hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強磁性・反強磁性半導体を用いた超高速スピントロニクスに関する研究

分子線エピタキシ法によりGaAs基板上にCuMnAsの結晶成長を行った。反射高エネルギ電子線回折による結晶成長表面のその場観察を行い、ストリークパターンが観測されたことから、単結晶薄膜の結晶成長に成功していることが分かった。誘導結合プラズマ質量分析計を用いた組成分析により、結晶成長した単結晶薄膜がCuおよびMnを含有していることを確認した。エネルギ分散X線分光法により元素マッピングを行い、CuおよびMnが結晶中に均一に分布しており偏析等がないことを確認した。結晶成長後にX線回折測定を行ったところ、CuMnAsの回折ピークが観測され、成長した試料がCuMnAs単結晶であることが確認できた。また、磁化率の温度依存性を測定したところ、磁化率は温度上昇に伴い増加し400ケルビン付近でピークを取ることから、CuMnAsが室温以上のネール温度を有する反強磁性体であることが確認できた。反強磁性金属PtMnと強磁金属パーマロイの積層構造における電流-スピン変換効率を決めるために、パーマロイに強磁性共鳴を励起した際に下地のPtMnに生じる直流電圧信号の測定を行った。直流電圧信号の一部は逆スピンホール効果から生じており、電流-スピン変換が行われることが分かった。併せて非磁性金属Taと強磁性金属パーマロイの積層構造において、パーマロイに強磁性共鳴を励起した際のスペクトルの半値幅を調べると、下地層が反強磁性金属PtMnの場合のそれよりも小さく、下地層が反強磁性金属PtMnの場合にはより効率の良い電流-スピン変換が行われている可能性を示唆した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。Liドナーを共添加した強磁性半導体(Ga,Mn)As薄膜の面内磁気異方性および面内異方性磁気抵抗効果の温度依存性を測定した。異方性の大きさと方向が温度の関数であり、一軸異方性の符号が温度変化に伴って反転することを見出した。一軸異方性の符号が変化する温度において異方性磁気抵抗効果の符号も反転することを明らかにした。一方で、同時に測定したプレーナー・ホール抵抗の符号は温度に依存しなかった。プレーナー・ホール抵抗は異方性磁気抵抗の横成分と考えられていることから、従来の理解の範囲内ではプレーナー・ホール抵抗の符号は異方性磁気抵抗効果のそれと同時に変化することが期待されるが、それとは異なる結果を得た。このような振る舞いは過去に報告されておらず、強磁性半導体中の電流磁気効果の起源を明らかにするための有用な知見を得ることができた。分子線エピタキシ装置の分子線源としてLi、Cuを導入し、反強磁性半導体LiMnAsおよびCuMnAsの結晶成長に着手した。良質な単結晶を得るための分子線フラックス比、基板の選択、基板温度・成長速度の最適化を進めている。反強磁性金属PtMnと強磁性金属パーマロイの積層構造において、パーマロイに強磁性共鳴励起した際にPtMn中に逆スピン・ホール効果によって発生する直流電圧信号を観測した。反強磁性体中での電流-スピン流変換効率を決めるための定量的解析を進めている。ドナーを共添加した強磁性半導体に関する研究においては、異方性磁気抵抗効果とプレーナー・ホール効果の符号が異なるという強磁性半導体の電流磁気効果を理解する上で重要な現象を観測し、期待以上の成果が得られた。反強磁性半導体の結晶成長に関しては、分子線エピタキシ装置への材料の導入を終え、良質な結晶を得るための成長条件を検討している段階にある。既存材料である半導体GaAsや強磁性半導体(Ga,Mn)As上にエピタキシャル成長可能な反強磁性半導体材料(CuMnAs等)を作製に向けて結晶成長条件の吟味を引き続き行う。

作製した反強磁性半導体の結晶特性、電気特性、磁気特性評価を行う。また、磁気輸送測定を行うことで、磁化ダイナミクスの高感度な検出に用いることができる電流磁気効果(異常ホール効果、異方性磁気抵抗効果)についての検討を行う。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
動的環境における計算幾何学と計算位相幾何アルゴリズムに関する研究

