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江戸時代関東農村における剣術流派の普及と展開に関する実証的研究

本研究は江戸時代の関東で、本来は江戸幕府から禁止されていたはずの農民の剣術教習をし、いかに剣術が大衆化したかを解明するための剣術関係文書調査が中心である。主な流派は馬庭念流、不二心流、神道無念流、大平真鏡流、直心影流、北辰一刀流などである。馬庭念流樋口家は16世紀に武士であったが帰農し、17世紀に道場を上野国馬庭村に開き、18世紀には近村の中・上層農民や女子が入門し、門人は1685年から1815年まで約7,000人であったので高家新田岩松氏から「剣術の師匠」と呼ばれ一目置かれた。かた稽古が中心で、不二心流の例のように、農民の自己防衛のみならず身心の健康維持を目的としたと考えられる。1.武蔵国における剣術流派ー多摩郡下犬目村斎藤家の武術流派に関する調査:斎藤家は八王子千人同心中村組の組頭役の職務を遂行しつつ、下犬目村の名主であり、斎藤宗五郎、斎藤虎太、斎藤庄十郎(冨八)の三代にわたり、大平真鏡流剣術に入門し修行していた。斎藤宗五郎の『御用留』によると日光東照宮の火の番として勤番中に、日光同心へ大平真鏡流を指導し中傳を授与していた。斎藤家文書で大平真鏡流柔術初伝(文化14年(1817)「治内之巻」)により、剣術、柔術が並習されたことがわかった。下犬目村斎藤家は、隣村の戸吹村で千人同心の松崎正作(天然理心流免許)と地域的に近く近村同士で異なる2つの流派が共存していた。以上の調査において、以下の斎藤家文書を撮影、翻刻した。1『天保一一子年四月宗旨人別五人組御改帳御知行所犬目村』2『諸用留(文化二年巳正月吉日)』3『文化十二亥年七月・月番帳』4斎藤家由緒書5『諸用留(寛政十一年未正月吉日)』6『諸用留(文化二年巳正月吉日)7『文化七午年日光御番之日記斎藤宗五郎十一月二十八日迄十二月帰国8「請取申御扶持方之事」9「日光勤番日記帳」10『文化十二年十二月月番帳月番窪田弁次郎』11『犬目斎藤虎太様貴下戸吹松崎正作』2.江戸時代における民衆信仰(特に熊野信仰)と馬庭念流剣術の関係:馬庭念流(群馬県高崎市吉井町馬庭で600年の歴史をもつ剣術流派)の起請文にみられる八咫烏の牛王印が、和歌山県の熊野三社(熊野本宮大社、熊野速玉大社、熊野那智大社)のうち該当する牛王印を確認した。3.愛媛県松山市・愛媛県立図書館に所蔵する伊予史談会文庫『廻国英名録』は、江戸時代文化・文政時代の武者修行帳で、関東における武術流派の分布を確認できる貴重な史料であり、これを撮影することができた。武蔵国における大平真鏡流の中傳を取得した斎藤虎太家の文書整理を実施し『武蔵国多摩郡犬目村齋藤家文書仮目録(近代現代書籍)』『武蔵国多摩郡犬目村齋藤家文書目録』を作成(2016年3月10日)した。2.江戸時代の直心影流島田寅之助からの書簡(福岡市博物館蔵)に黒田藩における直心影流と竹刀打ち込み試合の広がりをみた。他に以心流・二天流・安倍流・直心影流・新陰流・タイ捨流の閲覧および撮影を行った。3.徳川家のお家流の一つ柳生新陰流宗家・柳生但馬守宗矩に学んだ鍋島紀伊守元茂(小城藩祖)創始の鍋島御流儀(柳生流)の伝系を調査(小城市立歴史資料館)。岡山神社(佐賀県小城市小城町本町181)には柳生宗矩と柳生十兵衛の供養碑(玉成社・武成社)を確認。4.小野派一刀流関係文書を石川県金沢近世史料館(「春風館文庫」)で小野次郎右衛門忠明免状(慶長10年5月11日)ほか一刀流関係文書を撮影した。5.幕末関東で普及した不二心流中村一心斎文書(川崎家文書)が発見され、茨城県稲敷市歴史民俗資料館で「不二心流中村一心斎肖像画」「不二心流初段目録」「不二心流上段目録」「不二心流起請文」を撮影した。6.上野国の馬庭念流「五十嵐勘兵衛稽古所看板」が発見され馬庭念流樋口家資料館で写真撮影。高弟による道場の実際を確認した。7.千葉県関宿宗英寺で『猫の妙術』の著者佚斎樗山の墓石を確認した。8. 2ND FIEP ASIA conference-Cultural and Innovatory Practices in Physical Education in Asia(平成28年2月13日於:工学院大学)でKendo and Modern Equipment(Lecture and Demonstration)した。9.『東京学連剣友連合会五十周年記念誌』を執筆・刊行(2015年12月10日)した。

