hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鉄スピンクロスオーバー錯体結晶における光誘起相の構造と生成ダイナミクスの解明

鉄スピンクロスオーバー錯体結晶の光誘起梢の構造を明らかにするために、以下のように、赤外ラマン分光、赤吸収分光、X線吸収分光、X線回折をおこない、光誘起相転移のメカニズムを考察した。まだ、相転移を担うGoldstone bosonを観測するのに適したTHz波(遠赤外線)全反射分光装置の整備をおこなった。(1)赤外ラマン分光および赤外吸収分光による光誘起相の構造研究赤外レーザーと赤外アレイ検出器により非共鳴な励起位置でのラマン散乱測定をおこなった。光誘起相と熱的に誘起される物質相の赤外ラマンスペクトルは共鳴励起の結果と一致し、励起方法によらず光誘起相は熱誘起相と大きく異なるスペクトルを持つことを明らかにした。また、赤外吸収分光を行いラマン散乱の結果と比較することで鉄の周りに配位した分子の構造が結晶の反転対称性を破るように変形していることがわかった。(2)X線吸収分光による光誘起相の構造研究X線吸収分光の結果から、鉄の量近接構造は熱的に誘起した相と同じであること、(2)その周りに配位した分子の構造が結晶の反転対称性を破るよりに変形している可能性が高いことを示した。(3)X線回折による光誘起相の構造研究低温で生成される光誘起高スピン相の空間群は高温での高スピン相のそれと完全に一致しており、格子定数も温度変化の範囲内にあることがわかった。このことから、光誘起相の平均構造は熱誘起相のそれと全く同じであり、ラマン散乱で観測された反転対称性の破れば平均構造からの局所的な乱れとして理解される。また、X線回折光をモニタしながら光誘起相の緩和過程をしらべ、低スピン相が光誘起相の中に形成されていく過程を明らかにした。(4)複核スピンクロスオーバー系の選択的光スイッチ現象複核構造を持つスピンクロスオーバー錯体において、照射光の波長を変えることにより3種類のスピン状態の間を自由自在に相転移させることに成功した。(5)相転移の前駆現象を探るためのTHz波(遠赤外)分光装置の開発スピンクロスオーバー転移に本質的に重要な役割を果たしていると考えられる、テラヘルツ帯のフォノンモードの詳細を調べるため、フェムト秒レーザーをベースとしたTHz波(遠赤外線)分光装置の開発をおこなった。その結果、100GHz-3THzの周波数帯をカバーし、単結晶のみならず粉末状のスピンクロスオーバー錯体結晶においても分析を容易にするテラヘルツ時間領域全反射分光装置の開発に成功した。鉄スピンクロスオーバー錯体結晶の光誘起相の構造を明らかにするために、赤外ラマン分光、赤外吸収分光、X線吸収分光、をおこない、光誘起相転移のメカニズムを考察した。

また、ソフトな変形を観測するのに適したTHz波(遠赤外線)分光装置の整備をおこなった。(1)赤外ラマン分光および赤外吸収分光による光誘起相の構造研究これまでのラマン散乱測定では、鉄の吸収から非共鳴な分子に共鳴した波長でラマン散乱の実験をおこなっていた。分子の吸収は振動子強度が大きいためにサンプルの表面で光が吸収され不均一な励起がおこなわれるというデメリットがあった。本研究ではそれを解決するために、赤外アレイ検出器を導入し既設のラマン分光システムと結合することで、分子吸収に非共鳴な励起位置でのラマン散乱測定をおこなった。光誘起相と熱的に誘起される物質相の赤外ラマンスペクトルは共鳴励起の結果と一致し、励起方法によらず光誘起相は熱誘起相と大きく異なるスペクトルを持つことを明らかにした。また、赤外吸収分光を行いX線吸収分光の結果と比較することで光誘起相の構造について考察した。その結果、鉄の最近接構造は熱的に誘起した相と同じであるが、その周りに配位した分子の構造が結晶の反転対称性を破るように変形していることがわかった。(2)光誘起ESR測定鉄スピンクロスオーバ錯体の鉄イオンをコバルトイオンに置換して、磁気共鳴の実験をおこない、光誘起相および熱誘起相の局所スピン構造解明をおこなった。光誘起相においてg値の異方性の減少を見出した。これは、X線吸収分光による鉄周辺の局所構造の知見と矛盾しない結果であった。(3)THz波(遠赤外)分光の準備次年度以降の遠赤外分光に用いるために、現有のフェムト秒レーザーをもちいたTHz分光装置に改造を加えた。反射配置での測定可能ばかりでなく透過配置にも対応可能な配置への改造をおこない、0.3THzから3THzまでの吸収、反射分光が可能になった。鉄スピンクロスオーバー錯体結晶の光誘起相の構造を明らかにするために、光照射下での低温X線回折の実験を行うと共に、ソフトなモードの詳細を調べるため、通常のFTIRによる遠赤外分光およびフェムト秒レーザーをベースとしたTHz波(遠赤外線)分光をおこなった。(1)X線回折による光誘起相の構造研究これまでのピコリルアミン系の振動分光、X線吸収分光の結果から、(1)スピンを担う鉄の最近接構造は熱的に誘起した相と同じであること、(2)その周りに配位した分子の構造が結晶の反転対称性を破るように変形していることがあきらかになっていた。今回、詳細な単結晶X回折実験をおこなった。その結果、低温で生成される光誘起高スピン相の空間は高温での高スピン相のそれと完全に一致しており、格子定数も温度変化の範囲内にあることがわかった。このことから、光誘起相の平均構造は熱誘起相のそれと全く同じであり、ラマン散乱で観測された反転対称性の破れは平均構造からの局所的な乱れとして理解される。また、X線回折光をモニタしながら光誘起相の緩和過程をしらべ、低スピン相が光誘起相の中に形成されていく過程を明らかにした。(3)THz波(遠赤外)分光SPRING-8の顕微赤外分光システムをもちいて、単結晶の赤外スペクトルを詳細に調べると共に、これまで測定できなかった遠赤外域の振動スペクトルを明らかにした。基本的に、光誘起効果はペレットサンプルで得られたこれまでの結果と一致した。単結晶サンプルであることから、光誘起相の緩和過程を詳細に調べることが可能になった。来年度もこの実験を継続しておこない、ダイナミクスを振動モードの目から見て明らかにする予定である。また、フェムト秒レーザーをベースとしたTHz波(遠赤外線)分光もおこなった。
円偏光変調法を用いた高感度磁気光学顕微鏡の開発

