hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
洗髪動作の違いによる生体負担

【研究目的】洗髪台使用における洗髪援助が被援助者に及ぼす心身への影響について,援助時の体位に着目し,エネルギー代謝量,血圧(BP),心拍数(HR),心拍変動性(HRV)およびProfile of Mood States(POMS)を指標に検討した.【研究方法】健康女子8名を対象に,仰向けに上体を約30°C起こした体位(以下F位)と上体を前屈みにした体位(以下Z位)の2体位で援助を実施し,湯の温度は4041°Cを目安に,援助の手順は手技を統一して行った.【結果】1)洗髪前に比べ洗髪後は両体位ともに,エネルギー代謝量の有意な増加が認められたが(p<0.01),体位の違いによる有意な差はなかった.2)収縮期,拡張期血圧ともに体位の違いによる有意な差はなかった。しかし,F位では安静時に比べ洗髪中と洗髪後で有意に上昇したものの(p<0.05)その後は低下し,Z位では洗髪後さらには乾燥後まで有意に高値を維持していた(p<0.05).3)心拍数,LF成分,HF成分,LF/HF比のいずれにおいても体位の違いによる有意な差はなかった.しかし,Z位でのみ安静時に比べ洗髪中はHR,LF/HF比が有意に高値を示した(p<0.05).4)F位ではT-A(緊張・不安),D(抑鬱感),A-H(怒り)の実験後の得点は実験前より有意に低下し(p<0.05),V(活気)は実験後の得点が有意に高かった(p<0.05).Z位もF位と同様の変化を示したが,有意差が認められたのはV得点のみであった(p<0.05).【考察】援助時の体位の違いによる生理的影響については,すべての項目において有意な差は認められなかったが,Z位で援助する際は,洗髪中のHRが有意に上昇したこと,BPの上昇が乾燥後まで持続していた点は配慮を要することが示唆された.心理的影響については体位に関係なく活気といったポジテイブな気分が高まることが認められた.【研究目的】洗髪台使用における洗髪援助による生体負担について,表面筋電図を指標に検討した.【研究方法】健康人8名を対象に,洗髪台使用における洗髪援助をファーラー位,前屈位の2つの異なる体位で実施した.筋電図の測定部位は,胸鎖乳突筋(EMG1),僧帽筋上部(EMG2),僧帽筋中部(EMG3)とし,洗髪中連続的に記録し,A/D変換後,各洗髪行為毎(a:身体を倒す,b:頭髪に湯をかける,c:シャンプーで洗浄,d:すすぎ,e:乾燥)に分け,全波整流後積分値を算出した.洗髪手順は統一し各洗髪行為は目安の時間を設定して実施した.また各体位は被験者が最も楽と感じる体位で実施した.【結果・考察】洗髪行為毎にみると,行為にかかる時間が異なるため積分値による単純比較はできないが両体位ともに,またEMG1,2,3すべてにおいて,平均積分値は乾燥時が他の行為に比べ比較的高値を示した.adまで各洗髪行為の積分値を体位別に比較すると,EMG1ではadのすべての行為でファーラー位の方が前屈位よりもわずかに高値を示したが,EMG2,3では,すべての行為において,前屈位の方が高値を示した.しかし,EMG2のcで前屈位がファーラー位よりも高値を示す傾向(p<0.1)が見られた以外は,どの行為においても2体位間に有意差は認められなかった.またadの各行為の積分値を合計してみると,EMG1ではファーラー位が前屈位よりも高値を示しており(p<0.1),EMG2,3.は前屈位が高値を示した.比較的負荷の少ないファーラー位でも,特に頚部への筋負荷は大きく,この体位での援助の際は頭部・頚部の支持固定が重要であること,また前屈位では,特に背部の負荷が大きいこと,さらに,ファーラー位よりも個々の積分値のばらつきが大きかったことから,負荷の程度に個体差がでやすいことなどを配慮した援助が必要であることが推察された.【研究目的】洗髪台使用における洗髪援助が被援助者に及ぼす心身への影響について,援助時の体位に着目し,エネルギー代謝量,血圧(BP),心拍数(HR),心拍変動性(HRV)およびProfile of Mood States(POMS)を指標に検討した.【研究方法】健康女子8名を対象に,仰向けに上体を約30°C起こした体位(以下F位)と上体を前屈みにした体位(以下Z位)の2体位で援助を実施し,湯の温度は4041°Cを目安に,援助の手順は手技を統一して行った.【結果】1)洗髪前に比べ洗髪後は両体位ともに,エネルギー代謝量の有意な増加が認められたが(p<0.01),体位の違いによる有意な差はなかった.2)収縮期,拡張期血圧ともに体位の違いによる有意な差はなかった。

しかし,F位では安静時に比べ洗髪中と洗髪後で有意に上昇したものの(p<0.05)その後は低下し,Z位では洗髪後さらには乾燥後まで有意に高値を維持していた(p<0.05).3)心拍数,LF成分,HF成分,LF/HF比のいずれにおいても体位の違いによる有意な差はなかった.しかし,Z位でのみ安静時に比べ洗髪中はHR,LF/HF比が有意に高値を示した(p<0.05).4)F位ではT-A(緊張・不安),D(抑鬱感),A-H(怒り)の実験後の得点は実験前より有意に低下し(p<0.05),V(活気)は実験後の得点が有意に高かった(p<0.05).Z位もF位と同様の変化を示したが,有意差が認められたのはV得点のみであった(p<0.05).【考察】援助時の体位の違いによる生理的影響については,すべての項目において有意な差は認められなかったが,Z位で援助する際は,洗髪中のHRが有意に上昇したこと,BPの上昇が乾燥後まで持続していた点は配慮を要することが示唆された.心理的影響については体位に関係なく活気といったポジテイブな気分が高まることが認められた.
ミトコンドリア型シトクロムP-450水酸化酵素系の組織特性とその生理的意義

哺乳動物のシトクロムP-450は骨格筋以外の殆んどの組織や臓器に局在している。このシトクロムP-450にはミクロソーム型とミトコンドリア型が存在しているが、ミトコンドリア型シトクロムP-450の還元酵素は、NADPH-ファレドキシン還元酵素とフェレドキシンの2成分で構成されている。我々はウシ副腎皮質、肝臓、腎臓等よりミトコンドリア型シトクロムP-450モノオキシゲナーゼ系の各構成酵素を精製し、臓器特性について比較検討した。副腎皮質ミトコンドリアのフェレドキシンの蛋白質の一次構造はcDNAより間接的に決定された結果とは異なり、C末端が短いフェレドキシンのみであった。cDNAから見積られた一次構造と一致するものは眉殺後直ちに精製したもので認められなかった。フェレドキシンのプロセッシングとこれらミトコンドリア型シトクロムP-450モノオキシゲナーゼ系の酵素活性の関係について検討した。ミトコンドリア型シトクロムP-450とこの還元酵素系であるフェレドキシンとの結合により特有の構造変化を生じることがEPRスペクトルの解析から分かった。ミトコンドリア型シトクロムP-450モノオキシゲナーゼ系の臓器特性は酵素活性の面のみならず蛋白質のプロセッシングやNADPH-フェレドキシン還元酵素においても認められた。
WiFi検出履歴とフィルタリング精査によるバス利用客数の推定手法