棚倉藩の調査を除いては、1)群馬県内の馬庭念流の調査を行う中で目代の五十嵐勘兵衛(東中里村)が明治期に稽古所を開いていた証拠として稽古所の看板が発見され確認できた。また馬庭念流樋口家文書の閲覧および撮影をすることができた。2)八王子市犬目町斎藤家文書整理とその仮目録の作成(2冊)を行うことができた。3)幕末上総国、下総国に普及した剣術流派の一つ不二心流中村一心斎関係文書の調査ができた。4)竹刀打ち込み試合稽古によって関東から九州へ剣術流派が普及した様子を島田寅之助(直心影流)の書簡にみることができた。研究期間全体を通して、武蔵国、磐城国、上野国、上総国の武芸流派のほか、関東で普及した流派の広がりといった点から、九州の福岡藩、佐賀藩、尾張国犬山および東北の八戸藩、石見国における武芸流派も調査することができた。具体的な流派文書については、馬庭念流、不二心流、小野派一刀流、大平真鏡流、天然理心流、柳生新陰流、以心流、直心影流、島田直心流、安倍立、二天流、東軍流、猪谷流、機迅流、通神流、天流、北辰一刀流、本至流、義経流、冨田勢玄流、神道無念流等22流派の文書および文化文政期の廻国修行の実態をあらわす伊予史談会文庫『廻国英名録』の撮影することができた。金石調査としては、五十嵐勘右衛門道場の「馬庭念流稽古場」という看板を確認した。また武蔵国八王子千人同心組頭家の齋藤虎太家を調査し『武蔵国多摩郡犬目村齋藤家文書仮目録』を刊行した(2016年3月)。平成28年度の研究期間に1.盛岡藩の兵学者として上杉流の兵法文書をもつ新渡戸稲造家調査、2.南部藩の剣術文書の閲覧73点、うち撮影を40点行った。3.石見銀山にも武芸流派があり、銀採掘の技の伝承を示す文書が武芸伝書の伝授に類似していた。4.馬庭念流が江戸相馬弾正邸で武術披露した宝暦年間、磐城国相馬藩では「撚流」(師匠は鳶惣右衛門で、文書は南相馬市博物館に所蔵)が存在した。5.東北大学狩野文庫に武芸伝書を撮影した。6.江戸時代の犬山における剣術流派(機迅流4点、猪谷流3点の剣術目録)7.上野国馬庭村で江戸初期に念流未来記を指導した友松偽庵からの書状(松本家文書)を撮影・解読した(平成29年9月日本武道学会で発表予定)。8.馬庭念流の慶長18年門人師岡源兵衛は赤見源兵衛といい真田正之の家臣であった。念流に入門後、大阪陣で手柄をあげている者もおり、念流の修練内容が実戦を前提とした武術であったことを知る上で重要な手がかりとなった。本研究は江戸時代の関東で、本来は江戸幕府から禁止されていたはずの農民の剣術教習をし、いかに剣術が大衆化したかを解明するための剣術関係文書調査が中心である。主な流派は馬庭念流、不二心流、神道無念流、大平真鏡流、直心影流、北辰一刀流などである。馬庭念流樋口家は16世紀に武士であったが帰農し、17世紀に道場を上野国馬庭村に開き、18世紀には近村の中・上層農民や女子が入門し、門人は1685年から1815年まで約7,000人であったので高家新田岩松氏から「剣術の師匠」と呼ばれ一目置かれた。かた稽古が中心で、不二心流の例のように、農民の自己防衛のみならず身心の健康維持を目的としたと考えられる。本研究の課題である農村における剣術流派の普及状況に関して、26年度は、江戸時代武蔵国多摩郡犬目村の名主斎藤家における大平真鏡流を調査できた。また関東における武術流派の分布を確認できる貴重な史料である『廻国英名録』(愛媛県立図書館蔵)を撮影することができた。3.江戸時代、群馬県高崎市吉井町馬庭の馬庭念流に入門した門人の起請文に記された八咫烏と和歌山県にある熊野三社(熊野本宮大社、熊野速玉大社、熊野那智大社)の牛王印であることから起請文と民衆信仰の関係を調査することができた。28年度は1)福島県における棚倉藩の調査、2)山口県立文書館での剣術流派文書調査、3)群馬県における馬庭念流の調査4)茨城県における剣術流派調査5)八王子市犬目町斎藤家文書整理6)静岡県三島神社と伊藤一刀斎に関する調査
完全自動運転による電気自動車共同利用システムに関する研究

(1)自家用車の利用を含めた自動車共同利用システムシミュレーションの構築自家用車を自動車共同利用システムでの利用に提供するか否かに関連して,自家用車を電気自動車に転換した場合に自動車の利用時間以外での充電をどのようなタイミングで実施するかが自動車共同利用システムへの提供にも影響を及ぼす.本年度は,豊田市で実施されたプラグインハイブリッド車を対象として,充電タイミングの意思決定に関する分析を行った.本社会実験では,動的な電気料金を模擬したポイントシステムにより,車両の充電タイミングの料金感度も観測している.本研究では,充電時間帯を被説明変数とした離散選択モデルを構築し,充電タイミングの決定要因を把握した.(2)自動運転車の導入による交通容量の増大に関する分析自動運転車両の普及段階では,道路上に自動運転車両と通常の車両が混在するため,交通状態がどのように変化するのか明らかではない.自動運転車両による自動車共同利用システムの運用効率を検討する上で,自動運転車両の導入によるトリップ所要時間の変化を前もって把握する必要がある.本研究では,自動運転車両専用車線の有無が走行速度や交通容量に及ぼす影響をシミュレーション分析によって把握し,自動運転車両の普及率や交通需要,自動運転車両の追従性能等による自動運転車両専用車線の導入の可否を明らかにした.(3)電気自動車の走行電費に関する分析電気自動車による自動車共同利用システムを運用する際には,車両の残充電量を把握し,トリップ需要に対して車両が電欠をせずにサービスを供給することが可能かを判断する必要がある.その際,走行中の電力消費をモデル化し,走行距離に対する電力消費を正確に予測することが重要である.本研究では,気温やエアコンの利用の有無等を考慮した走行電費モデルを構築した.本研究では,(1)完全自動運転車を用いた場合の自動車共同利用システムの運用方法,(2)共同利用システムの電気自動車から電力系統への電力供給によるピークシフト効果,(3)自動車共同利用システムの利用意向および自家用車の提供意向,の3点について明らかにすることを目的としている.(1)については,これまでに世帯が保有する自家用車を利用した共同利用システムの運用シミュレーションモデルを構築し,複数の形態での共同利用システムの運用効率性について検討を進めている.(2)については,実データに基づいて自家用車が電気自動車の場合とプラグインハイブリッド車の場合の充電タイミングに関する分析を行った他,電気自動車から電力系統への電力供給に対する参加意向に関するアンケート調査を実施している.(3)については,アンケート調査データに基づき,世帯の自家用車提供意向や自動運転車両による共同利用システムに対する利用意向等について把握している.(1)電気自動車への転換可能性の分析ガソリン自動車から電気自動車への転換の大きな障害となっているのは電気自動車の1充電当たりの航続距離の短さである.消費者は,電欠により日常的な利用が影響を受けることを懸念し電気自動車への転換を躊躇する傾向がある.ただし,多くの自動車利用者の日常的な走行距離は現在の電気自動車の航続距離の範囲内であることも多い.今後は,名古屋大学の公用車および愛知県の一般世帯が保有する自動車を対象として,長期的な走行距離観測データに基づき,日常的な走行距離の分布から電気自動車への転換可能性を分析する.(2)パークアンドライド型自動運転車共同利用システムの導入可能性の分析今年度までの分析では,自宅に駐車された自動運転車を活用した自動車共同利用システムの運用可能性を検討してきたが,自宅に駐車されている自動車は現時点で利用されていないことを表すため,当該世帯が将来的にも自動車保有を継続するかは不明である.今後は,将来時点で自動車を利用している世帯の保有自動車に着目し,それらの世帯のうち,自動車を端末駅までのアクセスに利用するパークアンドライドによって通勤行動を行う世帯を対象として,端末駅に駐車された自動運転車を活用した自動車共同利用システムの実現可能性を分析する.(3)自動運転車共同利用システムのサービスモデルの受容性に関する分析自動運転車共同利用システムの受容性を向上させるためには,利用者の様々な需要に対応することが有効である.今後は,子どもの単独利用の可否や大きな荷物の受け入れ可否,乗降時間の延長等の様々なサービスに対する賛否や支払意思額をアンケート調査に基づき分析し,将来の自動運転車共同利用システムの望ましい形態について検討する.(1)完全自動運転車による自動車共同利用システムシミュレーションモデルの構築:完全自動運転車による自動車共同利用システムの挙動を再現するためのシミュレーションモデルを構築した.本シミュレーションモデルは,名古屋市名東区を対象として,2011年のパーソントリップ調査結果に基づいた区内々交通需要を発生させ,交通サービス水準に応じた選択確率で自動車共同利用システムが選択されたトリップ需要に対して,個々の車両がトリップ出発地まで迎えに行き,目的地までの移動の後,次の利用開始場所まで移動する挙動を再現するミクロシミュレーションモデルである.本シミュレーションモデルにより交通需要と車両台数とのバランスを分析することが可能となった.(2)自動車共同利用システムの利用意識の分析:自動車共同利用システムの利用意向は自動車保有状態に大きな影響を受けることが知られている.本研究では,完全自動運転車が普及した場合の人々の自動車共同利用システムの利用意向を把握するため,完全自動運転車が普及した場合の自動車保有意向と自動車共同利用システムの利用意向を同時に予測する離散選択モデルを構築した.本研究では,世帯で保有される完全自動運転車は世帯で利用されない時間に共同利用車両として活用されると仮定し,モデルの推定結果から,完全自動運転車の普及時の共同利用車両の供給量および共同利用車両システムの需要量の両方を予測することを可能とした.