本研究では,これまでに計算幾何学の分野で開発されてきた既存の幾何アルゴリズムを,動的環境に対応できるようにすること,また,データ数が非常に多い場合にも適用可能になるように拡張することを目的としている.それと同時に,幾何情報処理のための位相幾何アルゴリズムの開発も目的としている.計算幾何学の地理情報システムへの応用として,地図に注記(ラベルと呼ぶ)を配置するラベル配置問題が挙げられる.どのような地図に,どのような対象に対してラベルを配置するかによってさまざまな問題が考えられる.本研究では,配置したラベルの見やすさを表す目的関数を設定し,道路網に道路名を表すラベルを重なることなく配置する問題,平面上に配置されるラベルの重なりを許した場合に一つの点に重なるラベル数の最大値を最小にする問題などを研究してきた.また,昨年度に引き続き,東京のような複雑な地下鉄の路線図を駅名を表すラベルと共に自動描画する研究も行った.動的な環境における幾何情報の処理に関しては,自律移動ロボットの経路計画に関する研究を始めたところである.これは,まだ研究に着手したところであるので,課題も多いが,他分野との融合を見据えて研究を行っている.3次元幾何形状に関しては,視線の方向によってことなる物体に見える3次元物体を構成する手法を提案し,錯覚現象との関連性を数理的に調べることを行った.研究成果がまとまったものは国内研究集会や学術雑誌などで公表を行ってきた.研究成果をまとめている段階のものは,まとまり次第,公表を行う予定である.各種のラベル配置問題において,平面上に交差を許してラベルを配置する問題において,1つの点に重なるラベルの最大数を最小化する問題に関して既に開発したアルゴリズムの改良を行ってきた.一定の成果が得られたので,発表の準備を行っている.道路網に道路名を埋め込む問題に関しては,新しい手法を開発してはいるが,もう少し改良をする必要があると考えており,引き続き研究を進める予定である.ラベル付きの大規模な路線図の自動生成に関しては,追加実験で得られた結果を加えて,学術論文として公表する予定である.自律移動ロボットの経路計画に関する研究は,研究を始めたばかりではあるが,障害物や視覚センサーで得られる情報は幾何情報であるので,これまでの研究成果や既存の結果を利用して,安全な経路の生成を試みている.3次元形状の変形によって,位相情報を変えることなく,さまざまな性質をもつ物体を構成する研究に関しては,口頭発表によって研究成果を公表してきた.最終年度となるので,ラベル配置問題において,平面上に交差を許してラベルを配置する状況における問題である,1つの点に重なるラベルの最大数を最小化する問題において,これまでに得られた成果を学術論文として投稿する準備を進める.また,ラベル付き大規模路線図の自動生成に関しては,必要な追加実験などを行いながら,これまでの研究で得られた結果を学術論文としてまとめる作業をし,公表に向けた準備をする予定である.道路網に道路名を埋め込んで表示する問題に関しては,NP困難な問題であるので,近似保障のあるアルゴリズムの開発や実データでの有効性を示すことを目標に研究を進める.また,動的な環境として,自律移動ロボットの経路計画に関する研究を本年度から開始したところであるので,ロボティックスの分野への計算幾何学の応用を見据えて,研究を進めて行く.3次元形状処理に関する研究では,与えられた視線を基に形状を構成する手法を開発してきたので,その性質を明らかにし,適用範囲を広げていく予定である.本研究では,既存の幾何アルゴリズムを動的環境や膨大なデータ数に対応できるように再構築し,幾何情報処理のための位相幾何アルゴリズム整備を目的としている.また,開発した幾何アルゴリズムを広く利用してもらうために,アルゴリズムの動作や実行結果を可視化する手法に関する研究も行っている.初年度であるため,これまでにも研究を行ってきた地理情報システムにおける最適化問題に関して,動的環境における問題点の洗い出しから,本研究を開始した.地図が拡大縮小したり,回転したりするような状況において,注記を表す長方形(ラベルと呼ぶ)は地図上の幾何データと考えられ,ラベルが重ならないように配置する問題を解くアルゴリズムを開発し,それを計算量理論を用いて解析を行ってきた.また,注記を配置したい点が非常に多くある場合においては,ラベルが重なってしまう状況が起こり得るが,そのような場合に重なっている状況を評価する指標を与え,その指標に基づいた近似アルゴリズムを開発した.路線図の自動生成も地理情報システムにおいては重要な課題の一つであるが,これまで作成できていなかった東京の地下鉄の路線図を生成できる手がかりを得ることができた.位相幾何学的手法に関しては,サーフェスメッシュの一種と考えられるワイヤーフレーム形状の変形や3次元物体としての性質などに関する研究を行ってきた.特に,3次元内のワイヤフレームに対して,それを異なる方向から平面に射影すると異なる物体(多視点ワイヤーアートと呼ぶ)に見えるように構成する手法を提案し,実際に3Dプリンタを用いて実現した.また,サーフェスメッシュから3次元構造の位相情報を取り出したものであるReebグラフを効率良く計算する手法を提案している.(1)動的環境における問題に対する計算幾何学的アプローチ,(2)位相幾何学の各種不変量の計算手法の開発,(3)アルゴリズムの動作と結果の可視化の3つの課題に焦点を当てて研究を行ってきた.(1)については,研究の成果を研究会で発表を行い,一部は学術雑誌に採録が決定し,また国際会議での発表を行う予定になっている部分もある.また,開発したアルゴリズムの動作や結果はそれぞれに可視化を行っており,(3)も順調に進んでいるといえる.

位相計算幾何学に関する(2)に関連する研究としては,Reebグラフの構成手法の効率化についての研究を行い,学会において成果発表を行った.また,多視点ワイヤーアートに関する研究も研究会において発表を行っている.本研究では,既存の幾何アルゴリズムを動的環境やデータ数が非常に多い場合に対応できるように再構築し,幾何情報処理のための位相幾何アルゴリズム正義を目的としている.また,開発した幾何アルゴリズムを広く利用してもらうために,アルゴリズムの動作や実行結果を可視化する手法に関する研究も行っている.地理情報システムにおいて,地図にラベルを配置するときの良さを表現する指標を与え,それを最適化することが行われている.ラベルを配置したい点が多くある場合にはラベルが重なってしまうことが起こり得るが,重なっている状況を評価する新しい指標を与え,それにもとづいた近似アルゴリズムを提案した.また,大規模で複雑な東京の地下鉄路線網に対する路線図を自動生成する方法を提案した.既存手法では東京の地下鉄路線図に対しては,路線図の生成と駅名ラベルの配置を同時に行うことが出来なかった.そのような大規模な問題に対しても駅名のラベルを配置した路線図を描画することが可能になった.位相幾何学的手法に関しては,サーフェスメッシュの一種と考えられるワイヤーフレーム形状の変形や3次元物体としての性質などを調べる研究を行ってきた.特に,3次元内のワイヤーフレームに対して,それを異なる方向から平面に射影すると異なる物体にみえるものを多視点ワイヤーアートと呼び,それを構成する手法を提案し,3Dプリンタを用いて実際に作成した.また,サーフェスメッシュから3次元位相情報を取り出したものであるReebグラフを効率よく計算する手法に関する研究も行った.得られた成果は,国内研究集会,国際会議,学術雑誌などで公表を行った.本研究では,(1)動的環境における問題に対する計算幾何学的アプローチ,(2)位相幾何学の各種不変量の計算手法の開発,(3)アルゴリズムの動作と結果の可視化,の3つの課題に焦点当てて研究を行ってきた.(1)については地理情報システムにおけるラベル配置問題に関する研究成果を学術雑誌ですでに公表した.点重なり最小化問題という新しい定式化を行い,その解法を提案したが,これに関しては,国際会議において研究成果を発表し,学術雑誌への投稿の準備を進めている.また,大規模で複雑な路線図を自動生成するアルゴリズムを開発し,国際会議で発表を行った.(2)に関する研究としては,Reebグラフに関する結果を公表した.多視点ワイヤーアートに関する結果は国際会議で発表を行っている.開発したアルゴリズムの動作や結果はそれぞれに可視化を行っており,(3)も順調に進んでいると考えられる.本研究では,これまでに計算幾何学の分野で開発されてきた既存の幾何アルゴリズムを,動的環境に対応できるようにすること,また,データ数が非常に多い場合にも適用可能になるように拡張することを目的としている.それと同時に,幾何情報処理のための位相幾何アルゴリズムの開発も目的としている.
形態形成と生理過程を考慮した水稲の3次元生育シミュレーターの開発

