不要となり小型化されたにもかかわらず、その性能は従来のものに比肩するものとなっていることも試作によって明らかにした。また、プリアンプを内蔵することにより耐放射線レベルの向上も期待できることを示した。アナログ・デジタル混載チップの実現を目指すテーマでは、一部、繰越を行っている部分もあるが、チップ内ノイズの影響を除けば、目指す性能のチップが実現できる見通しが整っている。特に、新型のスペクトル観測器チップについてはアナログ部の動作は安定しており、デジタル部との組合わせチップの評価が進んでいる。また、アナログ部とデジタル部をつなぐ要となるADコンバーターについては、その設計・試作・動作確認までに成功しており、本格的なデジタル部の設計が完了すれば、一つのチップとしてプラズマ波動観測器が実現できる目処がたってきた。チップ化プリアンプによる小型サーチコイルでは、コア内部にチップをプリアンプを内蔵させることに成功しており、ほぼ目的は達成されている。[アナログ・デジタル混載チップ]アナログ部のノイズレベルで支配的になっているスイッチト・キャパシタフィルタの低ノイズ化をはかった。高域側の熱雑音と低域側のフリッカーノイズそれぞれについて、ノイズ解析を行い、その要因となるMOSトランジスタを特定した上で、熱雑音についてはスイッチトキャパシタにおけるキャパシタ部を大きくすることにより、フリッカーノイズについては、特定のMOSトランジスタのゲート面積を増大させることにより低ノイズ化をはかった。この他、電界センサーをモノポールアンテナとして接続し、異なるエレメント間で位相差を測定することによって位相速度を求めることができるインターフェロメトリモードを実現できるモノポール型のアナログチップについても開発に成功した。一方、接続するデジタル部では、波形圧縮を行う上で必要となるデジタルフィルタの設計・試作を行い正しい性能が得られていることを確認した。[新型スペクトル受信器]
肝冷阻血再灌流傷害―回復の過程の研究(類洞内皮細胞及び肝細胞apoptosisの関与と胆汁酸依存性,非依存性胆汁流量の推移について)

ラット冷疎血-肝移植モデルを用いて、肝冷疎血-再潅流障害における肝細胞と類洞内皮細胞(SEC)のアポトーシスの関与およびグラフトの回復の過程について経時的に検討した。(方法)雄性Lewisラットに同所性肝移植を行い、冷保存無し(UW1h)、冷保存あり(UW16h)の2群を設定し、各群につき冷保存直後、再潅流後4時間、24時間、3日、7日で以下の項目について検討した。(1)TUNEL法、活性型Caspase-3免疫染色(2)ラットSECに対するモノクローナル抗体SE-1の免疫染色(3)Ki-67免疫染色(結果)(1)TUNEL法ではUW16h群において再潅流後4時間をpeakとしてSECのアポトーシスを認めた。同時期での肝細胞のアポトーシスは少なかった。活性型Caspase-3免疫染色では、UW16h群において再潅流後4時間でSECに活性型Caspase-3の染色を認めたが、肝細胞でのCaspase-3の活性化は認めず、Caspase-3陽性のSEC数は同時点でのTUNEL陽性SEC数と比較して少なかった。また、アポトーシス細胞は肝小葉全体に平均的に存在していた。(2)SE-1の染色性はUW16h群で再潅流後4時間、24時間で染色性の低下を認め、3日、7日で回復した。(3)Ki-67陽性細胞は肝細胞、SECともに再潅流後3日で増加、7日で正常化した。(考察)ラット肝冷保存-再潅流障害では、再潅流後早期にSECのアポトーシスが起こっているが肝細胞のアポトーシスは少ない。アポトーシスの完成前に一過性にCaspase-3の活性化が起こると考えられた。グラフトの再生は再潅流後3日をピークに起こり、7日で終了していた。SE-1の発現は肝冷疎血-再潅流障害におけるSECの障害を反映しており、従来まで困難であった類洞内細胞の鑑別に有用であると考えられた。(方法)雄性Lewisラットに対し、同所性肝移植を行い、冷保存無し(UW1h)、冷保存あり(UW16h)の2群を設定した。各群につき冷保存直後、再潅流後4時間、24時間、3日、7日で以下の項目について検討した。(1)HE染色(2)TUNEL法、活性型Caspase-3免疫染色、(3)ラットSECに対するモノクローナル抗体SE-1の免疫染色(4)Ki-67免疫染色(結果)(1)HE染色ではUW16h群において再潅流後24時間で著明な肝細胞壊死を認めた。(2)TUNEL法ではUW16h群において再潅流後4時間でSECの約25%にアポトーシスを認めた。活性型Caspase-