この結果を,上記(1)のシミュレーションモデルに導入し,需要と供給のバランスに関する更なる分析を進めている.当初計画では,完全自動運転車による自動車共同利用システムシミュレーションモデルの構築に際し,独自のシミュレーションモデルの構築を想定していたため基礎的なシミュレーションモデルの構築に時間がかかることを想定していた.しかしながら,既存のマルチエージェントシミュレーションモデルを適用することで分析目的に合致したシミュレーションの実行が可能であることが分かったため,当該シミュレーションモデルを用いた分析を進めている.したがって,シミュレーションモデルの構築は当初計画以上に進展している.ただし,運用アルゴリズムとして最適配車アルゴリズムの構築を想定していたが,現時点では最短距離に存在する車両を配車するというごく単純なアルゴリズムを用いているため,適用可能な最適配車アルゴリズムの適用を検討する必要がある.一方,自動車共同利用システムの利用意識の分析については,初年度の文献調査等によって,自動車共同利用システムの利用意向は,当初想定していたアクセス距離や待ち時間といったサービス水準が影響するだけでなく,完全自動運転車の保有が大きな影響を及ぼすということが明らかになったため,完全自動運転車が普及した場合の自動車保有と共同利用システムの利用意向を同時に予測するモデルを構築することとし,アンケート調査データを用いてモデルを構築した.本モデルは上記の自動車共同利用システムシミュレーションモデルに導入可能であり,現時点では,感度分析により需要と供給のバランスを分析しているが,両者の相互作用による均衡状態を内生的に算出するモデルシステムへの拡張が課題である.(1)自動車共同利用システム普及時の自家用車保有意向と自家用車の共同利用への提供意向の分析:世帯が保有する自家用車を利用した共同利用システムを実現するためには,人々が保有する自家用車を自らが利用しない時間帯に共同利用車両として提供することが必要である.本研究では,SP調査データに基づき,完全自動運転車による自動車共同利用システムが普及した将来時点での自動車保有意向および自動車を保有する場合の共同利用システムへの供給意向に関する離散選択モデルを構築した.(2)完全自動運転車による自動車共同利用システムシミュレーションモデルの構築:昨年度に構築したシミュレーションモデルを拡張し,自家用車を自動車共同利用車両に用いた場合の運用シミュレーションモデルを構築した.ここでは,(1)での分析結果に基づいて,各車両を利用可能なサービス時間および車両の待機場所(自動車保有者の自宅)が個別に設定されており,時々刻々と発生するトリップ需要に対して,出発地までの移動時間(利用者にとっての待ち時間)とサービス時間に対するトリップ時間(システムにとっての効率性)を算出可能な運用シミュレーションモデルを構築した.
シングルセル包摂技術を用いた酵母表層提示酵素の高速活性測定系の開発

我々は、これまでの研究で、アルギン酸カルシウムビーズ中に核酸、タンパク質、あるいは細胞を封入する技術開発を行ってきた。本技術を用いれば、ビーズ内に酵母細胞を包摂し、この内で個々に酵素反応を起こさせることにより、反応後の標識分子の溶液中への拡散を防ぎつつ、活性の高い表層提示酵母細胞をビーズごとセルソーティングにより取得できると考えられる。そこで本研究では,近年発展の著しい,コンビナトリアルバイオエンジニアリングの手法を用いた、変異体タンパク質ライブラリーの大量作製とその大規模なスクリーニングに資する新しい表層提示酵母細胞のスクリーニング方法の開発を行った。コンビナトリアルバイオエンジニアリングの手法を用いた、変異体タンパク質ライブラリーの大量作製とその大規模なスクリーニングは、産業用途に好適な酵素タンパク質を取得する上で強力なツールになると考えられる。本技術を用いれば、ビーズ内に酵母を包摂し、ビーズ内で酵素反応を起こさせることにより、反応後の標識分子の溶液中への拡散を防ぎつつ、活性の高い表層提示酵母細胞をビーズごとセルソーティングにより取得できると考えられる。本研究では、独自の細胞包摂技術を基礎に、広範な応用を可能とする、酵素表層提示酵母の活性検出によるスクリーニング系を開発することを目的としている。平成21年度は,アルギン酸カルシウムビーズを用いた酵母細胞包摂法の最適化を行った。具体的には,逆ミセル法を用いることにより、直径約10μmのアルギン酸ビーズに酵母を生きたままトラップする方法を開発した。本方法では、410%Tween85を含むイソオクタン中で、酵母を懸濁させたアルギン酸ナトリウム水溶液を逆ミセルとして乳化させ、そこに塩化カルシウム水溶液を加えゲル化させることにより、酵母をトラップしたアルギン酸ビーズを得る。実験では,Aspergillus aculeatus由来のβ-グルコシダーゼ表層提示酵母(211株)を用い,細胞濃度,アルギン酸濃度,界面活性剤濃度を検討した。その結果,ビーズ一つあたり,平均約1.2個の酵母をトラップすることに成功した。さらに,蛍光基質を用いた顕微観察により,トラップされた酵母の表層β-グルコシダーゼは,活性を保持していることがわかった。本技術を用いれば、ビーズ内に酵母を包摂し、この内で酵素反応を起こさせることにより、反応後の標識分子の溶液中への拡散を防ぎつつ、活性の高い表層提示酵母細胞をビーズごとセルソーティングにより取得できると考えられる。そこで本研究では、独自の細胞包摂技術を基礎に、広範な応用を可能とする酵素表層提示酵母のスクリーニング系を開発することを目的とした。平成22年度は,昨年度最適化を行ったアルギン酸カルシウムビーズを用いた酵母細胞包摂法によりAspergillus aculeatus由来のβ-グルコシダーゼ表層提示酵母(211株)を包摂し、包摂された酵母の表層β-グルコシダーゼ活性を効率よく検出する方法の検討を行った。具体的には、包摂酵母と基質溶液の反応条件(基質濃度、反応時間・温度)の決定を行い、未反応基質によるバックグラウンドシグナルとビーズ内の反応シグナルが十分に分離できる条件を見出した。さらに、本アッセイ系では、細胞分別後に包摂された酵母が生存し、増殖しなくていなくてはならない。そこで包摂の際、細胞の生存率に大きく影響する界面活性剤(Tween85)の濃度の検討と、包摂酵母からの再培養法の検討を行い、高い包摂率と生存率を併せ持つ条件の設定に成功した。来年度は、本年度の結果をもとに、実際にセルソーターを用いた活性酵母の濃縮を行い、本アッセイ法の有用性を示すことを目指す。平成23年度は,昨年度までに開発した逆ミセル法により,Aspergillus aculeatus由来のβ-グルコシダーゼ表層提示