最終年度は,本研究課題の目的「フィルタリング精査」を重視し,当初から検討していたフィルタリングパラメータを個別的/総合的に分析し,パラメータの適切性や必要性について追究した.具体的には,データ収集実験と同時に目視で観測したバス利用客の実測人数を正解データとして,各種パラメータによるフィルタリング結果との相関関係を分析した.実験環境として,周囲にWiFi通信機が少ない大学キャンパスのバス停留所と,交差点や建造物によるノイズが多い街中のバス停留所で比較分析を行った.その結果,いずれのバス停においても,収集したデータ全てを対象に推定した場合よりも,フィルタリング手法を適用することで,推定精度が予想通り向上することが確認できた.特に街中では,周囲のノイズが多くパラメータ設定が不十分なため高い精度は見込めなかったが,フィルタリング手法を適用することで大幅に結果が改善されることが分かった.また,個々のパラメータを精査したところ,WiFi電波強度や短時間検出によるフィルタリング処理が推定精度向上に大きく貢献していることが分かった.一方,検出回数は検出時間と重複し,バス停留所周辺を往復する歩行者も少ないため,検出回数は比較的不要なパラメータであることも分かった.更に,ノイズの多い街中の停留所では乗客の列の並び方や周辺環境が異なるため,パラメータを変更することで結果が改善されることも分かった.当初の計画では,プロトタイプシステムによる実験も目指していたが,勤務先異動による研究実施体制や実験環境変更により,進捗が遅れた.しかし,異動先では本課題と類似した手法で対象物を検出する研究に取り組み,データサイエンスにも精通した研究環境に恵まれたため,新たな知見も得られた.その経験を活かして今後も研究を進め,より実効性のあるシステム構築を目指したいと考えている.本研究は,バス停及びバス車内の乗客フローの観測データの解析により,混雑緩和に実効性のある便利で快適なバス利用の情報システムの開発を目指すものである.研究手法としては,バス停における目視による乗客数,並びにノートパソコンを用いてデータ収集を行い,WiFiアクティビティ検出による試行実験の検証結果に基づき,マイコンボードのRaspberry Piを用いてWiFiパケットを検出・記録するプログラムを設計し,乗客フローをより正確に把握するよう留意して研究に着手した.当該年度では,予備実験の検討のもとに,乗客がバス停で並ぶ混雑状況やバス車内環境における乗客数の変化を,乗客が携帯しているスマートフォンに搭載したWiFi機器の定期的な通信活動を検出することにより乗客人数を推定する作業環境を整え,必要な実験機材を準備した.WiFi検出器は乗客か否かを問わず周囲の全てのパケットを収集するため,乗客と乗客以外のデータを分別するために適用するフィルタリング手法について追究し,フィルタリングに適切なパラメータ設定により推定精度を向上させることを目指して取り組んだ.当初の計画ではバス停の乗客に焦点を当てていたが,初年度の後半は,特にバスで移動中の乗客に注目し,バスの種類やルートに応じた検証実験を行った.その結果,乗客機器を乗客以外の機器とより高い精度で分別できることを確認した.一方,国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)が開催しているAIP若手研究交流会で当該テーマに関するポスター発表を行う機会を得て,本テーマの発展分野や課題について他機関の研究者と有益な情報交換を行うことができた.研究代表者の勤務先・職名は,申請時においては立命館大学・特任助教であったが,2017年4月より神戸大学・特命助教に異動になり,新たな勤務体制のもとで本研究課題に取り組むことになった.そのために,実験環境の準備や研究方法等で再検討する必要があったので,当初の予定より多少遅れている.しかしながら,以前の勤務先および現在の勤務先のメンバーの協力を得て研究を進めている.まず,新しい作業環境に適用するために,実験機材を準備しつつ実験環境の整備を行った.さらに,当初の研究計画ではバス停留所でのデータ収集を主たる対象としていたが,本研究を進める上で,バス利用客数推定にはバス車内の乗客データも欠かせないため,バス停留所・バス車内の双方の環境でのデータ収集・分析に取り組んでいる.一方,本課題における研究分野は,以前の勤務先で連携した研究者と共通する部分もあるため,議論や意見交換を行いつつ研究内容の充実を図っている.また,2017年12月に,本務であるCREST課題研究プロジェクト関連行事の一環として,AIP若手研究交流会において本研究課題に関するポスター発表を行い,異分野の研究者と情報・意見交換を行い,幅広い分野を跨いだ知見を得られた.歩行者の動態を画像処理等により検出する技術との併用可能性,バス利用客以外に開店セール・イベント会場・トイレ利用のような混雑や長い行列が発生する他の事例の検討,ニーズに応じた待ち時間推定等,今後の研究の展開や共同研究の実現可能性に向けて有意義な議論ができた.将来的には,他機関の異分野研究者との共同研究も視野に入れ,複合新領域の開拓にも貢献できればと考えている.最終年度は,本研究課題の目的「フィルタリング精査」を重視し,当初から検討していたフィルタリングパラメータを個別的/総合的に分析し,パラメータの適切性や必要性について追究した.具体的には,データ収集実験と同時に目視で観測したバス利用客の実測人数を正解データとして,各種パラメータによるフィルタリング結果との相関関係を分析した.実験環境として,周囲にWiFi通信機が少ない大学キャンパスのバス停留所と,交差点や建造物によるノイズが多い街中のバス停留所で比較分析を行った.その結果,いずれのバス停においても,収集したデータ全てを対象に推定した場合よりも,フィルタリング手法を適用することで,推定精度が予想通り向上することが確認できた.