3免疫染色では、UW16h群において再潅流後4時間でSECに活性型Caspase-3の染色を認めたが、肝細胞でのCaspase-3の活性化は認めなかった。(3)SE-1の染色性はUW16h群で再潅流後4時間、24時間で染色性の低下を認め、3日、7日で回復した。(4)Ki-67陽性細胞は肝細胞、SECともにUW16h群において再潅流後3日で著明に増加、7日で正常化した。(考察)ラット肝冷保存-再潅流障害では、再潅流後早期にSECのアポトーシスが起こっている。それに対し、肝細胞は壊死を認めるが、アポトーシスは少なく、肝細胞、SECで障害の機序が異なっている可能性が示唆された。グラフトの再生は再潅流後3日をピークに起こり、7日で終了していた。SE-1の発現は肝冷疎血-再潅流障害におけるSECの障害を反映しており、従来までは困難であった類洞内の細胞の鑑別に有用であると考えられた。ラット冷疎血-肝移植モデルを用いて、肝冷疎血-再潅流障害における肝細胞と類洞内皮細胞(SEC)のアポトーシスの関与およびグラフトの回復の過程について検討した。(方法)雄性Lewisラットに同所性肝移植を行い、冷保存無し(UW1h)、冷保存あり(UW16h)の2群を設定した。各群につき冷保存直後、再潅流後4時間、24時間、3日、7日で前年度の研究報告に引き続き、TUNEL法でのapoptosis細胞の局在および発現の時期と活性型Caspase-3免疫染色での陽性細胞の局在、発現時期の対比を検討した(結果)TUNEL法ではUW16h群において再潅流後4時間でSECの約25%にアポトーシスを認めた。同時期での肝細胞のアポトーシスは少なかった。また、活性型Caspase-3免疫染色では、UW16h群において再潅流後4時間でSECに活性型Caspase-3の染色を認めたが、肝細胞でのCaspase-3の活性化は認めなかった。また、前述のTUNEL陽性細胞、Caspase-3陽性細胞はともに肝のperi-portal area, midzonal area, peri-central areaに平均して存在しており、分布もほぼ同様であった。以後の24時間、3日、7日ではHE染色では肝実質の障害を認めるにも関わらず、TUNEL, Caspase-3ともに陽性細胞は認めなかった。また、4時間の時点ではCaspase-3陽性のSECの数はTUNEL陽性のSECと比較して少なかった。(考察)ラット肝冷保存再潅流障害では、再潅流後早期にSECのアポトーシスが起こっており、アポトーシス細胞は均一に分布していた。4時間の時点でCaspase-3陽性細胞はすでに減少しており、Caspase-3の活性化はアポトーシスが完成する前の段階で一時的な現象として起こっていると推察された。
世界の知識フロー・ネットワークと日本企業の技術力に関する実証分析

本研究では、国際的な生産・販売・調達など「財」のネットワークだけでなく、「知識」が国際間・産業間でどのようにつながり、交換・共有されているかを明らかにし、知識フロー・ネットワーク内の位置と企業の技術力との関係を分析するものである。本研究では、特許の共同発明・出願情報に基づいて企業レベルの知識ネットワークを計測し、国際的な知識フロー・ネットワークの多様性や中心性を指標化する。そして、国際的な知識ネットワーク内のどこ(国・産業)に拠点を置くことが知識の獲得に効果的かを分析する。また、日本国内の企業間取引関係等を通じて他企業に知識がどのように伝播するかについても研究する。
周囲環境により変化する多機能性ミエロイド細胞の癌治療への応用

マウス扁平上皮癌NRS1モデルにおいて増加するCD11b^+Gr-1^+のミエロイド細胞は,末梢血および脾臓,リンパ節に集積し.この細胞は,未刺激ではアロ抗原提示能を持たず担がんマウスT細胞の増殖反応をIFN-γ産生依存性に抑制すること、in vitroでGM-CSF+IL-4存在下の培養後は,抗原提示能力を有する樹状細胞に分化できることを明らかにしてきた。しかしながら、in vitroで分化させたこの細胞を移入することにより癌の縮小効果が得られるかどうか詳細な検討を続けたところ,残念ながら,担癌状態においては,抗原提示能としての能力を発揮できないことが明らかになった.このミエロイド細胞はGr-1およびCD11bの発現パターンが幅広く、ヘテロな細胞集団であり、実際にどの表現型を有する細胞分画が抑制機能を担っているのかを明らかにするために,Gr-1およびCD11bの発現強度別に詳細な細胞分画に分けその機能を検討した.評価系として、OVA特異的TCRトランスジェニックマウスOT-1 CD8 T細胞のペプチドパルス骨髄由来樹状細胞に対する抗原特異的増殖反応およびIFN-γ産生を指標にした。