hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
二次共生における共生藻のオルガネラ化過程の解明

一方、縮退二次葉緑体の機能として想定される植物ホルモンについて解析を行い、アブシジン酸が合成されないことを明らかにした。これは縮退葉緑体の進化を考える上で重要な発見である。さらにミトコンドリアゲノムが、まったく新奇のゲノム構造を持つことを見出した。研究項目1.細胞内共生藻のオルガネラ化初期段階プロセスの解明(井上)半藻半獣原生生物ハテナのトランスクリプトーム解析を行った。ハテナは培養ができないため、少数の細胞から全RNAを抽出、cDNAを増幅し解析サンプルとした。次世代シーケンス解析出得られたリードからは、RNAが断片化していたためか多くのコンティグは得られなかった。得られたコンティグを用いた配列解析の結果、ハテナ共生藻はハテナ細胞内でアクティブで、発現している遺伝子に偏りは見られないことがわかった。研究項目2.二次共生における共生藻ゲノムの進化、宿主との相互作用(石田)ヌクレオモルフ(Nm)ゲノムサイズが最も大きい(約1 Mbp)Partenskyella glossopodiaのNmゲノム解読を完了し、Nm染色体構造が非常に特異であることを見いだした。また、前年度解読を完了した2種を含めて比較解析を行ない、クロララクニオン藻の共通祖先でNmゲノムはほぼ現在と同程度に縮小していたことを明らかにした。また、B. natansについて核分裂過程の微細構造レベルでの詳細な観察をほぼ完了した。同藻の色素体分裂関連タンパク質のftsZ遺伝子ホモログを単離し、その発現解析をリアルタイムPCRにより行い、細胞周期における発現時期を特定した。研究項目3.寄生性原生生物における二次葉緑体の機能と寄生性獲得との関連(松崎)前年度検討したパーキンサスの二次葉緑体単離法について、精製度を上げるための再検討を行った。新たな手法として二次葉緑体の最外膜に局在するタンパク質に対してエピトープタギングを行った強制発現株を作成した。これを用いて免疫沈降を行うことで精製度を飛躍的に上げられる。引き続き次世代シーケンサーによるトランスクリプトーム解析を進めているほか、精製副産物であるミトコンドリアのDNA配列決定も進めている。<研究項目1>昨年度取得したハテナのゲノム配列には、他種真核生物ゲノムの混入が多かったため、ハテナゲノムの再シーケンスを行った。混入ゲノムが少ない良好な配列18.5 Gbpを得た。昨年度から引き続き共生および自由生活ネフロセルミスのトランスクリプトームの比較について更に詳細な解析を進めた。その結果、共生ネフロセルミスでは、光化学系や炭酸固定の経路の遺伝子が選択的に発現していることが明らかとなった。<研究項目2>ヌクレオモルフゲノムにコードされる遺伝子の発現パターンを把握するため、Bigelowiella natansを用いて、qPCRおよびRNA-seqによる発現解析を行なった。その結果、ヌクレオモルフコード遺伝子のほとんどで発現調節の存在が示唆されなかったが、cpn60と機能未知遺伝子bnatcher2110のみ有意に発現量が変化し、さらなる詳細な解析によりヌクレオモルフ遺伝子の転写制御因子の存在を初めて示唆した。
骨質低下を制御するビタミンＢ群摂取による新たな骨粗鬆症骨折予防の探索的解析

高齢者の中でも要支援・要介護高齢者は、咀嚼能力低下により低栄養や活動低下を合併し、骨質を低下させる高ホモシステイン血症は更なる骨粗鬆症骨折の増悪因子となっている。そのため本研究は要支援・要介護高齢者の骨質低下を制御するビタミンB群の摂取状況や血中濃度、咀嚼能力と血清ホモシステイン濃度及び骨強度規定因子との関連を明らかにし、骨質低下を抑制するビタミンB群摂取目標量の有効性の検証を行う。本研究の結果から、骨質の定量的評価による新しい骨粗鬆症の指標や咀嚼能力も考慮した在宅での食生活指導による骨粗鬆症性骨折予防へ繋げる。
発達早期の腸内細菌叢による認知特性への影響の解明

近年、腸と脳機能の相互関係に関心が高まっている。そして、この脳腸相関を腸内細菌叢と脳機能の相互関係と捉え、腸内細菌叢が宿主のストレス反応に影響を及ぼすことが明らかになってきた。本研究の目的は、神経発達症において、行動特性だけでなく認知特性にも腸内細菌叢が影響しているかについて無菌マウスを用いて解明する点にある。本研究の中心課題は、発達早期の腸内細菌叢による宿主の認知特性への影響の解明であり、そのためにアイソレーター内で、無菌マウス群と無菌マウスに常在腸内細菌叢を投与したマウス群の2群において、認知特性の比較検討を行う。
化学物質によるメッセンジャーRNA前駆体スプライシング障害の評価システムの開発

スプライシング機構を一次的に攻撃して遺伝子発現を攪乱する環境化学物質の存在が予想されてきたが、これまで報告はない。研究者らは、スプライシング異常のために発症した遺伝疾患の研究の過程で、人工合成したmRNA前駆体を用いるスプライシング・アッセイ系を考案した。平成13年度は、人工mRNA前駆体の鋳型となる人工ミニ遺伝子を作成した。この人工遺伝子はT7プロモーター、ショウジョウバエdsx遺伝子のエクソン3、イントロン3とエクソン4とその下流にヒト・ジストロフィン遺伝子のエクソンに由来するスプライシング促進配列(SES)を含むキメラ・プラスミドである。平成14年度は、人工遺伝子から得たmRNA前駆体を用いて、HeLa細胞核抽出液中でスプライシング反応実験を行った。その結果、ヒト・ジストロフィン遺伝子のエクソン19、26に由来するSESを有するmRNA前駆体において、スプライシング反応が効率良く進んだことが確認された。次に、HeLa細胞核抽出液中に抗SMN抗体を添加したのち、同様の実験を行ったところ、ヒト・ジストロフィン遺伝子のエクソン19に由来するSESを有するmRNA前駆体においては、スプライシング反応が阻害された。しかし、ヒト・ジストロフィン遺伝子のエクソン26に由来するSESを有するmRNA前駆体においては、スプライシング反応は阻害されなかった。ここで使った抗SMN抗体とは、脊髄の原因遺伝子であるSMN1遺伝子の産物に対する抗体である。抗SMN抗体添加実験の所見は、同じ物質であっても、SESの塩基配列(あるいは細胞核抽出液の種類)によっては、スプライシング反応が阻害されたり、阻害されなかったりすることを示唆している。また、HeLa細胞核抽出液中に塩化カドミウム(CdC12)を添加して実験を行ったところ、ヒト・ジストロフィン遺伝子のエクソン19に由来するSESを有するmRNA前駆体においては、CdC12の濃度依存性に、スプライシング反応が阻害された。このことより、CdC12のスプライシンは、HeLa細胞核抽出液とヒト・ジストロフィン遺伝子のエクソン19に由来するSESを有するmRNA前駆体を用いる実験系で検出されることが明らかになった。さらに、本研究によって、SMNタンパクが特定のSESを有する遺伝子のスプライシングに関与していることが明らかになり、脊髄性筋萎縮症の病態を解明する糸口を得た。スプライシングは、転写と並んで、真核生物の遺伝子発現制御に関わる重要な機構の一つである。スプライシング機構を一次的に攻撃して遺伝子発現を攪乱する環境化学物質も存在すると予想されるが、報告はない。それは、自由にコントロールできるスプライシング反応系がなかったために、研究が進められなかったためと思われる。