特に街中では,周囲のノイズが多くパラメータ設定が不十分なため高い精度は見込めなかったが,フィルタリング手法を適用することで大幅に結果が改善されることが分かった.また,個々のパラメータを精査したところ,WiFi電波強度や短時間検出によるフィルタリング処理が推定精度向上に大きく貢献していることが分かった.一方,検出回数は検出時間と重複し,バス停留所周辺を往復する歩行者も少ないため,検出回数は比較的不要なパラメータであることも分かった.更に,ノイズの多い街中の停留所では乗客の列の並び方や周辺環境が異なるため,パラメータを変更することで結果が改善されることも分かった.当初の計画では,プロトタイプシステムによる実験も目指していたが,勤務先異動による研究実施体制や実験環境変更により,進捗が遅れた.しかし,異動先では本課題と類似した手法で対象物を検出する研究に取り組み,データサイエンスにも精通した研究環境に恵まれたため,新たな知見も得られた.その経験を活かして今後も研究を進め,より実効性のあるシステム構築を目指したいと考えている.平成30年度は,乗客層,道路状況,すれ違う歩行者や自転車,周囲の建造物等を考慮した上で,乗客数が推定可能なバス停やバス車内の状況の特徴や性質,Raspberry Piの設置場所・方向・台数,フィルタリングのための適切なパラメータについてさらに検証し,データの偏りを是正する.一方,収集したデータをもとにして有益な活用方法について検討し,バスの利用者・事業者双方に提供可能な情報について整理する.研究に着手した初年度は,勤務先が他大学に異動して,研究方法や実験準備を再検討する必要があったことに加えて,データ収集をバス車内環境にまで拡張したため進捗がやや遅れているが,適切なフィルタリングのためのパラメータの決定とデータ解析を主たる作業目標にして取り組みたいと考えている.さらに,今後の研究の展開においては,データの解析結果をバス利用者に可視化するためのプロトタイプを生成し,利便性・有益性について利用者評価を実施したいと考えている.バス停で観測しているデータや分析結果(曜日ごとの混雑時間帯,バス停の現況,車内の混雑状況等)をバス利用者に閲覧可能にする方法を検討する.アンケート調査によって乗客から得られた利用者評価の結果や意見を,開発システムの改善に活かすことを目指す.最後に,昨年のAIP若手研究交流会で異分野の研究者から得られたアドバイス等を参考にして,本研究課題が対象とするバスの利用客に限定せず,他分野への展開や応用可能性を追究すると同時に,学際的・国際的な共同研究についても検討したい.西出亮,"WiFi検出履歴とフィルタリング精査によるバス利用客数の推定手法",AIP若手研究交流会(ポスター発表)CREST「人工知能」領域,コクヨホール,2017年12月.
おかしさの計量心理学的研究

研究発表の項を参照してもらえば明らかであるが,全部で13編ある。そのうち主要なものの内容を概説することによって概要を示そう。最初の重要なものは,発表6の「おかしさの計量心理学的研究」という女子美術大学の紀要にのせてもらったものであるが,雑誌ライフの「おかしな」写真を刺激に用いて,ガットマンのスケーログラム分析の手法に従って,1次元のおかしさのモノサシを作った。スケーログラムは順位尺度でしかないので,さらにシェフェの一対比較法を用いて,間隔尺度にまで改良した。再現性係数は約0.9であった。次の重要なものは発表12で,「落語,漫才,CMの特徴比較」という,人間工学会誌に掲載されたものである。上記のものを被験者にビデオで見せ,おかしさ評定の合計で見ると,漫才と落語,漫才とCM間には有意な相関があった。よく笑う人かどうかを見るには漫才が,ユーモアのセンスを見るには,落語を聞かせるのが良さそうである。最後の重要なものは発表13で,「枝雀による落ちの4分類の実験的研究」という人間工学会誌に目下投稿,審査中のものである。落語家である枝雀が考え出した落ちの4分類は,我々のSD形式のイメージ評価によっても有効なものであることが示された。ただ,枝雀の分類はあくまでも落語を語る(=作り出す)側からの分類であり,これまで我々が行ってきた分類は聞いているものの側からの分類であるので,今後は両者の間のギャップを埋めていく努力が必要であろう。なお,現在,これまでの研究歴が興味深いということで,ある出版社から出版したらどうか,との話が筆者のもとに舞い込み,そのことをも検討してみようと思っているところである。また,今回の研究歴の前に,すでに20編の,笑いに関する研究発表があることを,ここにつけ加えておく。当初あげた目的は以下の4つだった:1)落語のオチのおかしさの研究2)落語の外、万才、トーク、コント、CMのオカシサの研究、3)喜劇役者が外面に表出した動作と、それにより観客が感ずるおかしさの関係研究、4)観客の感ずるオカシサの直接評定と彼らの表情との関係研究。だが、予算の減額と労力不足のため、3)と4)をあきらめ、残る1)と2)とに全力を注いだ結果について報告する:先ず1)の落語のおかしさの研究の成果だが、落語の8演目を被験者に聞かせ、そのイメージをSD法様の14対の言葉によって7段階段評価させ、その結果を主成分分析によって解析した。その結果、(オチ)難解-容易、(話)うそっぽい-リアル、(オチ)奇抜-常識、(主人公行動)機械的-柔軟の4主成分が得られた。料理人はオイシイ料理を創造するのに、甘・苦・鹹・酸の4基本味をどれだけずつ入れるかを考えるが、上記の4主成分はこの4基本味の様なものである。オカシイ演目というのは、4主成分のどれ位ずつ重みづけられればよいのかは、落語にとって基本的な大切な問題だ。これを解決するために、4主成分を独立変数、オカシサの素得点を従属変数とする重回帰分析を行ってみた。その結果、y=.757x_1f.291x_2-.374x_3+.252x_4なるオカシサ方程式が得られた。この意味は、オチが容易であって、奇抜であって、(話が)リアルであって、(主人公の行動が)柔軟であるほどおかしいとなった。

2)の落語、万才、CMのオカシサの異同を調べてみると、落語は、直威的で、好きで、平和的で、渋くて、リズミカルで、あっさりしているほど、おかしいが、万才は、論理的で、好きで、攻撃的で、渋くて、リズミカルであるほど、おかしいとなった。CMは、直威的で、好きで、攻撃的で、渋くて、リズミカルでなくて、あっさりしているほど、おかしいとなった。以上でわかる通り、笑い研究のための科学的方法論も、徐々にではあるが、整備されてきたと言えよう。最終年度は研究発表番号7)から13)の7つの発表を行った。そのうち、最初の二つ7)と8)はこれまでの研究をもとにして、依頼されたテーマにあわせて書いた論文であり、続く9)11)は学会発表であるので、それほど重要ではない。より重要なものは、最後の二篇の研究論文である。12)の「落語、漫才、CMの特徴比較」は、落語、漫才、CM各5つを29名の被験者にビデオで見せ、そのおかしさを7段階評定させる実験の結果を論文化したものである。評定点合計で見ると、漫才と落語、漫才とCM間には有意な相関があった。よく笑う人かどうかを調べるには漫才が、ユーモアのセンスを調べるには落語がそれぞれ適していると結論づけている。最後の文献13)は「枝雀による落ちの4分類の実験的研究」と題する、丁度、人間工学会誌への掲載が決まった論文である。落語家、桂枝雀は落ちを4分類しているが我々が実際に学生に落語を聞かせて、直後に12個の形容詞対によってイメージを評定させた結果からもおおよそ支持された。だが、両結果にはまだ開きがあるようで、これをうめるには以下の二点を考慮することが必要であろう:一つは、我々の実験方法をきめ細かのものにすることであり、もう一つは、枝雀の4分類を、もっと聞き手の印象による分類に近づけることが必要であろう。以上が本年の研究概要であり、研究費の補助によって研究がかなりの程度進んだが、おかしさのメカニズムに迫るには、あと少しの努力が必要のようである。
微小液滴の融合・積層による高機能ソフトデバイス創生技術の構築