担癌マウスにおいて最も顕著に増加するGr-1^<hi>CD11b^<hi>分画は増殖抑制活性を示さず,Gr-1^<lo>CD11b^<hi>、Gr-1^<lo>CD11b^<lo>およびGr-1-CD11b^<lo>に増殖抑制活性があることが明らかとなった。IFN-γの産生は,むしろ増強された。さらに、Gr-1^<lo>CD11b^<lo>に含まれるF4/80陽性分画には強い抑制活性は認められなかった。抑制活性は抗IFN-γ中和抗体もしくはiNOS阻害剤(L-NAME)の添加で部分的に解除されたが、抗IL-10中和抗体、抗TGF-β中和抗体、IDO阻害剤(1-MT)の添加では影響を受けなかった。担がんに伴って増加するCD11b^+Gr-1^+ミエロイド細胞は古くから研究されてきたが,分子レベル研究が可能になった近年,再度注目されはじめた。本細胞は,様々な状況下で出現するが,その機能および性状は単一ではなく,マルチポテンシャルな細胞であると考えられる。本研究では,担がん伴い増加する本細胞の多様な性状と機能を明らかにするとともに、この細胞を抗がん免疫応答増強細胞に転化させることにより、新たながん免疫療法の可能性を探ることを目的として開始した。マウス口腔扁平上皮癌(NRS-1}を同系マウスへ移植すると、CD11b^<high>Gr-1^+細胞が,末梢血,脾臓,リンパ節に増加した.これらの細胞は,好中球様の形態を持つ大型穎粒細胞であり,F4/80^+CD11bhighGr-1^+CD11clowMHC class I^<low>,MHC class II^<low>、CD40^-CD80^-CD86^- B7-H1^+で、アロ抗原提示能力はない。本細胞の添加により,担がんマウス所属リンパ節細胞の増殖は抑制されるが,逆に培養上清中のIFNγ産生は増強され,本細胞がIFNγを産生するあるいは間接的にlFNγ産生を増強させることにより制御機能を発揮している可能性が強く示唆された。lFNγによる本細胞の抑制メカニズムについて今後解析を進める予定である。また,担がんマウスから採取した本細胞をGM-CSF+IL-4の存在下で分化させたCDIlc+MHCclassII^++抗原提示能増強細胞を静脈内投与することにより,同系扁平上皮癌(SCCVII)の腫瘍増大を抑制できることが示された。さらに、Gr-1^<lo>CD11b

^<lo>に含まれるF4/80陽性分画には強い抑制活性は認められなかった。抑制活性は抗IFN-γ中和抗体もしくはiNOS阻害剤(L-NAME)の添加で部分的に解除されたが、抗IL-10中和抗体、抗TGF-β中和抗体、IDO阻害剤(1-MT)の添加では影響を受けなかった。
産業廃棄物を利用したアスファルト混合体の減衰性能及び振動遮断性能に関する実験研究

建物周りの地盤に廃棄物の有効利用と環境温度調整を考慮して開発製造した免震のための混合体を施して、地震による建造物の振動を緩和することを目的に、木片チップ、再生細骨材(5mm以下)、再生微粒分(1mm以下の微粉)、高炉水砕スラグおよびタイヤゴムチップにアスファルト乳剤を使って製造し、それら免震材(混合体)の振動減衰効果、振動遮断効果および植生の基盤材としての効果について示した。1.免震材の配(調)合の予備実験最適な免震材を製造するための配(調)合試験を試行錯誤で行った。建設副産物の木片に、コンクリート殻から発生した510mmの再生細骨材と1mm以下の再生微粒分および産業廃棄物のゴムチップなどを混入し、アスファルト乳剤、セメント、水と攪拌混合して供試体を作製して一軸圧縮試験により最適な配合量および配合割合を試験した。(1)(アスファルト乳剤+水)/セメント比は40%が良い。(2)(アスファルト乳剤+水)は0.190.28 1/1が良い。(3)目標強度を得る木片/混合物比は0.33/0.670.67/0.33程度のものを用いることが可能であるなどのことが分かった。2.振動三軸圧縮試験の調整と使用要領の把握昭和61購入の振動三軸圧縮試験機を整備し、調整をして次年度(平成19年度)の本実験に備えて、若干の予備実験を行い、使用方法をマスターした。なお、100kgfのロードセルは予備実験中に付加が加わり破損したため、現在修理中(搬入は5月下旬)である。3.免震材の減衰性、振動遮断性の予備実験調整した振動三軸試験機を用いて若干のデータを収集した。(1)同一配合(木片/再生微粒分)で混和材としてセメントを用いた場合とアスファルト乳剤を用いた場合では、アスファルト乳剤を用いた場合の方がセメント使用の場合に比し履歴減衰は79倍大きくなることが分かった。