hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
RNAサイレンシング因子による微小管・中心体形成機構の解明

本研究の目的は、RNAサイレンシングに関わるmaelstrom (mael)遺伝子の微小管・中心体形成における分子機能を明らかにすることである。当研究室で作成した抗Maelモノクローナル抗体を用いた免疫沈降法により、γTubulinタンパク質を新たなMael結合分子として同定した。また、mael変異体ではγTubulinの局在に異常が生じており、maelがγTubulinと相互作用し、その局在などを制御する因子として機能していることが明らかとなった。本研究の目的は、RNAサイレンシングに関わるmaelstrom(mael)遺伝子がどのような分子と相互作用し、piRNAの生合成、および微小管・中心体形成とどのような分子機構によって関わっているのかを明らかにすることである。1.Mael結合分子の同定と各Mael結合分子のショウジョウバエ変異体におけるpiRNA量の変化・当研究室で作成した抗Maelモノクローナル抗体を用いて、免疫沈降法により、ショウジョウバエ卵巣において、Maelと相互作用する分子を単離した。これらの分子は質量分析法により、アミノ酸配列を同定した。同定した分子で、かつ、抗体が利用可能なものについて、Maelとの相互作用を調べ、実際にMaelと物理的に相互作用しうることを確認した。今回同定した遺伝子の変異体は有用ではなかった(変異が不十分で野生型と変わりない)ことから、現在、変異体の作出を試みている。2.Mael、およびMael結合分子、既知のpiRNA生合成因子のショウジョウバエ変異体卵母細胞における微小管、中心体局在パターン・まず、免疫染色法により、mael変異体卵巣において、微小管・中心体の局在異常を発生過程の早期から遅期において観察し、着目すべき形態異常を精査した。微小管の動態はαチューブリン、中心体はγチューブリンを検出することにより観察した。その結果、ごく早期における生殖幹細胞の分化と、それに続く、卵母細胞の決定と成熟化に、maelが重要な役割を果たしていることがわかった。この過程では、微小管・中心体が中心的な因子として機能するため、maelがそれらと相互作用し、機能していることが示唆される。現在、mael結合分子、他のpiRNA生合成因子のショウジョウバエ変異体においても観察している。本研究の目的は、RNAサイレンシングに関わるmaelstrom(mael)遺伝子がどのような分子と相互作用し、piRNAの生合成、および微小管.中心体形成とどのような分子機構によって関わっているのかを明らかにすることである。1.Mael結合分子の同定と各Mael結合分子のショウジョウバエ変異体におけるpiRNA量の変化・当研究室で作成した抗Maelモノクローナル抗体を用いて、免疫沈降法により、ショウジョウバエ卵巣において、Maelと相互作用する分子を単離・同定している(昨年度)。引き続き、同定した分子で、かつ、抗体が利用可能なものについて、Maelとの相互作用を調べ、実際にMaelと物理的に相互作用しうることを確認した。その中で、γTubulinタンパク質が新たなMael結合分子として同定できた。γTubulin変異体が入手困難なため、現在、当研究室でγTubulin変異体の作出を試みている。2.Mael、およびMael結合分子、既知のpiRNA生合成因子のショウジョウバエ変異体卵母細胞における微小管、中心体局在パターン・まず、免疫染色法により、mael変異体卵巣において、微小管・中心体の局在異常を発生過程の早期から遅期において観察したところ、γTubulin変異体の卵巣と非常によく似た表現型が観察された。mael変異体ではγTubulinの局在に異常が生じており、maelがγTubulinと相互作用し、その局在などを制御する因子として機能していることが示唆される。現在、γTubulin変異体の作出し、卵巣でのpiRNA量を調べる予定である。
ゲームにおける「心の社会」の計算機モデル

本研究は、Marvin Minsky氏の認知理論「心の社会」を将棋でモデル化し、計算機システムの構築を目的とした.「心の社会」の主な部分は「エージェント」、「エージェンシ」、エージェントとエージェンシの「交信」、「学習」である.本研究の目的はこの4つの部分を将棋で実装することだったが、「エージェント」と「エージェンシ」が想像以上多く必要になったので、「エージェント」、「エージェンシ」と「交信」は将棋の序盤の場合しか実装できなかった.さらに、「学習」のモデル化は想像より複雑と分かり、研究期間では実装できなかった.本研究は、Marvin Minsky氏の著書「心の社会」をモデル化し、計算機システムの構築を目的とする.Minsky氏の理論は応用領域のモデル化が複雑のため、部分的なシステムしか存在していない事は現在の研究の問題点となっている.