この研究の目的は、CCDカメラを用いた磁気光学顕微鏡に円偏光変調法を適用して、磁気カー回転角および磁気カー楕円率の2次元イメージを、通常の直交偏光子法より1桁以上高感度に得ること、および、2次元イメージ画像の中の各位置におけるスペクトルとヒステリシスループを求めることにある。14年度、磁気光学イメージング装置のプロトタイプとなるシステムを完成し、試験した。このプロトタイプは、光源、波長選択干渉フィルタ、偏光子、4分の1波長板、穴あき電磁石、検光子、CCDカメラ、カメラ制御装置、コンピュータからなる。4分の1波長板をコンピュータ制御で-45°、0°、45°と変化させ、±45°の画像の差をとると楕円率イメージが、±45°の画像の平均値と0°の画像の差をとると回転角のイメージが得られることが、ジョーンズ・マトリクスを用いた解析により明らかにされた。4分の1波長板回転制御および画像の演算を行うためのコンピュータソフトを作成し、磁性ガーネットを試料とし、磁場を変化させたときのファラデー回転画像およびファラデー楕円率(MCD)画像の変化を測定することに成功した。コンビナトリアル材料についても実験した。15年度は、このプロトタイプを顕微鏡に実装して、顕微画像としてどのくらいの感度と解像度が得られるかを追求する実験を行った。試料として、MOD法(有機金属分解法)で作製した磁性ガーネット薄膜をフォトリソグラフィ法で微細加工したものを用い、さまざまな画像処理により磁気光学信号の読みとりを試みた。この結果、ファラデー回転角の分解能は0.02°程度あり、0.1°程度の小さなファラデー回転しかない試料においても明瞭な磁気光学イメージが得られること、空間的な解像度も顕微鏡の光学特性で決まる1μm程度が得られていることが確認された。本装置では、CCDカメラを用いた磁気光学顕微鏡に円偏光変調法を適用して、磁気カー回転角および磁気カー楕円率の2次元イメージを、通常の直交偏光子法より1桁以上高感度に得ること、および、2次元イメージ画像の中の各位置におけるスペクトルとヒステリシスループを求める。これまでに、磁気光学イメージング装置のプロトタイプとなるシステムを完成し、試験している。また、テスト試料として、フォトリソグラフィー法で微細加工した磁性ガーネット薄膜を作製し、装置の解像度チェックなどを行った。今後は、このプロトタイプを顕微鏡に実装して、顕微画像としてどのくらいの感度と解像度が得られるかを追求する実験を行うとともに、コンビナトリアル薄膜磁性体の評価技術としてどれくらい有効であるかを検証したい。
触感インターフェースに関する基礎的研究

本課題では、人間と同様な皮膚感覚を検出可能なセンサと、その触感を本物らしく体感させるディスプレイによって、触感のセンシング-伝送-人間への提示、の一連の動作を行うシステムを実現するための基礎技術を研究した。人間の触覚を科学的に解明する研究と触感インターフェースを実現するための新しい基礎デバイスの研究、人間の皮膚感覚に忠実なセンサを構成する研究、それを人間に体感させる物理的手段とシステムの研究、が並行して進められ、本年度は以下のような成果が得られた。1.皮膚感覚デバイスの基礎研究皮膚に強力超音波を照射し放射圧を発生させることで、高解像度の圧力分布を高速制御することが可能である。このような触覚ディスプレイを実現可能な空中超音波発生素子として本課題で既に提案した熱誘起超音波デバイスの研究を進め、そこから強力超音波を発生する方法を示した。2.人間の触覚の知覚構造に関する基礎研究と触感ディスプレイ人間の触覚の二点弁別閾は、指先でも2,3mm、手のひらでは1cm程度と比較的大きいが、その一方で非常に細かい特徴も検出可能である。このような一種のパラドクスは現在まで合理的には説明されておらず、高忠実触覚提示に必要な解像度や設計要件は正確には理解されていなかった。本年度は人間の触覚解像度や触感形成のプロセスを矛盾なく説明するモデルを与え、実験的検証を行った。また従来の機械式触覚ディスプレイの問題を克服する刺激手段として、超音波を用いる方法を提案し、基礎実験を行った。3.触感検出センサ上記の研究および関連研究を通し、人間の触覚を構成する4種類の機械受容器の役割が解明され、人間と等価な触覚情報を獲得するために必要なセンサの構造も明らかになってきた。それらの具体的な実現方法として、本年度は光触覚素子のアイデアを提案し、設計・試作を行った。[触感のセンシング]-[伝送]-[人間への提示]の一連の動作を実行するシステムを具体化することを最終目的として、人間と同様な皮膚感覚を検出可能なセンサ、およびその触感をリアルに体感させるディスプレイを「同時に」実現する研究を行った。今年度において得られた主な成果を研究項目別にまとめる。(1)触感検出センサ共鳴型テンソルセルの空洞を様々な深さに配置したセンサを試作し、基本全的動作を確認した。このセンサでは一つの素子について一つずつ共鳴周波数検出回路が必要であるため、そのICチップの作製に当たっては電気学会マルチチップサービスを利用した。また、このセンシング技術で重要な超音波送受信子についても、小型・集積化に適した新しい機構で実現する研究を並行して推進し、単結晶シリコン基板/量子サイズ微細結晶層の構造を用いた素子が超音波発生に有効であることを確認できた。2)触感ディスプレイ選択刺激法がー部の触感をリアルに提示可能であることを確認した上で、さらにすべての触感を網羅できるかどうかをくわしく検討した。その結果、提示が可能な触感と、不可能な触感の分類を明確にすることができた。これは今後の研究の展開に大きな見通しを与えるものである。本研究では、1.人間と同様な皮膚感覚を検出可能なセンサと2.その触感をリアルに体感させるディスプレイを同時に実現し、[触感のセンシング]-[伝送]-[人間への提示]の一連の動作を実行するシステムを具体化することを最終目的としている。聴覚や視覚の研究は、音や画像についてのセンサとディスプレイの存在によってはじめて可能になったが、本システムの実現は本格的な皮膚感覚の理解と応用技術の出発点となる。本年度は以下のような成果が得られた。

