hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
関数推定に基づく機械学習と生物統計の横断的研究

関数推定をツールとした機械学習と生物統計の横断的研究として、深化研究(理論研究)、展開研究(方法論開発)、および応用研究を定めたエフォートに基づき進めた。深化研究では論文5本が出版され、当初の計画以上の進捗を得た。展開研究では、論文3本が出版され、当初の計画通りの成果が得られた。応用研究では、ヒト胎児データへの応用を念頭に、ある種の擬等角写像の歪曲度の極限分布を導出した。また非線形回帰手法であるLMS法を非線形多変量回帰の枠組みに拡張したLMSR法を考案し、ヒト胎児データの解析に果敢に応用した。研究計画調書・交付申請書に記載の通り、深化研究(数理的研究)、展開研究(手法開発)、応用研究(実データ解析)の3つを同時に進めた。深化研究では、B-スプライン罰則回帰の漸近理論の研究を更に進めた。説明変数が多次元での加法モデル、離散応答を含めた一般化加法モデルにおけるB-スプライン罰則回帰の漸近的結果を導出し、1本の論文が出版され、1本が投稿中である。また、セミパラメトリック回帰の枠組みでのB-スプライン罰則回帰の漸近的結果も導出し、1本の論文として出版した。展開研究においては、高次元小標本の枠組みでのパターン認識の問題について、正準相関分析から導かれる統計量に基づいた手法を確立し、その挙動を調べた。この結果は1本の論文として出版された。この論文での理論を多クラスのパターン認識の問題へ拡張した。多クラスのパターン認識において、誤判別確率の漸近上界を与え、さらに変数選択、いわゆるFeature Selectionの手法を開発し、その性能をシミュレーションおよび実データへの適用を通して評価した。Uダイバージェンスの逐次最小化による密度推定について議論した。従来の2乗距離や、カルバック・ライブラーダイバージェンスに基づく結果の一般化となっており、任意の凸関数Uから密度推定量を構成する包括的手法となっている。応用研究においては、スプライン平滑化のエレガントな応用であるLMS法の多次元化に取り組み、実用段階に達している。この多次元化により、胎児発生の多次元的スタンダードが得られることになる。最終年度25年度においては、研究計画書に記載したように、深化研究20%、展開研究40%、応用研究40%というエフォートで研究を進めた。深化研究では、罰則付きスプライン平滑化の研究を更に進めた。特に、一般化線形回帰の枠組みにおける、罰則付きスプライン平滑化の漸近理論に関する論文が1本出版された。展開研究では、多群の枠組みにおいて、正準相関に基づくパターン分析手法を提案し、高次元小標本の設定の元でその漸近挙動を理論的に調べた。特に、多群におけるナイーブ正準相関を考案し、ナイーブ正準相関ベクトルの一致性についての理論的結果は他に類を見ないものである。また、判別方向ベクトルに関してもその漸近挙動に関する結果を得ている。更に、多群高次元における特徴選択アルゴリズムを考案し、その有効性を数値実験と実データへの適用を通して確認した。これらの結果をまとめ、1本の論文として発表、出版された。応用研究では、生物の成長を記述するのに有効な非線形回帰手法であるLMS法を多変量に拡張する研究を進めた。正値データをアウトプットとする回帰分析では、アウトプットのべき変換を用いるのが有効であり、LMS法においてもある種のべき変換を適用し、そこに含まれるパラメータを罰則付き尤度で推定する。多変量アウトプットへの拡張においては、多変量のべき変換を上手く導入する必要があった。LMS法を利用しつつ、相関構造を導入することで多変量べき変換を定義し、LMS法を拡張したのが、考案したLMSR法である。数値実験を通して機能することを確認し、胎児形態計測データへの適用を通して、LMS法では抽出できなかった情報が抽出できることがわかり、その結果を論文にまとめている。3年の期間を通して、8本の論文が出版された。深化研究では、B-スプライン罰則回帰の漸近理論を構築した。このような漸近理論は整備が不十分であったが、この研究により漸近的結果に基づく、B-スプライン平滑化での推測手法の適用が可能となった。この研究は更に発展し、説明変数が多次元での加法モデルでのB-スプライン罰則回帰の漸近的結果の導出につながった。この結果は論文にまとめ投稿し、アクセプトに至っている。

この研究はいわゆる2クラスでのパターン認識問題を議論したが、一般の多クラスの場合へ拡張ができあがった。多クラスのパターン認識では、誤判別確率の漸近評価に関しては理論的研究がほとんどなされていない中、誤判別確率の漸近上界を与えた。この結果は2クラスでの結果を数理的に含んでいる。多クラスのパターン認識のための変数選択、いわゆるFeature Selectionの議論は少ない中、本提案手法に基づくFeature Selectionの方法も合わせて開発した。多クラスへの拡張が出来たことにより、文字認識、画像認識、遺伝子発現量に基づく疾病種類同定などへの応用が格段に広がったことになる。応用研究においては、変換の歪曲度をノンパラメトリックに推定するアイデアを具現化し、その理論計算を進めた。この理論計算は、変換のヤコビアンのノンパラメトリック推定に該当し、その汎関数の推定まで見据えると多くの応用を持つものである。また、様々な擬等角写像のパラメトリックモデル変換について、その歪曲度を理論的に求め、その推定量を開発した。研究計画調書・交付申請書に記載の通り、深化研究(数理的研究)、展開研究(手法開発)、応用研究(実データ解析)の3つを同時に進めた。深化研究では、B-スプライン平滑化の漸近理論の研究を進め、説明変数が多次元の場合の加法モデルおよび一般化加法モデルでの漸近的結果を導出し、論文は1本出版され、1本が投稿中である。Semiparametric Penalized B-Spline Regressionという新たな手法に関する論文1本が出版された。展開研究において、正準相関に基づくパターン認識手法の挙動を高次元小標本の枠組みで議論した論文1本が出版された。さらにUダイバージェンスの逐次最小化による密度推定に関する論文1本も出版された。応用研究では、引き続き歪曲度のノンパラメトリック推定およびLMS法の多次元化の問題に取り組んだ。全体を見渡し、4本の論文の出版につながったことから、概ね順調に研究が進んでいるものと判断する。深化研究では、B-スプライン平滑化の漸近理論の研究を進め、共変量が1次元の場合でまず結果を導出し、その後多次元の場合の加法モデルでの漸近的結果を導出した。セミパラメトリック平滑化の研究も同時に進め、Semiparametric Penalized B-Spline Regressionという新たな手法を考案し、その挙動を理論的・数値的に調べた。これらの結果をまとめ、2本の論文が投稿された。展開研究において、正準相関に基づくパターン認識手法の挙動を、高次元小標本の枠組みで議論し、1つの論文を投稿し、採択された。多クラスへの拡張も行い、現在論文準備中の段階に至っている。また、応用研究では、引き続き歪曲度の推定問題に取り組んだ。全体を見渡し、複数の論文投稿につながったことから、概ね順調に研究が進んでいるものと判断する。平成24年度に得られた結果を評価・検証しつつ、基本的に24年度の研究を継続する。研究計画書に記載した、深化研究20%・展開研究40%・応用研究40%というエフォートの見直しは必要ないと判断している。
水田と挺水植物帯における作物・植物の生育・養分動態に関する比較生態学的研究