「心の社会」を全体的にモデル化するために、本研究はゲーム(特に将棋)を応用領域として利用し、モデル化を単純化し、初めて「心の社会」を全体的に実装する計算機システムの構築を目指す.「心の社会」の主な部分は「エージェント」、「エージェンシ」、エージェントとエージェンシの「交信」、「学習」である.ゲームにおける「心の社会」を実現するためにこの4つの部分を将棋の中にモデル化し、計算機システムを構築する.本研究は、Marvin Minsky氏の認知理論「心の社会」を将棋でモデル化し、計算機システムの構築を目的とした.「心の社会」の主な部分は「エージェント」、「エージェンシ」、エージェントとエージェンシの「交信」、「学習」である.本研究の目的はこの4つの部分を将棋で実装することだったが、「エージェント」と「エージェンシ」が想像以上多く必要になったので、「エージェント」、「エージェンシ」と「交信」は将棋の序盤の場合しか実装できなかった.さらに、「学習」のモデル化は想像より複雑と分かり、研究期間では実装できなかった.本研究は、Marvin Minsky氏の著書「心の社会」をモデル化し、計算機システムの構築を目的とする。Minsky氏の理論は応用領域のモデル化が複雑のため、部分的なシステムしか存在していない事は現在の研究の問題点となっている。「心の社会」を全体的にモデル化するために、本研究はゲーム(特に将棋)を応用領域として利用し、モデル化を単純化し、初めて「心の社会」を全体的に実装する計算機システムの構築を目指す。「心の社会」の主な部分は「エージェント」、「エージェンシ」、エージェントとエージェンシの「交信」、「学習」である。ゲームにおける「心の社会」を実現するためにこの4つの部分を将棋の中にモデル化し、計算機システムを構築する。19年度で行ったpilot studyの結果でゲームにおける「心の社会」をモデル化するための必要な基本的な「エージェント」と「エージェンシ」が分かった。簡単な計算機システムも作成した。20年度の目的はシステムの拡大である。特にpilot studyで「エージェント」と「エージェンシ」の数を増やす必要があることが分かった。追加実験の結果で適切な「エージェント」と「エージェンシ」を決める。もう一つの目標はエージェントとエージェンシの「交信」を追加することである。本研究は、Marvin Minsky氏の著書「心の社会」をモデル化し、計算機システムの構築を目的とする。20年度に追加実験の結果で妥当な「エージェント」と「エージェンシ」が決めた。基本システムも構築した。21年度の目的はシステムの拡大である。20年度の研究結果で分かったのは特に「交信」の具体化が必要である。更に、システムを人間のゲームプレーヤーに比較する必要がある。もう一つの目標は機械学習を利用し、自動的に「エージェント」を追加できるシステムを構築することである。本研究は、Marvin Minsky氏の著書「心の社会」をモデル化し、計算機システムの構築を目的とする.Minsky氏の理論は応用領域のモデル化が複雑のため、部分的なシステムしか存在していない事は現在の研究の問題点となっている.「心の社会」を全体的にモデル化するために、本研究はゲーム(特に将棋)を応用領域として利用し、モデル化を単純化し、初めて「心の社会」を全体的に実装する計算機システムの構築を目指す.「心の社会」の主な部分は「エージェント」、「エージェンシ」、エージェントとエージェンシの「交信」、「学習」である.ゲームにおける「心の社会」を実現するためにこの4つの部分を将棋の中にモデル化し、計算機システムを構築する.平成22年度は「心の社会」の計算機システムの「エージェント」、「エージェンシ」、「交信」の構築が進みましたが、「学習」の実装までは至らなかった.

本研究は、Marvin Minsky氏の著書「心の社会」をモデル化し、計算機システムの構築を目的とする.Minsky氏の理論は応用領域のモデル化が複雑のため、部分的なシステムしか存在していない事は現在の研究の問題点となっている.「心の社会」を全体的にモデル化するために、本研究はゲーム(特に将棋)を応用領域として利用し、モデル化を単純化し、初めて「心の社会」を全体的に実装する計算機システムの構築を目指す.「心の社会」の主な部分は「エージェント」、「エージェンシ」、エージェントとエージェンシの「交信」、「学習」である.ゲームにおける「心の社会」を実現するためにこの4つの部分を将棋の中にモデル化し、計算機システムを構築する.平成22年度は「心の社会」の計算機システムの「エージェント」、「エージェンシ」、「交信」の構築が進みましたが、完成まではできなかった.更に、最終目的であった「学習」の実装までは至らなかった.