水稲の形態形質は,栽培環境,品種によって大きな変異が認められるとともに,生産性にも顕著な影響を及ぼす.本研究では,気象や栽培条件の影響を取り入れた水稲の生育・形態シミュレーターの開発を試みた.全体のモデルは開発の途にあるが,それを構成する発育ステージ,出葉,分げつ発生,節間伸長,器官空間配置,群落内光環境に関するサブモデルについては次に示す成果を得た.発育ステージと気温から主稈葉齢を推定するモデルを富山県における作況試験によって検証したところ,本モデルは過去15年間の主桿総葉数の変異を高い精度で推定することがわかった.節位ごとの分げつの出現確率に及ぼす気温,栽植密度の影響を富山県における栽培試験データを基に解析し,経験的ではあるが主要な栽培環境要因を取り入れた分げつ増加モデルを提示した.札幌および京都で栽培したコシヒカリの形態データを解析し,葉位別葉身長推定モデルを開発するとともに,地域,年次,窒素供給量による葉身長の変異が,幼穂形成期以前には小さく,それ以降に大きくなることを示した.また,高CO_2濃度が葉身長に及ぼす影響は品種によって異なること,葉身形態の遺伝的変異は,葉身長と葉幅との比率にもっとも顕著に現れること,葉身長・葉幅比が著しく異なる品種でも,個葉面積は葉身長と葉幅に0.75を乗じることによって推定できることなど,環境と遺伝子型の相互作用をモデルに反映させるための重要な基礎情報を得た.器官の空間配置については,葉身形態をポリゴン集合体として表すことによって群落内の光環境の再現や仮想層別刈り取りも可能になった.また,窒素およびCO_2濃度の影響を考慮した光合成速度サブモデルの開発を行った.これらによって形態と環境情報から,光合成推定に必要な情報を提供できる.水稲の形態形質は,栽培環境,品種によって大きな変異が認められるとともに,生産性にも顕著な影響を及ぼす.本研究では,気象や栽培条件の影響を取り入れた水稲の生育・形態シミュレーターの開発を試みた.全体のモデルは開発の途にあるが,それを構成する発育ステージ,出葉,分げつ発生,節間伸長,器官空間配置,群落内光環境に関するサブモデルについては次に示す成果を得た.発育ステージと気温から主稈葉齢を推定するモデルを富山県における作況試験によって検証したところ,本モデルは過去15年間の主桿総葉数の変異を高い精度で推定することがわかった.節位ごとの分げつの出現確率に及ぼす気温,栽植密度の影響を富山県における栽培試験データを基に解析し,経験的ではあるが主要な栽培環境要因を取り入れた分げつ増加モデルを提示した.札幌および京都で栽培したコシヒカリの形態データを解析し,葉位別葉身長推定モデルを開発するとともに,地域,年次,窒素供給量による葉身長の変異が,幼穂形成期以前には小さく,それ以降に大きくなることを示した.また,高CO_2濃度が葉身長に及ぼす影響は品種によって異なること,葉身形態の遺伝的変異は,葉身長と葉幅との比率にもっとも顕著に現れること,葉身長・葉幅比が著しく異なる品種でも,個葉面積は葉身長と葉幅に0.75を乗じることによって推定できることなど,環境と遺伝子型の相互作用をモデルに反映させるための重要な基礎情報を得た.器官の空間配置については,葉身形態をポリゴン集合体として表すことによって群落内の光環境の再現や仮想層別刈り取りも可能になった.また,窒素およびCO_2濃度の影響を考慮した光合成速度サブモデルの開発を行った.これらによって形態と環境情報から,光合成推定に必要な情報を提供できる.本研究は,これまでの水稲生育モデルと3次元形態情報を有機的に関連付けることによって,実用的で多分野へ応用可能な生育シミュレータを開発しようとするものである.開発を試みるモデルは,イネの基本構造に関するモジュールと生理機能に関するモジュールから構成される.このうち本年度は,基本構造モジュールを開発するための基礎情報を収集した.イネの基本構造は,主として出葉速度,分げつ芽数の決定,分げつの生長,葉身の形態によって決定される.まず,構造決定の基礎になる主稈総葉数の変化を,中川の発育・葉数決定モデルにより表し,形態記述プログラムに導入した.次に,分げつ増加を主稈葉数によって規定される分げつ芽数と分げつ出現歩合の積で表し,分げつ出現歩合が発育ステージによってどのように変化するかを富山における約20年間の作況試験のデータから解析したところ,分げつ出現歩合は移植から分げつ盛期(発育指数=0.7)頃までほぼ直線的に増加し,以降幼穂形成期にかけて急激に減少することがわかった.また,札幌において冷水掛け流し試験を行い,水温が分げつ増加に及ぼす影響を検討したところ,低水温は主として葉齢増加の抑制を通じて分げつ芽数に影響するものの,分げつ出現歩合に対する水温の影響は小さいことが示唆された.ポット試験で得られた葉身の形態情報を解析したところ,葉身長は葉位の正規分布関数として簡便に示されること,分げつ茎の最大葉身長は主茎における分げつ出現位の関数により表されることがわかった.葉身長と葉身幅のアロメトリックな関係を調査したところ,主茎葉,分げつ茎葉,止葉ごとに異なるパラメータが必要であることがわかった.今後,さらに葉身や分げつ茎の3次元位置情報を収集するとともに,群落内の光環境および光合成のアルゴリズムを導入する予定である.本研究は,生理過程に基づく水稲生育モデルと3次元形態情報を有機的に関連付けることによって,実用的で多分野へ応用可能な生育シミュレータを開発しようとするものである。

開発を試みるシミュレータは,イネの基本構造に関するモジュールと生理機能に関するモジュールから構成される。本年度は昨年度に引き続き,基本構造に関する基礎情報を収集してそのモデル化を行うとともに,生産に関与する主要な生理過程である光合成速度を葉身窒素,CO_2濃度および光強度からモデル化した。イネの基本構造は主として葉数,分げつ芽数,分げつの生長,葉身,稈,穂の形態によって決定される。このうち,発育,主稈総葉数,分げつ増加に関するサブモデルの妥当性を,富山県における過去15年間のコシヒカリ作況試験データを検討した。その結果,気温および日長の関数からなる発育サブモデルは,出穂期の変動と葉齢の動態を高精度で捉え得ることがわかった。分げつ数サブモデルは,分げつ出現歩合に温度の関数で導入することによって,分げつ増加の年次変動をよく説明した。また,京都および札幌にて行ったコシヒカリのポット試験から,葉身長,葉幅を分げつ節位ごとの葉位の関数として示すモデルを提示した。穂の着粒構造を頂端分裂組織の成長停止,それに伴う分枝原基の分化開始およびその成長抑制からモデル化したところ,モデルパラメータを変化させるだけで,さまざまなサイズ,形の穂をシミュレートすることが可能であった。光合成速度にFarquhar modelを適用したところ,異なる葉身窒素,発育ステージ,光環境の影響をよく説明することがわかった。今後,以上のサブモデルを統合するとともに,各器官の空間配置,乾物,窒素の分配などを導入する予定である。本研究は,生理過程に基づく水稲生育モデルと3次元形態情報を有機的に関連付けることによって,実用的で多分野へ応用可能な生育シミュレータを開発しようとするものである。昨年度までにコシヒカリの孤立条件個体の形態計測を行い,そのモデル化を試みた。本年度は,圃場で栽植密度や植付け本数の異なる条件で栽培したコシヒカリの生育,形態情報を収集・解析するとともに,26品種・系統の葉身形態の遺伝的変異を調査して簡易な形態記述方法を検討した。植付け本数・栽植密度がコシヒカリの分げつ出現歩合に及ぼす影響は第3節の1次分げつで顕著に認められた。第3節の1次分げつ出現歩合は,m^2当たりの個体数および温度の関数として簡易に表すことができた。一方,上位節の分げつ出現歩合は,相対分げつ位が7以上になるとほぼ直線的に減少した。以上の関係に基づき,栽植様式や温度条件を考慮した分げつ形成モデルを構築した。止葉を含む上位35枚の葉身形態の遺伝的変異を解析したところ,葉身長,葉身幅ともに大きな変異が認められたが,両者の関係は一様ではなかったことから,葉身形態の遺伝的変異を表すためには長さと幅を個別に取り扱い必要があることが示唆された。一方,個葉面積は,品種に関わらず,個葉面積=0.75×葉身長×葉身幅によって表されることが示された。さらに個葉形態は12個の直角三角形の組み合わせによって近似できた。以上の情報は,群落内光シミュレーションの簡易化に役立つものと考えられた。この他,圃場条件において3次元形態情報とあわせて群落内の光強度の測定も行った。これらのデータは,光シミュレーションの検定に使用する予定である。
Sox17-GFPトランスジェニックマウスを用いた着床メカニズムの解析

