hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
障害女性をめぐる差別構造への「交差性」概念を用いたアプローチ

平成29年度は、前年度にひきつづき、生活史法を用いて障害のある女性への聴きとり調査を行った。身体障害のある女性については、中部地区のみならず関西地区においてもネットワークを通じてアプローチした。また、発達障害および知的障害のある女性の支援者に対してパイロット調査を行うと同時に、調査方法について示唆を得た。平成29年度中期には研究会を開催した。まず「交差性(intersectionality)」概念について検討した。調査研究の課題についての認識を共有し、前年度および今年度前期に行った調査から得られた「生きづらさ」に関する具体的な事例から、知見の共有化を図った。とりわけ医療・介助場面、恋愛・結婚・生殖をめぐる問題、精神障害のある女性の経験について、これまで得られたインタビューデータから検討を加えた。具体的には、医療および介助場面において性別と障害、その他の要素がどのように「複合」しているのかを考察し、情報の不足、アクセシブルではない施設や機器、医師の偏見などがあることを明らかにした。また、恋愛・結婚・生殖の領域は必ずしも障害者差別解消法における合理的配慮の範疇にはおさまるものではないが、障害女性の生きづらさを解明する上では重要であることを指摘した。精神障害のある女性の経験については、身体症状からくる困難、女性役割に関する規範意識、雇用に結びつきづらい現状について述べた。これらに加え、障害をもった/発症した年齢や地域性、居住形態等の要素が、女性たちの生きづらさに影響を与えることを示唆した。以上について、2つの学会において報告を行った。パイロット調査は全障害種別で終了している。インタビュー調査の実施件数は平成29年度の目標値に届いておらず、障害種別によっては十分なアプローチが出来ているとはいえないものの、ネットワークに基礎づけられたスノーボールサンプリングを用いて調査対象地域を広げるなど、おおむね順調に進んでいるといえる。今後は不足している領域の対象者へのアプローチを行っていくと共に、追加調査として、これまで対象としてきた障害女性への追加調査を行うことにより、さらにその体験を深く聴きとる方向性についても検討を行う。これらにより、障害女性をめぐる差別構造を明らかにすることをめざす。平成30年4月には、障害とセクシュアリティを専門とするスウェーデンのJulia Bahner氏(リーズ大学)を招き、公開研究会を開催した。研究会では、Bahner氏による基調講演につづき、本研究より得られた知見の報告を行い、日本・スウェーデン、英国、オランダ、オーストラリアの障害女性をとりまく状況の差異、NPOによる支援活動等についての議論を深めた。この成果は、Ars Vivendi Journal(11)SPECIAL SECTION ON DISABLED WOMEN AND SEXUALITYにまとめられている。また前年度にひきつづき、生活史法を用いて障害のある女性への聴きとり調査を行った。肢体不自由の女性については、中部地区に加え関東地区においても調査を実施した。
高次な認識機能を有する包接化合物の合成設計

キノン類のもつ生体内酸化還元の機能とクラウンエーテル類のもつアルカリ金属および脳内活性アミンの選択的取り込み能を期待してクラウン化キノンおよびクラウン化ベンゾキノンを合成した.その結果,生体活性アミンであるドバミンやカテュールアミン類の選択的二点での分子認識を分光学的な立場から証明することができた.一方,クラウンエーテルの新しい利用方法としてFABマススペクトル測定時グリセリンにクラウンエーテルを添加することにより,グリセリン由来のピークが消失し,良好なスペクトルを得ることにも成功した.本法によれば,負イオンスペクトルにおいて種々の生体微量成分であるロイコトリエンC_4,アデノシンシモノフオスフェイト,ロイシンエンケファリンを10mgでも分子イオンを検出することが可能である.次に,オピオイドの痛み抑制のメカニズムには脳内に存在するオピオイドリセプター細胞膜のナトリウムイオンの透過性が重要な役割を演じている事が示唆されていることから, μ-オピオイドリセプーターに高い認識能をもつモルヒネ分子をクラウン化したクラウン化モルヒネの合成を企図した.その結果,モルヒネの芳香環状にクラウンエーテル環を導入したプローブよりも,モルヒネの6位にペンダント型にベンゾクラウン環を導入したプローブの方が興味深い薬理結果が得られることが判明した.キノン類のもつ生体内酸化還元の機能とクラウンエーテル類のもつアルカリ金属および脳内活性アミンの選択的取り込み能を期待してクラウン化キノンおよびクラウン化ベンゾキノンを合成した.その結果,生体活性アミンであるドバミンやカテュールアミン類の選択的二点での分子認識を分光学的な立場から証明することができた.一方,クラウンエーテルの新しい利用方法としてFABマススペクトル測定時グリセリンにクラウンエーテルを添加することにより,グリセリン由来のピークが消失し,良好なスペクトルを得ることにも成功した.本法によれば,負イオンスペクトルにおいて種々の生体微量成分であるロイコトリエンC_4,アデノシンシモノフオスフェイト,ロイシンエンケファリンを10mgでも分子イオンを検出することが可能である.次に,オピオイドの痛み抑制のメカニズムには脳内に存在するオピオイドリセプター細胞膜のナトリウムイオンの透過性が重要な役割を演じている事が示唆されていることから, μ-オピオイドリセプーターに高い認識能をもつモルヒネ分子をクラウン化したクラウン化モルヒネの合成を企図した.その結果,モルヒネの芳香環状にクラウンエーテル環を導入したプローブよりも,モルヒネの6位にペンダント型にベンゾクラウン環を導入したプローブの方が興味深い薬理結果が得られることが判明した.
ステロイド包接結晶環境下での分子認識・分子配列・反応

ステロイドに関する研究の歴史は長いが、その包接化合物の系統的な研究は、デオキシコール酸・アポコール酸を除いて、ほとんどなかった。我々は、既知のステロイドと誘導体の多くが包接化合物形成能力をもつことを世界ではじめて確認しつつある。以下にこの成果を記す。1.ステロイドホスト分子の合成:ホスト分子として多数のステロイドを合成した。特にステロイド核に水酸基を複数個有する市販のステロイドを出発原料として、その側鎖部分の官能基を変換させ、十数種類の新規ステロイドホスト分子を合成した。2.ホスト分子の包接化合物の形成:上記ホストの包接結晶形成能を広範囲な有機化合物について調べたところ、予想以上にその能力があった。ほとんどのステロイドホスト化合物が安定な包接体を形成することが明らかとなった。またわずかな側鎖の官能基の違いやステロイド核の水酸基の数や位置などにより、その包接体形成能が大きく変化することも明らかとなった。わずかな官能基の差異が包接体の機能や構造に大きな影響を及ぼすことを示している。3.ホストーゲスト集合体の構造解析:包接体のX線結晶構造解析を行い、今まで知られているものとの比較を行った。その結果、親水面・親油面を表裏にもつ面状両親媒性化合物に特有な集合様式、すなわち、二重層状構造(二次元の親水層と親油層からなる累積構造)の存在が明確になった。さらに、これらの包接体はこの親水部と親油部が相分離した構造であるため、集合体は動的な側面を持つことが明らかとなった。つまり、ホスト集合体は包接されるゲストの大きさ・形・キラリティを認識してに、親油層での層のずらしなどを行い、多くのゲスト分子を取り込むための種々の空洞を形成していることが明らかとなった。
美術館におけるサインデザイン指針に関する研究