1)触感検出センサ本年度の研究によって人間の触覚を構成する4種類の機械受容器の役割が明確になり、触感検出センサにおいても単に触覚素子の深さを変化させるだけでなく、それぞれが異なる応力特徴を検出する必要性が明らかになった。また人工皮膚の構造も均質ではなく表面が硬く、内側が柔らかい構造が重要であることも明らかになった。その知見を利用し、音響共鳴型テンソルセルによって接触瞬間に摩擦係数を検出する触覚センサを実現した。また人間の機械受容器に匹敵する触覚素子の実現法として、多自由度応力を検出し光によってその信号をデジタル送信する1mm角の触覚チップが実現可能であることを示し、その設計を行なった。2)触感ディスプレイ触感を完全に再現するために必要十分な刺激の種類と解像度に関する仮説を提案し、実験的検証を行なった。その仮説とは、皮膚表面にある4自由度の応力パターンを2点弁別閾の解像度で与えてやれば刺激の機械刺激の自由度として十分であるとするもので、これによって従来曖昧であった触感ディスプレイの設計仕様が明確になった。また超音波の放射圧を利用して触感を提示する手法を提案し、そのような強力超音波が熱誘起型の超音波デバイスによって発生可能であることを示した。本課題では、人間と同様な皮膚感覚を検出可能なセンサと、その触感を本物らしく体感させるディスプレイによって、触感のセンシング-伝送-人間への提示、の一連の動作を行うシステムを実現するための基礎技術を研究した。人間の触覚を科学的に解明する研究と触感インターフェースを実現するための新しい基礎デバイスの研究、人間の皮膚感覚に忠実なセンサを構成する研究、それを人間に体感させる物理的手段とシステムの研究、が並行して進められ、本年度は以下のような成果が得られた。1.皮膚感覚デバイスの基礎研究皮膚に強力超音波を照射し放射圧を発生させることで、高解像度の圧力分布を高速制御することが可能である。このような触覚ディスプレイを実現可能な空中超音波発生素子として本課題で既に提案した熱誘起超音波デバイスの研究を進め、そこから強力超音波を発生する方法を示した。2.人間の触覚の知覚構造に関する基礎研究と触感ディスプレイ人間の触覚の二点弁別閾は、指先でも2, 3mm、手のひらでは1cm程度と比較的大きいが、その一方で非常に細かい特徴も検出可能である。このような一種のパラドクスは現在まで合理的には説明されておらず、高忠実触覚提示に必要な解像度や設計要件は正確には理解されていなかった。本年度は人間の触覚解像度や触感形成のプロセスを矛盾なく説明するモデルを与え、実験的検証を行った。また従来の機械式触覚ディスプレイの問題を克服する刺激手段として、超音波を用いる方法を提案し、基礎実験を行った。3.触感検出センサ上記の研究および関連研究を通し、人間の触覚を構成する4種類の機械受容器の役割が解明され、人間と等価な触覚情報を獲得するために必要なセンサの構造も明らかになってきた。それらの具体的な実現方法として、本年度は光触覚素子のアイデアを提案し、設計・試作を行った。
悪性グリオーマ細胞のアポトーシス誘発におけるカリウムチャネルの制御に関する研究

悪性グリオーマ細胞にはさまざまなタイプの膜電位依存性K^+チャネルが発現しているが、その電気生理学的性質および機能に明確な結論が得られていない。最近になり膜電位依存性K^+チャネルのアポトーシスへの関与が指摘されており、悪性グリオーマ細胞におけるK^+チャネルの解析は重要であると考えられる。そこでまずグリオーマの研究において広く用いられるラットグリオーマC6細胞に対して実験を行った。whole-cell recordingにおいて膜電位を-60mVに固定したC6細胞の外向き電流は-30mVで出現した。この電流は膜電位依存性であった。細胞外K^+濃度が変化した時の反転電位は正方向に移動し、K^+濃度が10倍に変化した際の反転電位の変化は約50mVであった。また、この外向き電流は4-aminopyridine(4-AP)によって抑制された。これらの結果はC6細胞における外向き電流は膜電位依存性K^+チャネルが担っていることを示唆する。single-channel recordingによると、このK^+チャネルの単一チャネルコンダクタンスは11pSであり、チャネルの開時間は脱分極刺激の増大により延長した。さらに4-APによりチャネルのコンダクタンスは変化せず、チャネルの開確率が低下することが判明した。以上の結果は,C6細胞に発現するK^+チャネルは国際分類上rKv2.1であることを強く示唆する。現在、ヒトグリオーマ細胞に発現するK^+チャネルの解析を行っている。今後、アポトーシスとこのK^+チャネルとの関係を追求する。
河床材料特性の縦断変化とその規定要因に関する基礎研究

全国の一級河川を踏査し,日本列島を18の領域に区分した上で,様々な領域から対象地を選び,セグメントM,1,2-2の複数箇所で得られた代表粒径を平均年最大流量時の無次元掃流力と比較した.その結果,類型による地質の差が,粒度分布や土砂の移動頻度の差をもたらしていることを見いだした.セグメントMと2-2とでは代表粒径が全く異なるにも関わらず,大きい粒径成分を含む地点に限れば,その粒度分布形状はかなり類似していた.これは,大粒径の空隙を細粒分で極力埋めた結果の分布であった.一方セグメント1では類型や代表粒径に関わらず粒度分布形状がほぼ同じであったが,標準偏差も小さく,全体的に動きにくい粒径であった.研究計画では,東北日本と西南日本,外帯と内帯で分類するとしていたが,研究を開始するにあたり全国の一級河川で河床材料の粒度を踏査した結果,14領域に類型化すべきであるとの結論を得た.この中で,1北部北上-渡島帯,2東北地方主部,3北陸北関東フォッサマグナ,4日本アルプス、5飛騨高原,加賀美濃山地,美濃三河高原,6近畿トライアングル・丹波高原,7中国山地,8三波川変成帯・秩父帯,9四万十帯の9地域を抽出したが,5は以前調査した手取川の結果を活用することとした.そこで今年度は1の朱太川,3の渡良瀬川,狩野川,4の富士川,89の多摩川,荒川を対象とし,現地調査を実施した.1の河川は縦断的に勾配変化が緩やかで,粒径と平均年最大流量との関係が一般に言われるものとは異なり,より大きな流量に規定されていた.粒度組成も安定的で,移動頻度は低いはずである.3の河川は火山岩,新第三系,中古生界で粒度組成が大きく異なったが,平均年最大流量は粒径と対応していた.4の河川は砂防堰堤が多く設置されており,これで巨礫が止められ細粒分の割合が増していることを,歴史的資料の収集と水路実験から解明した.よって,ここでは平均年最大流量よりもずっと小さな流量に対応したものしか流れておらず,時折花崗岩の巨礫が残置されていても,それにより安定的な粒度組成となることはなかった.89の破砕帯では人為的影響が無くとも類似の傾向が見られた.もし,平均年最大流量で規定される粒径よりもやや大きい(四五倍程度)材料が若干でも存在すれば,代表粒径と平均年最大流量の間に明瞭な関係が見られ,既往研究で扱われているのも,これらの河川であるが現状は人為的影響で状況が異なっている河川が多いことに注意が必要である.また,こうした地質の差は下流域の河岸材料にも現れており,これが河道横断面形を通じて,河床材料に影響をもたらしている様子も把握できた.申請時は日本列島を四つの類型に分類するとしていたが,初年度の研究より川の特徴(河相)によって15類型に分割することとし,各地域の代表的な河川で調査を行うこととした.今年度,これらの河川を詳細に検討した結果,類型を17類型とした方が良いことがわかった.この新しい類型に注目すれば,過去及び初年度に調査した河川が,1北部北上ー渡島帯の朱太川,2東北地方該当なし,3新潟北関東の渡良瀬川,4フォッサマグナの狩野川,5日本アルプスの富士川,6飛騨高原・加賀美濃山地の手取川,7丹波高原該当なし,8中国山地該当なし9三波川帯・秩父帯の多摩川,荒川,10四万十帯の多摩川であった.これに今年度は3の思川,4の相模川,7の菅生川,8の千代川で調査を実施した.これにより,最終年度に東北地方での調査が終われば,本州の代表的地域での調査結果をまとめることができる.これまでの結果,1,7,10のような巨礫を産出しにくい地域では,流下方向の粒径変化が乏しく,せいぜい510cmの間でしか変化が無い.一方,今年度調査した8の千代川や3の思川や4,5,6,9の類型に多い巨礫を産出する河川では,流下方向の変化が大きかった.こうした河川に砂防堰堤が多く入っているのは,3,4,5,6と山地の隆起の大きい日本の中央部に集中しているが,地質によって入り方が異なった.すなわち,火山岩では低落差の連続砂防堰堤が,花崗岩では高落差の砂防堰堤が距離をおいて設置される傾向にあった.これらの高さと堰堤下流の粒径との間に明確な関係が見られ,堰堤下流では,落差が低いほど大きな礫径がなくなり,高いほど小さな礫径のものがなくなっていた.東北地方主部を除き,本州部主要類型の河川すべてで調査を行えた.