発展途上国向けスマートフォン連動型ドップラー胎児診断装置と教材の開発

平成29年度に実施したマイクロフォン式胎児心音計試作機の性能評価に関する分析を行った。予備調査2名、本調査48名の妊婦を対象に、トラウベ、超音波ドップラー、マイクロフォン式の試作機の3種類の聴診を実施し、聴診の質を比較した。分析により、2点の課題が明らかになった。1点目は、マイクロフォン式のデメリットとして、信号過大による音の歪みや手振れの雑音、腸蠕動音などの胎児心音以外の音を拾ってしまうために、他の聴診器に比べて音質が不明瞭になることが分かった。この点を改善するためには、インピーダンスの良い特殊なマイクロフォンを使用する、或いは、実際の心音を増幅するのではなく、信号処理機能を搭載する必要があった。2点目は、マイクロフォン式心音計の聴診方法はトラウベに準ずるため、妊娠週数が20週台の早い時点では心音はかなり小さく聞こえ、聴診が難しいこと、また、聴診者の腹部触診の手技により、胎児の心音を聴診部近くに引き寄せて聴診する必要があることが分かった。今回の試作機の形状はマッチ箱型であった。トラウベの筒状の形態だと、耳だけで聴診器を固定し、両手で腹部触診をすることが可能であるが、試作機の現行の形状では片手で聴診部を把持する必要があるため、両手を使った触診が行えず、特に体位が骨盤位で胎児の心臓の位置の探索が難しい症例では、トラウベよりも聴診の質が下がることがあった。以上のことから、マイクロフォン式胎児心音計の開発には、超音波ドップラーと同等の音質を確保するための改善、及び形状の改善が必要であることが判明した。これらの開発にかかるコストが、超音波ドップラーより安価になることが求められ、開発に困難を来たした。フェーズ2のスマートフォン連動型ドップラー診断装置に関しては、同様のコンセプトを持つ機器をすでに開発している企業があったため、その製品をザンビアの医療機関で実験的に使用した。初年度の目標は「発展途上国の臨床現場の実情に合った胎児モニタリング機器のコンセプトを立て、試作品を作成する」である。まず、JICAの行う母子保健の本邦研修に参加した帰国後の研修員19名に対して、メールを通して各国の胎児モニタリング機器の使用状況と課題に関するアンケート調査を実施した。その結果、使用される胎児モニタリング機器は2つのレベルに分けられることが明らかになった。1つ目は、主にアフリカ諸国や一部の東南アジア地域(フィリピン等)で、ピナード型聴診器(通称トラウベ)を主流としたローテクの聴診を行っている地域、2つ目は超音波ドップラー型胎児診断装置がほぼ普及しているが、数が十分ではない地域に二分できた。機器の開発を担当する企業と協議の上、まずフェーズ1として、ローテク機器を使用する地域をターゲットとして、マイクロフォンを使用した胎児心拍聴診器を作成し、超音波ドップラーよりも安価であり、かつ心音がスピーカーで聞こえる聴診器を作成することとした。平成28年10月に北海道大学大学院保健科学研究院倫理審査委員会の承認(研究課題名:発展途上国向けスマートフォン連動型ドップラー胎児診断装置の開発-フェーズ1:マイクロフォン式胎児心拍聴診器の開発)を受け、平成28年11月及び平成29年3月に助産院と病院にて計50名の妊婦の協力を得て、作成したマイクロフォン式胎児心拍聴診器の試作機の性能調査を実施した。性能調査で得られたデータにより、使用するマイクロフォンの感度、アンプの増幅度、信号処理での周期検出の可否、について検討が可能となった。なお、平成28年1月11日に、インドのマニパル大学看護学校主催の国際学会にて研究に関する発表を(研究の背景とコンセプトを中心に)行った。参加者の意見から、インドでも、分娩モニタリングの質の確保は重要な課題であることが明らかになった。平成28年度実施計画の「1既存の医療機器の情報収集」及び「2産学連携による試作品の開発」は予定通り達成することができたが、「3パイロット調査地の選定及び現地調査の承認申請手続き」に関しては、スーダン、タンザニア、ザンビア、インド、など幾つかの候補地を検討している段階であり、確定はしていない。候補地の決定と申請手続きについては、機器の改良の進捗と合わせて、今後進めていく。平成29年度は、発展途上国向けの胎児心音聴診器の試作品の完成を目標とした。研究計画の段階では、超音波ドップラーを使用した聴診器をスマートフォンのアプリにセンシング技術で接続するイメージであったが、コスト削減のためにマイクロフォンを使用する案を計画のフェーズ1として進めた。平成28年度3月末に、臨床現場で実施したマイクロフォン式胎児心音聴診器の試作機の性能調査の結果では、超音波ドップラーに比べて聴診の性能がかなり劣るため、製品化には雑音の処理が必要となることが分かった。雑音処理に要するコストを考えると、現状の超音波ドップラーではなくマイクロフォンを搭載するメリットは低い。そのため、マイクロフォン式胎児心拍聴診器の製品化は費用対効果の検討が必要となった。マイクロフォン式胎児心拍聴診器試作機の性能調査は、和歌山県立医科大学保健看護学部紀要にまとめ、平成30年6月に公表予定である。次に、超音波ドップラー胎児心拍聴診器をスマートフォンにセンシング技術で信号を送り、スマートフォン内アプリケーションで聴診するという研究計画書通りのコンセプト案をフェーズ2として進めた。現在、中国製の安価な超音波ドップラー胎児心拍聴診器が3050ドル程度で途上国で販売されている。試作機の開発担当企業に、中国製機器『Sonoline A』の分解調査を依頼した。