この反応系においては、(1)スプライシング反応の基質となり得るmRNA前駆体を自由に合成できること、(2)一定の条件下で一種類のスプライシング反応のみを進行させることができ、しかもその反応に再現性があること、(3)異なるスプライシング促進配列(SES)を人工mRNA前駆体に付与することができ、それぞれのSESに応じたスプライシング効率を定量的に評価できることが確保されている。平成13年度は、人工mRNA前駆体の鋳型となる人工遺伝子の作成を目指した。ショウジョウバエdsx遺伝子エクソン3、4間のスプライシングは特殊な条件下でのみ可能である。スプライシング効率のよいSESをエクソン4の配列に挿入すると、dsx遺伝子エクソン3、4間のスプライシングがおこなわれることが知られている。そこで、T7プロモーター、dsx遺伝子エクソン3、4を含むミニ遺伝子を作成した。その一方、スプライシング効率の異なるSESを含む2本鎖DNAフラグメントを数種類合成し、これらを上記のミニ遺伝子に組み込んだ。これで人工mRNA前駆体の鋳型となる人工遺伝子が出来上がったのである。次年度は、人工遺伝子から転写された人工mRNA前駆体を用いて、スプライシング・アッセイを実施する予定である。スプライシング機構を一次的に攻撃して遺伝子発現を撹乱する環境化学物質の存在が予想されてきたが、これまで報告はない。研究者らは、スプライシング異常のために発症した遺伝疾態の研究の過程で、人工合成したmRNA前駆体を用いるスプライシング・アッセイ系を考案した。平成14年度は、人工遺伝子から得たmRNA前駆体を用いて、HeLa細胞核抽出液中でスプライシング反応実験を行った。その結果、ヒト・ジストロフィン遺伝子のエクソン19、26に由来するスプライシング促進配列(SES)を有するmRNA前駆体において、スプライシング反応が効率良く進んだことが確認された。次に、HeLa細胞核抽出液中に抗SMN抗体(核内に存在するSMN蛋白に対する抗体)を添加したのち、同様の実験を行ったところ、ヒト・ジストロフィン遺伝子のエクソン19に由来するSESを有するmRNA前駆体においては、スプライシング反応が阻害された。しかし、ヒト・ジストロフィン遺伝子のエクソン19に由来するSESを有するmRNA前駆体においては、スプライシング反応は阻害されなかった。これらの所見は、同じ外来性の物質であっても、SESの塩基配列によっては、スプライシングが阻害されたり、阻害されなかったりすることを示している。現時点では、スプライシング機構を攻撃して遺伝子発現を撹乱する環境化学物質を網羅的にスクリーニングすることは困難であろう。ある環境化学物質がスプライシング機構を攻撃するか否かの判定は、暴露時に誘導されるmRNA分子種の同定を必要とするものと思われる。本研究の成果は、スプライシング機構を攻撃する環境化学物質のスクリーニングには直結しなかったが、脊髄性筋萎縮症の病態や臓器特異的な可変スプライシングの機序を解明する糸口を提供するものとなった。
実験室で宇宙を作れるか?

1987年にFarhi & Guthが提起した「実験室で宇宙を作れるか?」という問題について、初期特異点なしに古典的過程のみで(準)定常な粒子がインフレーション宇宙に転移する理論モデルを2つ発見した。1つは定常な磁気モノポールが、もう1つは振動する偽真空泡が進化してインフレーション宇宙になるモデルである。また、素粒子場のソリトン解の基礎研究として、カタストロフィー理論を用いた新しい安定性解析の方法を定式化した。宇宙論は理論を観測で検証する科学とされているが,初期宇宙理論の観測的検証には限界がある。本研究の目的は,宇宙創生とその直後のインフレーション理論を実験的に検証する道を切り開くために,実験室で初期宇宙の状況を再現する方法を理論的に考案することである。そのために,実験室でインフレーション宇宙を作ることが原理的に可能な理論モデルを構築する。また,様々な素粒子理論に基づく理論モデルを検証することにより,ブラックホールの量子論と情報喪失の問題,量子重力理論の構築等,様々な原理的問題の解明に迫ることが期待される。本研究では、「実験室で定常な粒子からインフレーション宇宙を作れるか?」という問題に取り組み、インフレーション宇宙論、ブラックホール物理学、量子重力理論の検証と進展を目指している。今年度の研究成果は次の2つである。1磁気モノポールから宇宙を作る新しいプロセスの発見磁気モノポールの古典的及び量子的ダイナミクスを解析し、ある条件を満たす定常なモノポールは、外部からエネルギーを加えることにより、或いは量子トンネリングによって自発的に、無限に膨張するインフレーション宇宙になることを発見した。この成果が米国のPhysical Review誌に掲載されると、欧米の科学雑誌数社から取材があり、そのうち英国のNewScientistではA.Guth(MIT)の推薦でトップ記事として紹介され、その中でA.Linide(Stanford)等の研究者から高く評価されている。2非位相的ソリトン(Qボール)の基本的性質の解明多くのU(1)スカラー場で現れる非位相的ソリトン解(Qボール)について解析し、安定性やダイナミクス、重力の効果等の基本的性質を明らかにした。その中で、重力の効果が大きくなるとインフレーションが起こるという先行研究は誤りで、多くの場合にブラックホールになることが明らかになり、実験室で宇宙を作るモデルとしては否定的な結果であった。しかしながら、宇宙のバリオン生成やダークマターを説明するモデルとしては有力で、宇宙論的に重要な結果と言える。この成果は日本物理学会や国際会議「一般相対論と重力」等で口頭発表された。本研究の目的は、宇宙論を実験的に検証する道を切り開くために、実験室で初期宇宙の状況を再現する方法を理論的に考案することである。また、その理論モデルによって、量子重力理論の定式化ついて検討することができる。1振動する泡から宇宙を作る新しい方法の発見昨年度は磁気モノポールからインフレーション宇宙を作るプロセスを発見したが、今年度はその延長として、宇宙を作る別のモデルを検討した。その結果、泡の表面物質が2成分から成り、一方が面密度一定(ドメインウォール型)で、他方の面密度が表面積に反比例(ダスト型)し、うちいずれか一方の符号のみが負であるとき、まず定常的に振動する泡の解が存在し、そしてその質量がある程度失われるとインフレーション宇宙に転移することがわかった。2非位相的ソリトン(Qボール)の安定性とカタストロフィー理論U(1)対称性を含む多くの素粒子場で現れる非位相的ソリトン解(Qボール)は、ダークマターやバリオン生成の起源として有力なモデルである。本研究ではQボールの安定性を系統的に調べた。その際、有限自由度の力学系において確立されたカタストロフィー理論が、無限自由度の場の理論でも有効で、それによって全パラメーター空間における安定性構造が容易かつ明確に理解できることがわかった。1振動する泡から宇宙を作るモデル構築(准)定常状態から古典的過程のみでインフレーション宇宙ができるモデルを構築した。偽真空泡の表面物質が2成分から成り、一方が面密度一定(ドメインウォール型)で、他方の面密度が表面積に反比例(ダスト型)し、うちいずれか一方の符号のみが負であるとき、まず定常的に振動する泡の解が存在すること、そしてその質量が動的に減少すると、インフレーション宇宙に転移することがわかった。2素粒子的ソリトンの安定性とカタストロフィー理論実験室で宇宙を作るモデルでは、偽真空泡やモノポールという素粒子的ソリトンを初期条件として仮定する。そこで、素粒子的ソリトンの安定性を判定する一般的方法として、カタストロフィー理論の有効性を検討した。