本研究では、Sox17-GFPノックインノックアウトマウス(Sox17-GFPマウス)を用いてSox17の子宮における発現パターンや着床への影響について解析を行った。Sox17-GFPマウスではメス出産時の産仔数が減少する傾向にあった。そこで、まずはその原因が胚側、母側のどちらにあるのかを検討した。その結果、排卵および受精、in vitroでの胚発生は野生型由来と差が見られなかったにも関わらず、交配後6.5dpcで着床状態を確認したところ、Sox17-GFPメスマウスでは野生型に比べて着床数が減少した。また着床前胚の免疫蛍光染色の結果、Sox17は野生型と比較してその発現に差は観察されなかった。これらのことから、Sox17-GFPマウスで産仔数が減少する原因は胚ではなく母側にあり、着床の過程で何らかの異常が生じている可能性が高いことを見いだした。さらに母側の子宮において、Sox17の発現はプロゲステロン産生時期に関わらず子宮内膜に強く発現していることを確認し、続けて胚が子宮に着床する瞬間の解析を進めている。またSox17が子宮での着床時に機能しているのかどうかをより詳細に解析するため、子宮特異的にSox17を欠損するコンディショナルノックアウトマウスの作成も進め、Sox17floxマウスをプロゲステロン受容体Creマウスと交配し、Sox17子宮特異的欠損マウスを作成した。Sox17の機能相補が予想されるSox7についても同様に欠損させるため、Sox7floxES細胞を購入し、ESインジェクションによりキメラマウスの作成を行った。着床、妊娠の過程におけるSox17の役割の解明を目指し、着床および妊娠維持の機構を明らかにすることは、マウスでの体外受精の着床率の向上・安定が望め、また着床率の向上と安定はヒト不妊治療への応用も期待できることから、臨床的にも意義のある研究と言える。本研究では、Sox17-GFPノックインマウスを用いて胚が子宮に着床する機序を解析し、胚側および子宮側で発現するSox17が着床にどのように作用するのか、その分子メカニズムを明らかにすることで、胚の着床率の安定と向上を目指すことを目的としている。本研究の特色・独創性は、申請者のグループが単離したSox17がプロゲステロンと相互作用する点に着目し、着床、妊娠の過程におけるSox17の役割の解明を目指す点にある。さらに子宮だけでなく、卵巣、卵管を含めた着床、妊娠維持の機構を明らかにすることでマウスでの体外受精胚の着床率の向上・安定が望める。また着床率の向上と安定はヒト不妊治療への応用も期待でき、臨床的にも意義のある研究であるといえる。本研究では、Sox17遺伝子座にGFPをノックインしてSox17をノックアウトしたSox17-GFPノックインマウスを用いて、Sox17並びに機能相補が予想されるSox7の着床および胎盤形成における発現パターンの解析、胚の着床前後の組織学的解析、並びに遺伝子解析を進めている。当初予定していたマイクロCTを用いた組織学的解析では着床部分の解析に必要な解像度が得られなかったため、切片による着床関連遺伝子の組織化学的解析を生体内の着床前後胚を用いて実施した。また、Sox17-GFPノックインマウスではメスの産仔数が減少する傾向にあり、その原因は排卵および受精ではなく着床の過程にある可能性が高いことを見いだした。今後、Sox17の子宮での着床時の機能を解析するため、子宮特異的にSox17およびSox7を欠損するコンディショナルノックアウトマウスの作成を進めている。

着床、妊娠の過程におけるSox17の役割の解明を目指し、着床および妊娠維持の機構を明らかにすることは、マウスでの体外受精の着床率の向上・安定が望め、また着床率の向上と安定はヒト不妊治療への応用も期待できることから、臨床的にも意義のある研究と言える。平成25年度に実施を予定していた研究計画である、1組織化学的な解析を用いたマウス着床機序とSox17およびSox7の発現パターンの解析、2体内(in vivo)着床と着床モデルを利用したin vitro着床の比較、3細胞極性におけるSox17の役割の解析、4卵巣結紮マウスを用いた排卵と着床の関係およびSox17の役割の解析、5Sox17ノックアウト、Sox7ノックダウン胚における着床の表現型の解析、のうち1、4についておおむね計画通りに実施できている。3についてはマウスを作成でき、解析に進む段階である。25については解析方法の変更を検討し、卵管・子宮でのSox17、Sox7の機能を解析するため子宮特異的にSox17およびSox7をノックアウトするマウスの作成を進めている。平成25年度までに、Sox17-GFPノックインマウスではメスの産仔数が減少する傾向にあり、その原因は排卵および受精ではなく着床の過程にある可能性が高いことを見いだした。平成26年度は、Sox17を胚の栄養外胚葉のみで欠損するマウスを作成し、その表現型を解析する予定であった。しかしSox17-GFPノックインマウスにおいてメスの産仔数が減少する原因は胚ではなく子宮側である可能性が示唆されたため、より詳細にSox17の着床時の子宮側での機能を解明するため、予定していた栄養外胚葉でのSox17欠損マウスではなく、プロゲステロン受容体Creマウスを用いて子宮特異的にSox17を欠損するマウスを作成し、解析を進めることとした。Sox17の機能相補が予想されるSox7も同時に欠損するマウスの作成も進め、解析を行う予定である。また当初予定していたマイクロCTによる着床部位の解析では、解析に必要十分な解像度が得られなかったことから切片による組織化学的な解析を行っているが、同時に透明化処理を用いた子宮と胚の可視化による解析も取り入れる予定である。当初予定していた胚の栄養外胚葉特異的Sox17欠損マウスから、子宮特異的Sox17欠損マウスの作成に計画を変更した。子宮特異的Sox17欠損マウスを作成するために必要なプロゲステロン受容体CreマウスをThe Jackson Laboratoryから購入する準備を進めていたが、2013年11月の販売開始であった予定が2014年2月まで延期となってしまい、購入手続きを含めると平成25年度内に入手することが困難であったため、次年度に繰り越しを行った。プロゲステロン受容体Creマウスを用いて子宮特異的Sox17欠損マウスを作成し、子宮における胚の着床時にSox17がそのように機能しているのか、より詳細に解析を行う。
急速熱酸化法による酸化チタン誘電体皮膜の形成と特性評価