河川および溜め池の辺縁部に位置する挺水植物帯ならびに自然農法、有機農法、慣行農法水田より表層部土壌を採集し、1/5000aワグナーポット充填し、無施肥条件下で水稲を栽培した。収穫期に得られたポットワラ重と挺水植物帯のバイオマス量ならびに水田における水稲地上部全重との間には有意な正の相関関係が認められ、土壌生産力を推定する方法として有効であった。無施肥であった不耕起水田および半不耕起水田と挺水植物帯の場合にはほぼ直線となる極めて高い有意な正の相関関係が認められた。1.溜め池の挺水植物帯土壌断面を観察した結果、いわゆる、微粒子層の厚さが30cm以上に及んでいることが見出され、河川の挺水植物帯土壌とは著しく異なっていた。2.挺水植物帯および自然農法水田より土壌を採集し、湛水静置土壌培養法によって土壌からの窒素無機化量を分析した結果、溜め池の挺水植物帯土壌の窒素無機化量は水田より遙かに高くなっていた。溜め池の挺水植物帯土壌のC/N比は10-13であり、完熟堆厩肥の20に比べ低くなっていた。3.挺水植物帯土壌に見られる微粒子層を水田で再現できれば、雑草の発生は僅少で、水稲収量も慣行農法並みかそれ以上に達することが認められた。とくに、熊本県内の乾田条件下の水稲半不耕起栽培で、この関係が初めて見られ、水稲栽培上注目すべき技術であると思われる。4.日本における自然農法、有機農法などの環境保全型農業を含めた永続農業の歴史、現状と将来への展望に関する総説を試みた。とくに、畑地や樹園地などにおける土作りの原理は森林原野生態系における有機物循環であり、水田では河川湖沼生態系の挺水植物帯における有機物循環であることを比較した。1.熊本県の代表的河川である白川と菊池川の挺水植物帯で生育するヨシ群落を選定し、その一部を刈り払い整地して水稲苗を移植し、ヨシとイネの生育の比較を試みたが、夏期の豪雨によって試験場所が流失し、初年度の調査研究は中座せざるを得なかった。2.水田で栽培される冬作物・イグサに着目し、これまでほとんど明らかにされて来なかった地下部について観察した結果、根群分布と植物遺体の残存程度とは密接な関連があり、根群形態は収穫1ケ月前に最大に達すること、1株の茎数(50500本)と根数と間には高い相関があり1本の茎につき2.5本の不定根数があることを明らかにした。自然農法では慣行農法に比べ茎数増加が著しく遅延し、収量(本数)は56%であり、吸収した窒素含有量(59%)とほぼ同様であったが、1m乾茎重は118%となり、窒素吸収量/施用量は自然農法では39%で、慣行農法(31%)より高くなっていることが見出された。3.挺水植物帯と類似した条件と考えられる合鴨水稲同時作と鯉農法の場合、土壌表層部撹拌効果は深さ2cm内外で浅いことがわかった。また、不耕起状態で、しかも、イナワラのみの還元が行われた自然農法水田で移植栽培された水稲の生育、収量ならびに根群形態を、熊本県阿蘇郡、菊池郡及び人吉市の場合を観察した結果、収量は周辺の慣行農法水田(倒伏した場合もあった)とほぼ同様か、あるいは、高くなっていた。

根群形態、とくに、土壌表面より深さ20cmに達した冠根の発達の様相は水田間でことなっていることが見出された。4.イナワラ還元を主体に栽培された自然農法水稲栽培の内、コシヒカリについて収量と収量構成要素を13県についてまとめ、雑草生育が抑制されるメカニズムの一端を紹介した。1.河川および溜め池の辺縁部に位置する挺水植物帯ならびに自然農法、有機農法、慣行農法水田より表層部土壌を採集し、1/5000aワグナーポット充填し、無施肥条件下で水稲を栽培した。収穫期に得られたポットワラ重と挺水植物帯のバイオマス量ならびに水田における水稲地上部全重との間には有意な正の相関関係が認められ、土壌生産力を推定する方法として有効であった。無施肥であった不耕起水田および半不耕起水田と挺水植物帯の場合にはほぼ直線となる極めて高い有意な正の相関関係が認められた。2.溜め池の挺水植物帯土壌断面を観察した結果、いわゆる、微粒子層の厚さが30cm以上に及んでいることが見出され、河川の挺水植物帯土壌とは著しく異なっていた。3.挺水植物帯および自然農法水田より土壌を採集し、湛水静置土壌培養法によって土壌からの窒素無機化量を分析した結果、溜め池の挺水植物帯土壌の窒素無機化量は水田より遥かに高くなっていた。溜め池の挺水植物帯土壌のC/N比は10-13であり、完熟堆厩肥の20に比べ低くなっていた。4.挺水植物帯土壌に見られる微粒子層を水田で再現できれば、雑草の発生は僅少で、水稲収量も慣行農法並みかそれ以上に達することが認められた。とくに、熊本県内の乾田条件下の水稲半不耕起栽培で、この関係が初めて見られ、水稲栽培上注目すべき技術であると思われる。5.日本における自然農法、有機農法などの環境保全型農業を含めた永続農業の歴史、現状と将来への展望に関する総説を試みた。とくに、畑地や樹園地などにおける土作りの原理は森林原野生態系における有機物循環であり、水田では河川湖沼生態系の挺水植物帯における有機物循環であることを比較した。
健康関連ビックデータを活用した労働者の隠れ腹部肥満と生活習慣に関する探索的研究