その結果、重力を含まない系だけでなく、重力を含む系でも、カタストロフィー理論によって安定性を判定できることがわかった。本研究の目的は、宇宙論を実験的に検証することを目指し、実験室で初期宇宙の状況を再現する方法を理論的に考案することである。今年度は、実験室で作る宇宙のモデルと類似性のあるボソンスターというソリトン解の安定性と、初期宇宙のインフレーションモデルに制限を与える宇宙マイクロ波背景放射について研究し、以下の成果をあげた。1.ボソンスターの安定性とカタストロフィー理論ボソンスターは強い自己重力によって存在するソリトン解であり、その意味で実験室を作る宇宙のモデルと類似性がある。そこで、ボソンスターの定常解を求めてその安定性をカタストロフィー理論で予想し、発展方程式を解いて確認した。その結果、カタストロフィー理論の予想と発展方程式の解析結果は完全に一致し、カタストロフィー理論がボソンスターの安定性解析に有効であることが示された。2.宇宙マイクロ波背景放射における非線形大規模構造の痕跡インフレーションモデルを実験的に検証することが本研究の主目的の一つだが、それに関連して、宇宙マイクロ波背景放射(CMB)の観測からインフレーションモデルに制限を与えることも重要である。一方CMBの揺らぎには、初期宇宙で作られる原始揺らぎの他に光子がボイドやクラスターを通過する際に重力的に受ける効果が含まれる。そこで今回は、後者の効果について、CMBや銀河分布の観測データに基づき理論的に解析した。その結果、CMB揺らぎの中には非線形大規模構造の効果が有意に存在することが示され、更にその結果は半径200Mpc以上のボイドやクラスターが多数存在することを示唆する。
サブメガバールにおける化学反応が切り開く3d遷移金属多窒化物の結晶化学と電子物性

30 GPa以上における金属元素と分子性窒素との直接反応から,機能性材料の基幹遷移金属元素であるFe,Co,Ni,Cuの新規な多窒化物合成に成功した.最先端の放射光およびラマン分光測定の結果,これらの元素の新規窒化物はNiAs型,marcasite型,CdI2型のいずれかの結晶構造をとることがわかった.さらに,NiAs型FeNとmarcasite型CoN2は常圧下に回収可能である一方,marcasite型NiN2およびCdI2型CuN2は常圧下に回収不可能であった.結晶学的な考察から,高圧力は多窒化物形成のための窒素原子の最密充填配列に重要な役割を果たしていることが分かった.本研究では100 GPa(100万気圧)以下の圧力領域において,レーザー加熱式ダイアモンドアンビルセル高圧発生装置を用いた超高圧超臨界窒素流体と遷移金属との直接反応による新規3d遷移金属窒化物の創製とその結晶学の理解が目的である.現在までにFe,Co,Niに対する実験をおこない,50 GPaまでの範囲で現在までに報告されていない新規な窒化物の創製に成功した.特にCo-N2系において,過去に白金族元素の多窒化物で報告されたMarcasite型構造の窒化物創製に成功した.この結果は3d遷移金属のの多窒化物が同族の白金族元素と相関があることを示しており,非常に重要な成果である.またFe-N2系では,多窒化ではないが,Fe原子に対してN原子が高配位したNiAs型FeNの合成に成功した.放射光X線による構造解析の他に,体積弾性率の決定や計算機による電子構造の計算も取り入れ物性を評価した.現在これらの結果について論文にまとめ最終修正の段階にある.Ni-N2系についても新規相の出現を観測したが,実験データのさらなる蓄積が必要であり今後継続して取り組む予定である.その一方,当初の予定ではそれほど優先度が高くなかった前期側の遷移金属(V,Cr,Mn)に対しても,80 GPaまでの圧力範囲で合成実験をおこなった.これらの元素は後期側の3d遷移金属元素に比べて非常に窒化しづらく,60 GPa以上の超高圧力下でなければ新規窒化物が創製されなかった.この隣り合った3d遷移金属間での結果の違いは,電子構造に起因していることは自明であるが,結晶化学的考察やさらなる詳細な解析などを試みている段階である.当初目的にしていたFe,Co,Niに対する新規窒化物の合成実験は順調に進んでいるが,その評価において試料が微小なため様々な方法を試みる必要が生じた.また,後期側だけではなく前期側遷移金属の窒化物創製実験も追加でおこなった.放射光を用いた電子構造の評価に関して,先に前期遷移金属の合成に注力したため,当初計画より少し先延ばしする状況になった.しかしながら,非常に興味深い結果も得ることができ,十分目的達成のための知見が得られたと考えられる.現在,放射光光電子分光測定や赤外反射測定による電子構造評価の準備に取り組んでいる.実験協力者のもと,予備実験をおこない問題点を修正することで,試料が小さくても十分な質のデータがえられることがわかった.今年度,放射光のビームタイムも確保でき実験に支障はないものと考えられる.予備実験も順調に進んでおり,最終年度であるが十分当初目的の結果は得られると考えている.前年度に引き続き,遷移金属多窒化物の超高圧合成に取り組んだ.当初予定していたFe,Co,Ni,Cuの後期遷移金属に加えて,全体の結晶学的理解のためには前期側遷移金属の超高圧実験が不可欠と判断しV,Cr,Mnの窒化物合成実験にも取り組んだ.その中で,合成実験のみならずラマン装置の新設・最適化が必要となった.具体的には,既存のラマンでは青色光を励起源としていたが,合成試料の欠陥由来による蛍光も観測されたため,波長の離れた赤色光源を励起光にもつラマン装置の建設に取り組んだ.赤外光の検出効率が少し低くレーザー強度自身も弱かったため,データのS/Nが十分ではなかったが,今後,高出力のレーザーを用いることでより質の高いデータが得られると考えている.またあいちシンクロトロン光を積極的に利用したことで結晶構造の決定まで速やかに取り組むことができた.50 GPaを超える実験では試料のサイズがより小さくなるが,あいちシンクロトロン光データのS/Nがよかったため,わずかにでも合成されていればそれを足掛かりに実験手法を改良しより確かなデータを得ることに成功した.前期側の遷移金属多窒化物の合成実験の結果,CrN2,VN2の合成に成功した.Mnに関しては70GPaまでの圧力範囲で多窒化物の確たる証拠は得られなかった.興味深いことに,合成に成功した前期遷移金属の多窒化物は合成圧力が50 GPaを超える圧力領域にも関わらず,常圧下に回収することができた.これは高圧下で形成された窒素-窒素間の単結合が非常に強固で多窒化物の準安定性に重要な影響を与えていることを示唆している.