本研究は、微小液滴の吐出・衝突・融合化技術ならびにその変形・回転運動の高時間分解能観察手法を用いて、μmサイズの流体のレオロジー物性を研究する「超高速変形ナノレオロジー計測工学」を創生し、その基本要素技術を産業界における汎用の計測ツールとして供与することを目的とした。研究では開発された高速液滴生成システムにより作製されたピコリットル液滴について、空間に局所電場を印加することによりマックスウエル応力を及ぼして液滴の飛翔状態を高精度で制御する技術を開発した。さらに異種の液滴を融合してハイブリッド構造を持つ微小粒子を作製し、その構造の微視的観察に向けた要素技術を構築した。液晶やゲル、ミセルや分子膜など分子集合体が形成する生体系などの複雑流体は、自己組織化的に高度に秩序化された内部構造を形成する。これらの物質群はソフトマテリアルとも呼称されるように、温度や電場・磁場などの外的刺激に応じて容易にその構造を変化させ、さまざまな機能を発現する。近年、これらの性質を新しいミクロデバイス材料へと応用しようとする試みが盛んに進められている。本研究の目的は、我々がこれまでに培ってきた微小液滴の吐出・衝突・融合化技術ならびにその変形・回転運動の高時間分解能観察手法を用いて、μmサイズの流体のレオロジー物性を研究する「超高速変形ナノレオロジー計測工学」を創生し、その基本要素技術を産業界における汎用の計測ツールとして供与することを目的とする。本年度は、昨年度までに開発された高速液滴生成システムにより作製されたピコリットル液滴について、空間に局所電場を印加することによりマックスウエル応力を及ぼして液滴の飛翔速度を高精度で制御する技術を開発した。これにより毎秒あたり数10万個で高速生成されるピコリソトル液滴から一滴のみをピックアップして、光散乱等のミクロ構造解析を行うことができる。これらのシステムを用いて、不溶性の二種類の液体を混合させ、安定な膜構造をもつマイクロカプセルを生成することに成功した。さらに作製したマイクロカプセル構造を安定に保持・保存するために、液体ジェットの中に濡れ性を利用してこれを取り込み、さらにバルク中に分散させる技術を開発した。これにより単分散性の極めて良好なマイクロエマルジョンの作製に成功した。本年度は、昨年度までに開発された高速液滴生成システムにより作製されたピコリットル液滴について、空間に局所電場を印加することによりマックスウエル応力を及ぼして液滴を静止させる技術、および液滴に変形を加える技術を開発した。これにより生成した液滴を保持しつつ、これに随時変形を与えてその後の振動状態を観察することが可能になった。この振動状態の時間変化は液体表面生成後の表面張力の時間変化という極めて重要な情報を与える。これを用いていくつかの界面活性剤溶液の動的表面長禄を測定し、最大法圧法などを用いたこれまでの研究結果と比較することにより、液面での分子吸着膜形成ダイナミクスに関する知見を得ることができた。またポリマー被膜の微小カプセルの生成に着手し、大気中で安定なカプセル構造が作製される条件を見出した。本年度は昨年度までに確立したマイクロカプセル作製技術をさらに高精度化するため、誘電パルスの印加により射出後の液滴列の飛翔方向をリアルタイムでモニタリングしながら立体角内で調整する技術を開発した。

現在、液滴の進行方向を角度30度程度偏向させることができる。この技術の延長として生成された毎秒10万個のカプセル列から誘電パルス力を用いてその一個のみを取り出し、さらに別の電極対により急制動して静止させ、その後の液滴の形状や力学物性の時間変化を長時間にわたって画像で測定する要素技術を開発した。マイクロメートル径の液滴の制動技術はバイオカプセル生成などの産業応用のみならず、広く一般の液体のナノ秒領域の力学物性と構造の観察に大きく貢献するものである。当初の目標であった人工カプセルの生成にはおおむね成功し、かつ当初の計画にはなかった液滴マニピュレーションによる高速液体物性測定法の着想など新たな成果が生まれた。25年度が最終年度であるため、記入しない。生成されたカプセル構造などを顕微観察する光散乱測定法を確立し、工学技術としての完成度を評価した後、研究成果のとりまとめを行う。
ヒト成長ホルモン結合蛋白の体内動態について

血中成長ホルモン結合蛋白(hGHBP)の定量測定系の確立とその応用:リコンビナントのhGHBP標準品,及びhGHとGHBPとの結合を阻害しない抗ヒトhGHモノクローナル抗体が入手できたので,これまでの測定系をより精度が高く定量的なものに改良した.さらに,この系は試料をGHで飽和しなくとも内因性のGHと結合しているhGHBPをも検出することが可能であった.本年度の検討では上記の系を用いGHで飽和したものを総GHBP,飽和せずに測定したものを結合GHBPとし,正常小児および生体部分肝移植を受けた小児を初めとする種々の病態での変動につき再検討した.正常小児における総GHBP値は,1才までは測定感度(0.8ng/ml,30.7pmol/L)以下の低値であるがその後徐々に増加し始め8才以後は成人の値とほぼ同等となった.肥満児では同一年齢の児に比べ高値を,糖尿病児では低値を示し糖代謝とGHBPとの関連が示唆された.結合GHBPについてはその年齢分布,総GHBPとの比について検討したが特定の傾向は認められなかった.肝移植を受けた10例(男児5例,女児5例)について,移植前後で経時的にGHBPおよびIGF-Iの変化を観察した.移植前のGHBP値は4例において低値を示した.この値は黄疸の有無とは関連がなかった.移植後1ヵ月には総GHBPの有意の増加を認め,6ヵ月後には1ヵ月時より多少低値の傾向となるものの移植前値との間に有意差が認められた.結合GHBPは経過を通じほぼ全例が測定感度付近あるいはそれ以下であり,正常小児と同じく特定の傾向を認めなかった.肝移植後の成長との関連についてはもう少し観察期間を長くして検討する予定である.(本研究の一部は第4回米国小児内分泌・欧州小児内分泌合同会議にて発表した)血中成長ホルモン結合蛋白(hGHBP)の定量測定系の確立とその応用:リコンビナントのhGHBP標準品,及びhGHとGHBPとの結合を阻害しない抗ヒトhGHモノクローナル抗体が入手できたので,これまでの測定系をより精度が高く定量的なものに改良した.さらに,この系は試料をGHで飽和しなくとも内因性のGHと結合しているhGHBPをも検出することが可能であった.本年度の検討では上記の系を用いGHで飽和したものを総GHBP,飽和せずに測定したものを結合GHBPとし,正常小児および生体部分肝移植を受けた小児を初めとする種々の病態での変動につき再検討した.正常小児における総GHBP値は,1才までは測定感度(0.8ng/ml,30.7pmol/L)以下の低値であるがその後徐々に増加し始め8才以後は成人の値とほぼ同等となった.肥満児では同一年齢の児に比べ高値を,糖尿病児では低値を示し糖代謝とGHBPとの関連が示唆された.結合GHBPについてはその年齢分布,総GHBPとの比について検討したが特定の傾向は認められなかった.肝移植を受けた10例(男児5例,女児5例)について,移植前後で経時的にGHBPおよびIGF-Iの変化を観察した.移植前のGHBP値は4例において低値を示した.この値は黄疸の有無とは関連がなかった.移植後1ヵ月には総GHBPの有意の増加を認め,6ヵ月後には1ヵ月時より多少低値の傾向となるものの移植前値との間に有意差が認められた.結合GHBPは経過を通じほぼ全例が測定感度付近あるいはそれ以下であり,正常小児と同じく特定の傾向を認めなかった.肝移植後の成長との関連についてはもう少し観察期間を長くして検討する予定である.(本研究の一部は第4回米国小児内分泌・欧州小児内分泌合同会議にて発表した)
新規高効率遺伝子導入法の開発とそれを用いたコオロギにおける体軸決定機構の解明