機器の構造、動作原理、回路を検討考察した結果、部品点数が多いが実装コストが安いため、汎用品を多く使って部品コストを下げていることが明らかになった。製造コストや管理費の高い日本製品が競争するには、太陽光充電機能、BLE通信機能、小型化/省電力化等の付加価値機能をつける必要があるが、相当の開発のパワーを要する。また、超音波ドップラーをコンバーターを通してスマートフォンとUSBで接続し、スマートフォン内のアプリを通して聴診が可能かを試みた。コスト削減の観点から、当初の計画にないマイクロフォン式胎児心音計の試作機を開発を進めた結果、1年半がその検討に費やされてしまった。また、超音波ドップラー聴診器をスマートフォンに接続するというコンセプト自体に、様々な障壁があることが判明した。スマートフォンでは、外部入力信号をリアルタイムで内部スピーカーで鳴らせないこと、診断機器として認証を受ける際のスマートフォンの位置づけなどである。最終年である今年度に、予定していた現地でのパイロット調査を進めることはかなり難しい状況である。平成29年度に実施したマイクロフォン式胎児心音計試作機の性能評価に関する分析を行った。予備調査2名、本調査48名の妊婦を対象に、トラウベ、超音波ドップラー、マイクロフォン式の試作機の3種類の聴診を実施し、聴診の質を比較した。分析により、2点の課題が明らかになった。1点目は、マイクロフォン式のデメリットとして、信号過大による音の歪みや手振れの雑音、腸蠕動音などの胎児心音以外の音を拾ってしまうために、他の聴診器に比べて音質が不明瞭になることが分かった。この点を改善するためには、インピーダンスの良い特殊なマイクロフォンを使用する、或いは、実際の心音を増幅するのではなく、信号処理機能を搭載する必要があった。2点目は、マイクロフォン式心音計の聴診方法はトラウベに準ずるため、妊娠週数が20週台の早い時点では心音はかなり小さく聞こえ、聴診が難しいこと、また、聴診者の腹部触診の手技により、胎児の心音を聴診部近くに引き寄せて聴診する必要があることが分かった。今回の試作機の形状はマッチ箱型であった。トラウベの筒状の形態だと、耳だけで聴診器を固定し、両手で腹部触診をすることが可能であるが、試作機の現行の形状では片手で聴診部を把持する必要があるため、両手を使った触診が行えず、特に体位が骨盤位で胎児の心臓の位置の探索が難しい症例では、トラウベよりも聴診の質が下がることがあった。以上のことから、マイクロフォン式胎児心音計の開発には、超音波ドップラーと同等の音質を確保するための改善、及び形状の改善が必要であることが判明した。これらの開発にかかるコストが、超音波ドップラーより安価になることが求められ、開発に困難を来たした。フェーズ2のスマートフォン連動型ドップラー診断装置に関しては、同様のコンセプトを持つ機器をすでに開発している企業があったため、その製品をザンビアの医療機関で実験的に使用した。1マイクロフォン式胎児心拍聴診器の改良と試作モデルとしての搭載内容・デザイン等の決定性能調査の結果から改良をし、電源やスピーカーの搭載、形などの最終的な決定を行っていく。企業を訪問し、協議を重ねながら検討をする。
自己支持性有機薄膜を用いる位相制御と光変調への応用

本研究では、当研究グループで独自に開発した高分子溶液の水面展開によって得られる自己支持性のSHG活性超薄膜を活用した光制御技術の研究を展開した。1.超薄膜の光干渉効果と利用Ru2C16BとC18Stilを担持したMMA超薄膜について干渉実験を行った。同じ水面側を向けて配置した場合に、両者で干渉パターンが判定し、両者で分極の方向が逆であることがわかった。2.表面化学修飾によるSHG機能の付与無水マレイン酸骨格を持つPMAO超薄膜を水面展開によって作成し、DO3と反応させた。この膜から明瞭なSHG信号が観測された。吸収スペクトルなどから、表面反応の進行が明らかとなった。3.電気光学(EO)効果DRl/PMMA超薄膜を10層重ねた膜のEO効果を測定した結果、印加電場の符号によりEO効果の異方性が観測された。その原因について現在は検討中である。4.交互吸着法によSHG活性超薄膜の創製ポリカチオンとポリアニオン、ポリカチオンとアニオン性色素との交互吸着膜を作成した。周波数変化や吸収スペクトル変化から、一定濃度の交互吸着が起こっていることを確認した。吸着膜のSHGについて検討した結果、明瞭なSHG信号が観測された。交互吸着によって非等方的な配列形成が可能であることがわかった。