1.チタンの熱酸化挙動の調査と皮膜のキャラクタリゼーション1)緻密な熱酸化皮膜の生成条件:従来の報告のように昇温速度が小さく、高温で酸化した場合、皮膜は多孔質になりすいが、純酸素中、昇温速度を20K/s以上とし、1273K以下で200nm以内の厚さであれば緻密な酸化物が得られることがわかった。2)生成物の検討:アナターゼ型からルチル型への変態は従来報告されている温度とほぼ一致し、973-1073Kの間で起こった。誘電体として有望なルチル型の皮膜を得るためには1073-1273Kの温度範囲で成膜すればよい事がわかった。2.皮膜の電気的特性の測定電流-電位挙動の検討:キセノンランプを光源として、暗電流と光電流の測定を行った。1で挙げた最適条件で作成した皮膜は標準水素電極参照で2V以下のアノード分極下ではほとんど暗電流は流れず、n型半導体の特性である整流作用を示した。いっぽう光照射下では標準水素電極参照で0V付近から電流を観測したが、値は小さく、また作成条件による差異はあまり見られなかった。3.表面処理による皮膜の電気的特性の改善遷移金属元素の添加効果:上記の2までの内容が年度当初の研究計画であったが、あまり良い電気的特性は得られなかったので、年度途中より純チタンの熱酸化に加え、不純物として表面に遷移金属をドープした材料について、同様に熱酸化、電流-電位挙動の検討を行った。ニッケル、クロムなど、高温で2価や3価が安定な遷移金属では添加効果がなかったが、タングステン、モリブデンなど5価以上が安定な金属をドープした場合には、光電流が10倍以上増大するという結果が得られた。この原因については現在検討中である。
レヴィー小体病の認知機能に関する、前方視的・後方視的研究

【目的】レヴィー小体病(LBD)剖検例の、中枢・末梢自律神経病理と臨床症状の後方視的研究、それを基盤とした前方視的臨床縦断研究、その両者の結合により、LBDの認知機能の背景病理を明らかにする。【方法】当施設DNA保存連続開頭剖検1590例より臨床・画像所見を抽出、抗リン酸化αシヌクレイン抗体(psyn)免疫染色で、中枢・末梢神経病理を再検討した。病理学的研究結果を基に、臨床クリニカルパス・データベース基盤を作成した。【結果】後方視的研究:DNA保存1590例の中枢神経病理再検索は完了、肉眼病理所見とレヴィー小体スコアによる病理学的評価と、認知症・パーキンソン症状に基づくステージ分類を続行、前者と後者は完全には一致せず。末梢自律神経系評価は663例まで施行。副腎のLBD病変と、臨床病理学的LBDパーキンソン病(PD)は認知症の有無にかかわらず完全一致。一方レヴィー小体型認知症(DLB)では、Alzheimer病(AD)や、高齢者タウオパチーを伴う場合は、陰性例が1/3に存在。皮内神経は、同様の傾向を示すが、感度が低い結果であった。前方視的研究:上記結果をもとに、パーキンソン病関連疾患初診例のクリニカルパスを作成、前方視的追求を開始。項目として、臨床症状は、UPDRS、神経心理検査としてはMMSE、長谷川式認知症スケール、FAB、SDS、自律神経症状は、Tilt testとCV-RR、画像はMRI・血流SPECT統計画像、臨床検査は髄液タウ、リン酸化タウ、アミロイドβ蛋白、HVA、5HIAA測定を必須とし、MIBG心筋シンチ、FDG/Dopamine PETを適宜追加することとした。現在症例蓄積中である。【結論】LBDの中枢神経病変と認知症状の対応は、末梢自律神経の臨床病理学的検索で、背景病理をより明瞭にできる可能性が示された。【目的】Lewy小体による認知障害発症機構、早期診断、予防への試みとして、Lewy小体関連軽度認知障害(mild cognitive impairment : MCI)の背景病理を追求した。【対象】高齢者ブレインバンク内、解剖承諾書の同意に基づき1995年1月よりDNAが保存され、apoE遺伝子多型解析が完了した、2003年12月までの1120開頭連続剖検例を対象とした。【方法】研究代表者と神経内科専門医一名が独立して病歴を検索し、CDR0.5で、年齢相応の物忘れあるいは認知障害の記載があり、記憶障害に基づく病気療養上の問題の既往がある例をMCI該当例として抽出した。一致すれば採用、不一致の場合、主治医への問い合わせ、主治医を通した主たる介護者へのインタービューを行った。神経病理学的検索に、ブレインカッテイングカンファランスにおける、臨床・画像と合わせた詳細な肉眼観察の上、代表的部位を、抗リン酸化タウ、Aβ、ユビキチン、αシヌクレイン、アポE4特異抗体を用い、Ventana NX20自動免疫染色装置を使用して検索、老化構造物を半定量化し、血管障害病変と併記した。【結果】170例がMCI相当症例として抽出、Lewy小体病変がMCIの主因と考えられ、パーキンソン症状の記載がない純粋型は7例、AD病変と併存するものが3例であった。男女比、平均年齢、apoEε4遺伝子頻度、Lewy小体スコアは、純粋型、AD合併型でそれぞれ、4:3と2:1、87.6と86歳、21.4%と0%、全例移行型と、移行型1例新皮質型2例であった。純粋型の1例に、死亡2年前より悪夢の既往があった。【考察】Lewy小体病変によるMCIの頻度は、痴呆疾患におけるDLB、AD+DLBの頻度から予想される症例数が存在した。新皮質型が、AD病変が併存しないと認めない点、睡眠異常を認める症例がある点が、新知見である。