特に距離の遠い,丹波高原と中国山地で調査できたのは意義がある.また,巨礫の有無によって流下方向の変化が異なること,地質によって流路網や砂防堰堤の入り方に違いが見られたこと,とはいえ,同じ地質でも,地域によって大きな違いがあることを見いだした.また,初年度に砂防堰堤の影響について言及したものの,やや定性的な議論となっていたのに対し,今回の研究成果で堰の高さによって粒径に及ぼす影響が大きく異なることがわかった.全国の一級河川を踏査し,その川の状況を参考に日本列島を以下の領域に区分した.1北海道主部,2北部北上-渡島帯,3東北地方主部,4新潟北関東,5フォッサマグナ,6日本アルプス、7飛騨高原,加賀美濃山地,8美濃三河高原,9近畿トライアングル,10丹波高原,11領家変成帯,12中国山地,13和泉層群,14九州北部,15九州中部,16三波川変成帯・秩父帯,17四万十帯,18九州南部.この中でなるべく状況が異なるように,2の朱太川,4の渡良瀬川,思川,久慈川,那珂川5の相模川(本川及び中津川,道志川,秋山川)狩野川,酒匂川6の富士川支流(大武川・御勅使川),7の手取川,10の菅生川,12の千代川,16の荒川(本川及び入間川,越辺川,高麗川),17の多摩川(本川及び浅川)を対象とし,セグメントM,セグメント1,セグメント2-2の多数の場所で河床材料の粒度調査を実施した.こうして得られた代表粒径を平均年最大流量時の無次元掃流力と比較しつつその結果について分析した.その結果,類型による地質の差が,巨礫の有無,砂利の量,砂防堰堤の数に違いをもたらし,結果として粒度分布や土砂の移動頻度が大きく異なった.セグメントMとセグメント2-2とでは代表粒径が全く異なるにも関わらず,各セグメントにおいて大きい粒径成分を含む地点に限れば,その粒度分布形状はかなり類似していた.この分布形状は標準偏差が1.2の対数正規分布とほぼ一致し,空隙率がかなり小さい粒度分布といえる.一方セグメント1では類型や代表粒径に関わらず粒度分布形状がかなり類似していたが,その分布の標準偏差は比較的小さく,これはセグメント1のτ*が小さく河床材料が移動しにくいためと考えられる.以上から,粒度分布形状の特徴と,それが平均年最大流量時のτ*によってある程度説明できることを明らかにした.全国の一級河川を踏査し,日本列島を18の領域に区分した上で,様々な領域から対象地を選び,セグメントM,1,2-2の複数箇所で得られた代表粒径を平均年最大流量時の無次元掃流力と比較した.その結果,類型による地質の差が,粒度分布や土砂の移動頻度の差をもたらしていることを見いだした.セグメントMと2-2とでは代表粒径が全く異なるにも関わらず,大きい粒径成分を含む地点に限れば,その粒度分布形状はかなり類似していた.これは,大粒径の空隙を細粒分で極力埋めた結果の分布であった.一方セグメント1では類型や代表粒径に関わらず粒度分布形状がほぼ同じであったが,標準偏差も小さく,全体的に動きにくい粒径であった.当初の予定では,対象流域の半分で詳細な調査を行う予定にしていたが,その半分が比較的近場に集中してしまったことと,下流域の一部で調査が不十分なことが,達成できていない点としてあげられる.しかしながら,日本全国を比較し,定性的に全国的な土砂動態の傾向を捉えられた上,二年目に予定していた構造物の影響として,砂防堰堤や落差工が土砂動態に及ぼす影響について,実験も交えて検討できたことや,当初予定していた対象地区の選定方法よりも,より現地の状況を考慮した方法で,対象地を絞り込めた点は,想定していた以上の達成度であると判断できる.次年度の調査候補地も絞り込めたことも有り,総合的に判断して「おおむね順調」であると考えている.昨年度からの予定にあるとおり,東北地方主部の調査を最終年度に行いたい.これにより,北海道,九州及び本州の一部を除き,日本列島における河川の特徴の違いを,その粒度分布に注目してまとめることができる.また,砂防堰堤の入り方や,流下方向の粒径分布の変化,それらに地質が及ぼす影響など,これまで定性的な考察が残るものをより定量的な議論へと変化させていく.河川工学河床材料の縦断方向変化について,2東北地方主部,6近畿トライアングル・丹波高原,7中国山地を対象に実施する予定である.
高性能・低消費電力マルチコアプロセッサ用自動並列化コンパイラに関する研究

コンピュータのCPUコア部分に対する低消費電力化技術に加えプロセッサチップ上のキャッシュ/ローカルメモリやプロセッサ-集中共有メモリ間のデータ転送を行うデータ転送コントローラ等に対する低消費電力化技術を開発し、現在開発中の高性能・低消費電力マルチコアプロセッサ用自動並列化コンパイラに組み込んだ。更にこれらの低消費電力制御手法をアクセラレータプロセッサ(特定の処理を高速に実行することができる特定用途プロセッサ)向けに拡張し、汎用プロセッサに加えアクセラレータプロセッサを搭載したヘテロジニアスマルチプロセッサのための低消費電力化コンパイル手法を開発した。ヘテロジニアスマルチプロセッサはデジタル信号処理・画像処理といった処理を含むアプリケーションを高速・低電力で実行することが可能であり、特に組み込みシステムで大きな注目を集めている。本研究で開発した低消費電力化技術は、NEDO「大学発事業創出実用化研究開発事業」先進ヘテロジニアス・マルチプロセッサ(AHMP)技術研究開発事業における"1/20の消費電力で高性能プロセッサと同等の処理性能を達成"というプロジェクト目標の達成にも大きく貢献した。またNEDO半導体アプリケーションチッププロジェクト・リアルタイム情報家電用マルチコア技術において早稲田大学/日立/ルネサスで新たに開発したマルチコアチップRP2や、プロジェクトメンバーである富士通のマルチコアプロセッサFR1000といった複数の実マルチコア上でコンパイラによる自動並列化・低消費電力化を実現した。各マルチコアの特長やハードウェア的な制限を考慮し、最適な低消費電力化を行なう手法を開発し、RP2上でのオーディオエンコードプログラムのリアルタイム処理において88%の消費電力削減を達成するなどプロジェクトの目標達成に大きく貢献した。
X線パルサーのスピンアップ/ダウンの数値シミュレーション