主軸の回転角度の周期関数となる目標入力に対する高精度位置決め制御

位置決め制御系において、その目標入力はしばしば回転角度に関する周期信号として与えられる。例えば、切削システムでは、バイトの先端位置の目標入力は主軸の回転角度に関しての周期信号として与えられる。主軸は一定な回転速度で理想的に回転しているものとすると、目標入力は時間領域でも周期信号となるが、しかし、主軸の駆動系の構造および加工作業などに起因する外乱が生じ、この外乱によって主軸の回転速度が変動すると、目標入力信号は時間領域での周期性は失い、時間領域での繰返し制御では高精度位置決めが実現できないことになる。本研究では、「角度領域」という概念を導入し、主軸の回転に同期する外乱によって主軸の回転速度が変動する場合の高精度位置決め制御問題を考える。「角度領域」で繰返し制御を適用することにより、この種の主軸回転速度の変動の影響を完全に除去し、高精度位置決め制御を実現することを目的としている。研究は理論の実験の両面から行なった。まず、理論の面からは、「角度領域」における制御対象の数学モデルを求め、主軸回転速度の変動は、等価的に「角度領域」における制御対象のパラメータの周期変動となることを明らかにした。さらに、2自由度繰返し制御系の構造を用いて「角度領域」における位置決め制御系を構成し、制御系の設計法を提案した。その有効性はシミュレーションにより検証した。次に、実験による検証を行なった。実験装置は一軸テーブル1台とDCモータ2台を用いて作成した。DCモータ2台の中、1台は速度制御用モータとして使い、主軸をシミュレートさせた。残りの1台は位置決め制御用モータとして使い、それを一軸テーブルを駆動させ、位置決め制御系を構成した。また、テーブル上にペン記録装置をのせ、位置決めの結果をぺんで直接出力するような機構を構成した。本実験で使用したDCサーボモータ及びそのドライバは安川電機製ミナーシャモータUGRMEM-02MAとその駆動用制御装置Servopack CPCR-FR01RB-R2Mであり、一軸テーブルは日本精工製HS0020-902であった。実験結果より、本研究で提案した手法を用いると、主軸の回転速度は理想的に回転する場合ではもちろん、回転に同期して変動しても、その変動の影響は「角度領域」における繰返しコントローラにより完全に抑制し、高精度位置決め制御が実現できることが確認できた。
層状分子磁石における動的π造形による物性制御

(I)昨年度からの継続研究で、酸素を吸着して酸素の電子スピンを介した三次元磁気秩序を起こす多孔性磁石を開発し、論文として発表した(Nat. Commun.に発表)。ガス吸着で磁気相を変換する世界で初めての例であり、東北大学からプレスリリースするにも至った。この結果を始めとして、我々の層状磁石の多くが一般的なガス分子を吸脱着させることがわかってきた。現在数種の化合物について詳細に研究を開始しているが、ガス吸着により(1)構造変化を伴って格子の電子移動を誘発し、磁気相が変換する物質、(2)構造転移により層間距離や環境が変化することにより磁気相が変換される物質、(3)上記のように、酸素などの常磁性ゲスト分子の電子スピンを介した超交換相互作用により長距離筒所を作る物質、の全く新しい機構による3種の多孔性可変磁石を見出すに至っている。これらは、π造形という観点から見ると、dπ-pπの軌道重なりによる超交換相互作用の制御に位置し、「Dynamic π」及び「Dynamic spin」ということができる。今後益々新しい展開が大いに期待され、新しい分野が作られる可能性は高い。(II)熱的に多段階に電子移動相転移を示す新しい二次元化合物を見出した。また、この化合物はスポンジ磁石として振る舞い、結晶ー結晶転移を起こすことも明らかとなった(ACIEに発表)。この化合物も多孔性可変磁石やリチウムイオン電池による可変磁石になることが期待され、後者については相転移温度が120 Kを超える高相転移分子磁石を開発し、論文投稿中である。本系についても今後の展開が大いに期待される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。(I)酸素常磁性を介した三次元磁気秩序のスイッチング:電子ドナーである水車型ルテニウム二核(II, II)錯体([Ru2II,II])とTCNQアクセプターの反応により得られる一電子移動D2A型層状磁性体のいくつかは、層間の結晶溶媒を放出しても安定な多孔性のD2A型層状磁性体を生成する。層状磁石のような低次元系の磁性体の磁気転移は、その層構造と層間の磁気的相互作用に極めて敏感であり、僅かな構造変化などで劇的に相転移温度を変える。最近、一般的なガス分子(N2, CO2, O2)を吸着する多孔性層状磁石を見出し、反磁性種であるN2やCO2の吸着では、フェリ磁性相転移温度が20 K程度上昇し、一方、常磁性O2では、低圧でTCの上昇、高圧で反強磁性相に変換することが明らかとなった。