合成実験が当初予定していたより高い圧力範囲まで必要であったこと,後期側以外にも全体の理解のためには前期側遷移金属の実験が必要であったことで時間を要したが,当初計画していた以上の結果が得られた.次年度はこの結果を基づく考察から多窒化物の物質科学について結晶化学的に考察する予定である.本申請課題では3d遷移金属に焦点をあて,現在まで未発見であるFe, Co, Niの多窒化物(MN2;M=Fe,Co,Ni)の合成と結晶化学の理解及び,その電子物性の解明を目的として研究に取り組んだ.本申請課題以前の研究では、上記遷移金属元素は,常圧下において金属比率が高い窒化物しか形成されないとされてきた.一方,2000年に入りギガパスカル領域における超高圧高窒素雰囲気下では,白金族元素や前期遷移金属元素は窒素比率が高い多窒化物(MN2, M=遷移金属元素)を形成し,これら多窒化物には,金属-窒素間および窒素-窒素間の特異な結合に起因する超硬質性や,絶縁体/半導体/金属などの多様な電子物性が出現することが明らかにされた.多窒化物の合成において超高圧技術は現在のところ唯一無二の手法である.本研究では申請者が長年かけて培った超高圧直接窒化法を適応することで未発見であった後期遷移金属(Fe,Co,Ni)の多窒化物の創製とその電子構造の解明を明らかにした.具体的には60 GPaまでの圧力領域における超高圧直接窒化反応実験の結果,FeはNiAs型FeNを形成し,Coはmarcasite型CoN2を形成することが明らかになった.またNiとCuも超高圧下でそれぞれmarcasite型とCdI2型を形成するが,減圧過程で相転移もしくは分解したため常圧下における準安定性が低いことがわかった.これら後期遷移金属窒化物は全て新規物質で,構造の特徴から金属元素が窒素に対して高配位していることがわかった.また,一見これらの新規窒化物の構造間には相関が無いように思われていたが,窒素の配列も最も密な六方細密充填を基本としていることがわかった.また第一原理計算からFeNおよびCoN2が強磁性を示す可能性が高いことも明らかになった.30 GPa以上における金属元素と分子性窒素との直接反応から,機能性材料の基幹遷移金属元素であるFe,Co,Ni,Cuの新規な多窒化物合成に成功した.最先端の放射光およびラマン分光測定の結果,これらの元素の新規窒化物はNiAs型,marcasite型,CdI2型のいずれかの結晶構造をとることがわかった.さらに,NiAs型FeNとmarcasite型CoN2は常圧下に回収可能である一方,marcasite型NiN2およびCdI2型CuN2は常圧下に回収不可能であった.結晶学的な考察から,高圧力は多窒化物形成のための窒素原子の最密充填配列に重要な役割を果たしていることが分かった.研究最終年度は,前年度までに得られたFe,Co,Niの新規窒化物の物性や電子構造につながる情報を得るための評価に重点を置く.具体的には放射光X線を用いた微小試料の光電子分光測定および透過電子顕微鏡を用いた原子レベルの解析である.合成実験とX線回折測定による構造評価には成功しているため,上記の実験で得られたデータを計算機シミュレーションと比較することができる.これにより微小ではあるが,新規な3d遷移金属窒化物の電子構造を評価することが可能となる.研究成果については投稿論文および関連学会,HPなどで広く発信する予定である.来年度は研究計画最終年度であるため,研究成果全体の総括をおこなう.一部では再現性の確認も必要であるため引き続き実験をおこなう.当初予定していた後期側遷移金属(Fe,Co,Ni,Cu)の多窒化物に関しては投稿論文としてまとめ発表する.そのためには第一原理計算など実験以外による結果の検証も行う予定である.また,当初計画にはなかった前期側遷移金属の多窒化物合成の結果に関しても興味深い知見が得られたので投稿論文としてまとめる予定である.29年度が最終年度であるため、記入しない。超高圧結晶化学29年度が最終年度であるため、記入しない。
1930年代における東アジア女性雑誌の比較研究