X線パルサーのスピンアップ・ダウン現象を研究するために、星風によるアクリーションの数値シミュレーションを行った。コンパクト星にたいしてガスガ吹きつけているとする。そのガスは天体の重力に引かれて天体に落下する。その流れの時間発展を2次元ないし3次元の数値流体コードを用いて計算した。まず星に吹きつける流れが無限上流で一様な場合を考える。そのときは流れに軸対称性を仮定してもよい。この場合流れは内部境界条件に大きく依存することが分かった。完全吸い込み条件の場合には、比較的定常なバウ衝撃波が発生する。しかし完全反射の条件の場合には、流れは極めて非定常になる。完全吸い込みの場合の計算は、われわれのほかに米国のTaam,Fryxellが同じパラメターで計算を行い、Hoがこれらをまとめて共同研究として発表した。この研究の目的はコンパクト星に対して持ち込まれる角運動量を軸対称の解からの攝動として計算することにある。マッハ数が5と10の場合について計算し、角運動量輸送に対する圧力の寄与が大きくないことを示した。つぎに完全な3次元計算をドイツのAnzer,Borner,イスラエルのLivioと共同して行った。この研究では2次元(面対称)計算もあわせて行い比較した。その結果、2次元計算と3次元計算では、定性的な結果は一致しても、定量的にはかなりの差があることが分かった。従って、これまでなされてきたような2次元(面対称)計算の結果にもとずいて多くのことを言うことは正しくない事を示した。コンパクト天体に対する角運動量輸送の量を計算した。その結果、これまでの定説であるShapiroLightmanのいう角運動量輸送よりは、はるかに小さな量しかコンパクト天体に持ち込まれないことが分かった。軸対称計算については、流れ模様の時間発展をビデオにした。
細胞膜脂質ドメインの構成とダイナミクスの分子解析

細胞における脂質の機能の多くはまだ謎として残されている。われわれは脂質の機能を「脂質を見る」ことによって理解しようとしている。われわれのターゲットの一つは脂質ラフトに代表される細胞表面の脂質ドメインであり、もう一つのターゲットはエンドソームおける脂質ドメインである。この2つの脂質ドメインはコレステロールを介して構造的にも機能的にも深く関連している。本課題においてわれわれはライセニンとデュラマイシンという2つの脂質を見るためのプローブについて解析を進めるとともに、エンドソームの脂質ドメインについてモデル膜および培養細胞を用いた詳細な研究を行った。さらにこれらの研究を通してコレステロールの細胞内のホメオスタシスについて新しい知見を得ることができた。デュラマイシンはホスファチジルエタノールアミン(PE)を特異的に認識するシンナマイシン(Ro09-0198)に類似した19アミノ酸からなる環状ペプチドである。デュラマイシンの脂質特異性はわかっていない。本研究によりデュラマイシン、シンナマイシンともにエタノールアミンリン脂質(PEおよびエタノールアミンプラスマローゲン)を認識することが示された。モデル膜の研究からデュラマイシンおよびシンナマイシンのPEを含む膜への結合は膜の曲率に依存して起こることが示された。すなわち、どちらのペプチドもより小さな小胞に効率よく結合した。電子顕微鏡観察とX線小角散乱の実験により、これらのペプチドの多重層膜への結合は膜の管状構造を誘起することが示された。これらの結果はデュラマイシン、シンナマイシンは膜の曲率を変化させることによりPE膜に効率良く結合することを示している。ビス(モノアシルグルセロ)リン酸(bis(monoacylglycero)phosphate,BMP)は後期エンドソームに濃縮され、オルガネラからの脂質やタンパク質の輸送に重要な役割を果たしていると考えられている。BMPの生合成についてはわからないことが多い。われわれはホスファチジルグリセロール合成の初発反応を触媒するホスファチジルグリセロリン酸合成酵素(phosphatidylglycerophosphate(PGP)synthase)を欠損したCHO細胞、およびカルジオリピンのリモデリングに関与する酵素、タファジンを欠損したバース病患者由来のリンパ芽球を用い、ホスファチジルグリセロールあるいはカルジオリピンがBMP合成の前駆体となっているかどうかを検討した。われわれの結果はカルジオリピンではなくホスファチジルグリセロールがBMP合成のde novoの前駆体であることを示唆している。細胞内のコレステロールホメオスタシスは厳密にコントロールされており、コレステロール代謝に関係した遺伝子の転写にはステロール調節因子結合タンパク質(sterol regulatory element-binding protein (SREBP))が重要な役割を果たしている。糖脂質を欠損した動物細胞変異株の解析から、われわれは成熟型のSREBPが糖脂質の欠損により増加することを見出した。SREBPの標的遺伝子の転写およびコレステロールの生合成も変異株で上昇が見られた。これらの結果は糖脂質が細胞内のコレステロールを制御している可能性を示唆している。細胞はコレステロールを主として低密度リポタンパク質(LDL)のかたちで細胞外から取り込む。取り込まれたコレステロールは後期エンドソーム・リソソームを経て細胞膜へと輸送される。後期エンドソーム特異的脂質であるビス(モノアシルグリセロ)リン酸(bis(monoacylglycero)phosphate(BMP))はコレステロールのエンドソームからの輸送に重要な役割を果たしている。われわれはBMPがドコサヘキサエン酸(DHA)に極めて富んでいること、また細胞外から加えたDHAはBMPに蓄積し、BMPの分解を引き起こすことを見出した。われわれの結果はDHAがBMPを介して細胞内コレステロールのホメオスタシスに影響を与えることを示唆している。また、われわれは異なったコレステロール結合プローブを用いることにより、コレステロールは細胞表面で一様に分布しているのではなく細胞膜上にはコレステロールの濃度勾配が存在すること、また、このような濃度勾配が存在することがEGFレセプター等の細胞膜レセプターの活性化に関与していることを明らかにした。
ＲＮＡポリメラーゼＩＩによる転写の場のダイナミクス