ショウジョウバエと異なる卵形成および胚発生の様式をとる昆虫のモデルであるフタホシコオロギについて,遺伝子改変技術(トランスジェニック個体作製および標的特異的変異導入の技術)を確立した.また,その技術を用いて細胞/核を蛍光ラベルし初期発生過程の細胞動態をライブイメージング解析することに成功し,胞胚形成過程および胚原基形成過程での非常にダイナミックな細胞移動が明らかとなった.さらに,ライブイメージング解析をRNA干渉による遺伝子機能阻害実験と組み合わせ,胞胚期後期のダイナミックな細胞移動の起こる前にorthodenticle遺伝子等により予定胚細胞群が領域決定されていることを示唆する結果を得た.ショウジョウバエと異なる卵形成および胚発生の様式をとる昆虫のモデルであるフタホシコオロギについて,遺伝子改変技術(トランスジェニック個体作製および標的特異的変異導入の技術)を確立した.また,その技術を用いて細胞/核を蛍光ラベルし初期発生過程の細胞動態をライブイメージング解析することに成功し,胞胚形成過程および胚原基形成過程での非常にダイナミックな細胞移動が明らかとなった.さらに,ライブイメージング解析をRNA干渉による遺伝子機能阻害実験と組み合わせ,胞胚期後期のダイナミックな細胞移動の起こる前にorthodenticle遺伝子等により予定胚細胞群が領域決定されていることを示唆する結果を得た.ショゥジョウバエと大きく異なる様式で卵形成を行うコオロギにおける新規の極性決定機構解明を目的として,研究を行った.研究計画に従い,卵の極性に関わる遺伝子の候補についてクローニングおよびRNAiによる機能解析を行った.その中で,ショウジョウバエ卵でのmRNA局在に関与するstaufen遺伝子のホモログについて,機能阻害により胚の後部の形成が異常となる表現型を得た.まだ予察的な段階であり,さらに解析を進める必要があるが,コオロギでの体軸決定機構へのアプローチのための新たな手がかりが得られつつある.一方,ウイルスを使用しない,卵へのプラスミド注入による一般的な方法でのコオロギ形質転換技術の確立に成功した.作製したGFP発現系統を用い,まず,産卵後の初期の卵における位置情報の付与に関する知見を得るために,初期発生過程の細胞動態の解析を行った.このために共焦点顕微鏡を用いた卵のライブイメージングの系を確立した.この技術は今後卵巣小管を用いた卵形成過程のイメージングに応用できる.本解析の結果,胞胚形成過程および胚原基形成過程での非常にダイナミックな細胞移動が明らかとなった.さらに,トランスジェニックコオロギの初期発生過程にはショウジョウバエ同様シンシチウム胞胚の時期が存在することが明らかとなった.この時期にはショウジョウバエのように転写因子が拡散により濃度勾配を作り位置情報をもたらしている可能性が示唆される.位置情報をもたらす因子の候補として,これまでにコオロギで前後軸に沿ったパターン形成,特に頭部形成への関与を示す結果が得られているotd遺伝子についてRNAiとライブイメージング技術を組み合わせて詳細な解析を行った.本解析により,コオロギotd遺伝子が胚形成初期に細胞の位置情報の付与に関与していることを示唆する結果が得られた.今後形質転換技術の改良を進めるとともに,otdなどの遺伝子産物の卵での分布について解析を進め,卵の極性,体軸決定との関係を探求する予定である.ショウジョウバエと大きく異なる様式で卵形成を行うコオロギにおける新規の極性決定機構解明を目的として,研究を行った.研究計画に従ってESTデータをもとにRNAi解析を進めた.特に,Wntシグナル抑制因子のRNAiを行うと,胚原基形成のための細胞移動パターンに異常を生じ,結果として胚原基形態が異常となる.このプロセスを,前年度に確立したGFP発現トランスジェニックコオロギの系統を用いたライブイメージングにより明らかにした.また,Wntシグナル抑制因子のRNAiを行った胚原基ではその前方でWntシグナル経路が異所的に活性化され後方化が起こっていることがわかった.これらの結果から,胚形成の非常に早い段階でWntシグナルが適切に制御されることが前後軸形成において重要であることが示唆され,極性決定機構解明につながる重要な手がかりが得られた.一方で,新規形質転換技術の確立を目指してZinc-finger nuclease(ZNF)の系の導入を進めた.ZFN mRNAの卵へのインジェクションにより,トランスジーン(GFP遺伝子)および体色制御に関わる内在遺伝子の変異体作製に成功した.このように,遺伝子ノックアウトを行う技術をコオロギで確立することができた.この技術の応用による遺伝子ノックインもあと一歩のところに来ている.本技術を活用することで今後初期発生メカニズムの解析が飛躍的に進展することが期待される.
獣医療における非哺乳動物免疫系を利用した重要原虫に対する抗体医療の基盤技術の構築