酵母を1細胞レベルで包摂したアルギン酸カルシウムビーズを,基質としてTokyoGreen-βGluを0.25%含む反応液中で一定時間反応させ,ビーズを洗浄後蛍光顕微鏡で測光観察を行った。その結果,表層提示した酵母を包摂したビーズは,表層提示していない酵母を包摂したビーズや,酵母をなにも包摂していないビーズと比べて,10倍以上の蛍光強度を有しており,ビーズ内で酵素反応を進行させることにより,ビーズに包摂された酵母のβ-グルコシダーゼ活性を評価できることが判明した。次に,これらの包摂ビーズをセルソーターにより分離し,活性の違いによりソーティングできるかどうか調べた。その結果,ソーティングのフィルターを調整することにより,表層提示酵素の活性が高い酵母を濃縮することに成功し,本手法が酵素表層提示酵母のスクリーニングに有用であることが示された。一方で,濃縮された高活性酵母には一定量の低活性酵母が混入(コンタミネーション)しており,分離した酵母を再度培養し,同様の方法で分離した場合,活性の濃縮効率が当初予想していたよりも低いことが判り,今後の検討課題として残された。
片麻痺患者の車いす上の傾き姿勢は変えることができるか

標準型車いす(SW)は頭部前方位姿勢(FHP)を引き起こす。我々は骨盤サポート付き車いす(NW)を開発してきた。NWはFHPを改善する。22名の健常者と12名の高齢片麻痺患者を対象にNWがFHPと呼吸代謝機能(RM)に及ぼす影響を調べた。SWとNWに座らせ、FHPはダートフィッシュ、RMはCPET(COSMED)で調べた。健常者はFHPが改善し、RMの改善もみられた。一回換気量と呼吸数に代償関係もみられた。片麻痺患者もFHPは改善したが、RMの改善は見られなかった。ただ、重症例ではNWでRMが大きく改善した。(方法)対象は健常者23名、年齢は22.6±1.3才、身長は163.8±9.7cm、55.9±8.5kgである。NWと標準型車いす(SW)に座らせた。障害者を想定し、脊柱後彎位にて頭部後屈(SWU)、前屈(SWD)を設定した。肺活量(FVC)と一秒率(FEV1.0)をスパイロメーター(ミナトAS507)で計測し、呼吸数(Rf)、一回換気量(VT)、酸素摂取量(VO2)、二酸化炭素排出量(VCO2)を呼吸代謝システムCPET(COSMED)にて計測した。(結果)FVCでSWUは2.21±0.6l、SWDは2.20±0.7l、NWは2.61±0.7lと有意にNWが増加した。FEV1.0でSWUは1.89±0.6l、SWDは1.90±0.7l、NWは2.28±0.8lと有意にNWが増加した。RfでSWUは17.18±3.6回、SWDは16.73±3.5、NWは15.89±3.7回、VTでSWUは0.45±0.1l、SWDは0.46±0.1l、NWは0.50±0.2lと、SWDとNWは有意な差であった。NWでVTは増加し、Rfは減少した。VO2、VCO2は差がなかった。(考察)NWでは肺活量と一秒量が改善をみた。SWの低下は、胸郭の沈みにより腹部が圧迫され横隔膜運動が阻害されたこと、及び呼吸補助筋による姿勢保持の代償が考えられた。VTとRfは逆相関があった。VO2、CO2に差がないことより、呼吸代謝は一定に調節されていた。(目的)我々は新たな概念に基づき骨盤サポート付き車いす(NW) (A. Ukita, T. Hatta. et al, 2015)を開発した。高齢者の頚部運動(N. Sawada, T. Hatta. et al, 2015)、長時間座位(H. Goda, T. Hatta. et al, 2015)、片麻痺者(八田他,2015)の研究にて、NWの頭部前方位姿勢(FHP)の改善を示した。本研究課題ではFHPの改善が呼吸へ及ぼす影響を調べた。健常者23名では標準型車いす(SW)に比べ、NWではFHPの改善とともに一回換気量(VT)の増加があった。一方、呼吸数(Rf)の減少があり、VTとRfは代償関係がみられた。本年度は片麻痺患者(12名)でSWとNWの比較を行った。(方法)対象は片麻痺高齢者(左麻痺9名、右麻痺3名)、年齢は81.8±6.4才、身長は157.2±10.6cm、56.4±8.1kg、要介護度は3.8である。VT、Rf、酸素摂取量(VO2)、二酸化炭素排出量(VCO2)を呼吸代謝システムCPET(COSMED)にて計測した。姿勢は、麻痺側及び非麻痺側から動作分析装置ダートフィッシュにて計測した。(結果)VTはNWとSWそれぞれ0.38±0.2lと0.4±0.2l、Rfは19.1±5.3回と17.3±4.0回と差はなかった。VO2、VCO2も差はなかった。NWはSWに比較し、頭部非麻痺側を除いてすべて有意で、FHPの改善があった。麻痺側と非麻痺側はNWの頚部角度を除き差がなかった。(考察)片麻痺者でもNWでFHPは改善したが、呼吸では健常者のような差がなかった。高年齢や麻痺による胸郭や腹部の柔軟性のなさや運動制限の影響が考えられた。ただ、要介護度が高く円背が強い例ではNWによってVT、Rf、VO2は大きく改善した。NWは重症例に有効である可能性が示された。