なお、遮断性については成果が得られなかったが今後実施する予定である。4.免震材を植生のための基盤材として使用するための予備実験植生のための基盤材とて要求される吸水性、保水性、対アルカリ性について経過時間とそれぞれの性状については今年度実施する予定である。また、予備的に別途作製した基盤材を用いて植性の発育を観察・測定中である。本研究2年目は初年度に引き続き(1)免震地盤材料として最適な材料を見出す実験、(2)免震材料を植生の基盤材として使用するための実験および(3)アスファルト混合体の振動遮断性に関する解析的研究の3テーマを掲げて実施したが、改良した振動三軸試験にアクシデントが発生し、その対応に追われたため、(3)のテーマについては、次年度に繰り越さざるを得なかった。以下、得られた主な成果は次の通りである。(1)免震地盤材料として最適な材料を見出す実験初年度の配合試験および一軸圧縮試験結果に基づいて繰り返し三軸圧縮試験を行った。木片チップを主体とし、タイヤチップ、再生細骨材、再生微粒分および高炉水砕スラグを混合材として絶乾質量比を種々変えて混合体を作製した。実験条件は、拘束圧は30kPa,繰り返し振動数は12Hzとし、等価ヤング係数および履歴減衰率を試験した。試験項目とその結果は次の通りである。(1)アスファルト乳剤/水比は水量は少ないほうが良い。(2)免震地盤材料として使用可能な混合材は木片チップの他に再生微粒分>再生細骨材>タイヤチップ>高炉水砕スラグの順であることが分かった。(3)その他に養生日数、供試体作製時の突き固め回数が強度管理に必要なことが判明した。その結果、木片チップと再生微粒分の組み合わせをアスファルト乳剤で混合攪拌した材料が最適であることが明らかとなった。(2)免震材料を植生の基盤材として使用するための実験一段階として木片チップとALCの破砕片をセメントで混合攪拌して作製した基盤材を使用して、種から蒔く市販の洋芝を用いて発育状態を観察・測定した。発育は(1)基盤材の上に敷き詰める土の深さなどに大きく影響されることが判明した。新しく、木片チップと再生微粒分の組み合わせによる混合体も含め、次年度も実験を継続する。本研究は産業廃棄物や建設副産物であるタイヤチップ、高炉水砕スラグ、木片チップ、再生細骨材および再生微粒分を用い、最適な免震地盤材料を提示することを目的とした研究であり、ヤング係数の確保と履歴減衰を有する材料を開発し、地震時は免震地盤材料として有効に働かせ、平常時においては地球環境も考慮に入れて、植生のための基盤材になり得る材料および振動遮断性のある材料を開発することを目的とした。研究3年目の最終年度は次の1.2.の実験を実施した。1.製造した免震材料を植生の基盤材として使用するための実験を実施した。

基盤材は木片チップに再生細骨材,タイヤチップおよび新しく導入した人工の珪砂をそれぞれに対して所定量加え、混合攪拌して作製した3種類の基盤材について行った。植物は西洋芝を植えつけ、熱伝対、成長度などを測定し、どの基盤材が有効であるかを見定める実験をおこなった。その結果、タイヤチップにアスファルト乳剤を施した材料が基盤材として有効性があることが分かった。2.免震地盤材料の振動遮断性の実験および解析について研究した。(1)模型実験ではセメントの硬化時間を考慮に入れた円柱形のソイルセメント処理土を地盤として見立て、混合材とアスファルト乳剤を用いて混合攪拌した混合体をその模型地盤にはさみ込み、模型地盤に振動を与え、その伝播経路各部の応答量を測定することで、混合体の振動遮断性を検討した。検討パラメータは、(1)混合体の厚さ、(2)地盤と見立てた模型地盤と混合体とのインピーダンス比とした。(2)解析的検討では、1次元波動論による模型実験のシミュレーション解析および波動論に立脚した2次元解析による実地盤の場合の遮断効果についての遮断材の遮断性能について検討した。その結果、実験・解析共に充分満足いく結果は得られなかったが、今後の研究に必要な有効な資料を得ることが出来た。
分子夾雑の理解に基づく癌関連タンパク質のオルガネラ膜局時局在機構の解明と制御