本研究課題は、職域における大規模な健康診断データベース(一般財団法人全日本労働福祉協会から提供された大規模健康診断データ:平成25年度健康診断総受診者数約90万人)を活用して、日本の成人における「普通体重腹部肥満(隠れ腹部肥満)」の実績を明らかにし、隠れ腹部肥満と生活習慣との関連について性別・年代別に検証することを目的としている。これまで、我が国では職域における健康関連ビックデータ(健康診断)を活用して、集団における疾病予防や健康増進に寄与する知見を引き出す取り組みは十分に行われてこなかった。既存のデータを解析して知見を得る探索的研究は、新たにデータを収集する研究に比べて、対象者への負担が少なく費用も小さいため、有意義な取り組みである。また、成人における「隠れ腹部肥満」に注目した研究は、日本ではほとんどない。平成30年度は、先行研究により、健診データの身長・体重より算出されたBMIを用いて肥満の判定、また腹囲身長比より腹部肥満の判定を行い、その組み合わせによって「普通体重腹部肥満(隠れ腹部肥満)normal weight central obesity」を定義した。平成29年度の学会発表した「普通体重腹部肥満の実態及び疾病との関連について」の英語論文を作成し、論文投稿した(現在審査中)。また、「普通体重腹部肥満と高尿酸血症との関連について生活習慣(飲酒習慣)による影響について」検討し、本年度学会発表を行った。現在、英語論文を作成中である。平成29年度(第76回日本公衆衛生学会総会にて)学会発表した「肥満・腹部肥満の組合せと高血圧、脂質異常症、糖尿病との関連(ZRF study第9報)」について英語論文を作成し、国際誌に投稿した(現在審査中)。また、今年度は第77回日本公衆衛生学会総会にて「飲酒習慣別、肥満・腹部肥満の組合せと高尿酸血症の関連(ZRF study第14報)」を学会発表し現在、英語論文を作成中である。今年度(第77回日本公衆衛生学会総会にて)学会発表した「飲酒習慣別、肥満・腹部肥満の組合せと高尿酸血症の関連(ZRF study第14報)」について、英語論文を作成し、国際誌に投稿する予定である。本研究課題は、職域における大規模な健康診断データベース(大規模健康診断データ:平成25年度健康診断総受診者数:約90万人)を活用して、日本の成人における「普通体重腹部肥満(隠れ腹部肥満)」の実態を明らかにし、隠れ腹部肥満と生活習慣との関連について性別・年代別に検証することを目的としている。既存データを解析して知見を得る探索的研究は、新たにデータを収集する研究に比べて、対象者への負担が少なく費用も小さいため、有意義な取り組みである。また、一般財団法人全日本労働福祉協会から提供された職域における健康診断データ(平成25年度健康診断総受診者数:約90万人)を用いて、腹囲とBMIの組み合わせによって判定される「隠れ腹部肥満」の実態、および隠れ腹部肥満と生活習慣(問診項目)との関連について性別、年代別に横断的に解析を行い、探索的検討を行った。計画していた性別、年代別に「隠れ腹部肥満」の実態についての和文論文を作成し投稿することができなかったため。

一般財団法人全日本労働福祉協会から提供された職域における健康診断データ(平成25年度健康診断総受診者数:約90万人)を用いて、腹囲とBMIの組み合わせによって判定される「隠れ腹部肥満」の実態、および隠れ腹部肥満と生活習慣(問診項目)との関連について性別、年代別に横断的に解析を行い、学性別、年代別に隠れ腹部肥満と生活習慣(問診項目)との関連について、学会発表を行う予定である。今年度(第77回日本公衆衛生学会総会にて)学会発表した「飲酒習慣別、肥満・腹部肥満の組合せと高尿酸血症の関連(ZRF study第14報)」について、英語論文を作成し、国際誌に投稿する予定である。次年度は、学性別、年代別に隠れ腹部肥満と生活習慣(問診項目)との関連について、学会発表を行う予定である。学会発表において旅費、参加費の支出が予定より少なかった。次年度は、投稿中の論文掲載料、及び、さらに現在作成中の論文投稿のために英文校正料及び掲載料に使用する予定である。
パルス電子ビーム照射による揮発性有機化合物の高効率分解処理法の開発

本研究は,イオン衝撃二次電子銃により発生させるパルス電子ビームを,揮発性有機化合物(Volatile Organic Compounds,以下VOC)の分解処理技術へ適用し,電子ビームによる物質分解に関する基礎データを蓄積すると共に汎用化学物質処理装置としての実用化を目指して実施した。平成17年度は,衝撃二次電子銃の性能向上と最適化,VOCの導入法および分解生成物の分析法について検討を行った。VOC分解処理に最適な電子ビームを発生させるために,高電圧電源装置の開発・改良を行った。また,陰極電圧,繰返し周波数をパラメータとして,イオン衝撃二次電子銃で発生させた電子ビームの特性を明らかにした。また,気体処理室に到達する電子ビームのエネルギー分布,エネルギー損失を計測した。VOC分解処理実験のためのガス導入系を構築し,分解性能の評価のためにガスクロマトグラフ装置およびガスクロマトグラフ質量分析装置を導入した。平成18年度には,VOCを含むサンプルガスの分解処理実験を実施し,処理効率の計測,分解プロセスの解明,分解生成物の分析を行った。分解実験に先立って二次電子銃の基本特性の測定を実施し,電子窓を透過する電子ビーム量は加速電圧100kVで飽和し,その際の最大到達侵入長は約80mmであることを確認した。また,現状のガス処理室内において,ガス分解に必要なエネルギーが得られていることを確認した。分解実験は,濃度218ppmのベンゼンおよび104ppmのトリクロロエチレンをサンプルガスとして実施した。電子銃の加速電圧を100kV,照射回数を1000回とした時,ベンゼンで約60%,トリクロロエチレンで約70%の分解率を達成した。以上より,2kHzの繰り返し運転で約3L/sのベンゼンを処理できる見通しが得られ,本装置が小規模な処理施設における高効率VOC分解装置として実用化可能であることを示した。イオン衝撃二次電子銃により発生させるパルス電子ビームを,揮発性有機化合物(VOC)の分解処理技術へ適用し,分解処理プロセスの最適化および分解メカニズムの解明を行う。また,分解処理に関する基礎データを蓄積すると共に汎用化学物質処理装置としての実用化を目指して研究を実施した。研究初年度の本年は,衝撃二次電子銃の性能向上と最適化,VOCの導入法および分解生成物の分析法について検討を行った。・VOC分解処理に最適な電子ビームを発生させるために,高電圧電源装置の開発・改良を行った。特に,陰極電圧印加用コンデンサーバンクの絶縁特性の向上を図り,高繰り返し運転を可能にした。・VOC分解処理実験のためのガス導入系を構築した。標準試料および曝気法による任意濃度のVOCガスの導入が可能になった。・分解性能の評価のために,ガスクロマトグラフ装置およびガスクロマトグラフ質量分析装置を導入した。これにより,VOCガスの濃度変化や分解生成物の分析が可能になった。来年度は,ベンゼン,トルエンの分解処理実験を実施し,分解処理プロセスの最適化および分解メカニズムの解明を行う。また,他のVOCガスについても分析実験を試みる予定である。