2018年度は、「東アジアと日本語フォーラム上海大会」(2018.10-20-21、於復旦大学)において、「1930年前後のアジア女性雑誌」と題し三つの報告からなるパネル発表を行った。雑誌というメディアが地域間の情報の流通に直接的な働きを及ぼしていたことは言うまでもないが、1930年前後のアジアの各地域の女性雑誌が、外部の情報をどのように取り入れどのように応答していたのかという観点から、日本・韓国・中国の女性雑誌の状況を比較検討した。飯田祐子「『女人芸術』と外部」は、日本で発刊された『女人芸術』を対象として、日本の同時期の女性雑誌と比較して顕著に多く外地及び外国に関する情報が掲載されたことを確認するとともに、その変化と質的傾向を明らかにした。張ユリ「朝鮮の女性雑誌にみるスポーツ」は、近代文化としてのスポーツを植民地の女性がいかに受容していたのかについて分析した。西洋宣教師による教育の一環として導入された近代文化の一つであるスポーツには、民族主義に基づいて展開したという特質があることを確認した上で、女性雑誌と男性雑誌との間に民族主義の展開の仕方に差異があることを論じた。楊佳嘉「初期『婦女共鳴』と外国の繋がり」は南京国民政府の厳しい言論統制の中、国民党出身の女性識人たちが婦人運動の再興を目指して創刊した女性雑誌『婦女共鳴』を対象とし、女性知識人たちの外国女性への眼差し及び外国婦人運動との関連性を考察した。三報告の後、ディスカッサントの呉佩珍が、台湾の事情とともに、アジアにおける女性雑誌の応答関係の実情と可能性について論じた。また、第一回研究会を開催し(2019.3.11、於名古屋大学)、飯田が「アジア女性雑誌研究課題と方法」の報告を行った。本研究の課題を確認するとともに、各地域の研究状況と資料の所蔵状況について情報を共有し、2019年度の計画を作成した。全体として概ね計画通りに進行している。共同研究メンバーの担当は地域毎に設けており、計画に従って、日本を飯田祐子・中谷いずみ・笹尾佳代が、中国を星野幸代(および楊佳嘉)が、満洲を小泉京美が、また韓国を研究協力者・孫知延(および張ユリ)が、台湾を呉佩珍(および張文聰)が担当している。2018年度は、3月に開催した研究会に向けて、各担当地域について、女性雑誌研究の現状や資料の所蔵など、基礎情報の整理を進めた。同時に個別研究の一部については発表する機会を設け、計画に沿って、10月にパネル報告を行った。1930年前後のアジアの各地域の女性雑誌における、外部情報の取り入れという観点から、日本・韓国・中国の女性雑誌の状況を比較検討した。外部情報の摂取に焦点を絞ったためでもあるが、地域の特性が女性雑誌にも反映され、それぞれの地域の近代化の過程において国家や民族という枠組みがどのように構成されているかという問題が浮かびあがった。また、三地域の比較を行うことによって、日本から韓国および中国へという情報の流れがあるとともに、日本においても欧米やロシアの情報とともに東アジアの情報に関心が寄せられていることが確認された。3月に開催した研究会では、研究計画において具体的課題とした三点(1東アジアにおける女性表現者・女性知識人の文化生産の同時性と地域固有性、2東アジアの各地域・国における〈ジェンダー・セクシュアリティ構造〉と〈公/私構造〉の交差、3東アジアの各地域・国における内部/外部の構成とジェンダー化)について再検討し、方向性を確認するとともに、2019年度より順次行う予定の海外での共同調査に向けて、各々の地域の研究状況や資料の所蔵に関する情報の共有を図った。他に、成果発信および情報共有のためHPを作る必要性などが指摘され、作業内容について、議論を行った。2019年度は、基礎作業として資料の復刻とデータベース化の整理を続ける。日本については、三鬼浩子「近代婦人雑誌関係年表」(『『日本の婦人雑誌』解説編』1994)を利用し、中国については、前山加奈子「中国の女性向け定期刊行物の創刊年一覧表1898年-1949年」(『近きに在りて』48、2005)を基盤とする。韓国については、女性雑誌刊行に関するリストの作成を行う。作業の際、〈総合雑誌、文芸雑誌、左翼雑誌、機関誌〉に分類し、各地域での傾向を把握する。とくに、左翼雑誌や機関誌などの非商業誌の考察に力を入れる。また、消費者としてではなく、文化生産者としての女性の動向を浮かび上がらせるため、女性執筆者の多寡についても調査する。以上の進捗状況の報告のため、国内において研究会を3度(7.21、9.22、12.22、於名古屋大学)開催する。海外での合同調査は、台湾にて行う(3月予定、於台湾政治大学)。具体的には、以下の三つについて検討を進める。1『台湾婦人界』を検討対象とし、同時期の日本・韓国・満洲の状況と照らし合わせる。2国立台湾図書館所蔵の雑誌の閲覧およびデータベースを利用し、女性知識人と女性作家の動向調査を行う。3台湾における女性雑誌研究者との意見交換を行い、情報の共有を具体化させる。他に成果報告として、東アジア日本研究者協議会(2019.11.1ー2、於台湾大学)にて、パネル報告を行う。女性雑誌における当時のナショナリズムないし左傾化という文脈において女性から女性に向けてどのような文芸・主張が発信されていたかという観点から、張文聰「『台湾婦人界』ー日本内地の雑誌との比較の視点から」、楊佳

嘉「上海『玲瓏』ーナショナルな文脈における間隙」、中谷いずみ「『女人芸術』から『婦人戦線』へ」、星野智代「東京女高師から『婦女生活』に至る沈ジ九の思想的変遷」の四報告によって構成する。2018年度は、「東アジアと日本語フォーラム上海大会」(2018.10-20-21、於復旦大学)において、「1930年前後のアジア女性雑誌」と題し三つの報告からなるパネル発表を行った。雑誌というメディアが地域間の情報の流通に直接的な働きを及ぼしていたことは言うまでもないが、1930年前後のアジアの各地域の女性雑誌が、外部の情報をどのように取り入れどのように応答していたのかという観点から、日本・韓国・中国の女性雑誌の状況を比較検討した。飯田祐子「『女人芸術』と外部」は、日本で発刊された『女人芸術』を対象として、日本の同時期の女性雑誌と比較して顕著に多く外地及び外国に関する情報が掲載されたことを確認するとともに、その変化と質的傾向を明らかにした。張ユリ「朝鮮の女性雑誌にみるスポーツ」は、近代文化としてのスポーツを植民地の女性がいかに受容していたのかについて分析した。西洋宣教師による教育の一環として導入された近代文化の一つであるスポーツには、民族主義に基づいて展開したという特質があることを確認した上で、女性雑誌と男性雑誌との間に民族主義の展開の仕方に差異があることを論じた。楊佳嘉「初期『婦女共鳴』と外国の繋がり」は南京国民政府の厳しい言論統制の中、国民党出身の女性識人たちが婦人運動の再興を目指して創刊した女性雑誌『婦女共鳴』を対象とし、女性知識人たちの外国女性への眼差し及び外国婦人運動との関連性を考察した。三報告の後、ディスカッサントの呉佩珍が、台湾の事情とともに、アジアにおける女性雑誌の応答関係の実情と可能性について論じた。また、第一回研究会を開催し(2019.3.11、於名古屋大学)、飯田が「アジア女性雑誌研究課題と方法」の報告を行った。本研究の課題を確認するとともに、各地域の研究状況と資料の所蔵状況について情報を共有し、2019年度の計画を作成した。全体として概ね計画通りに進行している。共同研究メンバーの担当は地域毎に設けており、計画に従って、日本を飯田祐子・中谷いずみ・笹尾佳代が、中国を星野幸代(および楊佳嘉)が、満洲を小泉京美が、また韓国を研究協力者・孫知延(および張ユリ)が、台湾を呉佩珍(および張文聰)が担当している。2018年度は、3月に開催した研究会に向けて、各担当地域について、女性雑誌研究の現状や資料の所蔵など、基礎情報の整理を進めた。同時に個別研究の一部については発表する機会を設け、計画に沿って、10月にパネル報告を行った。1930年前後のアジアの各地域の女性雑誌における、外部情報の取り入れという観点から、日本・韓国・中国の女性雑誌の状況を比較検討した。外部情報の摂取に焦点を絞ったためでもあるが、地域の特性が女性雑誌にも反映され、それぞれの地域の近代化の過程において国家や民族という枠組みがどのように構成されているかという問題が浮かびあがった。また、三地域の比較を行うことによって、日本から韓国および中国へという情報の流れがあるとともに、日本においても欧米やロシアの情報とともに東アジアの情報に関心が寄せられていることが確認された。
定量プロテオミクスに基づく心筋症発症を規定する分子ネットワークの網羅的解析