本研究は,分子夾雑の概念の下,細胞内に存在するタンパク質の局在不均一性と機能に関する詳細な理解の実現を目指し,そのオルガネラ膜「局時」局在の制御と理解をおこなう新手法の開発とこれによる癌関連タンパク質の新たな側面からの機能解明を目指すものっである.これまでの研究により,研究計画書に記載したとおり,オルガネラ膜トラップ法を確立し,これを利用して,種々のがん関連タンパク質の細胞内局在の変化を詳細に調べることをおこなった.更に,これを利用して,細胞内のタンパク質の局在と代謝活性の変化の関係性を明らかにするため,有機小分子を用いて,細胞内の代謝反応が起こる「場」に摂動を与えることができる実験系として,(1)特定の酵素,(2)特定のオルガネラ,の細胞内の場所を変化させる摂動系の開発を達成した.これらの実験系は,細胞内の夾雑環境で展開される代謝反応の変化とがんの成り立ちの関係性を調べる有用な研究ツールとして利用されることが強く期待される.タンパク質同士の相互作用を制御する有機小分子を用いて,一方のタンパク質を特定のオルガネラ膜上におき,細胞質に存在する他方のタンパク質を任意のタイミングで特定のオルガネラ膜上でトラップし,その平衡の偏りからオルガネラへの「局時」局在を明らかにするオルガネラ膜トラップ法を確立し,K-Rasタンパク質など,細胞膜と弱く相互作用するタンパク質群のオルガネラ局在の様子を調べる研究をおこなった.また,これと併せて,特に以下の2点について,新しい技術の開発をおこなった.(1)特定の代謝酵素の局在をオルガネラ膜上に偏らせ,その細胞内代謝への影響を精査する方法論を確立し,がんと代謝異常の新たな側面からの理解を目指す研究をおこなった.(2)オルガネラ膜トラップ法の開発の過程で,ミトコンドリアにおけるタンパク質の二量体化がヘテロ性をもって起こる現象を見出し,これが,特定のミトコンドリアが細胞膜のごく近傍に局在していることによることを明らかにした.そして,有機小分子を加えることで,膜近傍のミトコンドリアと細胞膜の相互作用が更に増強されることが確かめられた.本系は種々の代謝反応が起こるオルガネラ自体の細胞内局在に摂動を与える実験系として,細胞内のオルガネラの局在変化と代謝への影響を精査する研究に利用可能であることが期待される.(1)特定の代謝酵素の局在をオルガネラ膜上に偏らせ,その細胞内代謝への影響を精査する方法論について,種々のがん細胞において,解糖系に代表されるエネルギー産生に関わる代謝の異常が報告されているが,その初発となる解糖系の律速酵素であるhexokinaseの局在が,ミトコンドリア膜上に大きく偏ることが多くのがん細胞において報告されており,ミトコンドリアにおいて生成するATPを効率的に利用する仕組みとしてはたらいていると考えられている.これを有機小分子を用いて任意のタイミングで制御することで,解糖系の起こる場と,がんのエネルギー産生の関係性を明らかにする研究を進めていく.(2)オルガネラの細胞膜との相互作用に対する摂動系について,種々の代謝反応が起こるミトコンドリアなどのオルガネラの細胞内局在に摂動を与えることで,代謝活性への影響を明らかにする研究を進めていく.本研究は,分子夾雑の概念の下,細胞内に存在するタンパク質の局在不均一性と機能に関する詳細な理解の実現を目指し,そのオルガネラ膜「局時」局在の制御と理解をおこなう新手法の開発とこれによる癌関連タンパク質の新たな側面からの機能解明を目指すものっである.これまでの研究により,研究計画書に記載したとおり,オルガネラ膜トラップ法を確立し,これを利用して,種々のがん関連タンパク質の細胞内局在の変化を詳細に調べることをおこなった.更に,これを利用して,細胞内のタンパク質の局在と代謝活性の変化の関係性を明らかにするため,有機小分子を用いて,細胞内の代謝反応が起こる「場」に摂動を与えることができる実験系として,(1)特定の酵素,(2)特定のオルガネラ,の細胞内の場所を変化させる摂動系の開発を達成した.これらの実験系は,細胞内の夾雑環境で展開される代謝反応の変化とがんの成り立ちの関係性を調べる有用な研究ツールとして利用されることが強く期待される.タンパク質同士の相互作用を制御する有機小分子を用いて,一方のタンパク質を特定のオルガネラ膜上におき,細胞質に存在する他方のタンパク質を任意のタイミングで特定のオルガネラ膜上でトラップし,その平衡の偏りからオルガネラへの「局時」局在を明らかにするオルガネラ膜トラップ法を確立し,K-Rasタンパク質など,細胞膜と弱く相互作用するタンパク質群のオルガネラ局在の様子を調べる研究をおこなった.また,これと併せて,特に以下の2点について,新しい技術の開発をおこなった.(1)特定の代謝酵素の局在をオルガネラ膜上に偏らせ,その細胞内代謝への影響を精査する方法論を確立し,がんと代謝異常の新たな側面からの理解を目指す研究をおこなった.(2)オルガネラ膜トラップ法の開発の過程で,ミトコンドリアにおけるタンパク質の二量体化がヘテロ性をもって起こる現象を見出し,これが,特定のミトコンドリアが細胞膜のごく近傍に局在していることによることを明らかにした.そして,有機小分子を加えることで,膜近傍のミトコンドリアと細胞膜の相互作用が更に増強されることが確かめられた.