本研究の最終的な目的は、美術館・博物館におけるサイン計画の指針を提案することである。昨年度はヨーロッパとアメリカ合衆国における大規模・中規模な美術館・博物館のサインの実態調査を行った。公共性を重視するため、各国を代表する中規模以上の美術館・博物館役20箇所を主な調査対象とした。本年度はこれらの収集データを整理した。その結果、サインの部門は、館外、エントランス周辺、館内移動空間、展示室、サービス、管理、ハンディキャップ者・乳幼児のように分類をすることができた。また、サインの掲出位置は、吊下型、突出型、壁付型、自立型、直付型、直刷型、半自立型、その他に分類でき、さらに表示媒体は不透明ボード型、バナー型、透明ボード型、ディプレイモニタ型、貼り紙型に分類できた。2004年6月に開催された日本デザイン学会研究発表大会では、主に部門別分類と、各部門の特徴について、収集資料の具体的事例をもとに解説した。2005年3月に発行された筑波大学芸術研究報では、サインの部門別に、各部門の特徴、掲出位置、表示媒体、各美術館・博物館の特徴などについてさらに詳しく述べた。さらにサインにおける外国語表記の有無、展示室のナンバリングと色分けについてもまとめた。その他、2004年11月には大韓民国の美術館・博物館のサインに関する資料収集を行った。また2005年2月には、オランダのデルフト工科大学のビジュアル・インフォメーション。グループでサインに関する打ち合わせと資料収集を行った。国内外の代表的な美術館におけるサインの事例を目的別に系統立てて収集した。美術館におけるサインの評価は機能面だけでなく、その美術館本来の性格や特色を十分に考慮した文化的・美的な判断基準が必要である。さらに空間に対するアメニティやユニバーサルデザインに対する配慮が不可欠なものとして問われている。これらを十分ふまえたうえで、文字やピクトグラムなどのフェイスデザインの他、サインの形状、素材、色、大きさ、設置場所や設置形式等、様々な要素を観察後、デジタルカメラで撮影し、適宜メジャーで計測した。収集のために訪問した美術館・博物館は以下の通りである。ヨーロッパでは、ルーヴル美術館(仏)、オルセー美術館(仏)、ポンピドゥー芸術文化センター(仏)、大英博物館(英)、ヴィクトリア&アルバート博物館(英)、テート・モダン(英)、市立美術館(アムステルダム/蘭)、国立美術館(アムステルダム/蘭)、クローラー・ミュラー国立美術館(蘭)、ファン・アッベ市立美術館(蘭)、王立博物館(アントワープ/ベルギー)、アントワープ近代美術館(ベルギー)、ルイジアナ現代美術館(デンマーク)、アメリカ合衆国ではメトロポリタン美術館、ホイットニー美術館、近代美術館別館(MoMA QNS)、グッゲンハイム美術館、アメリカ自然史博物館、ボストン美術館等である。国内では国立西洋美術館、大原美術館、群馬県立館林美術館、神奈川県立近代美術館等である。ルーヴル美術館、大英博物館、テート・モダン、大原美術館、群馬県立館林美術館においては、広報担当者、デザインに携わったスタッフ、学芸員に聞き取り調査を行った。以上の収集データを元に、次年度は美術館におけるサインデザインの指針を考究する。
系統的な糖鎖付加位置特異的グライコーム分析による糖鎖不均一性生成機構の解明

糖タンパク質の糖鎖は糖転移酵素など多数の酵素群によって合成されるため多様で不均一である。細胞ごとに酵素群の発現が異なるため糖鎖バラエティーも細胞ごとに異なる。またタンパク質ごと、さらには糖鎖付加部位ごとにも異なる、といわれているが実態はほとんど知られていない。付加位置ごとの糖鎖バラエティー(グライコーム)を大規模に分析するには、糖ペプチドを直接分析し、ペプチド配列と糖鎖組成を同定する必要があるが、多段階断片化を利用した質量分析は感度が悪い。そこで多段階MS/MSに依存しない解析法を開発し、マウス組織の付加部位ごとのグライコーム情報を大規模に収集し、その糖鎖不均一性の実態を解析した。本研究は、マウス組織から調製した糖ペプチドを試料として、これを大規模に分析して糖鎖不均一性の実態を同定し、その生成、調節機構を推測することを目的としている。27年度は分析手法の確立とマウス主要組織データの集積開始を計画した。分析手法の確立は、試料調製法の改善、LC/MS分析手法の至適化、解析ソフトウェアの改善とパラメーターの至適化、の3つの課題を計画し、実施した。試料調製法は均質化、消化、糖ペプチド捕集条件を検討し、その後、グライコーム、糖ペプチドコア、糖ペプチドのデータ収集を小規模で実施して各条件の妥当性を確かめた。小スケール化については、可溶化、抽出、LC分離のスケールを変更し、同定数の確認と改善をした。LC/MS分析条件は、LCのグラジェント時間を通常の35分から最長300分まで延長し、データ取得規模を拡張した。MS測定に関しては、MSの他、HCD-MS2の取得条件などを検討し、至適化した。分析スケールの大規模化に向けては、中性逆相LCで試料の前分画を行うこととし、分離条件を設定した。分画した各試料におけるペプチドの分画の様子を確認し、本研究では5分画でデータ収集することにした。解析ソフトは解析に必要な情報を効率よく収集し、新たな解析パラメーターを設定できるよう改善した。また、これを検証し、正答率を改善するためパラメーターを設定した。上記分析環境を整えつつ、マウス主要組織から糖ペプチドを精製し、各試料について糖鎖付加位置特異的グライコーム分析を開始した。脳、肝、腎、脾、膵、大腸、精巣、肺、胃から試料を調製し、はじめに小規模分析を行い、試料調製の可否を確認した後、中性逆相LCで試料を5分画し、未分画試料と共に大規模分析し、データ収集を開始した。グライコームデータの収集は現在MALDI-MSで行っているが、LC/MSでの収集を視野に入れ、その条件検討を行った。申請時に計画した研究項目について実験、解析を進め、特に大きな問題もなく計画に沿って進捗している。タンパク質の糖鎖修飾では、糖転移酵素など多数の酵素群が作用して糖鎖を付加、修飾するため、糖鎖は多様で不均一な構造になる。糖鎖合成酵素群の発現は細胞ごとに異なるため、糖鎖の構造バラエティーも細胞ごとに異なる。また同じ細胞で合成されてもタンパク質ごとに、さらには同じタンパク質でも付加部位ごとに異なるといわれているが実態はほとんど分かっていない。そこで本研究では、タンパク質付加部位ごとの糖鎖バラエティーを広範に分析する技術を開発し、糖鎖不均一性の実態を俯瞰することで、糖鎖修飾の制御機構などの解明を目指す。付加部位ごとの糖鎖バラエティー解析には、糖ペプチドを直接に解析する技術が必要であるが、高感度な質量分析を利用しても、多段階断片化を要するため感度が著しく悪い。そこで、それを用いずに糖ペプチドの配列と部位ごとの糖鎖組成を分析する技術を開発し、27年度は試料調製及びデータ取得条件を至適化した。28年度はマウス主要組織(肝、腎、脾、膵、胃、精巣)より糖ペプチドを捕集し、一部は糖鎖付加部位同定(IGOT分析)に、残りの試料は付加部位特異的糖鎖分析に供し、大規模なデータを収集した。MS/MS分析に依存せず、糖ペプチドの精密な質量とLCにおける保持時間を指標に同定するため、適切な解析条件の設定が重要である。そこで従来法でペプチドと糖鎖組成を解析し、正答セットを作成した後、これを用いて検索パラメーターを至適化した。この条件を用いてマウス6組織より約800糖タンパク質、約1200部位、のべ約12,000バラエティー情報の収集に成功した。この情報を詳しく解析し、糖鎖不均一性の実態を解析している。