平成17年度には,衝撃二次電子銃の性能向上と最適化,VOCの導入法および分解生成物の分析法について検討を行った。本年度は,前年度に構築したイオン衝撃二次電子銃を用いて,VOCを含むサンプルガスの分解処理実験を実施し,処理効率の計測,分解プロセスの解明,分解生成物の分析を行った。分解実験に先立って二次電子銃の基本特性の測定を実施した。プラズマ源から引き出されるイオンビーム電流の測定結果より,加速チャンバー内で電流量が制限されていることが明らかになったので,ワイアイオンプラズマ源の圧力値を最適化した。また,ガス処理室に侵入する電子ビームの空間分布を光化学フィルムを用いて測定し,加速電圧に対する侵入長および電子窓透過量について理論値との比較を行った。その結果,電子窓を透過する電子ビーム量は加速電圧100kVで飽和し,その際の最大到達侵入長は約80mmであることを確認した。また,現状のガス処理室内において,ガス分解に必要なエネルギーが得られていることを確認した。分解実験は,濃度218ppmのベンゼンおよび104ppmのトリクロロエチレンをサンプルガスとして実施した。電子銃の加速電圧を100kV,照射回数を1000回とした時ベンゼンで約60%,トリクロロエチレンで約70%の分解率を達成した。これより,2kHzの繰り返し運転で約3L/sのベンゼンを処理できる見通しが得られ,小規模な処理施設における高効率VOC分解装置として応用可能であることを示した。
多剤耐性病原菌に対する抗菌剤-感受性増強薬の創製と新規の耐性制禦系の解明

新規の抗菌剤-感受性増強薬のハイ・スループット・スクリーニングβ-ラクタム剤に対する感受性を増大する新規の抗菌剤-感受性増強物質を,世界各国から採集した薬用植物から抽出した900種の複合成分を出発材料として発見し,特許化することを目的として研究を行い,以下の知見を得た.(1)単独で強力な抗菌効果を示したもの43種,強力なβ-ラクタム剤-感受性増強効果を示すもの43種を見出した.(2)強い効果を示した南米産植物タラのエタノール抽出物から,4種の化合物を単離精製し構造決定した.(3)うち1種はエチルガレートであった.そこで,種々のアルキルガレート構造類似体を用いて,抗菌活性およびβ-ラクタム剤-感受性増強効果についてSAR解析を行い,いずれの場合もアルキル鎖長との間に密接な相関を認めた.(4)さらに,岩白菜の酢酸エチル画分に顕著なβ-ラクタム剤-感受性増強効果が認められた.現在活性成分の単離精製が進行中である.新規抗菌剤-感受性増強薬の作用機作の解明新たに発見された抗菌剤-感受性増強薬の実用化,さらにはより優れた増強薬開発のために,作用機作を明らかにすることを目的として,フラボンの存在により発現量がDown-制御またはUp-制御されたクローンについて,解析を行った.その結果,Down-制御されたクローンには好気的エネルギー産生に関係しているタンパク質をコードする遺伝子が含まれ,Up-制御されたクローンには二成分系シグナルトランスダクション・システムをコードするvraS, vraR遺伝子が含まれていた.vraS, vraRについてさらにこの遺伝子をノックアウトした変異株を用いた解析の結果,これらの遺伝子が薬物のストレスに対する抵抗性に関与する遺伝子であることが示唆された.新規の抗菌剤-感受性増強薬のハイ・スループット・スクリーニングβ-ラクタム剤に対する感受性を増大する新規の抗菌剤-感受性増強物質を,世界各国から採集した薬用植物から抽出した900種の複合成分を出発材料として発見し,特許化することを目的として研究を行い,以下の知見を得た.(1)単独で強力な抗菌効果を示したもの43種,強力なβ-ラクタム剤-感受性増強効果を示すもの43種を見出した.(2)強い効果を示した南米産植物タラのエタノール抽出物から,4種の化合物を単離精製し構造決定した.(3)うち1種はエチルガレートであった.そこで,種々のアルキルガレート構造類似体を用いて,抗菌活性およびβ-ラクタム剤-感受性増強効果についてSAR解析を行い,いずれの場合もアルキル鎖長との間に密接な相関を認めた.(4)さらに,岩白菜の酢酸エチル画分に顕著なβ-ラクタム剤-感受性増強効果が認められた.現在活性成分の単離精製が進行中である.新規抗菌剤-感受性増強薬の作用機作の解明新たに発見された抗菌剤-感受性増強薬の実用化,さらにはより優れた増強薬開発のために,作用機作を明らかにすることを目的として,フラボンの存在により発現量がDown-制御またはUp-制御されたクローンについて,解析を行った.その結果,Down-制御されたクローンには好気的エネルギー産生に関係しているタンパク質をコードする遺伝子が含まれ,Up-制御されたクローンには二成分系シグナルトランスダクション・システムをコードするvraS, vraR遺伝子が含まれていた.vraS, vraRについてさらにこの遺伝子をノックアウトした変異株を用いた解析の結果,これらの遺伝子が薬物のストレスに対する抵抗性に関与する遺伝子であることが示唆された.新規の抗菌剤-感受性増強薬のハイ・スループット・スクリーニングβ-ラクタム剤に対する感受性を増大する新規の抗菌剤-感受性増強物質を,世界各国から採集した昆虫及び生薬植物から抽出した900種の複合成分を出発材料として発見し,特許化することを目的として研究を行い,以下の知見を得た.(1)単独で強力な抗菌効果を示したもの43種,強力なβ-ラクタム剤-感受性増強効果を示すもの43種を見出した.(2)強いβ-ラクタム剤-感受性増強効果を示した南米産植物のエタノール抽出物から,現在までに4種の化合物を単離精製し,構造決定した.そのうち2種(X1,X2)に強いβ-ラクタム剤-感受性増強効果を認めた.(3)X1のアルキル構造類似体を種々作製,それらのβ-ラクタム剤-感受性増強効果についてSAR解析を行い,アルキル鎖長との間に密接な相関を認めた.新規抗菌剤-感受性増強薬の作用機作の解明新たに発見された抗菌剤-感受性増強薬の実用化、さらにはより優れた増強薬開発のために,作用機作を明らかにすることを目的として,フラボンの存在により発現量がDown-制御またはUp-制御されたクローンについて,解析を行った.