転写は、遺伝情報発現の出発点であるが、細胞核において転写の場がどのように構築され、制御されるのかについての基本的問題は解明されていない。本研究では、転写の場の形成機構を明らかにするために、転写誘導可能な遺伝子アレイを保持する細胞を用いて、RNAポリメラーゼIIの活性化動態の生細胞計測を行った。本年度は、遺伝子アレイへのRNAポリメラーゼIIの集積、転写開始、転写伸長の計測データをキネティックモデルへフィッティングし、最もよく適合するパラメータの数値を導き出した。その結果、ホルモン刺激による誘導後に転写因子(グルココルチコイド受容体)が遺伝子アレイに結合後、23分でRNAポリメラーゼIIがリクルートされ、そのうち10%程度が1分程度で転写を開始し、さらにそのうちの80%が2分程度で伸長反応に至ることが示唆された。この転写から伸長への高い遷移効率は、これまで他のモデル系で示唆されていた結果とは異なっていた。そこで、転写を誘導する前からアレイ上に存在するヒストンH3のアセチル化に着目し、誘導前のH3アセチル化レベルの違いとRNAポリメラーゼIIの動態との関係について解析したところ、高アセチル化状態にある遺伝子アレイでは、転写因子がより集積すること、及び、転写開始から伸長に至る過程が促進されることが明らかになった。このヒストンのアセチル化と転写伸長との関係については、ChIP-seqやmRNA-seqを用いたゲノムワイドの解析によっても支持された。これらの結果から、ヒストンH3のアセチル化は、転写の場の形成と転写伸長の誘導の両方を促進すると考えられた。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、転写の場の形成機構を明らかにするために、転写誘導可能な遺伝子アレイを保持する細胞を用いて、転写因子のクロマチン結合とRNAポリメラーゼIIの活性化の動態を生細胞で可視化する。本年度は、RNAポリメラーゼIIの各種リン酸化型に加え、基本転写因子とクロマチンリモデリング因子の生細胞観察を行った。本研究で用いたMMTV遺伝子アレイには、グルココルチコイド受容体(GR)が集積した後、数分のうちにRNAポリメラーゼIIが集積し、開始、伸長反応に至る。基本転写因子のうち、TATA結合蛋白質(TBP)は刺激前に既にアレイに結合していたが、RNAポリメラーゼIIの蓄積と転写開始過程において、他の基本転写因子(TFIIBやTFIIE)の集積はほとんど検出できなかった。このことは、転写開始前複合体が安定に存在しないことを示唆しており、FRAPによる分子動態解析の結果とも合致した。一方、クロマチンリモデリング因子のひとつは、RNAポリメラーゼIIの集積に遅れて、転写伸長とほぼ同時期から集積し始めることが明らかになった。これらの結果から、MMTV遺伝子アレイは、刺激に対して即応できるように比較的転写に対して準備された構造をとっており、GRの結合により速やかに基本転写因子やRNAポリメラーゼIIがリクルートされ、大規模なクロマチンリモデリングなしに転写の場が形成される可能性が示唆された。MMTV遺伝子アレイの転写誘導後のRNAポリメラーゼIIの活性化を計測する系を確立し、各リン酸化状態にあるRNAポリメラーゼIIの集積や基本転写因子、クロマチンリモデリング因子の動態についての計測が順調に進んでいる。次年度にキネティックモデリングを行うことで、研究を達成できる予定である。次年度は、遺伝子アレイへのRNAポリメラーゼIIの集積、転写開始、転写伸長の計測データをキネティックモデルへフィッティングし、最もよく適合するパラメータの数値を導き出す。また、エピジェネティックなヒストン翻訳後修飾が転写活性化のキネティクスに与える影響を明らかにする予定である。
四元数スピン多様体のアノマリーに関する研究

以前の研究より,Spin^q多様体は標準的なCP^1-ファイブレーションを持ち,トウィスター空間と呼ぶそれの全空間(Z,g^Z=π^*g^M+g^<CP^1>)には標準的にSpin構造が付随することが分かっている。その構造の与えるディラック作用素【∂!/】について:(1)無限小カイラルアノマリーの数学的定義と考察すべき対象:(Xをある種の随伴束の切断として)X-方向への無限小変分δ_X【∂!/】とそれのアノマリーlog detδ_X【∂!/】≡-∂/(∂s)|_<s=0>1/(2Γ(s))∫^∞_0t^sSTr(δ_X【∂!/】【∂!/】e^<t【∂!/】>^2)dtを数学者的観点から導入した。物理学的トウィスター理論や宇宙の生成理論のアナロジーで,各ファイバーを一点に潰す操作(宇宙生成以前に戻る),つまり断熱極限操作によって,そのアノマリーの本質的部分lim_<ε→0>log detδ_X【∂!/】_εが生み出されると考える。この極限の研究を目標とした。(2)Getzler変換の精密な研究:上記極限の研究には所謂Getzler変換の考え方が有効である。当研究者はその変換をある種の2種類の変換の合成と考えることが非常に有効であることを示した。それらを精密に調べることによって(1)で述べた研究が非常に進んだ。(3)調和接続とGilkey理論:Levi-Civita接続より少々単純な接続(調和接続と呼ばれる)を導入し,対応してそれに付随する測地線,標準座標に着目した。我々の研究は結局,その接続の曲率係数たちの作る普遍多項式の研究(ある種のGilkey理論の研究)に帰着されることが分かる。但し,現在,この研究は完結していない。ある典型的なSpin^q多様体上での議論そしてその場合の普遍多項式を具体的に書き下すことが必要であろう。当研究代表者は主にSpin^q構造(四元数Spin構造)に付随するtwistor空間上の無限小Dirac作用素のカイラルギャップ(右手系と左手系の持つカイラル異常項の差)の研究に取り組んだ。カイラル異常項とは物理学者の多用する用語であり、宇宙の幾何的構造と密接に関係した非常に重要な概念であることが知られている。我々幾何学者に取っては「宇宙=多様体」であるから,その概念は我々にとってもまた非常に重要であろう。本研究ではまず(数学的には定義さへ曖昧なままにあった)無限小Dirac作用素Φの定義、そしてそれの異常項の数学的定義log detδ_XΦ^±=∂/∂_s|_<s=0>1/<Γ(s)>∫^∞_0t^sTr_±(Φδ_XΦe^<tΦ^2>)dtを与えた。そして当研究者の呼ぶカイラルギャップとはlog detδ_XΦ=log det δ_XΦ^+-log det δXΦ^-=∂/∂_s|_<s=0>1/<Γ(s)>