ただ、重症例ではNWでRMが大きく改善した。本研究では、我々の新開発した車いす(NW)が使用者の姿勢を改善するものであることを前提としている。その姿勢改善が得られたうえで、呼吸代謝機能が改善すると仮説を立ててた。そこで、健常者を対象として姿勢の改善と呼吸機能が関連するか否かを調べることから開始した。23名を標準型車いす(SW)を用いて臨床現場でよく観察されるいわゆる「滑りすわり」にて座らせた。「滑りすわり」は骨盤が後傾し、胸郭は後彎する。多くは下を向き俯くか、頸を過伸展させて顎を挙げる。加えて左右どちらかの方向に傾くこともある。このような「滑りすわり」姿勢と我々が新開発したNWで得られる姿勢を比較をすることとした。NWの姿勢では骨盤後傾は防止され、胸郭の後彎も改善し、胸が開く(Atsuki Ukita et al, in press、N. Sawada, et al, in press、八田他,2015)。今回の研究成果によって、努力肺活量(FV)、一秒量(FEV1.0)の比較ではNWに有意な改善があった。また、NWでは一回換気量(VT)の増加と呼吸数の減少があった。NWではゆっくりとした深い呼吸になることが示された。酸素摂取量(VO2)、二酸化炭素排出量(VCO2)にはSW、NWに差がなかった。呼吸代謝そのものは中枢性にコントロールされていることが示された。以上により車いす姿勢の違いは呼吸に影響を及ぼすことが確認できたとともに、一方で代謝には変化がない可能性も示された。深いゆっくりとした呼吸は心身機能に効果をもつと考えられるが、その機能的な意味付けは今後の課題である。現在までに基礎的なデータが収集された。福祉工学現在までの健常者の結果より、新開発車いす(NW)による姿勢の違いが肺活量、一秒量、1回換気量、呼吸数に影響を及ぼすことが示された。一方、一回換気量は呼吸数と逆相関し酸素摂取量と二酸化炭素排出量には影響を及ぼさないことが認められた。今後は、片麻痺患者を対象として同様のデータを取る予定である。現在までの研究においては、健常者であえて「滑りすわり」を設定したが、片麻痺者においては自然に座った結果としての姿勢でなくてはならない。まず、片麻痺者においてSWとNWでは姿勢が異なることをより具体的に確認する必要がある。NWでは片麻痺者の姿勢が改善することを示し、その上で呼吸代謝機能を計測する。既に、片麻痺者を対象とすることについて倫理委員会への申請、施設への依頼は済ませており、近々臨床現場でデータ収集の予定である。ただし、スパイロメーターにて行う肺活量検査については、対象によっては血圧上昇などのリスクもあり、すべての対象者には困難であることも予想される。その場合は呼吸代謝機能のみを計測する。
Hybrid Robot for Bridge Inspection

飛行と歩行ができるハイブリッドロボットを開発し、適応制御に基づく3次元飛行動作を実現した。提案したハイブリッドロボットの飛行性能と一般的な無人機との比較をシミュレーションで検証した。さらに、ロボットが打撃試験を行いながら鋼板の上を安定して歩行するように、永久磁石による反重力運動を実現した。ロボットの脚を鋼板から離すため、振動を与えることで引力が低減できることを実験により確認した。最後に、ロボットの遠隔操作を改善するためにロボットがぶつからないような視点や開けた場所を提示するVRインタフェースを開発した。
光駆動形状変化を示す高分子微粒子の開発

本研究は光刺激に応答して形状を変化させる高分子微粒子の合成と、微粒子形状の光制御手法の開発に関する。高分子微粒子の機能は微粒子のサイズや化学組成に大きく左右されるが、微粒子の形状の効果も大きく、薬物輸送や光散乱挙動に大きな影響を与えることが知られている。ここで、高分子微粒子を利用する場の外部ではなくその場での形状変化が可能になれば、高分子微粒子のさらなる先進材料としての展開が期待できる。特に、光刺激で操作できれば、生体温度での操作や、遠隔操作、微小領域での操作が可能となり、高度な応用が期待できる。これまでに真球状高分子微粒子を延伸して非真球状にする手法や、2次元平面上に固定した微粒子を光で操作する手法が報告されているが、いずれも高分子微粒子を利用する場の外での変形操作が必要であり、これらの手法では微粒子の機能をじゅうぶんに引き出せない。これらの課題を克服するため、本研究では水などの媒体に分散させた状態でも光刺激で形状変化を示す高分子微粒子を開発してきた。具体的には、まず、光応答性アゾベンゼンを骨格とした分子設計を行い、分散重合法による微粒子合成を行うことで、分散系で光刺激による形状変化を示す高分子微粒子の合成に成功した。さらに、その形状が非真球状であることを見いだしており、微粒子合成の観点から興味深い結果が得られている。そして、微粒子内の分子配列について詳細な検討を行い、微粒子形状との相関、さらには光駆動形状変化のメカニズムとの相関についても明らかにしつつある。今後、本研究で得られる高分子微粒子の特徴を活かした新たな光操作技術を提案していきたいと考えている。本研究では1)光刺激に応答する非真球状高分子微粒子の合成、2)微粒子形状と分子構造との相関の解明、3)微粒子形状の光操作の3点から検討を行っている。平成30年度は1)および2)について主に検討を進めてきた。まず、上記1)に着目して検討を進めてきた。光刺激に応答して形状を変化させるアゾベンゼン部位を含む分子を原料とし、粒径の揃った精密な高分子微粒子を得ることのできる分散重合法を適用して、水に分散する微粒子を合成した。一般に分散重合法では真球状微粒子が得られる。ところが、本研究では真球状でない卵型や短円柱状の微粒子を得ることができ、これらを作り分ける条件を見いだすことにも成功した。次に、非真球状微粒子が得られる理由を明らかにするため、上記2)の検討を行った。X線構造解析、偏光顕微鏡観察、示差走査熱量測定を行ったところ、アゾベンゼン部位は液晶構造をとっていることがわかった。しかも、この液晶構造は高い秩序をもっており、分散重合のメカニズムおよび微粒子の形状との間に強い相関が見られた。本研究で得られた高分子微粒子は、アゾベンゼン部位の形状、液晶構造、微粒子の形状といった階層的な構造を有していることが特徴であり、この階層構造が、非球形微粒子形成に深く関係していた。特に、1)で短円柱状微粒子を得たことで、内部構造との相関をより明確に検討を進めることができた。現在、3)について検討を進めており、階層構造に起因した特徴的な光駆動変形挙動を見いだしつつある。以上から、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。前年度までに得られた高分子微粒子に対して、微粒子形状の光制御手法を検討する。本研究の光駆動高分子微粒子には多様な場で多様な光刺激を与えることができる。具体的には、基板表面に固定して偏光を照射する従来法のほか、無偏光を照射することもでき、さらには水分散系での光照射も可能である。さらに、真球状に比較的近い卵形の微粒子だけでなく、短円柱状の微粒子をも本研究では得られていることから、可視光のみならず紫外光による形状変化も対象となる。このように、本研究では高分子微粒子に対して多彩な光操作の検討が可能となり、光駆動形状変化のメカニズムについて詳細に検討することができる。また、上述の通り、本研究で得られた微粒子の形状は、微粒子内部の液晶構造と、液晶構造を形成するアゾベンゼン部位の異性体構造とも関連しており、これらの階層構造に着目した議論を行っていくことで、微粒子、液晶、光化学の各方面に対して学術的に貢献していきたい。本研究は光刺激に応答して形状を変化させる高分子微粒子の合成と光制御手法の開発に関する。高分子微粒子は広く利用されている重要な機能材料である。その形状は、粒径や化学組成と同様、微粒子の機能を決める重要な要素であり、薬物輸送における生体内への取り込みや光散乱挙動に大きく影響を及ぼすことなどが知られている。ここで、外部刺激によって微粒子の形状を変えることができれば、薬物放出を生体内でコントロールしたバイオマテリアルや、微小な動力源などとしての展開が可能になる。外部刺激のひとつとして光が挙げられる。光は操作性に優れ、波長を選ぶことができ、生体温度で利用できたり、微小な領域における操作や遠隔操作も可能であるなど、様々なメリットがある。2次元平面上に置いた微粒子の光駆動形状変化が報告されているが、現在は合成法や光操作法に課題があり、微粒子の特徴をじゅうぶんには引き出せていない。特に、微粒子は媒体に分散させることが多く、3次元空間での光操作が求められる。そこで本研究では、水に分散する高分子微粒子の光駆動形状変化を可能にする手法を開発する。