O2の場合、高圧で常磁性のO2、S = 1を介した反強磁性相転移であると結論づけられた。これは吸着酸素を介した磁気相転移であり、このような例は初めてである。本系が酸素のSOMOスピンを介した長距離磁気秩序であることを証明するため、ガス下精密粉末X線回折を測定し、構造転移が磁気秩序と無関係であることを証明した。また、酸素導入により反強磁性体転移を起こす多孔性磁石を見出した。(II)分子吸着による中性ーイオン性転移のスイッチング:電子ドナー(D)とアクセプター(A)からなる一次元集積体における中性ーイオン性転移(N-I転移)は、温度や圧力などの外部刺激によって物性を制御できる点で興味深い現象である。しかし、磁気相関や電子相関を持つ共有結合型DA一次元鎖はこれまで当研究グループが報告した一例のみであり、新たな物質開発や物性制御法の確立が課題であった。今回、我々は水車型Ru二核(II, II)錯体とTCNQ誘導体からなる新規鎖状集積体を合成し、これらが一段階のN-I転移を示すことを確認した。「酸素分子のSOMOπ軌道を介した磁気秩序のスイッチング」や「溶媒吸脱着による中性ーイオン性転移スイッチング」など、「動的π造形」、「動的スピン」のコンセプトに立脚した新たなスイッチング現象を示す物質系の開発に成功した。これらは、全て世界初の化合物例および現象であり、極めて興味深い物質である。このようなコンセプトを展開すれば、今後多くのスイッチング物質の設計が可能であると思われ、当初の方向性をより確実なものにした。(II)

熱的に多段階に電子移動相転移を示す新しい二次元化合物を見出した。また、この化合物はスポンジ磁石として振る舞い、結晶ー結晶転移を起こすことも明らかとなった(ACIEに発表)。この化合物も多孔性可変磁石やリチウムイオン電池による可変磁石になることが期待され、後者については相転移温度が120 Kを超える高相転移分子磁石を開発し、論文投稿中である。本系についても今後の展開が大いに期待される。(1)細孔内に固定されたガス分子を含む単結晶構造解析:ガス導入時に劇的に磁気相が変換する多孔性磁石が最近次々と見つかってきた。それらの幾つかは、ガス導入時でも単結晶形状が保たれており、ガス下単結晶構造解析が可能であるかもしれない。π造形を確認するには、構造を明確にすることが不可欠である。それらの精密構造を確定することで、ガス導入により磁気相が変換する機構を解明する。(2)電子・イオン挿入によるπ系磁気経路のスイッチ(電気化学的手法):新しい物質系として、金属ークロラニル多次元格子化合物に注目している。既に幾つかの化合物は既報であるため、それらの化合物をプロトタイプとして分子設計と電子状態設計を行い、新規化合物を開発する(最近、新しい化合物を見出した)。クロラニル架橋部位が中性であるものを開発し、Liイオン電池セルによるin situ磁気測定を行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
地域の高齢者の最終臥床期間に及ぼす要因の研究

1986年の山形県某町の7075歳を対象とした総合健康調査を受信した737人(男性306人、女性431人)のうち、1991年までの5年間に死亡したのは男性79人(25.8%)、女性52人(12.1%)の計131人であった。これら死亡者全員を対象とした死亡状況調査を実施した。死亡者をおもに介護した家族を調査客体とし、医師または保健婦が訪問面接法による調査を行った。家族の拒否、本人が独居で情報の入手ができないなど調査不能及び死因が事故・自殺を除き、男性66名、女性39名の計105人が、最後に寝ついてから死亡までの期間(最終臥床期間)の分析対象者である。死亡原因では悪性新生物が36人、心疾患が15人、脳血管疾患が23人で、その他の死因が31人であった。最終臥床期間は性別による有意な違いは認めなかった。最終臥床期間は1カ月未満の人は44.8%ともっとも多く、6カ月以上の長期臥床を経てから死亡した人は22.9%であった。この結果はほぼ選考研究と一致していたが、若干、長期臥床者が多い傾向にあった。最終臥床期間に及ぼすさまざまな要因の検討を行う目的で、性別、臥床前の日常生活動作能力ADL、受療状況、最終学歴、最長従事職、死亡原因などを独立変数とし、最終臥床期間を従属変数とする重回帰分析を行った。死亡原因が悪性新生物であることは最終臥床期間を短くし、臥床前の日常生活動作能力ADLが高いことは最終臥床期間を長くすることに関連していた。
高等教育に適した自学自習システムの開発