本研究では再現性、網羅性、定量性を担保し、組織中のタンパク質を抽出する手法を確立した。本手法を最適化したリン酸化ペプチド濃縮法と組み合わせ、LC-MS/MS測定に供することで、2種類の心筋症モデルマウスとその対照マウスの心臓組織から約6000のリン酸化ペプチドを同定することに成功した。これらすべてのペプチドの定量比較を行ったところ、全体の約20%程度のリン酸化ペプチドにおいて、2倍以上の変化がみられることが明らかとなった。これらの情報から病態を誘発しうるシグナルネットワークの同定を進めている。本研究では、遺伝子変異を含む様々な病態誘発因子が最終的に心筋症という表現型を引き起こす分子機構を、プロテオーム解析を用いて解明し、治療戦略へと応用することを目指した。まず初めに本研究で行う組織プロテオーム解析の再現性、網羅性、定量性を確保する目的で実験条件の最適化を行い、デオキシコール酸ナトリウム(SDC)とラウロイルサルコシン酸ナトリウム(SLS)の混合溶液中で心臓組織を細断、煮沸することで、タンパク質を効率よく網羅的に、かつ再現性良く回収する方法を確立した。また、1回の測定で5000以上のペプチド、1000以上のタンパク質を同定可能なLC-MS測定プラットフォームを確立し、HAMMOC(Hydroxy Acid-Modified Metal Oxide Chromatography)法によるリン酸化濃縮法と組み合わせることで、1測定で1000程度のリン酸化ペプチドを同定することに成功した。これら手法を用いて、2種類の心筋症モデルマウスとその対照マウスから取得した心臓組織のプロテオーム解析とリン酸化プロテオーム解析を行い、定量比較を試みた。繰り返し測定を行うことで、全体として、約13000ペプチドから2400程度のタンパク質を、また約6000のリン酸化ペプチドから4000を超えるリン酸化サイトを同定することができた。さらに、同定したリン酸化ペプチドの質量電荷比とLCの保持時間情報を用いることで、同定できた全リン酸化ペプチドの定量を、全てのLC-MS測定データにおいて行った。心筋症モデルと対照間でリン酸化ペプチド量の比較解析を行った結果、約20%程度のリン酸化ぺプチドにおいて、2倍以上の変化が見られた。現在、これら変化の見られたリン酸化ペプチドとリン酸化サイト情報をもとに、病態を誘発しうるシグナル分子ネットワークの同定を行っている。本研究では、遺伝子変異を含む様々な病態誘発因子が最終的に心筋症という表現型を引き起こす分子機構を、プロテオーム解析を用いて解明し、治療戦略へと応用することを目指す。心筋症様症状を呈する各種モデル動物とそのコントロール群から採取した心臓のプロテオームを網羅的に同定し、病態特異的に発現量が変動するタンパク質を探索するためには、再現性、網羅性、定量性を確保することが必須であるため、まず初めに実験条件の最適化を行った。採取した心臓組織を、SDSとほぼ同等のタンパク質可溶化能を持つデオキシコール酸ナトリウム(SDC)とラウロイルサルコシン酸ナトリウム(SLS)の混合溶液中で細断、煮沸することで、タンパク質を効率よく網羅的に回収することが可能であった。また、StageTip (Stop-and-go-extraction Tip)を用いて酵素消化後のペプチド試料を脱塩・濃縮し、LC-UVシステムによりその回収量を評価したところ、試料を再現性よく回収できていることが確認できた。この方法を正常マウスの心臓組織に適用したところ、1回のLC-MS/MS測定で5000以上のペプチド、1000以上のタンパク質が同定され、同様のサンプルからHAMMOC(Hydroxy Acid-Modified Metal Oxide Chromatography)法を用いてリン酸化ペプチドを濃縮し、解析を行ったところ、6001000程度のリン酸化ペプチドを同定することができた。また、マススペクトルのピーク面積から再現性よくペプチドの相対定量が可能であった。十分な試料量が確保できるサンプルに関しては、同一サンプルの繰り返し測定を行うことで同定タンパク質数、リン酸化サイト数を改善することが可能であるため、試料量に応じて測定回数を増やすことで網羅性をさらに改善する予定である。現在、疾患試料の解析を進めている。本研究の研究期間当初である5月に研究機関を異動し、研究環境の整備に時間を要したため、研究の推進が遅れてしまった。これに伴い、予定していた心筋症モデルであるトランスジェニックマウスやノックアウトマウスからの心臓組織の採取が遅れることとなってしまった。現在、心臓組織採取の計画は完了しており、一部の試料に関してはすでに解析を行っている。組織試料の前処理方法、測定条件、解析方法の最適化は本年度中にほぼ終了することができたため、試料採取が終了し次第、全てのサンプルを迅速に測定、解析する予定である。本年度確立した解析手法を用いて様々な心筋症モデル動物の心臓組織のプロテオーム解析、リン酸化プロテオーム解析を網羅的かつ定量的に徹底的に行う。コントロール群に対して変動が見られるタンパク質を、Uniprot-