3次元空間での操作を可能にすることで、一度に大量の微粒子を操作したり、凝集/分散挙動といった微粒子の特徴を活かした操作が可能になる。これまでのところ、水分散系で光駆動形状変化を示す高分子微粒子の合成を進めており、今後は微粒子形状と分子構造との相関の解明、さらに、分散系を活かした光駆動形状変化や光駆動形状変化を利用した微粒子の利用を提案していく予定である。本研究は水分散系で使用が可能な高分子微粒子の合成と光操作法の開発を目的としている。平成29年度は主に合成に着目して検討を行った。具体的には光応答性機能分子であるアゾベンゼンを含む高分子微粒子を、粒径を制御して合成し、さらにその表面を親水化することで、水へ分散する光応答性高分子微粒子を得た。高分子微粒子を合成する一般的な方法として、原料である液体モノマーの油滴を水に分散させて高分子を合成する懸濁重合や乳化重合が挙げられるが、アゾベンゼンを含むモノマーは固体であることが多いため水に分散させるのが困難であり、これらの手法が適用できない。そこで本研究では分散重合法を用いることとした。分散重合はモノマーを溶媒に溶解させた非水系の条件下で重合を開始するので、固体モノマーが適用できる。また、一度に数多くの微粒子を合成することができ、粒径の制御にも優れている。さらに、微粒子表面に機能性高分子を結合させることができるため、得られる微粒子を水に分散させることが可能となる。既報のアゾベンゼン含有モノマーから数種を選んで合成し、それぞれに対して分散重合におけるモノマー濃度、重合開始剤の種類や濃度、溶媒や温度などの重合条件について検討したところ、粒径1μmの高分子微粒子が得られる条件を見いだした。さらに、分散安定剤に機能性高分子を適用することで、表面を親水化した微粒子が得られ、水への分散性は良好であった。微粒子の粒径と表面修飾密度の調整にも成功した。得られた微粒子は基板平面上における光駆動形状変化を示しただけでなく、水分散系での変形も可能であった。このように、分散系で光駆動形状変化を示す高分子微粒子の合成という当初の目標を達することができた。本研究は光刺激に応答して形状を変化させる高分子微粒子の合成と、微粒子形状の光制御手法の開発に関する。高分子微粒子の機能は微粒子のサイズや化学組成に大きく左右されるが、微粒子の形状の効果も大きく、薬物輸送や光散乱挙動に大きな影響を与えることが知られている。ここで、高分子微粒子を利用する場の外部ではなくその場での形状変化が可能になれば、高分子微粒子のさらなる先進材料としての展開が期待できる。特に、光刺激で操作できれば、生体温度での操作や、遠隔操作、微小領域での操作が可能となり、高度な応用が期待できる。これまでに真球状高分子微粒子を延伸して非真球状にする手法や、2次元平面上に固定した微粒子を光で操作する手法が報告されているが、いずれも高分子微粒子を利用する場の外での変形操作が必要であり、これらの手法では微粒子の機能をじゅうぶんに引き出せない。これらの課題を克服するため、本研究では水などの媒体に分散させた状態でも光刺激で形状変化を示す高分子微粒子を開発してきた。具体的には、まず、光応答性アゾベンゼンを骨格とした分子設計を行い、分散重合法による微粒子合成を行うことで、分散系で光刺激による形状変化を示す高分子微粒子の合成に成功した。
低コストマイクロかんがいシステムの開発に関する研究

1・曲がり管を用いた低コスト肥料混入装置の開発および流量計への応用マイクロかんがいに用いられる20mm40mmの曲がり管について水理特性実験を行った。本研究の成果を要約すると次のようになる。(1)曲がり管の内側と外側の水圧差は、本実験の範囲内では館内の流量の計測が可能である。すなわち,伊藤が示した式中の係数が一定である。(2)曲がりの内側と外側を結んだバイパス流の水理特性の解析モデルを与え,それを用いて設計に必要な実験データを効率よく得ることができる。(3)バイパス流を予測する手法を提案し,曲がり管を用いた肥料混入器の設計への指針を得た。2.マイクロかんがいシステムの水理設計に関する研究エミッタ1つ1つを要素に取り入れると複雑過ぎ、また解析に時間がかかり過ぎるのみでなく、プログラムの汎用性が少なくなる。そこで、この点の改良を試みた。すなわち、ラテラル管の流入口において、水頭と流量の関係が数次の近似式で精度よくよくあらわされることを見出し、それを有限要素法を用いた解析に利用した。その結果、ラテラル管をエミッタのように扱うことができ、すなわち、サブメインラインをラテラルラインのように解析することができ、サブメインに沿う圧力分布が分かる。その後ラテラルラインに沿う圧力分布は、従来のバックステップ法やフオワードステップ法などの簡単な方法で容易に求まる。またエミッタの数に関係なく簡単で正確に且つ迅速に解けるようになった。3.スプリンクラを用いた降灰除去に関する研究鹿児島県でハウス上の火山灰を省力的に排除する方法を研究した。1.曲がり管を用いた低コスト流量計および肥料の混入装置の開発曲がり管は,通常潅漑施設には見られる.これを用いた装置の開発を試みた.(1)流量計市販の曲がり管2種類について,管径20,25,30,および40mmを用いて,曲がりの内外の圧力差を測定し,流量と圧力差との関係を明らかにした.その結果,かなりの精度で流量の測定が可能であることがわかった.また,内側と外側をパイプで結び,バイパス流量を測定することによって,本流の流量が測定可能であることを明らかにするとともにその条件を示した.(2)肥料の混入装置曲がり管の内側と外側をパイプで結び,バイパス流を生じさせ,それを応用して,肥料を混入させる.バイパス流が生じるメカニズムを速度分布と関連して解析した.また,市販管などを用い,管径を種々変え,バイパス流の特性を明らかにし,肥料混入への応用の基礎的課題の解決を試みた.2.マイクロ潅漑施設における水理解析手法の開発およびその他関連する研究効率的な潅漑システムを設計するために有限要素法などを用いた水理解析手法の開発を行った.また,学内で測定した蒸発量のデータ整理,潅漑水の浄化に関する室内実験を行った.1.曲がり管を用いた肥料の混入装置の開発曲がり管は、通常既製品であり、それを用いた肥料の混入装置は、低コストとなる。曲がりの外側と内側をパイプで接続すれば、バイパス流が生ずる。そのバイパス回路に液肥入りのタンクを設置すれば、新たにエネルギー加えることなく流水の遠心力によって、肥料の混入が可能である。したがって、肥料の濃度コントロールのためには、バイパス流の特性を明らかにする必要があった。バイパス流が生じる場合は、バイパス流の発生によって、曲がりにおける遠心力が減少することを見いだし、そのバイパス流量と遠心力の減少との関係を実験的に明らかにした。すなわち、遠心力の減少は、バイパス流の速度水頭に比例することを見い出した。そして、種々の半径および管径について実験を行い、係数が曲がりの半径比によって変わることを示した。バイパス流の特性が明らかとなったので、従来よりもはるかに簡単な実験により、曲がり管を用いた肥料の混入装置の設計に必要なデータを得ることが可能となった。