タブレットPC,スマートフォンなどの携帯端末でも容易に利用可能な大学生向けのe-learningシステムの構築を目指し,オートマトン・言語理論を題材として,各種端末の利点を活かしたシステムのプロトタイプを作成した.正規言語の反復補題を理解しやすいように対話的にユーザに提示するシステムや,オートマトンを題材としたパズルゲームを設計して実装した.また,これに関連した,入力に矛盾しない最小のオートマトンを求める問題の計算複雑さを解析した.本研究課題は,タブレットPC,スマートフォンなどの携帯端末でも容易に利用可能な,大学生向けのe-learningシステムの構築を目指す.具体的な題材として「オートマトン・言語理論」に焦点を絞って,各種の端末の利点を生かしたシステムのプロトタイプを作成することを目標としている.初年度である今年度は,まず対話的なパズルゲームとしてこれを教材化するための準備を進めた.PCのみならず,タブレット端末やスマートフォンでも利用できるようにするためには,様々な開発環境を整えてそれぞれに精通しなければならないが,それを個別に行うには膨大な労力を要する.そこでこの作業を共通化するために有効なツールの市場調査を行った.その結果,プログラミング言語Haxeを用いるのが現時点では妥当であると考えるに至った.そして実際に同じソースプログラムからWindows, Mac, Android, iOSそれぞれのアプリケーションを並行して開発ができることが確認できた.一方,計算学習理論の観点から,与えられた例に矛盾しない最小の決定性有限オートマトンを求める問題の計算量の解析に取り組んだ.これは最小無矛盾問題として知られており,確率的近似学習(PAC学習)の学習可能性と密接に関連している.この問題は一般の入力についてNP困難であり,また近似が難しいことが既に知られている.我々は,この問題に対して,入力のすべての文字列がある文字列の接尾辞になっている場合についての解析を行った.一般には,入力が限定されることによって困難な問題が容易に解けるようになることもあるが,この問題についてはアルファベットサイズが2以上の場合には,このような制限を行っても依然としてNP困難であり,近似も同様に難しいことが証明できた.また,アルファベットサイズが1のときは多項式時間で解けることもわかった.本研究課題は,タブレットPC,スマートフォンなどの携帯端末でも容易に利用可能な,大学生向けのe-learnigシステムの構築を目指すものである.具体的な教材として,「オートマトン・言語理論」に焦点を絞って,各種の端末の利点を活かしたシステムのプロトタイプを作成することを目標としている.プロジェクト2年目の今年度は,申請時点での予定通り,まず反復補題を理解し活用できるための提示法の開発に取り組んだ.形式言語理論において,反復補題は中心的な課題の1つであり,各種言語に依存した多種多様な結果が知られている.それらについての論文を再調査し,基本原理を確認した.そしてこれを初学者にわかりやすく提示するためのインターフェースの設計を行った.初学者にとって,この補題を理解するのが難しい最大の原因は,全称量化と存在量化の入れ子構造にあると考えている.特に,補題そのものの入れ子構造が,実際にこの反復補題を用いて言語の非正規性を証明するときにはその否定形で使われることが理解の妨げになっていると思われる.そこで,この入れ子構造を対話的に操作し理解するするためのシステムのプロトタイプを作成した.このシステムはJavascriptを用いて実装しており,通常のブラウザから違和感なく操作できることを確認した.また,今年度に予定していたもう一つの研究項目として,タブレットPCやスマートフォンでの動作や操作性の確認もあわせて行った.前年度の調査で利用したHaxeに加えて,Typescript言語もJavascriptの型付拡張として成熟してきているので,その適用の可能性を探った.現状ではHaxeで開発したものの方が実行速度としては高速であるが,今後の計算機の速度向上を見込めば,Typescriptでも十分なものになりそうであると考えており,今後も両者を併用しながら開発を進める予定である.本研究課題は,タブレットPC,スマートフォンなどの携帯端末でも容易に利用可能な,大学生向けのe-learningシステムの構築を目指すものである.具体的な教材として,「オートマトン・言語理論」に興味を絞って,各種の端末の利点を活かしたシステムのプロトタイプを作成することを目標として研究を行った.まず,対話的なパズルゲームとしてこれを教材化するためにプログラム言語Haxeを用いてシステムを実装し,Windows, Mac, Android, iOSそれぞれの環境のもとで違和感なく操作できることを確認した.また,言語理論で最も重要な課題の一つである反復補題について,これを理解しやすいように対話的にユーザに提示するためのシステムをJavaScriptを用いて実装した.最終年度は,オートマトン・言語理論に関する和文,英文の教科書を網羅的に調査し,反復補題に関する設問を統一的な記述で整理し直し,提示する作業を行った.一方,計算学習理論の観点から,与えられた例に矛盾しない最小の決定性有限オートマトンを求める問題の解析に取り組んだ.これは最小無矛盾問題としてしられ,確率的近似学習(PAC学習)の多項式時間学習可能性と密接に関連しており,一般の入力についてNP困難であり,また近似も難しいことが既に知られている.