keywordsやGO termなどで分類し、変動するタンパク質群の特性や機能的相関を精査するほか、KEGGなどのパスウェイ解析ツールやクラスター解析手法などを用いて、変動するタンパク質群を分子ネットワークとして明示することを目標とする。入手可能な心筋症モデル動物全てに関して同様に比較を試み、共通して変動が見られるタンパク質群を、心筋症発症・進展の要因と推定される分子群の候補として選定していく。さらに、病因と推定される分子群に標的を絞り、ジメチルラベル法、iTRAQ法などの安定同位体標識試薬を用いた定量比較を行うことで、より精度よく定量解析を行う。特に、病態の進行度ごとに組織サンプルが採取できるモデルに関しては、選定した標的分子の量的変動と病態の進行の関連を詳細に解析する。また、どのようなタンパク質群・シグナル伝達経路が変動しているのかを同定、または推測し、心筋初代培養細胞などの培養細胞に対して遺伝子導入による発現制御を行うことで、病態を模倣しうる培養細胞の作成を試みる。発現制御と連動して変動するタンパク質を、網羅的に同定し、病態における変動と比較することで確認を行う。心筋組織プロテオームでは確認されなかった分子の変動も精査し、変動するタンパク質群の分子ネットワークへの関連付けを広げるとともに、病態発症の詳細な分子機構を解析する。以上のような探索を繰り返し行い、心筋症発症・進展に関わる分子群を分子ネットワークの病態変化として網羅的にとらえる。そこから病態発症の鍵となる分子群を類推し、治療戦略への応用を試みる。本年度の研究の推進に遅れが生じたため、遂行できなかった実験計画分の研究費を、次年度に持ち越すこととした。しかし、最終的に扱う検体数や実験内容に関しては大きな変更は行わないため、研究期間全体としては当初の予定通りの研究費用が必要となる。具体的には、組織採取用の実験動物の購入・維持に充てる費用、質量分析での定量に必要なペプチド誘導体化試薬の購入や、安定同位体標識ペプチドの合成に充てる費用が必要となる。また、LC、MS関連の消耗品として、カラムやスプレーチップなどを購入する必要がある。詳細な検討を行うための培養細胞や、培養関連試薬、器具の購入や、DNAチップの購入も必要である。さらに、情報収集のための国内旅費、成果が出た際の成果発表のための国内旅費、英語論文校正費、論文投稿費が必要となる。
時間軸を考慮した最適配置問題に関する理論的ならびに実証的研究

空間的な意思決定モデルである施設配置問題に時間軸を導入し,施設サービスを利用可能な人数が最大になるような,立地場所とサービス開始時刻を同時に決定する新しいモデルを構成した.サービス利用可能者数を,就業後の帰宅途中に一定時間施設に立ち寄ってサービスを受け,かつ決められた時刻までに帰宅可能な人数と定義した.さらに,首都圏鉄道網の実流動データを用いた分析を行った.空間的な意思決定モデルである施設配置問題に時間軸を導入し,施設サービスを利用可能な人数が最大になるような,立地場所とサービス開始時刻を同時に決定する新しいモデルを構成した.サービス利用可能者数を,就業後の帰宅途中に一定時間施設に立ち寄ってサービスを受け,かつ決められた時刻までに帰宅可能な人数と定義した.さらに,首都圏鉄道網の実流動データを用いた分析を行った.対象地域における施設の望ましい配置場所を求める施設配置問題には数多くの蓄積が存在するが,本研究はこれに時間軸を導入した一般化モデルを構築することを目指している.人々の一日の時間軸上の行動パターンをモデルに組み込むとともに,施設のサービス時間帯の決定問題も含めた拡張モデルを構成した.具体的には,会社から帰宅する途中に施設に立ち寄って一定時間サービスを受ける場面を想定し,施設サービスを受けられる人数を最大化する施設位置とサービス提供時間帯を同時に決定する問題を提案した.サービス利用可能者として,サービスを最初から最後まで受けかつ決められた時刻までに帰宅可能な人と定義した.この問題を,サービス提供場所が一つの場合について,線分領域と円盤領域の仮想都市における連続平面上の問題として定式化し,様々な数値例のもとで施設位置と開始時刻の相違が利用可能者数に与える影響を分析した.さらにサービス提供拠点が複数存在する場合の問題へと拡張した.少なくとも一つの施設サービスを利用可能な人数を最大化する問題を整数計画問題として記述し,既存の最大被覆問題の拡張問題として定式化することに成功した.この問題の発見的解法を提案するとともに,首都圏鉄道網データと通勤移動データを用いて,各施設のサービス開始時刻を独立に設定可能な場合と,同一時刻に開始しなければならない場合について具体的に分析を行った.サービス開始時刻を施設毎に独立に設定できるモデルでは,立地場所は都心の一部に集中させサービス開始時刻をずらすことにより,多くのサービス利用可能者数が見込めることを明らかした.さらに,通勤から帰宅する移動に留まらず,他の地点に一定時間滞在するタイプの様々な移動について同様のアプローチで分析を進めている.また,時空間的な移動コストの最小化などの異なる状況設定における定式化も進めている.対象地域における施設の望ましい配置場所を求める施設配置問題には数多くの蓄積が存在する.本研究は施設配置問題を一般化し,時間軸を導入したモデルを構築することを目的とする.人々の一日の時間軸上の行動パターンをモデルに組み込み,施設のサービス時間帯の決定も含めたモデルを提案した.具体的には,就業者が仕事を終え会社から帰宅する途中に施設に立ち寄って一定時間サービスを受ける場面を想定し,施設サービスを受けられる人数を最大化するように複数施設の立地場所とサービス提供時間帯を同時に決定する問題を提案した.サービス利用可能者数を,少なくとも一つの施設に立ち寄りサービスを最初から最後まで受けることができ,かつ決められた時刻までに帰宅可能な人数と定義し,これを最大化する問題を整数計画問題として記述した.この問題の発見的解法を開発し,解の精度の向上と解法の高速化について検討を行った。また,立ち寄り型の施設利用を想定し,需要獲得力の大きな大施設と需要獲得力の小さな小施設が混在する際に,資金制約下で大施設と小施設の組合せと配置を同時に決定する問題を提案した.この問題の発見的解法と道路網を用いた最適配置結果の分析を行い,時間軸を導入した拡張モデルについての検討を行った.提案モデルを土台として,(1)利用者ごとにサービスの利用時間が異なる場合,(2)サービスの提供時間が変動する場合,(3)同一地点で複数種類・複数回のサービスを行う場合,などの新しい展開が可能であることを確認し具体的な方向性の検討を行った.
構造共鳴を利用したマイクロ波の偏光および伝播制御