本系は種々の代謝反応が起こるオルガネラ自体の細胞内局在に摂動を与える実験系として,細胞内のオルガネラの局在変化と代謝への影響を精査する研究に利用可能であることが期待される.(1)特定の代謝酵素の局在をオルガネラ膜上に偏らせ,その細胞内代謝への影響を精査する方法論について,種々のがん細胞において,解糖系に代表されるエネルギー産生に関わる代謝の異常が報告されているが,その初発となる解糖系の律速酵素であるhexokinaseの局在が,ミトコンドリア膜上に大きく偏ることが多くのがん細胞において報告されており,ミトコンドリアにおいて生成するATPを効率的に利用する仕組みとしてはたらいていると考えられている.これを有機小分子を用いて任意のタイミングで制御することで,解糖系の起こる場と,がんのエネルギー産生の関係性を明らかにする研究を進めていく.(2)オルガネラの細胞膜との相互作用に対する摂動系について,種々の代謝反応が起こるミトコンドリアなどのオルガネラの細胞内局在に摂動を与えることで,代謝活性への影響を明らかにする研究を進めていく.
メゾスコピック系における非平衡スピン輸送の微視的理解とその制御

微細加工技術を駆使して作製される固体素子は、印加電圧によって平衡状態から極端な非平衡状態までを連続的に制御できるため、非平衡量子多体系を定量的に取り扱うことのできる理想的な舞台である。本年度、小林は、量子ドットに超伝導体を接合した素子において実現される近藤効果ー超伝導接合系の研究を行い、近藤効果に由来する電流ゆらぎの増大を見出した。本研究は、近藤状態とクーパー対という、二種類の質的に異なるスピン一重項が共存した系における非平衡電流ゆらぎに関する最初のものである。小栗は、3体の非線形感受率で記述される局在電子の3体相関が磁気伝導度や熱起電力に現れることを見出した。さらに、実験と理論の比較を通し、伝導度から現実の量子ドットの非線形感受率を決定できることを示した。阪野は、局所フェルミ流体の残留相互作用によって量子ドットの非線形電流中に励起された電荷対の量子相関を記述するベルの不等式を導出した。江藤は並列2重量子ドットの非平衡輸送特性を研究し、ファノ・近藤効果とブライト・ウィグナー共鳴のクロスオーバーを見出した。内海は、熱流・スピン流・電流などといった複数成分の流れの非平衡ゆらぎに関しての研究を進め、分子接合にスピン流を注入すると、スピンが力学的なトルクに変換されることを示した。加藤は、超伝導と強磁性絶縁体界面における非平衡スピン輸送、カイラルp波超伝導体の電流誘起ドメイン形成、量子ドット系における断熱電荷ポンプにおけるポンプパワーの最適化、二準位系を介した熱輸送・マイクロ波散乱における量子臨界現象などについて、理論研究を行った。以上のように、ゆらぎと非平衡という観点から輸送の素過程を解明し制御するという目的で遂行してきた本研究は、物性物理学の長年の大きなテーマの一つであるスピン依存伝導の研究において新展開をもたらす様々な成果を上げた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、固体素子における非平衡スピン輸送過程を微視的に完全に明らかにすることを目的とする。「ゆらぎ」という新しい観点から輸送の素過程を解明し制御することによって、スピン依存伝導とスピントロニクス分野にに本質的な新展開をもたらすことを目指す。小林は、トンネル接合におけるスピン流に伴うショット雑音の検出に成功した。この成果は、スピン流が実体として存在することを、ゆらぎという観点から示したことになる。また、量子ドット系において、近藤効果を実現し、非平衡における振る舞いを定量的に解明した。これは量子多体系の非平衡状態に対するこれまでで最も精密な実験である。小栗は、SU(2)およびSU(4)近藤効果における非平衡電流・電流ゆらぎの数値くりこみ群(NRG)を用いた理論計算を行い、上記実験との精密な比較を行った。阪野は小栗と共同で量子ドットの絶対零度の線形電流雑音を、微視的局所フェルミ流体論に基づき導出した。これは、伝導度とゆらぎを用いて、近藤相関の対称性の分類や、複数の透過係数を特定できることを明らかにしたものである。江藤は量子ドットを微小リングに埋め込んだアハラノフ・ボーム干渉計の電気伝導特性を記述する一般的なモデルを導出した。クーロン振動の電流ピークの形状、および4端子測定で得られる電子の位相情報を定量的に評価した。