ヒトのマラリアは、Apicomplex門(A門)に分類されるPlasmodium属原虫(P属原虫)により引き起こされ、本症に対する有効なワクチンはない。P属原虫の増殖による貧血は、本原虫の侵入型であるmerozoite(M)が赤血球へ侵入することにより惹起される。感染機序の詳細は不明ではあるが、原虫の赤血球への接着および侵入には、A門原虫に特有のapical complex(AC)とよばれる頂端複合構造の関与が報告されている。これまでの研究でA門原虫のEimeria acervulinaを抗原とした鶏型モノクローナル抗体(mAb)を作製した。mAbは、ACの一部であるconoidとよばれる細胞小器官を特異的に認識することが明らかとなっている。さらにmAbはP属に対する交差反応を有することが分かった。本研究では、新たなワクチンの候補抗原を探索するためにmAbを用いて、ヒトのマラリアで最も致死率の高いP. falciparum(Pf)における抗原の同定を目指し、特性解析を行った。Pfをヒト赤血球で培養し、免疫蛍光染色法によりmAbの反応性と認識される抗原の局在を解析した。結果、遊離Mの先端部分に陽性反応を確認した。侵入直後の虫体では反応はみられず、これ以後の発育の全ステージ、trophozoite、schizont、および成熟Mで陽性反応が認められた。Pfを用いてSDS-PAGEを実施し、mAbによるウェスタンブロッティングを行った結果、50kDa付近に特異的なバンドが認められた。同様に二次元電気泳動を行ったところ、pI=9.7、50kDa付近に特異的な単一スポットが認められ、このスポットについてLC-MS/MS解析を行ったところ、mAbが認識する抗原は他種原虫のものと同様のものであることが明らかになった。マラリア原虫に対する交差性を確認し、抗原タンパク質を同定できたが、本原虫を用いた侵入抑制試験の実施の条件検討を行っているため、少々遅れている。本鶏型抗体の大量生産に向けてリコンビナント抗体の作製を試み、各Apicomplex門原虫との交差反応性を解析する予定である。Apicomplexa門(AP)には、ヒトや家畜に致死性の貧血や下痢症を引き起こす等、世界的に重要な原虫が数多く含まれる。これらの原虫に対して、今なお、治療・予防方法が確立しておらず、社会経済・畜産生産現場に多大な被害をもたらしている。同門の原虫の先端部分にはApical complex(AC)と呼ばれる共通に局在する複合体が存在する。本研究では、このACを特異的に認識するモノクローナル抗体を非哺乳動物つまり鶏を用いて作製し、原虫の侵入に関わる新規分子の探索および機能解析を行う。本年度は、まずは鶏に寄生するアイメリア原虫の中でも最も病原性の高い、Eimeria tenellaについて、交差反応性を解析した。方法は、幼雛に本原虫株を投与し、糞便中に排泄されるオーシストから、生鮮な胞子形成オーシストを得た。塗抹標本を作製し免疫染色を行った結果、侵入型虫体、スポロゾイトの先端に陽性反応が確認された。E. tenellaの可溶化タンパク質を用いた2次元電気泳動によるウエスタンブロッティングにより、認識される抗原タンパク質を同定できた。陽性スポットのLC-MS/MS解析の結果、これまでに他種原虫において同定されているタンパク質と同様のアノテーションのタンパク質であることが分かった。一方で、世界的に最も重要とされるマラリア原虫との交差反応性を確認するため、まずはマウス寄生性マラリア原虫であるP. vinckeiおよびP. yoeliiの系を立ち上げた。感染血液を用いて免疫染色を行った結果、侵入ステージおよび発育期により反応性が異なることが分かった。以上の結果より、本抗体が認識する抗原は、幅広くAP原虫に存在する共通タンパク質を認識する事が分かった。また、マウスのマラリア感染モデルは、今後、抗体治療解析において有用である可能性がある。本年度の計画通り、順調に計画は進展しており、国際的な雑誌に3報の論文を発表した。

侵入直後の虫体では反応はみられず、これ以後の発育の全ステージ、trophozoite、schizont、および成熟Mで陽性反応が認められた。Pfを用いてSDS-PAGEを実施し、mAbによるウェスタンブロッティングを行った結果、50kDa付近に特異的なバンドが認められた。同様に二次元電気泳動を行ったところ、pI=9.7、50kDa付近に特異的な単一スポットが認められ、このスポットについてLC-MS/MS解析を行ったところ、mAbが認識する抗原は他種原虫のものと同様のものであることが明らかになった。マラリア原虫に対する交差性を確認し、抗原タンパク質を同定できたが、本原虫を用いた侵入抑制試験の実施の条件検討を行っているため、少々遅れている。本鶏型抗体の大量生産に向けてリコンビナント抗体の作製を試み、各Apicomplex門原虫との交差反応性を解析する予定である。
持続可能な地域医療システム構築に必要な資源再配分と費用便益構造の研究