旋光性媒質での無反射現象、自己補対メタ表面での周波数無依存応答など新たな概念を提案した。また、結合共振型メタマテリアルの応用として、電磁波の保存/再生や第2次高調波の高効率発生にも成功した。気体プラズマを導入したメタマテリアルの検討において、動的負屈折率状態と非線形性増強効果(非線形動力学的分岐現象と高調波生成)を確認した。電磁界解析を基にした遺伝アルゴリズムにより、位相特性を制御する任意形状メタマテリアル素子を開発し、数値的・実験的に妥当性を検証した。電磁場の基本式から系統的に回路モデルを導き、複雑な導体構造における現象を見通しよく表現する手法を与えた。平成22年度は主に以下の5つの成果を得た。(1)群速度を電場勾配で制御するメタマテリアルを考案し、実験的検証を行った。導波管の中に設計したメタマテリアルを配置し透過測定を行ったところ、狭帯域の透明化現象が観測され、透明化帯域で群速度の低下も観測された。そして、電磁界シミュレーションで電場勾配によって透明化幅が変調され群速度が制御できることが分かった。(2)磁気結合共振メタマテリアルを用いた高効率第2次高調波発生について研究を行った。基本波と第2次高調波の両方に共振するカットワイヤ構造を利用することで、従来の単一共振構造のメタマテリアルより約7dB高い第2次高調波発生効率を得た。(3)気体プラズマを用いたメタマテリアルについては、新たに構築した高速応答性に優れたマイクロ波回路系により、多重らせん構造に対して低周波電源を接続してプラズマ生成を行い、プラズマの生成から消滅至るまでの間の屈折率の複素平面上における変化を診断した。屈折率の実数部は、プラズマ生成時に-1.5から-3.0に変化していると見積もられた。(4)周期境界条件を用いたスペクトル領域モーメント法の解析を基に遺伝的アルゴリズムにより、右手/左手系複合伝送線路を構成する任意形状線路素子、ならびにメタマテリアル・サーフェースを構成する任意形状単位セルを各々設計した結果、最適化した周波数範囲において所定の左手系媒質の特性を実現できる見通しが得られた。(5)メタマテリアルを構成する素子として、単導体線に対して単導体素子を用いてモデル化を行ない、時間領域の表現法として遅延方程式を導出した。また、屈曲単導体について提案手法とFDTD法による電磁界解析と比較することにより,提案手法の妥当性を確認した。一方、単導体線に対する集中定数モデルとして、導体球と導体線のモデルを提案した。平成23年度は主に以下の5つのテーマに関して研究を行った。(1)電磁波の入射角度に対して群速度が変化するメタマテリアルについて研究を行った。自由伝搬での透過測定において、期待するような狭帯域透明化現象が観測され、その透明化幅が電磁波の入射角度で変化することが分かった。また、パルスの伝搬時間測定を時間領域で行い、入射角度によって群速度が変調されていることを実証した。(2)2重リング共振構造に非対称に非線形容量ダイオードを導入したメタマテリアルを用いて高効率に第2次高調波を発生させる方法について研究を行った。単一共振構造のメタマテリアルと比べて約100倍の第2次高調波発生を実現することができた。(3)共振器アレイ構造に、大電力のマイクロ波が伝搬する様子を理論・実験の両面で検討し、負屈折率領域のなだれ状の動的生成(高密度プラズマ生成)現象を実現した。このとき、理論検討よりプラズマの誘電率が非線形応答を示すことを予測し、実験結果において負の誘電率状態しか観測されない事実により理論予測が裏付けられた。(4)遺伝的アルゴリズムを用いて設計した位相定数制御のためのメタマテリアル平面回路線路、ならびに反射位相制御のためのメタマテリアル・サーフェースの試作評価によって、提案する方法の妥当性の検証、ならびに特性向上に重要な単位セル間の相互結合の影響について検討を加えた。(5)単導体素子により表現される電磁界の妥当性を示すため、線状アンテナの電磁界解析を行い、単導体素子の電磁界が近傍・遠方界ともに妥当性を持つことを確認した。また、分岐単導体のモデル化を行い、分岐点における反射係数が導出できることを示した。さらに、導体球と導体線による構造を集中定数回路でモデル化し、振動モードの検討を行った。電磁波の反射・透過及び吸収制御として、金属膜と抵抗膜を含む平面構造に関するバビネの原理の拡張を定式化し、様々な対称性をもつ自己補対メタ表面に関して成り立つ性質を分類した。結合共振メタマテリアルの研究においては、電磁波の保存・再生の研究を発展させ保存波の周波数変換にも成功した。また、結合カットワイヤーペアメタマテリアルにおいて狭帯域な透過現象が生じることを理論および電磁界解析により発見し、非線形現象のより高効率な発生に利用できることを見出した。

気体プラズマを導入した動的メタマテリアルの研究に関しては、巨視的透磁率を負とする共振器アレイ構造に対して、大電力のマイクロ波を入射したときの負屈折率領域の動的生成(高密度プラズマ生成)現象において、誘電率の時空間分布を詳細に実験において測定し、現象が非線形に分岐し、双安定性も示すことがわかった。合わせて、最大の誘電率値は非線形機構で決まり、その空間勾配は透磁率の虚数部で制御できることがわかった。位相定数制御のためのメタマテリアル平面回路線路の単位セル間高次モードの影響ならびにメタマテリアル導波管回路素子の構成法、および反射位相制御のためのメタマテリアル・サーフェースの4軸対称任意形状素子について、モーメント法を基にした遺伝的アルゴリズムによって数値的検討を加え、形状最適化ならびに実験によって提案する方法の妥当性の検証を行った。単導体素子モデルを外部励振の形に拡張することにより、外部から励振を受けたメタマテリアルの時間領域解析を実現するとともに、電磁ポテンシャルによるエネルギー表現により電気回路的なエネルギーの流れを明確化した。また、導体球と導体線から成るメタマテリアルについては、放射抵抗を使うことなく遅延要素によるMaxwell方程式と親和性のあるモデルを検討し、遅延要素が抵抗としてとらえられることを明らかにした。メタ表面における透過/反射/吸収制御の研究として、自己補対構造における周波数無依存応答の実験的検証とブリュースター現象の理論の構築を行った。結合共振メタマテリアルの研究として、電磁誘起透明化現象を模擬するメタマテリアルの研究を引き続き行った。導電率変調を利用した電磁波の保存/再生や、群屈折率27000程度の低群速度伝搬と非線形現象の高効率発生を実現した。これ以外にも、結合共振型メタマテリアルにおいて半透過・半反射1/4波長板の実現法を示した。気体プラズマによる動的メタマテリアル検討において、巨視的透磁率が負の共振器アレイ構造内に、大電力マイクロ波を入射してプラズマ生成により負屈折率体を実現した。比誘電率値制御実験(+1から-1まで約10条件)を詳細に行ったところ、内部に挿入した微小アンテナにより検出された伝搬マイクロ波は、誘電率が負(屈折率が負)となると基本波強度が増し、また2倍高調波はゼロ屈折率条件付近で優位に増加することを見出した。左手系導波管として、任意形状導体パッチからなる平面積層型人工媒質を方形導波管に装荷した構造を検討し、遮断高次モードを考慮した一般化散乱行列に基づく最適化設計法を開発した。また、右手/左手系複合導波管の新たな構成として、円形導波管にリッジを周期配置する構造を提案し、同軸TEMモード励振において伝送特性ならびに漏えい特性を広帯域に制御する方法を開発した。導体球と導体線による構造において、遅延要素を考慮した等価回路モデルが従来の放射抵抗モデルと対応することを解析的な表現により明らかにした。また、線電荷密度と電流の波動方程式で表現される単導体線路に対して、単導体の端点により発生する電界が遅延を伴って単導体自身に誘導を引き起こすモデルの定式化を行い、単導体線路からの放射に対する反作用としての減衰が表現できることを明らかにした。メタマテリアルおける反射透過に関する新たな研究として、自己補対構造の概念を拡張することを考えた。