∫^∞_0t^sTr(Φδ_XΦe^<-tΦ^2>)dtのことであり、当研究の具体的目的はそれの底空間方向への断熱変換log det δ_XΦ_ε=∂/∂_s|_<s=0>1/<Γ(s)>∫^∞_0t^sSTr_ε(Φ_εδ_XΦ_εe^<-tΦ^2_ε>)dtのε→0の場合の漸近的挙動を研究することである。(ある意味のそれの極限こそがギャップのエッセンスであると当研究者は予想している。)そして,当研究期聞においてはこの断熱変換ギャップを構成しているスーパートレース部分Str(Φ_εδ_XΦ_εe^<-tΦ^2_ε>dtのt→0,ε→0の場合の挙動を中心に研究した。(その挙動はギャツプ自身の主要部分を記述していると予想される。)その結果を記述するには多くの準備を必要とするので最終的な研究成果報告書に詳述するが、その挙動はA^^^-種数形式、ファイバー方向のDirac作用素に附随する熱核のある意味の微分等を使って記述できる。当研究代表者は主にSpin^q構造(四元数SPin構造)に付随するtwistor空間(Z,g^Z)の無限小Dirac作用素φ_<g^Z>のカイラルアノマリーの研究に取り組み、今年度は次の定理を証明した:断熱的ディラック作用φ_<g^Z_ε>やそれの与える熱核e^<-tφ^2_<g^Z_ε>>,等は発散項を持っているが,上の主張はスーパートレースであるその本質的部分は上記のように発散項を持たず,しかも時間t>0が大きい場合それが指数関数的に減少することを主張している。証明は非常に複雑で多くの紙面を要するので最終報告に譲るが,標語的に羅列すれば証明は,各点P^0∈Zへのある意味の局所化空間Z(P^0),Duhamelの原理,微分同型写像ι_ε:Z(P^0)→Z(P^0),(x,z)→(ε^<1/2>x,z)による引き戻しディラック作用素φ_<g^Z_<(ε)>>(g^Z_<(ε)>=ι^*_εg^Z_ε)の研究,等の積み種ねに依っており,本質的な道具はCheng-Li-YauやCheeger-Gromov-Taylorによるある種の不等式の一般化である。上記の定理は(t>0が小さい場合には多分にラフな評価であって)t>0が大きい場合に焦点を当てた結果であり,前年度のt>0が小さい場合の(Getzler変換,Gilkey不変式論,等を使った)研究を合わせて最終結論に到達しつつある。当研究代表者は主にSpin^q構造(四元数Spin構造)に付随するtwistor空間(Z,g^Z)の持つディラック作用素【∂!/】の研究に取り組み、(C^0)半群e^<-t【∂!/】^2>の断熱展開について、つまり、計量の断熱変換g_^Z_εに付随する、e^<-t【∂!/】^2_g^Z_ε>のε→0の場合の挙動を論じた。その結果の詳細には多くの紙面を必要とするので最終報告において述べるとして、その研究において導入した概念や結果等で他の研究においても有用と思われるものを以下列挙しておく。(1)調和的フレームワーク:通常、リーマン接続▽^<g^Z>の標準座標が有効であるが上記問題では調和的座標の使用が有効である。この座標は調和的接続▽^<g^Z【symmetry】>の標準座標である。調和的...は当代表者の導入した概念であり、「調和的」概念は種々考えられ他の問題においても非常に有効である。(2)ディラック作用素版Cheeger-Gromov-Taylorの評価式:本来、関数に作用するラプラシアンについての評価式をディラック版に書き直したものであり、その評価式は断熱展開の研究でのキーとなる。(3)(調和的...を使って導入される)非発散計量g^Z_<(ε)>に付随する半群e^<-t【∂!/】^2_<g^Z_<(ε)>
単一電子トランジスタを用いた量子ホール系の局所核スピン偏極検出

単一電子トランジスタを用いて量子ホール状態における核磁気共鳴信号を得るために核スピン偏極方法の最適化をおこなった。幅の狭いホールバー試料に量子ホール効果ブレークダウンの臨界電流値よりわずかに大きな電流を印加した場合に、核磁気共鳴信号が最大となることを見出した。本研究の目的は、核スピン偏極にともなう電子系の微弱な化学ポテンシャル変化を、単一電子トランジスタを用いて測定することである。平成19年度は、単一電子トランジスタ素子の作製と測定系の立ち上げをおこなう計画だった。量子ホール効果測定用のホールバー素子上に、電子線描画と斜め蒸着法を用いて単一電子トランジスタを作製する。単一電子トランジスタとして、アルミニウムおよびアルミニウム酸化膜を材料に用いた。トンネル障壁となるアルミニウム酸化膜の膜質に問題があり、単一電子トランジスタ素子作製が計画通りに進まなかった。膜質を改善することにより、現在では適当な抵抗値をもったアルミニウム単一電子トランジスタの作製が可能になっている。また今年度は、核スピン偏極による化学ポテンシャルの変化量の数値計算による見積りもおこなった。この結果、単一電子トランジスタで核スピン偏極による変化を検出するためには、50%程度の大きな核スピン偏極率が必要であることが分かった。大きな核スピン偏極率を得るために、量子ホール効果ブレークダウンによる核スピン偏極方法の最適条件の探索をおこなった。この実験結果から、ホールバー型試料の縦横比を大きくし、細長い試料の方が大きな核磁気共鳴信号が得やすいことが明らかになった。この結果は、単一電子トランジスタを用いた核スピン偏極測定の研究をおこなう上で重要な指針となる。前年度の研究結果から、量子ホール系の動的核スピン偏極では、ホールバー型試料の縦横比を大きくし、細長い試料の方が大きな核磁気共鳴信号が得やすいことが明らかになった!そこで本年度は、大きな縦横比を有する2次元電子系のホールバー型素子を作製し、その上にアルミニウム/アルミニウム酸化膜を用いた単一電子トランジスタ素子を作製した。素子を低温に冷却し強磁場を印加して量子ホール状態で実験をおこなった。2次元電子系にバイアス電流を印加し、核スピン偏極をおこなった。しかし、単一電子トランジスタの電流信号には、核スピン偏極の影響があらわれなかった。所望の信号が得られなかった原因として2点考えられる。1つは核スピンの偏極率が低く、検出可能な大きさの化学ポテンシャル変化を引き起こさないことである。単純な計算によれば、我々の単一電子トランジスタで核スピン偏極を検出するためには、数十パーセントの大きな偏極率が必要である。電子系と単一電子トランジスタの結合キャパシタンスを大きくすることで、この問題は解決できる。もう一つは核スピン偏極がホールバー素子の一部に偏在している可能性である。量子ホール効果ブレークダウン現象を用いて核スピンを偏極しているが、ブレークダウン現象が非局所的に生じることが知られており、・核スピン偏極が空間的に一様に生じているかどうか自明ではない。
Streptococcus mutans死菌体の扁桃滴下による実験的な齲蝕予防