糖鎖付加位置特異的グライコーム分析は、従来多段階MS分析、たとえばCID-MS3やHCD-MS2、ETD-MS2を駆使してようやく可能になる複雑な分析手法であるが、本法は分析感度の著しい低下を引き起こす多段階分析に依存せず、精密分析を主体として同定する新手法であり、その正当性を慎重に確認しなければならない。今後はまず、LC/MS分析によって取得した多数(1分析約3000スキャン)のMSスペクトルから、各シグナル(1スキャン、約150。トータルで450,000シグナル)を収集し、その中から正確なモノアイソトープ質量と強度をピックアップすることや、糖鎖単糖やコアペプチドの計算質量と実測の糖ペプチドの精密質量のマッチングにより推定された結果から、正しい帰属を選別するようなソフトウェアのスコアリングシステムを評価し、改善、およびパラメーターの至適化を継続していく。組織試料の調製法やLC/MS分析の条件はほぼ決定できたので、解析ソフトの改善とパラメーターの至適化ができたら、取得したデータに関して、一斉に解析を進め、データの解釈を進める。解析を進めながら、データ収集の拡充、すなわち、マウスの組織、週齢、性別を拡大して、分析を進める。さらに、微小試料の分析法を改善して、組織局所ごとのデータ収集が可能になるようにする。得られたデータは、論文発表の後、データベース構築プロジェクト研究者に提供し、公開に向け協力していく。プロテオミクスソフトウェア開発に計画より多額の費用が発生しそうであったため、分析やデータ解析を担当してもらう研究補助員の雇用を取りやめた。しかし、ソフトウェアの開発に無償で協力してくれる方が現れたため、ソフト開発に充てようとした予算の一部が余剰した。ソフト開発が一段落したので、次年度には、マウス組織からのデータ取得、拡充を積極的に進めていく。そのための分析やデータ解析を補助してもらう研究補助員の雇用に充てる。
土木鋼構造物の延性破壊照査法の開発に関する研究

本研究では,鋼製橋脚の基部に着目した繰り返し載荷実験を行い,き裂の発生および進展状況を調べた.また,シェル要素を用いた解析モデルを構築して,損傷度指標による評価手法を提案し,実験結果による検証を行った.なお,実務で適用可能なファイバーモデルに基づく簡易照査法の提案を試みた.さらに,溶接未溶着が存在する鋼製橋脚の隅角部の地震時極低サイクル疲労下における破壊挙動の解明を実験および解析の両面から試みた.本研究では,鋼製橋脚の基部に着目した繰り返し載荷実験を行い,き裂の発生および進展状況を調べた.また,シェル要素を用いた解析モデルを構築して,損傷度指標による評価手法を提案し,実験結果による検証を行った.なお,実務で適用可能なファイバーモデルに基づく簡易照査法の提案を試みた.さらに,溶接未溶着が存在する鋼製橋脚の隅角部の地震時極低サイクル疲労下における破壊挙動の解明を実験および解析の両面から試みた.本年度は,単柱式鋼製橋脚を対象に,ランダム載荷を受ける場合の延性き裂進展挙動を明らかにすること,および既往の研究で提案されている延性き裂発生評価法の適用性を,ランダム載荷履歴について検証することを目的に検討を行った.まず,ファイバーモデルによる動的解析を実施し,レベル2地震動を受ける際の応答変位および損傷度を評価した.得られた応答変位を実験供試体に頂部変位として与え,延性き裂発生・進展挙動を観察した.次に,シェル解析により実験供試体を詳細にモデル化して静的繰り返し載荷を行い,損傷度による延性き裂発生点の評価を行った.また,実際の耐震設計に応用可能な延性き裂発生評価手法の構築を目的に,繰り返し荷重を受ける単柱式鋼製橋脚実験供試体を対象に,はり要素を用いた解析(はり解析)を実施した.延性き裂発生箇所近傍のひずみ集中現象を補正する係数を導入した損傷度による評価手法について検討し,はり解析による延性き裂照査法を提案した.具体的には,次のようなことを明らかにした.シェル解析で用いた損傷度をはり解析で得られた塑性ひずみ履歴に適用すると,シェル解析による損傷度よりもかなり小さくなり,実験の延性き裂発生点を予測できない.シェル解析とはり解析から得られた塑性ひずみ範囲から,はり解析では再現できないひずみ集中現象を補正する係数βを算出し,βを導入した損傷度による評価手法を提案した.βを導入した損傷度による本評価手法は実験の延性き裂発生点を若干遅く評価することもあるものの,シェル解析と同等の延性き裂発生評価が可能である.最後に,本手法による延性き裂照査法の概念を示した.本年度は,鋼製橋脚隅角部を模擬した5体の縮小モデルにおいて,本来完全溶け込み溶接が必要な部位に溶接未溶着部を導入し地震時における極低サイクル疲労き裂発生性状(延性き裂)と,最終的な破壊モードを確認するために繰り返し載荷実験による検討を行い,フィレットを有する隅角部における溶接未溶着高さの違いによるき裂発生性状の違いを示した.また,これらの鋼製橋脚隅角部モデルに対して,地震時における延性き裂を解析的に検証すべくシェル要素を用いたFEM解析を実施し,筆者らが提案してきた延性き裂発生評価指標を用いることで延性き裂発生評価を試みた.本研究で得られた知見を以下にまとめる.(1)繰り返し載荷による水平荷重-水平変位履歴において,溶接未溶着の有無による履歴のマクロ的な相違は見られなかった.(2)フィレットなどの応力集中緩和のための構造が有る場合,溶接未溶着高さが2mmの場合において,溶接未溶着部から溶接ビード表面へのき裂進展は確認されず,母材からのき裂進展が支配的であった.(3)一方,溶接未溶着高さ5mmの場合においては溶接未溶着部からき裂が発生し,十字溶接部に沿って延性き裂が進展した.(4)溶接未溶着部から延性き裂が発生した場合,き裂が溶接ビード内部で進展し表面に達した時点ではき裂が大きく進展している可能性がある.(5)溶接未溶着が供試体における水平荷重-水平変位関係においては,溶接未溶着を考慮したシェル要素を用いたFEM解析により比較的精度よくその挙動を再現ができる。(6)溶接未溶着高さが大きくなり,溶接未溶着内部からき裂は進展するような破壊モードにおいては,過去の研究で行われているシェル要素を用いた解析により計算される塑性ひずみを用いての損傷度評価は困難である.本年度は,鋼製橋脚隅角部を模擬し,十字継手において溶接部にR仕上げを施し,梁-柱交差部におけるフィレット半径をR=15mm,R=30曲とした実験供試体を作成し,十字継手内部にルートギャップおよび未溶着高さa=5mm,a=8mmの溶接未溶着を導入し,漸増変位振幅載荷を与える繰り返し載荷実験を行い,き裂の発生・進展状況,水平荷重-水平変位関係,ひずみ履歴から,溶接部にルートギャップが存在する場合における,溶接未溶着高さおよびフィレット半径の違いが与える延性き裂発生・進展への影響を検証した.その結果,□き裂発生時期は,フィレット半径R=30mmの供試体では,未溶着高さの違いによる変化は見られなかったが,フィレット半径R=15mmの供試体では,未溶着高さa=8mmの供試体の方が早くなった.□