2.実用化段階での問題点の検討室内実験において、水理特性は明らかとなったが、実際に圃場に設置した場合生ずる諸問題を推測するため、本学部圃場において、かんがい施設に組込み、問題点の検討を行った。3.流量計としての応用低コスト流量計として利用可能であることを示し、その適用上の条件を示した。4.マイクロかんがいシステムの水理設計手法の開発必要とするかん水の均等性の程度およびエミッタの平均流量が与えられたときラテラルラインの設計手法を示した。なお、研究成果は、内外の学会誌に投稿し、閲読が終了したものも多い。曲がり管を用いたバイパス流の水理特性の実験を行い(1)曲がり管の内側と外側の水圧差は,本実験の範囲内では管内の流量の計測が可能である。すなわち,伊藤が示した式中の係数が一定である。(2)曲がり管の内側と外側を結んだバイパス流の水理特性の解析モデルを与え,それを用いて設計に必要な実験データを効率よく得ることができる。また,マイクロかんがいシステムの水利設計に関する研究については,ラテラル管の流入口において,水頭と流量の関係が数次の近似式で制度良くあらわされることを見出し,それを有限要素法を用いた解析に利用した。その結果ラテラル管をエミッタのように扱うことが出来るようになり,サブメインに沿う圧力分布がわかる。その後ラテラルラインに沿う圧力分布は,従来のバックステップ法やフォワードステップ法などの簡単な方法で容易にもとまる。また,エミッタの数に関係なく簡単で正確に且つ迅速に解けるようになった。さらに,スプリンクラを用いた降灰を用いた降灰除去に関する研究では,鹿児島県で,ハウス上の火山灰を省力的に排除する方法を研究した。
細胞集団移動を制御するユビキチンシステムの解明

我々はNotchシグナルの制御因子として知られているMind Bomb(Mib)がNotchシグナルとは独立にゼブラフィッシュの側線原基の細胞集団移動に関わることを見出した。我々はMibの新規基質としてp120ctnを同定し、Mibがp120ctnのRac1活性化能を負に制御していることを明らかにした。またmib変異体における側線原基の移動遅延がp120ctnの機能亢進にあるという仮定の下、p120ctnの機能阻害実験をmib変異体で行ったところ、側線原基の移動が回復した。以上のことからMibはp120ctnの機能を負に制御することにより細胞移動を制御しているものと考えられる。細胞が互いに接着を保ったまま移動する“細胞集団移動"は器官形成、組織修復、ガン細胞の組織浸潤などに見られる普遍的な生命現象であるが、その詳細は不明な点が多い。申請者はE3ユビキチンライゲースであるMind bomb(Mib)がp120catenin(p120ctn)のユビキチン化を介して細胞集団移動を制御している可能性を新たに見出した。本研究では培養細胞、ゼブラフィッシュをモデルとして細胞集団移動におけるMibとp120ctnの機能を明らかにすることを目指す。ユビキチン化はタンパク質中のリジン残基にユビキチンが付加する現象である。またユビキチンがひとつだけ付加するのか、複数付加するかによって異なる機能制御を受ける。そこで本年度はp120ctnにおいてユビキチン化されるリジン残基を同定するとともに、そのユビキチン化様式を明らかにするために研究を行った。まずp120ctnの断片化コンストラクトを作製し、大まかなp120ctnのユビキチン化領域を決定した。その結果540a.a.-584a.a.の領域がモノユビキチン化されることが分かった。そこでこの領域に存在するリジンをアルギニンに置換した変異型コンストラクトを用い解析を行った結果、最終的にp120ctnのMibによるユビキチン化サイトは547番目のリジンであることが明らかとなった。次にユビキチン化によってp120ctnがどのような制御を受けるのか検討した。培養細胞においてp120ctnを過剰発現すると仮足の形成が促進され細胞形態が著しく変化する。P120ctnと野生型のMibを共発現させるとp120ctnによる仮足形成は抑制された。これに対してライゲース活性のないMibを共発現させても仮足形成の抑制は見られなかった。以上のことからMibはユビキチン化を介してp120ctnの機能を抑制的に制御するものと考えられる。細胞が互いに接着を保ったまま移動する“細胞集団移動"は器官形成、組織修復、がん細胞の組織浸潤などにみられる普遍的な生命現象である。申請者はE3ユビキチンライゲースであるMind bomb (Mib)が細胞骨格の制御に関わるp120catenin(p120ctn)の制御を介して細胞移動に関わることを見出した。前年度の解析からMibはp120ctnの547番目のリジン残基をユビキチン化していることが明らかとなった。そこでユビキチン化がp120ctnに対してどのように作用するかを検討した。培養細胞において野生型のp120ctnを過剰発現すると仮足形成が促進され異所的な細胞突起が生じる。しかしながらMibを共発現させると異所的な細胞突起の誘導は抑制された。一方で574番目のリジン残基に変異を導入し、ユビキチン化が起きない変異型p120ctnにおいてはMibによる抑制が起きなかった。このことより574番目のリジン残基を介してMibはp120ctnの機能を抑制していると考えられる。また細胞集団移動のモデルであるゼブラフィッシュの側線原基の移動はmib変異体において遅延する。しかしながらp120ctnのノックダウンにより部分的ではあるが移動の回復が見られた。このことより細胞が集団で移動する際にMibがユビキチン化を介してp120ctnの活性を低レベルに保っていることが集団として細胞が協調して移動するために重要であると考えられる。