その結果,Down-制御されたクローンには好気的エネルギー産生に関係しているタンパク質をコードする遺伝子が含まれ,Up-制御されたクローンには二成分系シグナルトランスダクション・システムをコードするvraS, vraR遺伝子が含まれていた.vraS, vraRについてさらにこの遺伝子をノックアウトした変異株を用いた解析の結果,これらの遺伝子が薬物のストレスに対する抵抗性に関与する遺伝子であることが示唆された.β-ラクタム剤に対する感受性を増大する新規の抗菌剤-感受性増強物質を,世界各国から採集した生薬から抽出した900種の複合成分を出発原料として,発見,特許化することを目的として研究を行い,以下の知見を得た新規の抗菌剤-感受性増強物質の単離精製については,昨年度新たに見出した43種のうち,岩白菜の酢酸エチル画分に顕著なβ-ラクタム剤-感受性増強効果が認められたので,この画分について現在活性成分の単離精製を進めている.つぎに,アルキルガレートの構造活性相関についてであるが,抗菌活性については,MRSA, MSSAともにC9-C10で最も強い活性を示し,この鎖長が最適鎖長であることを示した.また,没食子酸関連化合物のアルキルエステル誘導体を用いた結果から,抗菌活性の発現には親水性基と疎水性基の両方の存在が必要であることを明らかとした.アイルスマー効果については,アルキルガレートとオキサシリンとの間でMRSAでは有意な相互作用が認められた.FICインデックスによる解析の結果,12.5μg/mlのアルキルガレート存在下ではそれぞれの抗菌作用が主として相加的に作用し(最適鎖長C8-C9),25,50μ9/mlではオキサシリンの抗菌作用を相乗的に高めることが明らかとなった(最適鎖長C5-C6).これに対して,MSSAでは有意な相互作用が認められなかった.さらに,アルキルガレートと抗生剤との併用効果は,β-ラクタム系抗生剤に特異的であり,アルキルガレートは典型的なアイルスマーであることが判明した.
シティズンシップ教育の排除性の生成構造の解明―米国教育史を事例として―

本年度の研究成果としては主に4点を挙げることができる。第一点目は、20世紀前半の代表的なカリキュラム論者であるハロルド・ラッグに注目することで、20世紀前半のカリキュラム研究における専門家主義のジレンマについて論じることが出来た点である。この論考は、2018年秋に出版された翻訳書『アメリカ人の生活と学校カリキュラムー生活に根差した学校に向けての次のステップ』の解説として収録されている。ラッグが緻密な理論的なカリキュラム研究を必要と考えた一方で、教師の自主性や主体性も重視していた点や、晩年のラッグが教師の専門性を信頼できずにいた点などをまとめて論じることができた。第二点目は、バージニア・プランに関する研究発表を、3月開催の東北教育学会において行うことが出来た点である、発表題目は、「ヴァージニア・プランにおける総合領域と教科教育の位置づけに関する考察ーH.C.キャズウェルの教科教育観との比較を通してー」とした。本発表では、1934年版のバージニアプランにおいて、コアの領域と各教科の領域とが、学習内容や能力目標などを含め、どのように関連づけられていたのかを論じた。第三に、米国20世紀前半における社会科教育の教科目標に適した測定・評価方法の見直しを行った点である。この調査では、米国の主要な社会科学会誌をレビューし、測定・評価論の方法がどのように移り変わっているのかに焦点を当てて考察を行った。この点に関しては、昨年度に発表した研究成果を加筆修正し、現在投稿を予定している。第四に、「レリバンス」という概念に焦点を当てて、米国社会科教育史を論じる論考を書くことが出来た点が挙げられる。この論考において、レリバンスとは、教育内容の意義や関連性、切実性などを表す語であり、この言葉の用いられ方が各時代の社会科カリキュラムのあり方を反映したものであることを示すことができた平成28年度の研究成果は主に3点として説明できる。第一に、20世紀初頭の初等学校への公民科導入時におけるシティズンシップ育成に関わるカリキュラム研究である。この際に、フィラデルフィアの初等公民科のカリキュラムを対象とし、(1)低学年で学習する道徳や習慣に関わる市民的美徳の教育と、高学年で学習するシティズンシップの教育とが有機的・段階的に関連づけられていること、(2)それによって、シティズンシップの脱政治化が起きていることを明らかにした。この研究成果は日本公民教育学会の『公民教育研究』に論文掲載された。第二に、20世紀前半の公民科教科書や関連報告書におけるシティズンシップ概念に関する分析である。20世紀前半の教科書記述等において「良き市民」の理念が強調された一方で、社会的・経済的に自立した市民や、身体的に障害等の無い人々を「良き市民」として捉えようとする傾向が見られたことを明らかにした。つまり、当時の「良き市民」の概念が、一定の排他性を持っていたことを意味する。この研究成果は、米国の全国社会科協議会のCollege & University Faculty Assemblyの研究大会において、研究発表を行った。第三に、20世紀初頭の米国社会科成立期に関するカリキュラム研究史の研究である。この際には、時代と共に、歴史研究で扱われるカリキュラムの概念が変容していることを明らかにした。これは、単に定義的な問題だけでなく、分析する側の研究枠組みが変容することによって、実際の歴史解釈も変化していることを示したものである。これらの研究成果は、日本カリキュラム学会の研究大会で研究発表をすると共に、全国社会科教育学会の『社会科教育論叢』に論文掲載された。平成28年度は、三年間の研究期間の初年度にあたるため、史料収集等が中心となった。ただ、その中でも、研究論文を一本、学会発表(国内1、海外1)を2回行うことができ、一定の進展はあったと言える。ただ、当初の研究計画から考えると、史料分析と成果発表に関する進捗がやや遅れていると思われる。この点に関しては、既に収集済みの史料分析を軸としながら、平成28年度よりも多くの成果報告を行えるようにする。本年度は、研究期間の2年目であった。そのため、昨年度に引き続き、史料収集を行いつつ、研究成果を発信していくことになった。主な研究成果としては、2点挙げられる。2点目は、ハロルドラッグのカリキュラム論に関して、論文掲載されたことにある。この成果に関しては、雑誌『文明』(東海大学文明研究所)において「カリキュラム研究史に見る「近代性」に関する一考察ー20世紀前半の米国社会科教育史に焦点を当ててー」と題した論文となった。この研究では、1916年に全米教育協会から出された『中等教育における社会科』のカリキュラム観と、ハロルドラッグのカリキュラム観を対比する形で考察を進めた。その際に、先行研究ではカリキュラムの理論、教材などを開発して点で高評価されてきたハロルド・ラッグのカリキュラム論において、個々の教師(実践者)がどのように捉えられていたのかという点に考察を行っている。これらの分析を通して、ラッグが教材と教師、理論家と実践家の協力・相互補完関係を意識していた点を論じることができた。主な理由は、当初に予定していた米国への史料収集の調査を実現できなかった点にある。渡米調査が実現でき中った理由としては、現地調査と合わせて予定していた学会発表に査読で不採択になってしまった点、今年度に携わることになった他の研究や業務等々とのバランス・調整がうまくできなかった点、(今年度に限り)国内からでも行える文献取寄せの見通しがある程度ついた点などが挙げられる。