項目として、臨床症状は、UPDRS、神経心理検査としてはMMSE、長谷川式認知症スケール、FAB、SDS、自律神経症状は、Tilt testとCV-RR、画像はMRI・血流SPECT統計画像、臨床検査は髄液タウ、リン酸化タウ、アミロイドβ蛋白、HVA、5HIAA測定を必須とし、MIBG心筋シンチ、FDG/Dopamine PETを適宜追加することとした。現在症例蓄積中である。【結論】LBDの中枢神経病変と認知症状の対応は、末梢自律神経の臨床病理学的検索で、背景病理をより明瞭にできる可能性が示された。
重金属汚染のバイオレメディエーション:有用遺伝子の構築と浄化モデル系への適用

水銀浄化に用いるPseudomonas K-62株の水銀耐性遺伝子の構造、機能、制御機構および浄化に利用し得る遺伝子の構築とその利用性について検討し、以下の成果を得た。1)本菌株のもつpMR26の上に二組の水銀耐性オペロンが存在すること、またその塩基配列(4447bpと1848-bp)が全て明らかとなった。2)オペロン上のmerTとmerPはHg^<2+>のみならずびC_6H_5Hg^+の輸送にも関与することが判明し、この両遺伝子は水銀浄化に利用できると判明した。3)しかし、オペロン上に存在するの新規遺伝子merGはC_6H_5Hg^+の細胞内透過を抑制する遺伝子であり、本遺伝子は水銀浄化に利用できないと考えられる。4)両オペロンの発現はともに水銀の添加により制御されることが判明した。しかし有機水銀による誘導においては、merB遺伝子が必要であるも明らかとなった。以上の基礎研究結果に基づいて水銀耐性オペロンのmerPの下流にKlebsiella aerogenes由来のポリリン酸キナーゼ遺伝子ppkを組換えた融合遺伝子pMK27を構築し、各遺伝子の発現及び実験室レベルでの水銀浄化能を調べたところ、pMK27上のmerT、merPおよびppkはいずれも大腸菌内で発現していること、また培地中のHg^<2+>がポリリン酸のキレート体として、菌体内に固定回収されていることが確認された。従って、本融合遺伝子pMK27は環境中のHg^<2+>の浄化回収に利用できると考えられ、今後、実際の水銀汚染環境への適用ついて検討を加える予定である。水銀浄化に利用しようとするPseudomonas K-62株由来プラスミドpMR26上の水銀耐性オペロンの機能と構造の解析を行った。今年度は以下の研究成果を得た。1)本菌株の水銀輸送遺伝子merT-merPは無機水銀のみならずフェニル水銀の回収に利用できることが判明した。2)本耐性オペロン上に存在する新規の水銀耐性遺伝子(merGと命名)の機能を解析した結果、本遺伝子は本菌株のフェニル水銀耐性獲得に寄与すること,また、merG遺伝子の産物はペリプラズマに存在すること、さらに本遺伝子はフェニル水銀の細胞内への取り込みを抑制することなどが明らかとなった.(J.Bacteriol.,181,726-730,1999)。3) pMR26の下流に存在するもう一組の水銀耐性オペロンの構造(pMRB01上)を解析したところ、pMRB01上に存在する水銀耐性オペロンはmerR-o/p-merB-merDより構成されたことがが明らかとなった。次年度は浄化に実用できるこれら遺伝子の再構築を行い、さらに実際環境中水銀化合物の浄化に利用する条件を検討し、実用化に用いる予定である。Pseudomonas K-62株の水銀耐性オペロンの構造、機能、制御機構の解析および水銀浄化に用いる水銀耐性遺伝子の再構築を行った。今年度は以下の成果を得た。2)水銀化合物の輸送におけるmerTとmerPの関与を調べた結果、merTはHg^<2+>及びC_6H_5Hg^+の輸送に不可欠な遺伝子であること、また、merTタンパク質のCys24とCys25はHg^<2+>の輸送には関与するがC_6H_5Hg^+の輸送には関与しないことが明らかとなった(Biol.Pharm.Bull.,23,279-282,2000)。3)有機水銀による本オペロンの誘導においては、merB遺伝子が必要であることが明らかとなった(J.Health Sci.,46,In press,2000)。4)merR-O/P-merT-merPの下流にKlebsiella aerogenes

由来のポリリン酸キナーゼ遺伝子ppkを組換えた融合遺伝子pMK27を構築した。pMK27上のmerT、merPおよびppkは大腸菌内で発現していること、また培地中のHg^<2+>がポリリン酸のキレート体として菌体内に回収されていることが明らかとなった。本融合遺伝子は環境中のHg^<2+>の回収に利用できると考えられた。
子宮頸部腺系病変におけるRNA-ISH法を用いたHPV感染関与と遺伝子異常の検討

子宮頸部腺癌は子宮頸癌の20-25%を占め、その割合は近年増加傾向にある。現行のWHO分類では、最も頻度の高い通常型腺癌に加えて、胃粘膜上皮への分化を示す予後不良な組織亜型として、新たに胃型腺癌が提唱された。同様に胃粘膜上皮への分化を示す分葉状頸管腺過形成(LEGH)は胃型腺癌の前駆病変である可能性が示された。現状ではこれら胃型腺系病変の定義は、主として形態学的所見に基づいているが、形態学的所見のみでは胃型腺癌と通常型腺癌、LEGHと既存の頸管腺や化生などの良性変化との鑑別が困難な症例も多い。本研究では病理組織像に加え、免疫染色による子宮頸部腺系病変の表現型分類に基づいて、子宮頸部腺系病変におけるHPV感染頻度と局在を明らかにすることを目的とした。対象は、当大学病院にて、1996年1月1日から2016年7月31日の期間に、子宮全摘術あるいは円錐切除術の手術が施行され、病理診断で分葉状頸管腺過形成(LEGH)あるいは腺癌と診断された連続症例とした。その結果、LEGH23例、浸潤性腺癌51例、上皮内腺癌29例、分葉状頸管腺過形成(LEGH)23例が得られた。まず免疫組織化学にて、全103症例を胃型、腸型、ミュラー管型、その他に表現型の分類を行った。この結果、LEGHは全例で胃型の表現型がみられ、現行のWHO分類で通常型腺癌と診断された症例(55例)の中にも、数多く胃型(18例)や腸型(38例)の表現型を有する症例が認められた。現在、各表現型におけるヒトパピローマウイルス(HPV)感染の頻度と局在をRNA-ISH法を用いて解析中であり、学会発表、論文化の予定である。
極性錯体分子の異方的集積を利用した一次元金属窒化物の創成