本研究では、持続可能な地域医療の制度設計が地域住民や医療提供体制にもたらす成果や便益について、定量的な分析を行った。その結果、1)地域高齢者の地域医療政策や制度への意識や評価を分析したところ、高齢者は医療の利便性や質が担保されれば、進んで地域医療改革のコストを負担する意識があること、2)海外及び国内調査等から、医療人的資源の不足を補い地域医療提供を効果的に行ううえで、専門看護師の役割が重要であること、3)周産期医療施設の集約化の社会経済的影響を、北海道を対象として需給両サイドから分析した結果、地域住民の満足はある程度高まったが、集約化施設もサテライト施設も費用が増加していること、が示された。本年度は研究初年であり、地域医療に関する医学、経済学、看護学等分野横断的な見解と先行研究の調査を実施した。また、海外における地域医療の概念と政策的動向についても、中国、米国などを中心に聞き取りなどにより情報収集をおこなった。並行して、東京、京都、大阪、福岡、熊本等におけるこの数年間の地域医療体制の変遷(医療機関ベースでの動向)について、医師や看護師、有識者に対する聞き取りを頻繁に実施し、その内容を反映して今年度後半では「地域医療に対する意識と資源整備に対する住民の支払い意志」に関するアンケート調査を実施した。この調査から、1)人々にとっての「地域医療」が、単に地理的特性としての地域ではなく、医療ニーズへの的確な対応という枠組みで認識されていること、2)子供の疾患、またガンなどの成人病疾患を持つ人々ほど、このような医療の適切性に対して強いsensitivityを持っていること(WTP値に対する高いオッズ比で示された)、3)医療費に対する高齢者の反応は、従来言われているほどネガティブではなく、むしろ価格と質との均衡関係の欠如感が医療費負担増に対する態度として表明されている可能性があること、等が明らかになり、地域医療を構築する際の資源の在り方について重要な示唆が得られた。地域医療の概念の整理、および地域医療における患者の意識と医療機関選択に関する基礎的分析を実施しその成果を国内、国際学会にて報告した。また、医師、看護師を交えた研究会を定期的に開催し、地域医療の再構築を議論する前提となる「医療崩壊」の実態、病院と在宅医療との連携の実態、地域医療情報ネットワークの形成実態などを議論した。国内における調査研究と並行して、海外の地域医療再編の動向についても調査を実施した。カナダでは地域における医療者不足の解消と医療提供体制の効率化を目指した、ITの活用による医療支援者(Health Assistants)の役割拡大プロジェクトに参加し、データ収集などの具体的な方法論を当地の研究者と議論するとともに、高齢者のホームケアに向けた自立支援(PCリテラシー)の資源としての住民ボランティアの参加状況を視察した。また、中国における医療制度改革の動向から、中国の地域医療におけるプライマリ・ケアから高次ケアまでの連携の問題について中国の大学研究者と議論し、共同研究態勢を構築した。以上の調査研究から、1)地域住民(若者高齢者)の地域医療に対する意識は、局住地域を中心としたプライマリ・ケアの範囲を想定したものであり、そのなかで自分が一番利便性の高い受診行動を選択する傾向があること、2)高齢者の医療制度そのものに対する意識は巷間言われるような消極的なものではなく、相応の費用負担を進んで行う意志を伴った、将来の医療制度設計に対するコミットメントがみられること、3)地域医療の推進には、医療者や施設等の専門資源のみならず、学生や地位住民の参加による高齢者の生活基盤向上の取り組みが重要であり、それを支援するシステムの構築が求められること、4)特に病院と在宅医療の連携に関して、医学的リスクの解消だけでなく、生活上のリスクの軽減解消を目指した、医療支援者を含む医療資源の再配分が考慮されるべきであること、が明らかになった。本年度研究では、これまでの研究経過で達成できていなかった点、すなわち、地域における医療の持続可能性を考慮した政策推進の結果が、地域住民や医療機関の便益にどのような影響を及ぼすか、および2)今日重要視されている医療政策上の課題において患者の医療の質および生活の質という実質的な便益を獲得するうえで、どのような資源の再配分が必要かについて、国内(北海道および比較のための他地域データ取集)および海外(カナダ)での調査を踏まえて、研究を実施した。また、本研究の重要な貢献である、国内外の研究者との情報共有に関して、シンガポール大学との共催により研究成果ワークショップをシンガポールで開催した。研究結果を要約すれば、まずカナダおよび日本での聞き取り調査から、地域における若年がん患者の在宅ケアを行い、患者のQOLを高めるためには、医療人的資源の不足を補い地域医療提供を効果的に行ううえで、がんの専門看護師の役割が重要であること、ま侘同時に、社会生活上のリスクを取り除くという看護ケアの視点から、患者の生活困難を考慮したQOL指標の開発が必要であるころが示された。

また、北海道を対象とする周産期医療施設の集約化の社会経済的影響の定量的調査から、施設集約化は地域住民(妊産婦等)の医療制度に対する安心感や満足をある程度高目るという点で一定の成果が確認できる一方、集約先施設においても集約元施設(サテライト施設)においてもともに、施設規模あたりの費用の増加が確認され、医療提供側の便益については課題があることが明らかとなった。当初計画には、国内45か所の地域医療先進地域での実態調査が挙げられていたが、現地の事情等によりそれらのうちの数か所の調査がまだ実施されていない。また、国外調査が付加されたため、その分の時間的ズレを含め、今年度研究にて遅れを調整する必要がある。25年度が最終年度であるため、記入しない。今後の推進方法として、1)国内の指定地域(大阪、札幌等)における地域医療推進の実態分析と資源再配分のモデル構築を進めるとともに、2)分析結果として挙げられた医療資源と、これまでの調査研究から示唆された非医療的資源の双方の再配分の在り方について、その費用便益評価を含めた具体策を提言することで、本研究課題の中心課題である「持続可能な地域医療のすがた」を明確にしていきたい。
第一原理計算を用いたトポロジカル物性の機構解明と新物質設計

本研究は、B01「トポロジーと対称性」実験班と連携し、角度分解光電子分光(ARPES)で得られたトポロジカル物質の電子構造を解明することを目的として、様々な物質の第一原理電子状態計算を遂行している。研究は予定通りに進んでおり、H30年度はトポロジカル物質と他物質との近接効果を調べるため、電荷密度波を示すTaS2上に蒸着されたBi薄膜、さらに、高温超伝導体であるBi2Sr2CaCu2O8上に蒸着されたBi薄膜の電子状態についての共同研究について成果を発表した。さらに、実験との共同研究と並行して、理論先行型の新物質開発を継続して行っている。1つには、トポロジカル絶縁体同士のヘテロ接合を想定したシミュレーションを進めた。代表的なトポロジカル絶縁体であるBi2Se3やBi2Te3などの原子層を重ねたヘテロ構造を設計し、様々な組み合わせの中からトポロジカル表面状態であるディラックコーンがエネルギーギャップ中に現れる理想的な積層パターンを得た。そのような表面状態が得られる条件として、各物質のスラブの仕事関数の違いが重要であることが分かった。また、アンチペロブスカイト構造を示すマンガン化合物のノンコリニア磁性相に着目し、巨大異常ホール効果を示す反強磁性体の物質設計を行った。その結果、Mn局在スピンから形成される多重極子の磁気対称性が磁気双極子と同じ既約表現に属する際に異常ホール効果が有限となり、その値はバンドフィリングおよびスピン軌道相互作用の大きさに大きく依存することが明らかとなった。研究計画で予定されていた実験班との連携による物性評価は順調に進展している。実験班の佐藤宇史教授とは毎月数回E-mailなどで議論を行っており、H30年度は数回東北大で打ち合わせを行った。特に上記に挙げたBi薄膜の共同研究は予想以上に速く進展した。Bi薄膜は膜厚や基板によって構造を大きく変えることが知られており、黒燐構造に類似した構造やハニカム構造など多彩な構造をとり得る。本研究では様々な構造歪みを考慮した100以上の構造でバンド計算を行い、ARPES測定で得られたバンド構造を良く再現する結果が得られた。それを基に、トポロジカル絶縁体とCDW物質との近接効果、さらに、トポロジカル絶縁体と超伝導体の近接効果であるマヨラナフェルミオンの可能性について議論を行い、共著論文が2本発表された。加えて、ディラック半金属ZrSiSについてもバンド計算を進めてARPES測定結果と比較を行っており、現在論文投稿準備中である。理論先行型の物質設計も学生の研究協力などによって予定通り行われている。昨年より継続して行っていたトポロジカル絶縁体同士のヘテロ接合に関するシミュレーションは、修士学生の助力のもと、様々な物質の組み合わせで表面バンドを計算して調べた結果、物質の仕事関数が表面バンドとバルクバンドのエネルギー差を産むという包括的な理解を得ることができた。最後に、磁気多極子と巨大異常ホール効果について、博士学生と研究を進めており、東北大金研の鈴木通人准教授に研究協力を仰ぎ、アンチペロブスカイト構造をもつマンガン化合物の様々な組成で異常ホール効果の計算を行った。現在これらの結果をまとめて学術論文への投稿を準備している。今後も実験班との連携を深め、新物質の電子状態を計算で明らかにし、実験結果と比較することでトポロジカル物性の微視的機構を明らかにしていく。現在のところ、ワイル半金属であることが示唆されているホイスラー合金のバンド計算を予定しており、とくに、非磁性相で現れる三重縮退点が表面バンドにどう寄与するかをスラブ模型の計算で明らかにしたい。また、計算資源に余裕があれば、ホイスラー合金に含まれる希土類の磁性を考えた計算を行い、磁性とワイル半金属物性の関係について議論したいと考えている。計算主導のトポロジカルヘテロ構造の設計では、新たに修士学生・博士学生に研究協力を依頼し、トポロジカル物質間の接合だけではなく、範囲を拡大して、トポロジカル物質とスピンバレー系半導体との接合、トポロジカル物質と磁性体との接合、二次元物質への電場印加によるトポロジカル物性の制御、など様々な系を対象にしたシミュレーションを行い、新規物性の実現を目指したい。なかでも、スピンバレー結合を示すMoS2は非磁性であるが空間反転対称性の破れによってブリルアンゾーンの角でスピン分裂が許されており、スピンバレーホール効果の応用が期待されている。トポロジカル物質との接合界面では、このようなスピンバレー結合にトポロジカル物性が付与され、バルクバンドでのスピン分裂に加えてエッジ状態のスピン分裂が生じ、新しいスピン伝導現象が現れるのではないかと予想している。計算シミュレーションで良い結果が得られれば、実験班にフィードバックを行い、新物質・新物性の検証を依頼する予定である。