また、近藤温度が端子の数に依存しないことを示した。加藤は強い外場下に置かれた非平衡量子ドット系についてケルディッシュ形式の場の理論による定式化を行い、非平衡電流揺らぎの評価を行った。内海は、量子ポイントコンタクトにおいて、熱流および電流の確率分布の解析的な表式をガウス近似で求めた。またアハロノフ・ボーム干渉計における熱流および電流の同時確率分布を検討した。ナノ磁性体を微小エンジンとみなすことで、揺らぎの定理を満たす形で反転確率の計算も行った。微細加工技術を駆使して作製される固体素子は、電圧によって平衡状態から極端な非平衡状態までを連続的に制御することが可能であり、非平衡スピン輸送を定量的に取り扱うことのできる理想的な舞台である。本研究は、固体素子における非平衡スピン輸送過程を微視的に明らかにすることを目的とする。特に、本研究では、非平衡状態にある近藤効果に着目している。近藤効果が起こっている量子ドットは低温では局所フェルミ流体状態が実現することが知られている。そして局所フェルミ流体の残留相互作用により、倍電荷を有した準粒子対が非平衡電流中に形成し電流雑音が増幅する。このことを実験的に検証することに成功した。また、その磁場依存性を数値くりこみ群を用いて計算し、実験との比較検討を行った。その結果、実験で観測されていたコンダクタンスの平坦なゲート電圧依存性の特徴は、磁場中においてもFermi準位付近にほぼ縮退した準位が存在し近藤効果を示すためであることを示した。さらに、クーロンブロッケード領域における非平衡電気伝導を調べ、高次のトンネル過程(コトンネリング)による電流、および電流揺らぎを計算した。以上の成果は、本研究計画遂行の中で、代表者・分担者・連携者との日常的な密接な議論によってなされたものである。また、量子ドットを微小リングに埋め込んだアハラノフ・ボーム干渉計における近藤効果を理論的に調べ、多端子系による位相差の観測可能性を明らかにした。近藤効果だけでなく、微小磁気トンネル接合構造に着目し、揺らぐスピントルクによるナノ磁石のブラウン運動を研究した。

微小磁気トンネル接合構造を微小な熱機関ととらえ、ナノエンジンの揺らぎの定理を用いることで、揺らぐ非保存力の下でのナノ磁石の反転確率を求め、閾値電圧の存在を予言した。これ以外にも、量子ホール状態にあるグラフェンpn接合で起こる電子分配を初めて定量的に確立した。量子液体の非平衡ダイナミクスを解明できたことは学術的に極めて優れた成果である。この成果は、非平衡スピン輸送を微視的に定量化する、という本研究計画の目的に完全に合致するものであり、代表者と分担者1名、連携者1名らが共著となりNature Physics誌に出版された。これに関連して、量子ドットの非平衡輸送現象に対する外場や様々な摂動の効果に対応した理論解析を行うため、数値くりこみ群の計算機コードの拡張を行った。これまでに磁場、谷間混成による軌道分裂、スピン軌道相互作用等が複合された場合にも対応できる体制がほぼ整った。近藤状態に関連して、準粒子対のエンタングルメントに注目した研究も展開中である。コトンネリングによる電流と電流揺らぎについては、実験結果の半定量的な説明に成功している。揺らぎの定理を取り入れたスピン流・熱流の理論構築を目標に順調に研究を進めている。これらの成果に加えて、端状態についての微視的な解明が出来たことも重要な成果である(Nature Comm誌に掲載)。昨秋には代表者・分担者・連携者および院生ら33名が一同に会し、一泊二日で研究会を開催し、今後の研究を加速させ、更なる進展に繋がる議論を行った。以上のように、代表者・分担者・連携者の間で緊密な連携が取れており、優れた成果が蓄積されていることから、当初の計画以上に進展していると判断する。微細加工技術を駆使して作製される固体素子は、印加電圧によって平衡状態から極端な非平衡状態までを連続的に制御することが可能であり、非平衡量子多体系を定量的に取り扱うことのできる理想的な舞台である。本研究は、固体素子における非平衡スピン輸送過程を微視的に完全に明らかにすることを目的としている。当該年度は、近藤効果の基底状態の対称性の制御に関する理解を進めた。カーボンナノチューブ量子ドットではスピン自由度と軌道縮退に起因するSU(4)近藤効果が、局在電子数1,2,3の広い範囲で起こる。