反転対称性が破れた化合物は、強誘電や圧電性を示すことからセンサーやアクチュエーターなどの応用につながる機能性材料である。当課題では、ナイトライドアニオン(N3-)、シアノアニオン(CN-)から成る極性錯体分子[MnN(CN)4]2-を複合アニオン化合物の最小単位とみなし、分子集積することで三種類の複合アニオン型一次元マンガン窒化物C2[MnN(CN)4] (C = K (1), Na (2), Li (3))を合成し、極性構造と物性について検討した。単結晶構造解析からK2[MnN(CN)4].H2O (1.H2O)およびLi2[MnN(CN)4].3H2O (3.3H2O)は一次元極性構造を有していた一方で、Na2[MnN(CN)4].3H2O (2.3H2O)は極性を打消しあった構造であった。また、一次元鎖間には水分子が取り込まれていた。特に1の状態密度計算により一次元鎖方向にバンド構造ができていることが分かった。バンドギャップは3.8 eVであった。試料の色に着目すると、1.H2Oは赤色、2.3H2Oおよび3.3H2Oは青紫色であった。この色の違いは、構造の違いを反映した異なるd-d遷移に由来するものであると考えている。すなわち、一次元鎖方向においては...-N-Mn-N-Mn-N-...の固体としての性質をもつ一方で、一次元鎖間は錯体分子としての性質を示すことが明らかとなった。1.H2Oの単結晶試料を用いたインピーダンス測定から、水分子によるプロトン伝導性を示すことが分かった。プロトン電導度は、室温で1.47*10-5 S/cmであった。また、真空引きにより水分子を脱離させることで得られる1は室温で比誘電率69556980 (1000 Hz)を示した。これは、極性分子構造中の複合アニオンが連動して電場に応答して動くことに起因していると考えている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、ナイトライドアニオン(N3-)、シアノアニオン(CN-)から成る五配位構造の極性マンガン錯体分子[MnN(CN)4]2-を最小単位として、室温で分子集積することで三種類の複合アニオン型一次元マンガン窒化物C2[MnN(CN)4] (C = K, Na, Li)を合成し、その結晶構造解析、電子状態の決定に成功した。単結晶構造解析から全ての化合物でマンガン錯体分子がhead to tailで連結することで極性有する一次元鎖構造をとり、その一次元鎖が並列に配列した結晶構造を有していた。更に、単結晶構造解析からK2[MnN(CN)4]およびLi2[MnN(CN)4]は一次元極性構造を有していた一方で、Na2[MnN(CN)4]は極性を打消しあった構造であった。得られた極性構造については、粉末試料を用いた第二次高調波発生(SHG)測定からも確かめられた。また、特にK2[MnN(CN)4]の状態密度計算により一次元鎖方向にバンド構造ができており、一次元鎖間は錯体分子の性質を示すことが明らかとなった。単結晶の色に着目すると、K2[MnN(CN)4]は赤色、Na2[MnN(CN)4]は青色を示し、この色の違いについて反射スペクトル測定を用いて検討した。その結果、一次元鎖を構築している分子間相互作用の違いによりシアノアニオンの配位角度が異なることで、中心金属であるマンガンイオンのd軌道準位が変化し、異なるエネルギーでd-d遷移を示していることが明らかとなった。また、粉末ペレットを用いたインピーダンス測定からは、一次元鎖間に取り込まれた水分子によるプロトン伝導を示すことが分かった。三種類の複合アニオン型一次元マンガン窒化物の合成と構造解析に成功した。特に、Li塩に関しては、潮解性が大きいために解析が難しいと考えていたが、測定条件を工夫することで結晶構造が得られたことは、今後の物性評価を進めるうえで大きな結果であると考えている。また、基礎情報としての電子状態をはっきりと決めることができたことも、今後につながる重要な知見である。以上より、当初の計画以上に進展していると判断した。

また、一次元鎖間には水分子が取り込まれていた。特に1の状態密度計算により一次元鎖方向にバンド構造ができていることが分かった。バンドギャップは3.8 eVであった。試料の色に着目すると、1.H2Oは赤色、2.3H2Oおよび3.3H2Oは青紫色であった。この色の違いは、構造の違いを反映した異なるd-d遷移に由来するものであると考えている。すなわち、一次元鎖方向においては...-N-Mn-N-Mn-N-...の固体としての性質をもつ一方で、一次元鎖間は錯体分子としての性質を示すことが明らかとなった。1.H2Oの単結晶試料を用いたインピーダンス測定から、水分子によるプロトン伝導性を示すことが分かった。プロトン電導度は、室温で1.47*10-5 S/cmであった。また、真空引きにより水分子を脱離させることで得られる1は室温で比誘電率69556980 (1000 Hz)を示した。これは、極性分子構造中の複合アニオンが連動して電場に応答して動くことに起因していると考えている。今後は、単結晶試料を用いた骨格の強誘電性や、プロトン伝導の整流性といった極性構造を生かした機能開拓を行っていくと同時に、中心金属をCrに変えることで磁気的性質の発現を狙い新規複合アニオン型一次元窒化物の合成を行っていく予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
機能化高分子ナノミセル構造体(人工ウイルス)を用いた新しい組織再生支援システム

本研究では以下の結果を得た。(1)目的に応じたテーラーメード人工ウイルスシステムの開発標的組織に選択的に対応する分子認識ペプチド付高分子ナノミセル構造体を創製するため、RGDペプチド付のミセルに加え、環状RGDペプチド付きミセル、artery wall binding peptide(AWBP)付ミセルを作成した。各種培養細胞に対する遺伝子導入効率の検討行ったところ、環状RGDペプチド付ミセルは、リガンドなしのミセルやRGD付ミセルと比較して有意に高い遺伝子導入効率を示した。また、AWBPに関しては血管平滑筋細胞を用いた検討で、リガンドなしミセルと比べ高い導入効率を示した。(2)再建組織に対する血行付与を目的とした安全性に優れた遺伝子導入法の開発筋組織への遺伝子導入を上記ミセルを用いて施行した。しかし、RGD付ミセル、環状RGDミセルとも、リガンドなしのミセルと比較して有意な導入効率の改善を認めることができなかった。また、ラット頚動脈を用いてAWBP付ミセルによる導入実験も試みたが、同様に導入効率の改善を観察できなかった。そのため、reverse transfectionの技法を用いた遺伝子導入法の基盤技術開発を行うとともに、細胞内に取り込まれたミセルの細胞質内への移動性能を高めた高分子ナノミセル(PEG-DET)が開発されたため、これを用いたウサギ頚動脈壁への遺伝子導入実験も行い、ポリエチレンイミンと比較して細胞毒性が格段に低く且つ同等の導入効率が得られることも明らかにした(3)安全性に優れた遺伝子導入法を活用し血行導入した骨(軟骨)・血管複合組織の構築上述のPEG-DETに骨誘導を促進することが明らかになっている3種類の遺伝子を内包させ、骨組織誘導用のスカフォールド内に混合してマウスにインプラントするという実験を施行したところ、有意な骨組織の再生を確認することができた。本年度の研究目標は、(1)標的組織に選択的に対応する分子認識ペプチド付高分子ナノミセル構造体の創製、(2)創製した高分子ミセルのin vitroでの機能評価、(3)ラット背部皮膚のaxial flapモデルを用いたin vivo評価、の3点であった。(1)の分子標識ペプチドに関しては、RGDペプチド付のミセルに加え、RGDペプチドを環状に連結させた環状RGDペプチド付きミセル、artery wall binding peptide(AWBP)付ミセルを創製した。環状RGDペプチドは、広範な細胞種への接着能を有し、その接着能も単純なRGDと比較し極めて強いことが知られている。一方、AWBPは、動脈壁細胞に特異的なリガンドペプチドである。上記で創製した分子認識ペプチド付高分子ナノミセル構造体にレポーター遺伝子(ルシフェラーゼ遺伝子)を含有させ、各種培養細胞に対する遺伝子導入効率の検討行った。環状RGDペプチドを付加したミセルは、用いた細胞種による差異はあるものの、リガンドなしの高分子ミセルや単純なRGDリガンド付のミセルと比較して有意に高い遺伝子導入効率を示した。また、AWBPに関しては血管平滑筋細胞のプライマリー培養細胞を用いて検討し、リガンドなしのミセルと比べ高い導入効率を示した。(3)のin vivo実験では、recipient bedに対する遺伝子導入を想定して、筋組織への遺伝子導入をレポーター遺伝子を用いて施行した。また、ラット頚動脈を用いてAWBP付ミセルによる導入実験も試みたが、同様にコントロールを比べ導入効率の改善を観察することができなかった。本年度の研究目標は、(1)再建組織に対する血行付与を目的とした安全性に優れた遺伝子導入法の開発と(2)安全性に優れた遺伝子導入法を活用し血行導入した骨(軟骨)・血管複合組織の構築の2点であった。