き裂の進展は,フィレット半径R=15mm,R-30mmの供試体ともに,未瀦高さa=8mmの供試体の方が急激なものとなった.□水平荷重-水平変位関係については,荷重が低下し始める時期に違いはあるが,き裂発生点までのグラフ概形はほぼ一致しており,未溶着高さおよびフィレット半径の違いによる影響は見られなかった.□未溶着高さa=8mmの供試体では顕著な差は見られなかったが,a=5mmの供試体では,フィレヅト半径R=30mmの供試体はR=15mmの供試体に比べ,柱フランジのひずみ測定箇所でのひずみが小さく,フィレットによる応力集中緩和効果が確認出来る.□最も進展したき裂は,全ての供試体において未溶着部から発生・進展し,その進展方向は供試体表面および供試体内部の両方向となった.□全ての供試体において,き裂は溶接継手方向に沿って進展した.また,解析の手法において溶接形状や溶接欠陥性状をより忠実に再現するために,ソリッド要素を用いて損傷度評価を行い,延性き裂発生を概ね推定できることを示した.
宇宙定数と宇宙の進化

1)宇宙の光度密度と宇宙定数近年系統的に高赤方偏移領域での銀河の光度分布、星形成率の探査が行われるようになって来た。戸谷、吉井ととに、カナダフランス赤方偏移探査のデータを銀河のスペクトルを説明することのできる最もらしい銀河進化のモデル、有本吉井モデルから予想される理論的進化計算との比較を行った。その結果きわめて高い確率で宇宙定数が存在する宇宙のモデルが観測と一致することを見出した。95%の確かさで無次元宇宙定数は0.41以上、また通常の平坦なアインシュタイン・ドシッタモデルは99%で除外されるとの結果が導かれた。さらに高赤方偏移領域での観測と比較するならば、銀河進化のモデルとしては、ガスが降着しつづけるモデルが星形成率の探査とよく一致することが分かった。また楕円銀河の形成時期はかなり高赤方偏移領域(4)であることが好ましいことが分かった。楕円銀河形成時に放出される紫外線は宇宙をイオン化するに適量であるだけでなく、合成された金属元素が銀河間空間に放出されるならば、QSOの吸収線から得られる観測量を説明し得る。2)元素合成ビッグバン元素合成は宇宙のバリオン密度良き指針である。近年軽元素の観測が観測技術の進歩に伴い、最近の観測の結果、特に観測家の示すような厳しい誤差範囲を信ずるならば、もっとも単純なビッグバン元素合成の理論は観測と矛盾が生じる。ビックバンの危機と呼ぶ研究者もいる。最近、宇宙のレプトン数が非対称である宇宙での元素合成を、理論の誤差をモンテカルロ計算によって統計的に評価しながら調べた。その結果、現在の観測値をもっとも説明できる量は、ニュートリノの縮退パラメータが0.043±0.040、またバリオン密度パラメータが、0.015+0.006-0.003であることが95%の確かさでいえることがわかった。近年、宇宙論の研究は理論観測の両面で飛躍的進歩を遂げた。理論的成果の代表は初期宇宙に宇宙手数が存在しそれにより指数関数的膨張が引き起こされるというインフレション理論が提唱されたことであろう。今日インフレション理論は初期宇宙の標準モデルとなっている。しかし、一方観測的研究の進展によって、理論との矛盾も多く顕在化してきた。本総合研究の今年度の研究では、初期宇宙における原理的研究から観測の解析にいたる広い視野から、宇宙進化の問題について研究を進めた。また、「初期宇宙の探究」研究会を開催し、相互の研究の批判、討論を行い進捗状況をチエックした。主な成果は以下のとうりである。1)新たなアフィンパラメータを導入し特異点の量子論的考察を行った(細谷)。2)超重力理論との矛盾を解決するためにはポロ-ニ粒子の質量が100TeV以上でなければならないことを示した(川崎)。3)電弱相転移の臨界温度近傍での熱的振る舞いを解決した(横山)。4)初期宇宙での相転移で生じる位相的欠陥領域がインフレーションを起こす機構を解析した(前田)。5)インフレーションの再加熱機構では共鳴的粒子生成が重要であることを示した(吉村)。6)非一様宇宙での元素合成を解析し非一様性に制限を与えた(佐藤)。7)ハッブル定数の空間的変化の可能性を、構造形成の立場から調べ厳しい制限が得られることを示した(須藤)。8)微光銀河の数密度計測を行い、低密度インフレーションモデルが観測と良い一致を示ことを示した(吉井)。宇宙の光度密度と宇宙定数近年系統的に高赤方偏移領域での銀河の光度分布、星形成率の探査が行われるようになって来た。

戸谷、吉井とともに、カナダフランス赤方偏移探査のデータを銀河のスペクトルを説明することのできる最もらしい銀河進化のモデル、有本吉井モデルから予想される理論的進化計算との比較を行った。その結果きわめて高い確率で宇宙定数が存在する宇宙のモデルが観測と一致することを見出した。95%の確かさで無次元宇宙定数は0.41以上、また通常の平坦なアインシュタイン・ドシッタモデルは99%で除外されるとの結果が導かれた。さらに高赤方偏移領域での観測と比較するならば、銀河進化のモデルとしては、ガスが降着しつづけるモデルが星形成率の探査とよく一致することが分かった。また楕円銀河の形成時期はかなり高赤方偏移領域(4)であることが好ましいことが分かった。楕円銀河形成時に放出される紫外線は宇宙をイオン化するに適量であるだけでなく、合成された金属元素が銀河間空間に放出されるならば、QSOの吸収線から得られる観測量を説明し得る。。過去の超新星からのニュートリノ背景放射ス-パカミコカンデの観測開始により、近い将来過去の超新星から放出されたニュートリノ宇宙背景放射が観測される可能性がでてきた。戸谷、吉井とともに、現在最もらしい銀河進化モデルを用い、背景ニュートリノのスペクトルを子細に調べた。また宇宙のパラメータ依存性も調べた。フラックスの値はハップル定数にかなりよるが、宇宙定数にたいする依存性は弱く、同じ平坦な宇宙の場合、宇宙定数が存在する宇宙でのフラックスはやや小さくなることが分かった。元素合成ビックバン元素合成は宇宙のバリオン密度良き指針である。近年軽元素の観測が観測技術の進歩に伴い、最近の観測の結果、特に観測家の示すような厳しい誤差範囲を信ずるならば、もっとも単純なビックバン元素合成の理論は観測と矛盾が生じる。ビックバンの危機と呼ぶ研究者もいる。最近、宇宙のレプトン数が非対称である宇宙での元素合成を、理論の誤差をモンテカルロ計算によって統計的に評価しながら調べた。その結果、現在の観測値をもっとも説明できる量は、ニュートリノの縮退パラメータが0.43±0.040、またバリオン密度パラメータが、0.015+0.006-0.003であることが95%の確かさでいえることがわかった。
修復と観測の融合に基づく隠消現実感の高度化