申請者は,齲蝕の主要な原因微生物であるStreptococcus mutansに特異的なSIgAを唾液中に多量に誘導すれば,齲蝕の特異的予防が可能だと考えた.そこで,口腔に隣接する口蓋扁桃に着目し,簡便な手技によって菌種特異性と菌体凝集能の高いS.mutans特異的唾液SIgAを多量に誘導できる扁桃投与法を開発した.そして,平成10年度科学研究費補助金(奨励研究(A))によって,S.mutansと同様にヒトに齲蝕原性を示すS.sobrinus死菌全菌体の扁桃投与によって誘導した唾液SIgAに実験的齲蝕の予防効果があることを動物モデルにおいて明らかにした.平成11年度は,誘導されたS.sobrinus特異的唾液SIgAによる齲蝕予防法の安全性について検討を行ない,筋注投与法と比較した.扁桃投与と筋注投与によって誘導された抗体は,いずれも3種類の抗体,すなわち投与したS.sobrinus AHT-kと反応する特異抗体,血清学的に近縁なレンサ球菌と反応する交差抗体,および血清学的に関係が薄いレンサ球菌とも反応する非特異抗体から成り立っていた.しかし,扁桃投与では特異抗体が多く,非特異抗体はわずかであった.筋注投与では,逆に,非特異抗体が多かった.扁桃投与で多く誘導される特異抗体と交差抗体は,いずれもS.sobrinus AHT-kの糖抗原を認識していた.筋注投与で多く誘導される非特異的抗体は,レンサ球菌に共通なタンパク抗原を認識していた.このように,扁桃投与法は特異性が高い抗体を多く誘導できることが示された.このことは,扁桃投与法で誘導した抗体が,口腔常在菌の中からミュータンス群レンサ球菌だけを選択的に排除でき,齲蝕を効果的に予防できる可能性が示された.研究代表者らの開発した扁桃投与法によって,S.mutans死菌体を扁桃投与すると,菌種特異性と菌体凝集能の高いS.mutans特異的唾液SIgAが誘導され,S.mutansのエナメル質小片への付着を阻害することが確認された.しかし,扁桃投与法によって誘導された唾液SIgAに,実際の生体における齲蝕予防効果があるか明らかになっていない.このため,扁桃投与法でウサギにS.mutansと同様にヒトに齲蝕原性を示すS.sobrinus死菌全菌体を免疫し,特異的な唾液SIgAを誘導した.このウサギの口腔内へのS.sobrinus生菌を滴下し,実験的齲蝕の予防効果を,従来の経口(胃内)投与法および筋注投与法と比較した.扁桃投与法で免疫したウサギの抗S.sobrinus唾液IgA量は,経口投与法の4倍,筋注投与法の10倍で,有意に多かった.全ての免疫されたウサギの血漿IgAは,非免疫のウサギより有意に高かった.これらのウサギの口腔内へのS.sobrinus生菌を滴下したところ,非免疫のウサギでは歯面の約半分の面積に齲蝕が生じた.筋注投与法で免疫したウサギでは,有意の齲蝕予防効果は認められなかった.扁桃投与法で免疫されたウサギでは,齲蝕面積は非免疫のウサギの25%,経口投与法で免疫されたウサギの34%あった.このことから,扁桃投与法は従来の免疫法よりも有意に高い齲蝕予防効果を示すことが確認された.また,このとき口腔に定着したS.sobrinus生菌数も,ほぼ齲蝕面積に比例し,扁桃投与法で免疫されたウサギで最も少なくなっていた.これらの結果から,扁桃投与法は従来の方法よりも齲蝕予防効果が高く,齲蝕予防ワクチンの投与法として有効であることが示された.申請者は,齲蝕の主要な原因微生物であるStreptococcus mutansに特異的なSIgAを唾液中に多量に誘導すれば,齲蝕の特異的予防が可能だと考えた.そこで,口腔に隣接する口蓋扁桃に着目し,簡便な手技によって菌種特異性と菌体凝集能の高いS.mutans特異的唾液SIgAを多量に誘導できる扁桃投与法を開発した.そして,平成10年度科学研究費補助金(奨励研究(A))によって,S.mutansと同様にヒトに齲蝕原性を示すS.sobrinus死菌全菌体の扁桃投与によって誘導した唾液SIgAに実験的齲蝕の予防効果があることを動物モデルにおいて明らかにした.平成11年度は,誘導されたS.sobrinus特異的唾液SIgAによる齲蝕予防法の安全性について検討を行ない,筋注投与法と比較した.扁桃投与と筋注投与によって誘導された抗体は,いずれも3種類の抗体,すなわち投与したS.sobrinus AHT-kと反応する特異抗体,血清学的に近縁なレンサ球菌と反応する交差抗体,および血清学的に関係が薄いレンサ球菌とも反応する非特異抗体から成り立っていた.しかし,扁桃投与では特異抗体が多く,非特異抗体はわずかであった.筋注投与では,逆に,非特異抗体が多かった.扁桃投与で多く誘導される特異抗体と交差抗体は,いずれもS.sobrinus AHT-kの糖抗原を認識していた.筋注投与で多く誘導される非特異的抗体は,レンサ球菌に共通なタンパク抗原を認識していた.

このように,扁桃投与法は特異性が高い抗体を多く誘導できることが示された.このことは,扁桃投与法で誘導した抗体が,口腔常在菌の中からミュータンス群レンサ球菌だけを選択的に排除でき,齲蝕を効果的に予防できる可能性が示された.
多品種精密組み立て用可変型RCCデバイスの開発

ロボットマニュピュレータの手先とグリッパの間に取り付けられ,パッシブなコンプライアンスを用いて,軸のような精密組み立て部品の位置・姿勢誤差を吸収するデバイスであるRCCの新しい解析・設計方法を確立した。現在の商用RCCの問題点としては,(1)弾性体のもつパラメータも含めた完全な特性シミュレーション方法が知られていないこと。(2)したがって,特殊仕様のRCCの設計が難しい。(3)新しいRCCの開発に時間とコストかせ掛かる。(4)特性固定式であるため,多品種に適用できないこと。などがある。本研究の目的は上記の問題点をすべて解決することである。そのために,(2)また,シミュレーションの信頼性を確認するため,特性可変型の2次元RCCと3次元RCCを設計・制作した。(3)制作したRCCを用いた実験の結果,従来試行錯誤に頼る設計・開発上の問題点が本研究によって解決可能であることが確認できた。(4)多品種の組み立て部品を扱えるように,特性可変型RCCを開発した。現段階までは,パッシブな特性可変型RCCの開発が完了されている状態である。しかし,本研究の最終目標であるアクテイブな可変型RCCの開発については現在その基本設計が行われており,現時点では,十分その実現が可能であると思われる。将来的には,一つのRCCで多品種の精密はめ合い部品を扱える組み立てシステムを目指している。組み立てシステムを目指している。などがある。