1つには、トポロジカル絶縁体同士のヘテロ接合を想定したシミュレーションを進めた。代表的なトポロジカル絶縁体であるBi2Se3やBi2Te3などの原子層を重ねたヘテロ構造を設計し、様々な組み合わせの中からトポロジカル表面状態であるディラックコーンがエネルギーギャップ中に現れる理想的な積層パターンを得た。そのような表面状態が得られる条件として、各物質のスラブの仕事関数の違いが重要であることが分かった。また、アンチペロブスカイト構造を示すマンガン化合物のノンコリニア磁性相に着目し、巨大異常ホール効果を示す反強磁性体の物質設計を行った。その結果、Mn局在スピンから形成される多重極子の磁気対称性が磁気双極子と同じ既約表現に属する際に異常ホール効果が有限となり、その値はバンドフィリングおよびスピン軌道相互作用の大きさに大きく依存することが明らかとなった。研究計画で予定されていた実験班との連携による物性評価は順調に進展している。実験班の佐藤宇史教授とは毎月数回E-mailなどで議論を行っており、H30年度は数回東北大で打ち合わせを行った。特に上記に挙げたBi薄膜の共同研究は予想以上に速く進展した。Bi薄膜は膜厚や基板によって構造を大きく変えることが知られており、黒燐構造に類似した構造やハニカム構造など多彩な構造をとり得る。本研究では様々な構造歪みを考慮した100以上の構造でバンド計算を行い、ARPES測定で得られたバンド構造を良く再現する結果が得られた。それを基に、トポロジカル絶縁体とCDW物質との近接効果、さらに、トポロジカル絶縁体と超伝導体の近接効果であるマヨラナフェルミオンの可能性について議論を行い、共著論文が2本発表された。加えて、ディラック半金属ZrSiSについてもバンド計算を進めてARPES測定結果と比較を行っており、現在論文投稿準備中である。理論先行型の物質設計も学生の研究協力などによって予定通り行われている。昨年より継続して行っていたトポロジカル絶縁体同士のヘテロ接合に関するシミュレーションは、修士学生の助力のもと、様々な物質の組み合わせで表面バンドを計算して調べた結果、物質の仕事関数が表面バンドとバルクバンドのエネルギー差を産むという包括的な理解を得ることができた。最後に、磁気多極子と巨大異常ホール効果について、博士学生と研究を進めており、東北大金研の鈴木通人准教授に研究協力を仰ぎ、アンチペロブスカイト構造をもつマンガン化合物の様々な組成で異常ホール効果の計算を行った。現在これらの結果をまとめて学術論文への投稿を準備している。今後も実験班との連携を深め、新物質の電子状態を計算で明らかにし、実験結果と比較することでトポロジカル物性の微視的機構を明らかにしていく。現在のところ、ワイル半金属であることが示唆されているホイスラー合金のバンド計算を予定しており、とくに、非磁性相で現れる三重縮退点が表面バンドにどう寄与するかをスラブ模型の計算で明らかにしたい。また、計算資源に余裕があれば、ホイスラー合金に含まれる希土類の磁性を考えた計算を行い、磁性とワイル半金属物性の関係について議論したいと考えている。
金薄膜に配向固定したミオシン単分子膜での異方的弾性測定と構造変化相関

計画当初、金薄膜を想定していたが、その後特別な条件以外には干渉の条件を金では得られないことが明らかになった。そこで現在、銀を用いることで解決を図っている。ところで、マイカ基板から蒸着膜が剥がれないようにするためには、クロムが最適である。マイカへの銀の接着性・破壊強度を高めるためにはクロム5nmを蒸着すると、この処理のために通常干渉条件が著しく阻害される。ただし、銀/マイカと銀/クロム/マイカを互いに向き合わせる非対称系では、干渉を阻害せずにコントラストのよい等高干渉縞を観察することができる。ただし、干渉位置の変位から平面間隔を求めるには解析解がないのでマトリクス法を用いて数値計算を行って、求めた。そして、1分子膜としてマレイミド基を銀表面に自己会合的に修飾することができ、膜厚が約1nmであることが確認された。この基板に、変異性ミオシン(C末側に、active SHが融合)SIを配向固定することにも成巧した。ATPの有無によって、ミオシンSI吸着層の厚さが著しく変化することが明らかになった。ATPの無い時に比べて、ATP存在時には、層厚が25nm減少することを見い出した。また、同時測定された弾性率(ヤング率)は、層厚の変化に応じて変化し、0.1GPaオーダーの柔かさを示すことがわかった。この値は、以前物理吸着に基づいて、ウサギミオシンSIのヤング率測定で得た値より、1桁値が低い。従って、配向固定することによって、著しい実験系の改善が計られた。