次年度は今年度の蓄積や課題を生かした研究計画を遂行していきたい。本年度の研究成果としては主に4点を挙げることができる。第一点目は、20世紀前半の代表的なカリキュラム論者であるハロルド・ラッグに注目することで、20世紀前半のカリキュラム研究における専門家主義のジレンマについて論じることが出来た点である。この論考は、2018年秋に出版された翻訳書『アメリカ人の生活と学校カリキュラムー生活に根差した学校に向けての次のステップ』の解説として収録されている。ラッグが緻密な理論的なカリキュラム研究を必要と考えた一方で、教師の自主性や主体性も重視していた点や、晩年のラッグが教師の専門性を信頼できずにいた点などをまとめて論じることができた。第二点目は、バージニア・プランに関する研究発表を、3月開催の東北教育学会において行うことが出来た点である、発表題目は、「ヴァージニア・プランにおける総合領域と教科教育の位置づけに関する考察ーH.C.キャズウェルの教科教育観との比較を通してー」とした。本発表では、1934年版のバージニアプランにおいて、コアの領域と各教科の領域とが、学習内容や能力目標などを含め、どのように関連づけられていたのかを論じた。第三に、米国20世紀前半における社会科教育の教科目標に適した測定・評価方法の見直しを行った点である。この調査では、米国の主要な社会科学会誌をレビューし、測定・評価論の方法がどのように移り変わっているのかに焦点を当てて考察を行った。この点に関しては、昨年度に発表した研究成果を加筆修正し、現在投稿を予定している。第四に、「レリバンス」という概念に焦点を当てて、米国社会科教育史を論じる論考を書くことが出来た点が挙げられる。この論考において、レリバンスとは、教育内容の意義や関連性、切実性などを表す語であり、この言葉の用いられ方が各時代の社会科カリキュラムのあり方を反映したものであることを示すことができた今年度は、主に二つの研究を進める。平成29年度は以下の二点を軸にして、研究を進めていく。第一に、バージニアプランにおけるカリキュラム観やシティズンシップの育成に関する諸原理を明らかにする。バージニアプランにおいては、学校教師が参加した形でカリキュラム開発が行われており、教師の自主的なカリキュラムデザインをするための工夫が内包されていたと考えられる。本研究では、それらのプロセスや戦略がどのように実現されたのかについて解明する。第二に、20世紀前半における社会科評価論におけるシティズンシップの性質やその評価方法を明らかにする。1930年代前後になると、生徒の態度評価や客観評価に関する様々な評価方法の開発が進んでいく。本研究では、これらの社会科評価論に内在する市民観の特徴や、何をもって市民の資質として捉えようとしていたのかという問題について、考察と解明を進めていく。今後の方針としては、主に3点を挙げることができる。1点目は、昨年度に成果発表した評価史研究の論文化である。この点に関しては、今年度中に投稿・査読対応を順次進めて行く予定である。2点目は、米国の現地にて、追加の現地調査を行うことである。
電気刺激と機械刺激を併用した触覚ディスプレイの提示アルゴリズムの研究

本研究は電気刺激と機械刺激を併用した触覚伝送アルゴリズムの開発とその応用であった.本研究はとくに従来の皮膚感覚提示で提示の難しかった硬さ次元に注目し,バーチャル物体の柔らかさ・硬さ及び粘着の提示手法を検討した.まず電気刺激によってバーチャル物体の柔らかさ・硬さ及び粘着フィードバックを提示する手法を検討した.本研究では,筋肉の無い手掌部での利用を念頭に,腱と皮膚の電気刺激を利用した.皮膚電気刺激はマトリクス状の電極によって接触面の形状情報および接触面の運動情報を提示することが出来る.さらに皮膚電気刺激においては我々が従前の研究で開発した陰極刺激モードによって皮膚が押されるような圧覚を生じさせることができる.これに対して反対方向の力である粘着感を提示するために,指の中にある屈腱を刺激する方法を考えた.続いて2つ目の調査では,物体をタッピングした際の感覚を再現するときに従来からよく用いられてきた機械刺激の減衰正弦波振動に加えて陰極皮膚電気刺激を同時に提示すると,減衰正弦波振動のみ提示することと比較して物体がより柔らかく知覚されるか検討した.実験の結果,陰極の電気刺激の強度が強くなるほど,素材をより柔らかく知覚することが分かった.これは第一の実験結果に類似しているが,本実験では素材を解釈するための視覚フィードバックを用いていない.採用期間中最後の調査では,非対称振動による疑似力覚を親指と人差し指に与え,この力の錯覚によってバーチャル物体を掴むときの物体の柔らかさ・硬さを表現できるかを検討した.我々の従来研究では,DCモータをオーディオ信号によって駆動すると高品位な振動子として働くこと,また入力信号として鋸波等の非対称な波形を用いた場合疑似力覚を提示できることを確認していた.本実験では,指先に反力を提示するためにこの現象を利用した.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
内因性鎮痛系の賦活化による新しい鎮痛法の開発

疼痛伝達の抑制に対し内因性鎮痛系が持つ機能的役割と、それを内的・外的因子により賦活化する可能性について研究を進めた。新生ラットの遊離脊髄標本あるいは脳幹-脊髄摘出標本において、腰髄後根に侵害電気刺激を加えると、同髄節の前根から緩徐前根電位(sVRP)、近接髄節の後根から後根電位(DRP)が記録できる。sVRPは疼痛反応の指標となり、DRPは脊髄への感覚入力レベルあるいはシナプス前抑制の指標となる。これらsVRPおよびDRPに対する内因性鎮痛系の影響を、特に、ヒスタミン受容体との関連において解析し、以下の成果を得た。1.遊離脊髄標本による解析:脊髄側索の単発電気刺激はsVRPの振幅および持続時間を共に抑制した。この側索刺激はsVRP誘発刺激に対し約0.022秒先行して加えたときに有効であった。さらに側索刺激により腰髄レベルでDRPが誘発された。DRPの振幅、ピーク値までの時間、および1/2ピーク値での持続時間は、それぞれ約0.1-0.5mV、180msおよび500msであった。以上のことから、脊髄内の疼痛抑制神経機構を電気的に賦活化することにより鎮痛効果が誘発できる可能性が示唆された。これには一部シナプス前抑制が関与していることが明らかになった。2.脳幹-脊髄標本による解析:人工脳脊髄液へのヒスタミン(0.00110μM)の投与は、脊髄標本におけるsVRPを0.1μM濃度で最大80%の抑制した。これに対し、脳幹-脊髄標本では用量依存性にsVRPを抑制した(10μM濃度:基準値の約63%)。10μMにおける抑制率には標本間で有意差が認められた。以上のことから、脳幹でのヒスタミン受容体の賦活化は脊髄レベルの侵害受容反射に対し、より効果的である可能性が示唆された。現在、ヒスタミン受容体サブタイプの侵害受容における役割についてさらに解析をすすめている。
皮質神経伝達に関わる Ca チャネルの伝達物質受容体・G蛋白質による制御