修復と観測の融合に基づく隠消現実感の高度化を実現するために、平成30年度は以下の項目に取り組んだ。1.画像修復手法の高度化:画像修復でより高品質な背景画像を生成するために、ニューラルネットワークを用いることで低品質な修復領域を自動的に検出し、その領域を再び欠損領域とみなし画像修復を繰り返すことで、高品質な背景画像を取得する手法を開発した。2.カラーとデプスを同時に修復する隠消現実感手法の開発:パッチベースにより背景のテクスチャと形状を同時にリアルタイムで修復することで、立体的なシーンに対しても映像中から不要物体を取り除く隠消現実感を実現する手法を開発した。3.過去映像を用いた物体除去の検討:ユーザがいる場所で過去に撮影された全方位映像をユーザの姿勢に合わせて切り出しユーザに提示することで、ユーザがまるでリアルタイムにその場で起こっていない現象を体験できるバーチャルリアリティ技術の開発を行うとともに、本技術の隠消現実感技術への応用を検討した。4.バーチャルリアリティ空間における障害物回避:ヘッドマウントディスプレイを装着しバーチャルリアリティ空間を体験するコンテンツにおいて、現実物体をバーチャルリアリティ空間に様々な方法で提示することで、各方法のユーザの物体に対する衝突回避やコンテンツ体験に対する有効性を検証した。本研究の成果が今後の隠消現実感実施時の現実物体の回避方法へ応用できる。5.GANを用いた画像生成:違和感のない背景画像の生成を念頭に置き、その基礎技術となるニューラルネットワークにより違和感のない画像を生成するGANの手法を開発した。今後は、これまでに行った研究の国際会議や論文誌での成果発表および、研究実施計画に基づいた研究に取り組む予定である。具体的には、撮影日時が異なる画像群からImage-based renderingおよびニューラルネットワークを用いた画像合成による背景画像の生成手法の開発、隠消現実感における修復手法と観測手法の効果的に統合するインタラクション手法の開発、動物体をリアルタイムで除去する手法の開発を推進する。またそれぞれの手法にとってキーとなる技術であるカメラ位置姿勢推定および環境のマッピングの手法の開発を推進する。
歯原性襄胞壁上皮の細胞増殖活性とアポトーシスに関する免疫組織化学的研究

本研究では,歯の形成に関与した歯堤上皮やエナメル上皮,Hertwig上皮鞘の生理的消失にapoptosisが関与し,ヒト歯原性襄胞の成因となる歯原性上皮成分の顎骨内残存がapoptosisの発現異常によるものとの仮説に基づき,種々の歯原性上皮についてapoptosis関連抗原であるLe^y抗原の発現とTUNEL法によるDNA fragmentationの証明をapoptosisの指標として,また増殖細胞核抗原であるPCNAおよびMIB-1(Ki-67)の発現を免疫組織化学的に検索し、歯原性上皮の増殖と細胞死との相関について検討した。その結果,ヒト歯胚,エナメル器の発育過程にみられた歯原性上皮では、エナメル器の完成した鐘状期歯胚の総歯堤上皮や不規則に増殖した外エナメル上皮にLe^y抗原の発現やDNA fragmentationが認められた。一方,Malassezの上皮遺残はいずれもLe^y抗原の発現RDNAtragmentationを示唆する所見は得られなかった。さらに,歯根肉芽腫内の網状増殖上皮にはLe^y抗原の発現やDNA fragmentationは認められなかったが,歯根襄胞へ移行する上皮あるいは歯根襄胞壁上皮では,棘細胞化を呈する中間層から襄胞内腔側の全ての上皮細胞膜にLe^y抗原の発現,DNA fragmentationが認められた。また,歯根襄胞壁上皮の基底層に沿ってPCNA,MIB-1陽性細胞が多数認められた。一方,歯原性角化襄胞の発生原因と考えられる襄胞壁結合組織内にみられた上皮胞巣や襄胞壁上皮は,表層の錯角化上皮を除いてLe^y抗原の発現およびDNA fragmentationを示唆する所見は認められなかった。以上の結果から,歯の発育が進み不必要となった歯堤上皮やエナメル上皮はapoptosisが誘導されて消失する可能性が示唆される一方,何らかの原因でこの消失メカニズムに抑制が生じ顎骨内に残存した歯原性上皮が歯原性襄胞の発生原因となることが示唆された。本研究では,歯原性上皮の消失メカニズムをapoptosisと考え,この異常に基づく歯原性上皮の顎骨内残存が歯原性嚢胞の原因となる可能性を想定し,ヒト胎児歯胚(胎生2022週,4例),Malassezの上皮遺残(抜去歯歯根膜10例),上皮性歯根肉芽腫(10例),歯根嚢胞(12例),歯原性角化嚢胞(8例)の歯原性上皮成分についてLe^y抗原の発現(MB-1/JIMRO抗体を用いた酵素抗体SAB法),nick end labeling法によるDNA fragmentationをapoptosisの指標として検討した。1.予備実験として,Vinblastineを添加しapoptosisが誘導されたKB cellにはnick end labeling法によるDNA fragmentationとLe^y抗原の発現が認められた。2.エナメル器の完成した鐘状期歯胚の総歯堤上皮や不規則に増殖した外エナメル上皮にLe^y抗原の発現やDNA fragmentationが認められた。一方,Malassezの上皮遺残はいずれもLe^y抗原の発現,DNA fragmentationを示唆する所見は得られなかった。3.歯根肉芽腫内の網状増殖上皮にはLe^y抗原の発現やDNA fragmentationは認められなかった。しかし,嚢胞への移行上皮あるいは歯根嚢胞壁上皮では,中間から表層の棘細胞化した上皮細胞にLe^y抗原の発現,DNA fragmentationが認められた。