そこでこの領域に存在するリジンをアルギニンに置換した変異型コンストラクトを用い解析を行った結果、最終的にp120ctnのMibによるユビキチン化サイトは547番目のリジンであることが明らかとなった。p120ctnはsmallGTPaseの一つであるRac1を活性化することが知られており、p120ctnの過剰発現により異所的な細胞突起の伸長が誘導されることが知られている。そこでMib1によるユビキチン化がp120ctnの細胞突起伸長能に影響するか検討した。その結果、Mib1はユビキチンライゲース活性依存的にp120ctnの機能を抑制することが明らかとなった。加えてMib1によるユビキチン化サイトであるK547に変異を加えたp120ctnではMib1による機能抑制を受けないことも明らかとなった。以上のことからMib1はp120ctnのK547をユビキチン化することにより、その機能を抑制的に制御していると考えられる。我々はNotchシグナルの制御因子として知られているMind Bomb(Mib)がNotchシグナルとは独立にゼブラフィッシュの側線原基の細胞集団移動に関わることを見出した。我々はMibの新規基質としてp120ctnを同定し、Mibがp120ctnのRac1活性化能を負に制御していることを明らかにした。またmib変異体における側線原基の移動遅延がp120ctnの機能亢進にあるという仮定の下、p120ctnの機能阻害実験をmib変異体で行ったところ、側線原基の移動が回復した。以上のことからMibはp120ctnの機能を負に制御することにより細胞移動を制御しているものと考えられる。申請書に掲げた研究計画のうち、本年度行うことを計画していた1)ゼブラフィッシュ側線原基おけるp120ctnの動態解析2)側線原基におけるカドヘリン動態の解析3)ゼブラフィッシュおけるp120ctn機能阻害実験4)p120ctnの機能がMibの活性依存的に調節されるかはすべて行うことができた。このことからおおむね順調に進展しているといえる。発生生物学これまでの解析より、Mibがp120ctnをユビキチン化することにより、機能抑制し、p120ctnの下流タンパク質であるRac1,Cdc42の活性化を抑制することにより、細胞移動に関わることを示唆するデータを得ている。本研究成果を論文としてまとめるにあたり、Mib1活性の有無により、Rac1,Cdc42の活性変化がみられるか検討するよていである。具体的にはp120ctnの過剰発現により上昇するRac1, Cdc42活性がp120ctnの共発現により抑制されるかを検討する。申請書で掲げた研究目的(A)p120ctnのユビキチン化されるリジン残基とユビキチン化様式の解明、(B)ユビキチン化されたp120ctnはどのような制御を受けるのかを明らかにする。(C)Mibによるp120ctnのユビキチン化を介した細胞接着や細胞移動制御メカニズムの解明(D)ゼブラフィッシュ側線原基の移動におけるp120ctnの機能とMibによる制御の解明。のうち本年度は半分の(A)と(B)を達成できた。このことから当初の研究計画通り研究が進んでおり、おおむね順調に進展しているといえる。これまでの解析よりMibがp120ctnをユビキチン化することにより機能抑制し、p120ctn下流タンパク質であるRac1, Cdc42の活性を抑制することにより細胞移動の制御に関わることを示唆するデータを得た。
二次元ハニカム磁性体における特異な電流誘起磁気効果の検証

結晶構造の反転対称性の破れによる磁性をキラル結晶のYbNi3Al9、ErNi3Ga9、DyNi3Ga9の比熱、磁化、中性子回折、共鳴X線回折、超音波測定から明らかとした。これらの物質では希土類磁性イオンがハニカム構造を形成している。YbNi3Al9およびNiを一部Cuで置換した物質では、低温で磁気秩序すると、磁気モーメントがc軸に垂直な面内にあるキラルらせん磁気構造が生じ、らせん軸に垂直に磁場を印加するとキラルソリトン格子が生じることを明らかとし、温度ー磁場の磁気相図を作成した。特に、共鳴X線回折から、磁気キラルらせん構造が結晶構造のキラリティと一対一の関係があること、その周期がNiに置換したCuの濃度に比例して変化していることを観測した。ErNi3Ga9では、ハニカム構造上の磁気モーメントが二つの三角副格子にわかれて逆向きの秩序しており、磁化容易軸がc軸のため、反対称スピン軌道相互相互作用が磁気構造に作用しないことを明らかとした。DyNi3Ga9は擬縮退した二つのクラマースダブレットにより磁気秩序とともに強四極子秩序をしていること、磁気モーメントはc軸に垂直な面内で秩序化しており、小さな結晶場と反対称スピン軌道相互作用と絡んで、複雑な磁気相図を持つことがわかった。新物質合成として、同様のハニカム構造をもつ希土類ー遷移金属ーガリウム化合物の合成を行い基礎物性を測定した。得られた物質はアキラルな結晶構造をもつことから、今後、キラルとアキラルな結晶での磁気物性の違いを比較する。さらに、これらのハニカム磁性体について、電流を印加した状態での磁化の観測を行った。その結果、ErNi3Ga9について、磁気秩序温度以下で電流量に比例して磁化が生じる電流誘起磁化の観測に至った。しかし、その電流と磁化の生じる向きの関係は理論予想とは異なっており、今後、再現性を含めて慎重に研究を進める。29年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画通りに、(1)二次元ハニカム磁性体R_2/3_T_n_M_2n+m_ (R =希土類元素、T =遷移金属、M =Al or Ga)の単結晶合成を行い、R_2_Pt_6_Ga_15_およびR_2_T_3_Ga_9_(T =Rh, Pt )の3系統の希土類金属間化合物の合成に至った。中でも直方晶R_2_Rh_3_Ga_9_については、大型の単結晶育成に成功した。また、当初計画にはなかったが、結晶構造が反転中心を持たず、また擬カゴメ格子上に磁気モーメントが配列するRRhPbについて新物質の単結晶を合成した。得られた新物質については、結晶構造、比熱、磁化、電気抵抗率などの基礎物性測定を行った。ハニカム構造やカゴメ格子は、磁性元素のダイマーおよびトリマーを三角格子に配列したとみなすことができ、いずれも局所的に反転対称性を破った構造である。希土類元素の違いにより、磁化容易軸など、磁気的な性質はいろいろであるが、いずれの物質系においても多段の磁気秩序やメタ磁性転移が観測される特徴を持つことがわかった。(2)電流印加状態で磁化測定する電気磁気効果測定用プローブを作製した。キラル構造を持つYbNi_3_Al_9_について、温度2-5K、電流10mA、磁場1kOeまでの範囲で測定を行い、磁気秩序温度や磁場による磁気構造の転移について電流に依存した磁化の観測に至った。しかし、その変化は非常に小さく、本質的かどうかの判断が難しい。ジュール熱の影響など実験上の困難も明らかとなった。今後、端子材料や試料形状を工夫して、電流密度を高める必要がある。また、その場合には磁化による電気磁気効果の検出が困難となるため、交流伝導度測定など、測定方法を変更する必要がある。(3)新しいキラル物質の合成をめざし、ブリッジマン炉を整備した。平成29年度に物質合成を開始する。平成28年度は、当初計画通りに、(1)新しいハニカム磁性体の合成、(2)電気磁気効果測定用プローブの作製とそれを用いた電気磁気効果測定に至ったことから、おおむね当初計画通りに研究が進んだと判断した。また、擬カゴメ格子磁性体の合成に至るなど、物質の幅は広がった。一方で、研究の大きな目標である新しい電流磁気効果の観測については、キラル物質を用いての測定まで到達し、当初計画通りに進んだが、想定よりもその効果は小さく、本質的な変化であるかどうかの判断に至らなかった。また、ジュール熱の問題をはじめ、電流を印加する際の実験上の困難がいろいろとあることがわかったが、改善には至らなかった。今後、局所的な反転中心がない物質に対して観測を進めるためには、電流密度を高めるなど、測定技術の開発が必要である。