中枢シナプス伝達に関与するCaチャネルのサブタイプを同定し、G蛋白質を介した伝達修飾のメカニズムを研究することを目的として、23週齢ラット皮質視覚野よりスライス標本を作製し、ノマルスキー顕微鏡下に錐体細胞からwhole-cell patch clamp記録を行い、他の錐体細胞を直接電気刺激して得られるグルタミン酸を伝達物質としたEPSC(興奮性シナプス後電流)及び介在ニューロン刺激により誘発されるIPSC(抑制性シナプス後電流)を記録した。EPSCはN型チャネルに特異性のあるω-conotoxin GVIAの30nM1μM,P/Q型チャネルに特異性のあるω-agatoxin IVAの0.33μMで濃度依存的に各々最大50%程度の抑制を受けた。またIPSCはω-agatoxin IVAの30nM1μMで最大70%程度の抑制を受けたが、ω-conotoxin GVIAでは1μMまでは濃度依存的な抑制は確認されなかった。一方刺激-記録が同一のニューロンペアー間のEPSCがcarbachol,noradrenaline,serotonin(いずれも30μM)の各々でシナプス前性に抑制されたことから、シナプス前の神経終末においてこれら複数のアミンに対する特異的レセプターが共存し、それらの活性化がグルタミン酸放出抑制に至る伝達修飾機構のいずれかの段階に収束していることが示唆された。さらにEPSCを2つのtoxinのうちの一方を作用させ残った成分につきアミンによる修飾作用の検討を行ったところ、個々のアミンの抑制率はω-conotoxin GVIA抵抗性(P/Q型)とω-agatoxin IVA抵抗性(N型)EPSCの間で差がなかったことから、特定のアミンレセプターにリンクするG蛋白質とCaチャネルサブタイプとの間に特異的(排他的)なカップリングはないのではないかと示唆された。EPSCはN型チャネルに特異性のあるω-conotoxin GVIAの30nM1μM、P/Q型チャネルに特異性のあるω-agatoxin IVAの0.33μMで濃度依存的に各々最大50%程度の抑制を受けた。一方刺激-記録が同一のニューロンペア-間のEPSCがcarbachol,noradrenaline,serotonin(いずれも30μM)の各々でシナプス前性に抑制されたことから、シナプス前の神経終末においてこれら複数のアミンに対する特異的レセプターが共存し、それらの活性化がグルタミン酸放出抑制に至る伝達修飾機構のいずれかの段階に収束していることが示唆された。今後は皮質のスライス培養標本を用い遺伝子の導入または発現抑制処置を施した上で同様の電気生理学的検討を行い、関与するG蛋白質、Caチャネルのサブタイプの同定とカスケードの解明を継続する。中枢シナプス伝達に関与するCaチャネルのサブタイプを同定し、G蛋白質を介した伝達修飾のメカニズムを研究することを目的として、23週齢ラット皮質視覚野よりスライス標本を作製し、ノマルスキー顕微鏡下に錐体細胞からwhole-

cell patch clamp記録を行い、他の錐体細胞を直接電気刺激して得られるグルタミン酸を伝達物質としたEPSC(興奮性シナプス後電流)及び介在ニューロン刺激により誘発されるIPSC (抑制性シナプス後電流)を記録した。EPSCはN型チャネルに特異性のあるω-conotoxin GVIAの30nM-lμM、P/Q型チャネルに特異性のあるω-agatoxin IVAの0.33μMで濃度依存的に各々最大50%程度の抑制を受けた。またIPSCはω-agatoxin IVAの30nM1μMで最大70%程度の抑制を受けたが、ωconotoxinGVIAでは1μMまでは濃度依存的な抑制は確認されなかった。一方刺激-記録が同一のニューロンペアー間のEPSCがcarbachol,noradrenaline,serotonin(いずれも30μM)の各々でシナプス前性に抑制されたことから、シナプス前の神経終末においてこれら複数のアミンに対する特異的レセプターが共存し、それらの活性化がグルタミン酸放出抑制に至る伝達修飾機構のいずれかの段階に収束していることが示唆された。さらにEPSCを2つのtoxinのうちの一方を作用させ残った成分につきアミンによる修飾作用の検討を行ったところ、個々のアミンの抑制率はω-conotoxin GVIA抵抗性(P/Q型)とω-agatoxin IVA抵抗性(N型)EPSCの間で差がなかったことから、特定のアミンレセプターにリンクするG蛋白質とCaチャネルサブタイプとの間に特異的(排他的)なカップリングはないのではないかと示唆された。
古代インドの在家・出家主義と、諸宗教聖典伝承過程におけるテキスト変容