また,歯根嚢胞壁上皮の基底層にはPCNA,Ki-67陽性細胞が多数認められた。一方,歯原性角化嚢胞では嚢胞壁結合組織内の上皮胞巣や嚢胞壁上皮表層の錯角化部分を除いてLe^y抗原の発現やDNA fragmentationを示唆する所見は認められなかった。以上の結果から,歯の発育が進むにしたがって不必要となった歯堤上皮やエナメル上皮はapoptosisが誘導されて消失する可能性が示唆される一方,何らかの原因によりこの消失メカニズムに抑制が生じ,顎骨内に残存した歯原性上皮が歯原性嚢胞の発生の一因となることが示唆された。マラッセの上皮残遺10例、上皮性歯根肉芽腫10例、歯根嚢胞12例、歯原性角化嚢胞8例、についてH・E染色による上皮形態の光顕的観察を行った。また、PCNA抗体による上皮増殖能およびLe^y抗体によるapoptosisの発現について免疫組織化学的に検索すると同時にapoptosis発現に伴うDNAの断片化を証明するためにDNA-Nick end labeling法を行った。その結果、マラッセの上皮残遺、歯根肉芽腫の網状増殖上皮ではPCNA、Le^y糖鎖抗原の発現、DNA fragmentationは観察されなかった。一方、歯根肉芽腫内の網状上皮から肥厚した歯根嚢胞壁上皮への移行部、歯根嚢胞壁上皮、歯原性角化嚢胞壁上皮では上皮基底層の増殖層の細胞に多数のPCNA陽性細胞が観察されると同時に、棘細胞層から表層にかけてLe^y糖鎖抗原の発現やDNAの断片化が観察された。まとめ1消失すべき歯原性上皮がapoptosisの異常によりマラッセの上皮遺残として残存し、炎症性刺激によって歯根肉芽腫内で増殖し、歯根嚢胞壁上皮へと移行する可能性が示唆された。2.歯根嚢胞と同様に歯原性角化嚢胞においても残存した歯原性上皮が嚢胞形成の原因に関与する可能性が示唆された。本研究では,歯の形成に関与した歯堤上皮やエナメル上皮,Hertwig上皮鞘の生理的消失にapoptosisが関与し,ヒト歯原性嚢胞の成因となる歯原性上皮成分の顎骨内残存がapoptosisの発現異常によるものとの仮説に基づき,種々の歯原性上皮についてapoptosis関連抗原であるLe^y抗原の発現とTUNEL法によるDNA fragmentationの証明をapoptosisの指標として,また増殖細胞核抗原であるPCNAおよびMIB-1(Ki-67)の発現を免疫組織化学的に検索し、歯原性上皮の増殖と細胞死との相関について検討した。その結果,ヒト歯胚,エナメル器の発育過程にみられた歯原性上皮では、エナメル器の完成した鐘状期歯胚の総歯堤上皮や不規則に増殖した外エナメル上皮にLe^y抗原の発現やDNA fragmentationが認められた。一方,Malassezの上皮遺残はいずれもLe^y抗原の発現やDNA fragmentationを示唆する所見は得られなかった。さらに,歯根肉芽腫内の網状増殖上皮にはLe^y抗原の発現やDNA fragmentationは認められなかったが,歯根嚢胞へ移行する上皮あるいは歯根嚢胞壁上皮では,棘細胞化を呈する中間層から嚢胞内腔側の全ての上皮細胞膜にLe^y抗原の発現,DNA fragmentationが認められた。また,歯根嚢胞壁上皮の基底層に沿ってPCNA,MIB-1陽性細胞が多数認められた。
Newton-Okounkov 凸体を用いた射影多様体の研究

Newton-Okounkov凸体(NOBY)は代数幾何学およびシンプレクティック幾何学における重要な不変量である.これまでは旗多様体などの良い対称性を持つ多様体に対して,表現論における結晶基底の理論を用いてNOBYを具体的に記述する研究に取り組んできた.本研究ではこの記述を通して,結晶基底の理論を幾何学へ応用する.具体的にはシューベルト・カルキュラスやGromov widthなどの幾何学的不変量の計算をNOBYを用いて行うことを計画している.Newton-Okounkov凸体(NOBY)は代数幾何学およびシンプレクティック幾何学における重要な不変量である.これまでは旗多様体などの良い対称性を持つ多様体に対して,表現論における結晶基底の理論を用いてNOBYを具体的に記述する研究に取り組んできた.本研究ではこの記述を通して,結晶基底の理論を幾何学へ応用する.具体的にはシューベルト・カルキュラスやGromov widthなどの幾何学的不変量の計算をNOBYを用いて行うことを計画している.
コヒーレントなシンクロトロン放射及びチェレンコフ放射の研究

線形加速器(ライナック)からの電子は、バンチの縦方向の長さがミリ・メートルの程度であり、コヒーレントなミリ波の発生に適している。本研究では、東北大学核理研及び京大原子炉の電子ライナックを用いて、ミリ波領域で高強度なコヒーレントなシンクロトロン放射光を観測して研究した。観測された光のスペクトル強度は、いずれも、コヒーレント効果により、ミリ波の波長領域に向って急激に強度が増大し、波長14mm付近ピークを示しており、ここでは通常の放射光強度(計算値)に比して、数桁強度が増大していた。また、放射強度の電流依存性、偏光度は理論的な予測とほぼ一致していた。また、本研究に於いて、電子が金属箔を透過する時に、コヒーレントな遷移放射光が発生することが初めて観測された。そのスペクトルの強度や通常の放射に比した場合の増大率等は、放射光の場合に類似していた。放射強度と発光長の関係、放射強度の角度依存性等は、理論的な計算結果と良好に一致していた。更に、阪大産研ライナックを用いた実験によって、強度の角度分布の観測から、ビームの直径とエミッタンス及び縦方向のバンチ内の電子の分布が求まることを実測例をもって示し、遷移放射がバンチ形状計測に新手法をもたらすことを実証した。このように、コヒーレントな遷移放射を観測することにより、初めて遠赤外線領域での遷移放射の性質が実験的に解明された。本研究で見出されたコヒーレントな遷移放射は、コヒーレント放射光と並んで、波長の連続な長波長の強力な光源として極めて有用なものである。更に、媒質に境界が存在する場合のチェレンコフ放射においては、遷移放射とチェレンコフ放射の寄与のあることを明確にした。また、有限な媒質からのチェレンコフ放射に関して、放射が十分に観測される為には、発光長が形成層の長さよりも大でなければならないという新たな条件が必要なことを、実験的に初めて確認した。一般にライナックからの電子はバンチ長が短く、コヒ-レントな諸放射の発生に適している。我々は先ず、東北大核理研のライナックを用いて、ミリ波からサブミリ波領域でコヒ-レント放射光を観測した。更に、数倍ビ-ム電流値の高く取れる京大原子炉のライナックを用いて、ミリ波領域で、高強度のコヒ-レントな放射光とチェレンコフ放射を観測した。その際、電子が物質を透過する時に、コヒ-レントな遷移放射光が発生することを新たに見出した。長波長領域での遷移放射は、その放射の過程そのものに、よく解明されていない点がある。また、同に集光系を用いる時、コヒ-レントな遷移放射は、コヒ-レント放射光よりも強度が大きく取り出せ、従って分光研究用等の光源として、将来有望なものである。新しく見いだされたコヒ-レントな遷移放射は、早急に研究すべきものと判断されたので、これについて新たな観測を附加的に実行し、以下のような知見を得た。京大原子炉のライナックは、加速周波数が1300MHzと低く、ミリ波領域において強い遷移放射が観測された。Al,Ti及びCu箔の放射体を用いて得られたスペクトルは、波長が4ミリ付近にピ-クを持ち、短波長側では、次第に減少している。放射強度が、ビ-ム電流のほぼ二乗に比例して、コヒ-レント効果を裏付けている。発光長を変化させた時、強度の実測値と理論計算値は可成良く一致した。