磁場中での振る舞いを詳細に調べた結果、SU(4)近藤効果が連続的にSU(2)近藤効果へとクロスオーバーしていく様子を解明できた。このような量子液体の対称性制御に関する定量的な理解は、これまでに得られたことがなく、学術的に優れた成果である。これに加えてさらに、(1)アンドレーフ近藤効果の実験、(2)量子ポイントコンタクトにおける高精度ショット雑音測定、(3)量子系ゆらぎの定理、(4)強い周期外場のもとでの量子ドットの非平衡電流ノイズの定式化、(5)ナノチューブにおけるトポロジカル相転移の理論、(6)トンネル接合における熱電効果を利用した微小冷却器における効率のゆらぎの解明、(7)スピン軌道相互作用によるAharonov-Casher効果によるスピン分極電流の生成、(8)量子ドットのクーロンブロッケード領域における高次のトンネル過程の理論、などの成果を上げた。
流体関連の方程式の解の正則性に関する数値解析的研究

磁気流体力学における速いつなぎ替えを解明するために、Euler-Lagrange定式化に基づく磁気流体力学方程式の数値実験を行った。平成16年度は、Navier-Stokes方程式に対するEuler-Lagrange定式化を磁気流体力学の場合に拡張した。2つのヘリシティの保存則に対して、2種のWeber変換があるが、磁気プラントル数が1の場合には、1つの接続テンソルを用いてEuler-Lagrange定式化が可能であることを示した。この定式化により2次元Orszag-Tang(O-T)流の直接数値計算を行い、粘性拡散を伴う流体粒子のラベルAと空間座標xとの対応が可逆でなくなること(リセット現象)を見いだした。また、これが磁気つなぎ替えに対応することを確認した。次に、3次元に拡張したO-T流、および直交する磁束管を初期値とする数値計算を行い、これらの場合にもリセットが起きることを確認した。平成17年度は、捻りをもつより現実的な磁束管に対する数値実験を行った。平行/反平行な磁束管、およびからみあったドーナツ状の磁束管を初期条件にとり、つなぎ替えの数値計算を実行した。その結果、リコネンクションが起きる際、やはりリセット現象が伴うことを確認した。その時間間隔から磁気つなぎ替えが起きる時間スケールを抽出し、これが大局的な評価より小さいことを見いだした。したがって、この方法により速いつなぎ替えを特徴づけることができる事を示した。また、磁場の可視化により粒子ラベルのリセット現象のおきる場所とつなぎ替えが起きる磁場の空間構造との対応づけ行った。理想磁気流体力学におけるBeale-Kato-Majda流の正則性判定基準は渦度、磁場両方に条件が必要である。ここでは、保存法則を考慮すれば、磁場のみが正則であれば、磁気流体力学方程式の解に爆発は起きえないことを注意した。Navier-Stokes方程式に対する、Euler-Lagrange定式化を磁気流体力学の場合に拡張を行った。2つのヘリシティの保存則に対して、2種のWeber変換があるが、磁気プラントル数が等しい場合には、1つの接続テンソルを用いてEuler-Lagrange定式化が可能であることを示した。この定式化を用いて、直接数値計算を行った。2次元O-T(Orszag-Tang)流ω=-2(cosx+cosy),a=2cosx+cos(2y)(ωは渦度、aは磁気ポテンシャル)に適用したところ、時間発展の下でdet(∇A)が0になり、拡散をもったマップAを、A=xとリセットする必要があることが分かった。そして、これが磁気リコネクションに対応することを確認した。次に、3次元に拡張したO-T流、および直交する磁束管を初期値とする数値計算を行った。これらの場合にもやはり、リセットが起きることを確認し、その物理的意味の詳しい解析を進めている。より現実的な捻りをもつ磁束管に対する数値実験を予定している。また、理想的な磁気流体力学においては、Beale-Kato-Majda流の正則性判定基準は、もし時刻Tで解の爆発が起きるならばとなることが知られている。(Caflisch et al. 1997)ここでω,Jは各々、渦度、電流である。この基準が、流体場と磁場の双方の最大値ノルムを含むのはElsasser変数を用いて速度、磁場を対称/反対称化した形の方程式を用いて解析を行ったためである。理想流体の場合、磁場は凍結場であることは周知であるが、もう1つ隠れた凍結場が知られている。(Vladimirov-Moffat 1995)