本年度はまず、昨年度に引き続きNimijataka第1-22詩節について考察を進めた。ここでは、出家と在家の優位をめぐり、王と神との間で問答が展開している。出家遁世思想を主題とすることの多いMithila王説話群の中でも、この種の問答はよく知られるが、それらの中でもNimijatakaの第1cd9,19詩節(第4-7詩節各pada abを除く)はかなり成立の古いものであることが分かった。そしてこの「Nimi王と神との問答」詩節群が「天界訪問」説話に添加されることにより、現行Pali第541話としての詩節全体が、NimiについてのJatakaとして知られることになったことを指摘した。また第1018詩節という新たな詩節群挿入の過程を知るために、各詩節テキストを精確に検討した。その結果、本来は仏教の修行とは必ずしも関わりないbrahmacariyaを称えるものであったNimi説話が、仏教的dhammaを説く問答へと変容する軌跡を解明することができた。この新たな詩節群の付加は一方で、行為の果報について語る別の新たな大量の詩節群、すなわち「地獄天界巡り」が、後代になって同Jatakaへ挿入されるきっかけともなっていた。平行して、Videha国王諸伝説についてこれまで行ってきた研究を総括する作業を進めている。すなわち、Nimijataka現行テキスト形成史という点からは、「問答」そして「天界訪問」「地獄天界巡り」へと続く主題の連鎖を生み出した過程を明らかにし、また古代インドにおける諸宗教聖典伝承という点からは、在家・出家主義両つを含む視点よりみた、バラモン教から仏教・ジャイナ教への文学的要素の取り込みの特徴を解明し、さらには仏教文献の立場からは、Jataka文献群のテキスト編纂過程解明をめざしているところである。現存Nimijatakaテキスト形成史解明を目し、本年度は同Jataka冒頭の19詩節を取り上げた。Videha国王伝説群には、「出家・在家の優劣をめぐる問答」という主題が少なくない。この19から成る詩節群にも、神と王との問答という場面設定の下に、同様の主題が語られている。同Jatakaは、この「問答」場面の他に、王の生前における「天界訪問」と「地獄天界巡り」の、併せて3つの主題が合成されている。「問答」は、出家・在家のそれぞれの生活の果報についても触れており、内容の点から、続く二つの主題の導入としての役割を果たしているといえる。しかし、これら19詩節は、全体としてはひとつの問答場面と理解できるが、実際は、由来を異にするいくつかの小詩節群の集成である。また、19詩節中の冒頭2詩節は、続く「天界訪問」の冒頭に重ねて示されている。そこで、現存Nimijatakaのテキスト形成史、すなわち、「問答」そして「天界訪問」「地獄天界巡り」へと続く主題の連鎖を生み出した過程を明らかにする意図から、各詩節について、まず、各詩節の平行詩節をパーリ語、サンスクリット語、プラークリット語、漢訳など、仏教をはじめとする諸宗教聖典の中に求め、また語彙レベルにおいては、固有名詞を中心に、背景となる逸話を諸文献に求め、Nimijatakaにおける位置づけとは別に、各詩節の意味するところを、その本来の文脈にさかのぼって明らかにした。これらの情報を手がかりに、Nimijataka冒頭19詩節の編纂の意図を追究し、また、筆者が既に得た一連の同国王伝説群についての研究成果と併せ、出家遁世思想のみならず、在家主義をも含めたより大きな思想史的視野から、同Jataka現存テキスト形成を考え、その成果をまとめた。
金属的強相関電子系の測定を可能にする新しい強磁場電子スピン共鳴測定法の開発

カンチレバーを用いたESR測定の感度向上ならびにg値の高分解能化に向け、新たに磁場変調法式に基づく信号検出法を開発した。従来行っていた電磁波強度を変調する方式では真空中でカンチレバーの振動が誘起されるために微弱な信号が検出できないという欠点があった。磁場変調法式ではカンチレバーの不要な振動が誘起されないため、この問題を回避できる。測定系の開発では、ESR信号の線幅とジュール発熱を考慮し、1アンペアの電流で数10ガウス程度の交流磁場が発生できるように変調コイルの設計を行った。実際にホール素子を用いて発生磁場の評価を行い、コイルの特性を評価した。本研究では0.26mmの銅線を直径14mmのボビンに約50回巻いたものを使用した。コイル係数は35ガウス/アンペアであった。実際に作製した変調コイルを低温クライオスタットに装着し、磁場変調法式によるESR測定を行った。測定は4.2Kで行い、試料はCo Tutton塩単結晶を用いた。その結果、80GHzの測定周波数においてESR吸収波形の微分形としてESR信号の観測に成功した。信号の大きさは変調磁場の大きさとともに増大する結果が得られた。変調周波数を大きくすると渦電流による発熱が生じるため、本研究では200Hzで測定を行った。得られたg値(3.29)は強度変調による測定結果とも一致した。信号雑音比は10程度であり、最小検出スピン数としては10^<12>スピン/ガウスと見積もられた。これにより磁場変調法式によるカンチレバーESR測定法が確立した。強相関電子系の研究は,現在物性研究の中心的課題となっており,実験理論両面から精力的な研究が進められている。しかし,興味深い強相関電子系の多くは金属的であり,従来の測定法ではそのESR測定は困難である。なぜなら,磁気モーメントが核スピンに比べ3ケタ以上大きい電子スピンではゼーマン分裂がそれに比例して大きく,ESR測定ではNMRに比べ高周波数の電磁波が必要で金属的試料表面の表皮効果が問題となる。そこで,本研究のねらいは,これまでの研究成果を踏まえてカンチレバーを用いたESR測定法の感度をさらに2ケタ以上向上させて,これまで不可能であった金属的強相関電子系のESR測定法を開発しようとするものである。まず,今年度は研究計画にのっとり,超伝導磁石を用いた定常磁場中で,ロックイン検出法を用いた感度の向上を試みた。具体的には,測定試料をCo-Tutton塩とし,ガン発振器の光変調を用い,その変調周波数依存性を調べたところ,変調周波数がカンチレバーの固有振動数に一致する場合に共振的に感度が向上することが確かめられた。逹成された感度は,80GHzで10^9spins/Gで,これはパルス磁場中で以前我々によって達成された10^<11>spins/Gの100倍となった。この結果,ESRが観測された周波数も最高240GHzとなり,大きく観測周波数を更新することができた。現在,この成果を論文として投稿中であり,今年度の目標を達成することができた。今後は,ロックイン検出法をパルス磁場下測定に適用し,さらに高い周波数での観測を試みる予定である。今年度は,7T超伝導磁石を立ち上げ,定常磁場を昨年度の4Tから7Tに増加させ,ロックイン検出法を用いたカンチレバーESR測定を試みた。具体的には,Co-Tutton塩を測定試料とし,ガン発振器の光変調周波数をカンチレバーの固有振動数に一致させた共振的条件で測定をおこなった。その結果,ESRが観測された周波数が315GHzとなり,これは我々が知る限り世界最高周波数を達成した。そして,この結果をRev. Sci. Instrum.に発表するとともに国内外の研究集会で6回ほどこの研究に関する招待講演をおこなった。また,研究代表の太田は,この研究を含む強磁場ESR測定法の開発に対して,International EPR Society (IES)よりIES Silver Medal2008forInstrumentationを授与された。

本研究では0.26mmの銅線を直径14mmのボビンに約50回巻いたものを使用した。コイル係数は35ガウス/アンペアであった。実際に作製した変調コイルを低温クライオスタットに装着し、磁場変調法式によるESR測定を行った。測定は4.2Kで行い、試料はCo Tutton塩単結晶を用いた。その結果、80GHzの測定周波数においてESR吸収波形の微分形としてESR信号の観測に成功した。信号の大きさは変調磁場の大きさとともに増大する結果が得られた。変調周波数を大きくすると渦電流による発熱が生じるため、本研究では200Hzで測定を行った。得られたg値(3.29)は強度変調による測定結果とも一致した。信号雑音比は10程度であり、最小検出スピン数としては10^<12>スピン/ガウスと見積もられた。これにより磁場変調法式によるカンチレバーESR測定法が確立した。