放射強度の角度依存性は、電子の進行方向の周りに、電場がほぼ軸対称に放射している事を示した。パンチ形状の診断に関しては、観測されたスペクトル形状は、解析の結果、単一の、または幾つかのガウス関数の組合わせによる電子の分布関数では、説明できないことが判明した。最適な分布関数は、電子が、縦方向の長さ14mmの球または回転楕円体中に、一様分布する場合に相当する。これは、別にコヒ-レント放射光の観測から得られている結果と一致している。京大原子炉のライナックの電子ビームを用いて、ミリ波領域で高強度なコヒーレント放射光を観測したが、その際に、電子が金属箔を透過する時に、コヒーレントな遷移放射光が発生することが初めて見出された。そのスペクトルの強度は、通常の遷移放射の強度の計算値に比して、波長4mmで9×10^7倍増大されていた。また、コヒーレントの光の強度は、ビーム電流の二乗に比例することが確かめられた。東北大核理研ライナックを用い観測された強度は、通常の遷移放射の強度に比して、波長1mmにおいて、約1×10^6倍だり増大していた。この増大率は、1バンチ内の電子数とほぼ等しい値と見なせる。強度と発光長の関係、放射強度の角度依存性等は、理論的な計算結果と良好に一致していた。更に、阪大産研ライナックによる実験においては、強度の角度分布の観測から、ビームの直径とエミッタンスが、それぞれ20mm及び1.0×10^3mm mradと求められた。また、縦方向のバンチ内の電子の分布は、幅11mmの三角形の関数形をしているとの結果を得て、新しいバンチ形状測法の実例を示した。このように、従来は、可視光からエックス線領域の短波長領域でのみ観測されていた遷移放射に関して、コヒーレントな遷移放射を観測することにより、初めて遠赤外線領域での実験的な研究が可能になったのである。また、同じ集光系を用いる時、コヒーレントな遷移放射は、コヒーレント放射光よりも強度が大きく取り出せる。従ってコヒーレントな遷移放射は、波長の連続な長波長の強力な光源として、極めて有望なものである。チェレンコフ放射は、媒質に栄界が存在すると、屈折率の閾値以下に於いても放射が生じる。本研究では、有限な媒質からのチェレンコフ放射を観測し、遷移放射とチェレンコフ放射の寄与を明確にを分けて考察して、形成層(formatirn zone)の長さに比して、発光長が大である必要があるという、新たな条件を明らかにした。
CVD法による高融点金属の表面改質と超高温耐酸化性

エネルギ-関連および宇宙開発の分野では超耐熱,高強度材料の開発が望まれている.金属材料の耐酸化性は表面にAl_2O_3,Cr_2O_3およびSiO_2などの保護皮膜を生成させることにより得られる.高温高強度材料として基本的に最も有望なものは,W,MoおよびTaなどの高融点金属である.しかし,高温ではこれらの金属は酸化が激しく,とくにWおよびMoの酸化物は蒸気圧が高く,耐酸化性に乏しい.本研究ではMo表面にCVD法によりアルミ化物またはケイ化物を形成し,その耐酸化性向上に関わる機構を明らかにし,超高温金属料の開発を目的として行った.パックセメンテ-ションによりモリブデン板上へのSiーAl二段コ-ティングコ-ティングを施し,その高温酸化挙動を調べた.その結果,二段コ-ティング法をにより生成するMo_3Al_8層は約1at.%のSiを固溶しており,Al単独コ-ティングによって得られるMo_3Al_8に比較して亀裂の生成が抑制されており,耐酸化性が著しく向上し酸化による質量変化が極めて小さいことを明らかにした.また,SiーAl二段コ-ティングによって生成した,Mo_3Al_8中には表面にMo(Si,Al)_2が,Mo基板の近傍にはMo_5(Si,Al)_3が折出していることを見いだした.さらに,コ-ティング膜断面についてビッカ-ス試験を行った結果,SiーAl二段コ-ティングによって生成した,Mo_3Al_8は亀裂の導入量が少なく,生ずる亀裂も膜面に平行に進展することが明らかとなった.ついで,MoーAlーSi系状態図を1323Kで作成した.その結果をもとに,コ-ティング膜の酸化前後の組織を熱力学的に説明した.これらの結果から,より高温ではMo(Si,Al)_2が有望な耐酸化性材料であるという示唆を得た.エネルギ-関連および宇宙開発の分野では超耐熱,高強度材料の開発が望まれている.金属材料の耐酸化性は表面にAl_2O_3,Cr_2O_3およびSiO_2などの保護皮膜を生成させることにより得られる.高温高強度材料として基本的に最も有望なものは,W,MoおよびTaなどの高融点金属である.しかし,高温ではこれらの金属は酸化が激しく,とくにWおよびMoの酸化物は蒸気圧が高く,耐酸化性に乏しい.本研究ではMo表面にCVD法によりアルミ化物またはケイ化物を形成し,その耐酸化性向上に関わる機構を明らかにし,超高温金属料の開発を目的として行った.パックセメンテ-ションによりモリブデン板上へのSiーAl二段コ-ティングコ-ティングを施し,その高温酸化挙動を調べた.その結果,二段コ-ティング法をにより生成するMo_3Al_8層は約1at.%のSiを固溶しており,Al単独コ-ティングによって得られるMo_3Al_8に比較して亀裂の生成が抑制されており,耐酸化性が著しく向上し酸化による質量変化が極めて小さいことを明らかにした.また,SiーAl二段コ-ティングによって生成した,Mo_3Al_8中には表面にMo(Si,Al)_2が,Mo基板の近傍にはMo_5(Si,Al)_3が折出していることを見いだした.さらに,コ-ティング膜断面についてビッカ-ス試験を行った結果,SiーAl二段コ-ティングによって生成した,Mo_3Al_8は亀裂の導入量が少なく,生ずる亀裂も膜面に平行に進展することが明らかとなった.ついで,MoーAlーSi系状態図を1323Kで作成した.その結果をもとに,コ-ティング膜の酸化前後の組織を熱力学的に説明した.これらの結果から,より高温ではMo(Si,Al)_2が有望な耐酸化性材料であるという示唆を得た.平成元年度は高融点金属としてモリブデン(Mo)を取り上げ、その表面へのアルミニュウム(Al)の拡散浸透処理による耐酸化性コ-ティング層の形成とその高温酸化挙動に関する研究を行った。(1)Mo表面に生成することが期待される数種のMo-Al系の金属間化合物粉末を調製し、空気中における高温酸化挙動を昇温法によって検討した。その結果、Mo_3Alは耐酸化性に乏しいが、Mo_3Al_8およびMoAl_4は表面にAl_2O_3の連続皮膜を形成し耐酸化性が高いことを見いだした。(2)Mo板にパックセメンテ-ション法により拡散浸透処理を行った。パック剤には金属Al、塩化アンモニウムおよびAl_2O_3の混合粉を用い、Ar気流中1323Kで行った。コ-ティング層は2層構造を有し、厚い外層はMo_3Al_8からなり、内層は薄いMo_3Alで形成されている。このコ-ティング層は冷却時に生成する多くの亀裂を有しており、Mo基板に達するものもあり、耐酸化性に乏しい。しかし、高温酸化後の組織観察から、Mo_3Al_8表面には緻密なAl_2O_3皮膜が生成しており、Mo_3Al_8は基本的には耐酸化性を有するが、亀裂の生成という機械的な問題を解決すれば高温耐酸化性材料として優れていることが分かった。(3)珪素(Si)を予め少量拡散浸透させ、その後にAlを拡散浸透させる2段階コ-ティングを試みた。Siのみをコ-ティングしたMoは全く耐酸化性を示さないにもかかわらず、2段階コ-ティングした試料は著しく耐酸化性が向上することを明らかにした。このコ-ティング層の構造は基本的には(2)のそれと同様であるが、亀裂が少なく機械的性質が著しく異なっていることを見いだした。