(1)に関しては、まずより高い遺伝子導入効率を目指してrevere transfectionの技法を用いた遺伝子導入法の開発実験を施行した。マーカー遺伝子を組み込んだ発現プラスミドを内包する高分子ナノミセル構造体を作成し、これをコラーゲンゲル内に混合して固定化した。そして、このゲルの表面に各種の細胞を播種・培養して、経時的にその細胞におけるマーカー遺伝子の発現を計測した。結果としては、マーカー遺伝子の発現は細胞播種後数日から2週間以上(ゲル上で培養はこれ以上不可能であった)にわたり認められ、reverse transfectionによる遺伝子導入法の有効性が示された。また、細胞内に取り込まれたミセルの細胞質内への移動性能を高めた新世代の高分子ナノミセル(PEG-DET)が開発されたため、これを用いたウサギ頚動脈壁への遺伝子導入実験も行い、ポリエチレンイミン(現状で最も導入効率が高い非ウイルス遺伝子導入基材)と比較して細胞毒性が格段に低く且つ同等の導入効率が得られることも明らかにした。(2)に関しては、上述のPEG-DETに骨誘導を促進することが明らかになっている3種類の遺伝子を内包させ、骨組織誘導用のスカフォールド内に混合してマウスにインプラントするという実験を施行したところ、有意な骨組織の再生を確認することができた。骨再生に伴い血管組織の再生もおきているか否かは現在検討中である。
ミセル形態及びサイズ分布の第一原理的予測法の構築

方法論および溶媒効果の大きさの点で、ミセル研究と共通性を有する蛋白質立体構造予測などの生体系に関する研究をも並行して進めた。溶媒の効果を分子性流体用の統計力学理論として知られるRISM理論によって取り込み、複数の界面活性剤分子で構成される超分子の構造サンプリングに対してのみ徐冷モンテカルロ法を適用し、両者を1つの熱力学理論で統合させる複合型方法論を構築した。この方法論を用い、単純化モデルに対するミセル水溶液の解析研究を実施した。界面活性剤分子の構造と臨界ミセル濃度、ミセル形態、及びミセルサイズ分布との関係を調べると共に、物理的考察を加え、多くの有用な情報を得た。現実的なモデルを用いた解析に発展させ、温度を上げると非イオン性界面活性剤分子のミセルサイズが大きくなることの物理化学的要因を明確にしつつある。広く一般の溶質分子に対し、RISM理論のHNC型のClosure方程式中に斥力性のブリッジ関数を導入する簡便な方法を開発し、20種類のアミノ酸やポリペプチド(アミノ酸残基数N=2-7)の熱力学量の計算値が、大幅に改良されることを示した。さらに大きなペプチド(Nが10を越えるもの)で、丸まった構造を取る場合には、上記の改良法は依然として不充分であることも分かっており、今後さらに検討する必要がある。積分方程式論の3次元バージョンは、その長大な計算時間のため、複合型方法論では使用できないが、溶質分子のいくつかの代表的な構造に対して、その溶媒和構造を微視的に詳細解析する場合に有用である。その具体例として、コロイド分散系や生体系におけるエントロピー的排除容積効果の役割に関する検討を実施した。特に、エントロピー的排除容積効果だけで、生体高分子間の鍵-鍵穴間相互作用に高いサイズ選択性が生まれることを初めて示した。両親媒性分子は、溶媒中において、ある濃度(臨界ミセル濃度)を越えると自己組織化を起こし、ミセルを形成する。そのサイズ分布及び形態を第一原理的に(即ち、実験データを参照することなく、原子間相互作用のみから理論的に)予測するための方法論の改良研究を進めた。3通りの単純なモデル系に対し、その方法論を適用した計算をさらに進め、以下の結果を得た:(1)両親媒性分子の濃度の関数としてサイズ分布を計算することができる;(2)臨界ミセル濃度の概略値を見積もることができる;(3)形態をサイズ毎に特定できる;(4)従来の、溶媒分子と両親媒性分子を同時に扱う計算機シミュレーション法に比べると、計算ロードが大幅に軽減する;(5)溶媒の効果が非常に大きく、それを精密に取り込まねばならない;(6)円筒状、板状など、球状以外の秩序形態は、主に溶媒効果によって形成される;(7)形態は、両親媒性分子の種類やミセルのサイズによって多様に変化する。次に、溶媒和自由エネルギーの計算値の信頼性を向上させるため、RISM理論で用いているHNC方程式に組み込むべきブリッジ関数の評価法を開発し、実測データの存在するアミノ酸やアルカンなどに対してその有効性を確認した。ミセル間相互作用に関する予備的な理論解析を実施した。やはり、両親媒性分子間の相互作用の寄与よりも、溶媒の存在によって誘起される相互作用の方が圧倒的に大きいことが示された。ミセルが近づいても、両親媒性分子層中にいくつかの溶媒分子が挟まれた距離から斥力性の相互作用が生じることが分かった。これは、ミセルの表面が親溶媒性であることに起因する。現在、上記の研究を現実的なモデル系に拡張することを検討中である。