エネルギ-関連および宇宙開発の分野では超耐熱,高強度材料の開発が望まれている.金属材料の耐酸化性は表面にAl_2O_3,Cr_2O_3およびSiO_2などの保護皮膜を生成させることにより得られる.高温度強度材料として基本的に最も有望なものは,W,MoおよびTaなどの高融点金属である.しかし,高温ではこれらの金属は酸化が激しく,とくにWおよびMoの酸化物は蒸気圧が高く,耐酸化性に乏しい.本研究ではMo表面にCVD法によりアルミ化物またはケイ化物を形成し,その耐酸化性向上に関わる機構を明らかにし,超高温金属材料の開発を目的として行った.パックセメンテ-ションによりモリブデン板上へのSiーAl二段コ-ティングコ-ティングを施し,その高温酸化挙動を1520Kで調べた.その結果,二段コ-ティング法をにより生成するMo_3Al_8層は約1at.%のSiを固溶しており,Al単独コ-ティングによって得られるMo_3Al_8に比較して亀裂の生成が抑制されており,耐酸化性が著しく向上し酸化による質量変化が極めて小さいことを明らかにした.また,SiーAl二段コ-ティングによって生成した,Mo_3Al_8中には表面にMo(Si,Al)_2が,Mo基板の近傍にはMo_5(Si,Al)_3が析出していることを見いだした.さらに,コ-ティング膜断面についてピッカ-ス試験を行った結果,SiーAl二段コ-ティングによって生成した.Mo_3Al_8は亀裂の導入量が少なく,生ずる亀裂も膜面に平行に進展することが明かとなった.ついで,MoーAlーSi系状態図を1323Kで作成した.その結果をもとに,コ-ティング膜の酸化前後の組織を熱力学的に説明した.これらの結果から,より高温ではMo(Si,Al)_2が有望な耐酸化性材料であるという示唆を得た.
自発的な運動を生む自己組織的な極性形成メカニズムの解析

細胞の自発運動は細胞運動の根幹にあり、走性運動は自発運動にバイアスがかかったものとして説明される。特に、運動速度や直進性といった細胞運動の性質は、自発運動の制御により大きく変化する。つまり、細胞運動の制御には自発運動の理解とその制御技術が必要となる。本研究では、PIP3をはじめとした、自発運動を制御するシグナル伝達分子の作る局在形成メカニズムの解明を目指した。これまでに、局在パターンは、Rasの制御が中心となって形成されること、PIP3の合成がRasの局在パターン形成に部分的に寄与していること、すなわち、PIP3からRasに対するフィードバック制御が存在することを解明した。本年度は、この知見を軸にRasの局在パターン形成を担う分子の探索をおこなった。細胞性粘菌の持つ全てのRaGEFを対象として、局在パターン形成において中心的な役割を果たす因子の絞り込みをおこなった。これらのタンパク質について、GFP融合蛋白質の過剰発現プラスミドを作成し、これを細胞性粘菌において過剰発現させ、各分子の局在場所を調べた。従来の局在観察手法では、2種類でのみ細胞膜上での局在が観察された。一方、全反射照明蛍光顕微鏡を用いた方法では、13種類の分子が細胞膜上で局在変化を示していることがわかった。この結果は、これら13種類のRasGEFが、Rasの局在パターンの制御に関与している可能性を示唆している。今回候補として同定されたRasGEFについて更なる解析を進めることで、GTP型Rasの局在パターンを作るシグナル伝達ネットワークの全容の理解に繋がると期待している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、PIP3をはじめとした、自発運動を制御するシグナル伝達分子の作る局在形成メカニズムの解明と、光刺激による細胞極性の制御手法の確立を目指している。本年度は、細胞運動の制御技術開発に向けて、光刺激により細胞内で分子を操作する技術の確立に取り組んだ。まずPIP3の代謝に関わる酵素であるPI3KやPTENを光刺激により膜移行させる実験系を立ち上げ、これにより細胞膜状のPIP3量を制御することを試みた。光刺激により二量体化するタンパク質のペア(PhyB,PIF6)とPI3KまたはPTENの融合タンパク質を作成し、これを細胞内で発現させた。光刺激をおこなったところ、狙い通りPI3KとPTENは膜移行することがわかった。一方で、単純にPI3KやPTENの膜移行を操作するだけでは、PIP3量を制御できなかった。これは、PIP3量が双安定的な制御を受けることが原因と考えらる。PIP3量の多い状態から少ない状態への遷移を外部からの刺激で操作するのは困難であることが示唆された。そこで、我々は改めてPIP3局在パターン形成において、起点となる分子が何なのかを調べた。PIP3代謝に関わる全ての分子を計測した結果、単量体G蛋白質のRasの活性化が局在パターン形成の起点となっていることが明らかになった。現在はこれに関わるRasのGEF/GAPの同定をおこない、制御に用いるのに最適な因子の選定をおこなっている。シグナル伝達ネットワークの解析により、単量体G蛋白質であるRasの興奮性の性質が極性形成の起点となっていることを示した。また、光刺激による蛋白質の局在制御に成功し、目的蛋白質を細胞膜上にリクルートする技術を確立した。一方で、これによるシグナル分子の局在化の誘導には問題があることがわかった。この点については原因解明および解決方策の策定ができたので、来年度はこの方策に従い研究を進めていきたい。

今回候補として同定されたRasGEFについて更なる解析を進めることで、GTP型Rasの局在パターンを作るシグナル伝達ネットワークの全容の理解に繋がると期待している。上述の通り、ターゲットをイノシトールリン脂質から単量体G蛋白質のRasへと移し、その制御メカニズムの解明と光制御手法の開発をおこなう。そのために、数あるRas GEF/GAPのなかから、特に細胞運動に関わる要素の同定をおこなう。現在、遺伝子配列からGEF/GAPとして働くと予想される遺伝子のGFP融合タンパク質の発現ベクターの作成を終え、これらの発現パターンや過剰発現した際の表現型の解析を始めている。その中には、細胞膜上にリクルートされて働いているものも新たに見つかってきており、これらの分子は局在パターン形成に深く関わるものと予想される。この同定作業をもとに有用なGEF/GAPを選定し、光刺激による制御手法の開発に結びつける。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。