我々はこの問題に対して,入力のすべての文字列がある文字列の接頭辞になっている場合についての解析を行い,アルファベットサイズが2以上ならばこの制限の元でもNP困難であり近似も同様に困難であること,またアルファベットサイズが1のときは多項式時間で解けることを明らかにした.上記のパズルゲームはこの困難性に基づくものである.タブレットPC,スマートフォンなどの携帯端末でも容易に利用可能な大学生向けのe-learningシステムの構築を目指し,オートマトン・言語理論を題材として,各種端末の利点を活かしたシステムのプロトタイプを作成した.正規言語の反復補題を理解しやすいように対話的にユーザに提示するシステムや,オートマトンを題材としたパズルゲームを設計して実装した.また,これに関連した,入力に矛盾しない最小のオートマトンを求める問題の計算複雑さを解析した.今年度の目標に掲げていた通りに,まず反復補題に関して,サーベイと対話的学習システムのプロトタイプ作成ができた.文献調査の結果,様々な形式言語のクラスに対する反復補題が知られており,言語と特徴付けとして,またある言語がそのクラスに属していないことを証明するための数学的道具として用いられていることが再確認できたが,その基本原理は言語クラスの最も下にある正規言語のものと同じである.したがって言語理論の学習システムを目指す本システムとしては,この正規言語の理解に力点をおくことが妥当である.今年度の研究開発により,反復補題の理解の妨げとなっている全称量化と存在量化の入れ子構造を理解するための対話的システムのプロトタイプを作成することができた.同種のものは本課題で参考にしている先行研究のJFLAPでも使われているが,本課題ではJavascriptで実装しているので,特にインストール作業を行わなくても通常のブラウザを用いて,PCでもタブレット,携帯端末でも同様に操作ができるという利点が確認できた.もう一つの課題であった,タブレットPC等での動作や操作性の確認についても,おおむね予定通りの進捗があった.ハードウエアやソフトウエア開発環境は変化が著しい分野であり,常に技術動向や市場に注意を払う必要がある.昨年度は主にプログラミング言語Haxeについて適用可能性を探ってきてよい感触を得ていたが,同種のプログラミング言語Typescriptも開発が進み,今年度に入って数冊の和書の解説書が相次いで出版されるなど,活況を呈している.そこで今年度はこの言語と開発環境についての検証を行った.実行速度の点で,現時点ではやや劣る部分もあるものの,十分に有用であることが確認できた.以上のことから,今年度もおおむね順調に研究が進展していると考えている.情報科学次年度は最終年度にあたるので,申請時の予定通りに教材としての完成度を高め,多くのユーザに検証してもらい,そのフィードバックをもとにさらなる機能向上を目指す.そのためには,ユーザ管理のしくみやデータベース管理機能など,本研究課題に特化したものではないが必要な技術要素がいくつか存在する.これらについても,それぞれ適したものを評価し取り込みながら開発を続ける.一方,計算学習理論,文法推論の観点からの学習難易度の再検討についても引き続き考察を続ける.
ダウン症候群精神遅滞におけるRcan1遺伝子の役割

ダウン症候群は21番染色体の全体もしくはその一部が3倍体になることで多様な症状を発症する。ダウン症候群罹患者の脳では神経細胞死の増加、酸化ストレスの亢進を含む多くの異常が認められ、これらの異常が複雑に影響し合い精神遅滞が発症すると考えられる。これまでダウン症候群の原因遺伝子を特定するため、3倍体染色体領域に存在する遺伝子の一つを過剰発現したマウスの解析が行なわれてきたが、この解析方法ではその遺伝子がダウン症候群の原因遺伝子であると直接証明することができない。そこで本研究では、酸化ストレスによる神経細胞死への関与が報告されたRcan1遺伝子に着目し、ダウン症候群モデルマウス(TsICje)からRcan1遺伝子のみを正常コピー数に戻したマウス(Ts1CIe;Rcan1+/+/-)とTs1Cjeを比較検討することで、ダウン症候群における酸化ストレスにRcanl遺伝子が関与するか検討した。解析の結果、Ts1Cle;Rcan1+/+/-マウスの大脳において、早期酸化ストレスのマーカー(HEL)は8匹中2匹が上昇、5匹が減少、1匹が変化せず、後期酸化ストレスのマーカー(4-HNE)では10匹中4匹が上昇、4匹が減少、2匹が変化していなかった。本研究の結果から、Rcan1遺伝子はダウン症候群モデルマウスの大脳における酸化ストレスの亢進に関与すると考えられるが、RcanI遺伝子単独で酸化ストレスを亢進させるのではなく他の3コピー遺伝子と相互作用して酸化ストレスの亢進に寄与することが示唆された。
有限要素法に基づく精度保証付き数値計算の高度化に関する研究

平成29年度において得られた成果は以下の通りになります。小林健太(代表者)および土屋卓也(分担者)は非適合有限要素法の誤差評価について研究を進め、必ずしも正則性条件を満たさないような三角形分割上でのCrouzeix-Raviart有限要素法およびRaviart-Thomas有限要素法について誤差評価を得ることに成功しました。非適合有限要素法は、実際に広く用いられているにも関わらず、三角形分割に制限を課さない誤差評価は今まで得られていませんでしたので、この結果は実用上も重要です。渡部善隆(分担者)は、重調和型非線形方程式の解に対する精度保証付き数値計算の枠組みを理論面・実用面から整備しました。これは今後、流体方程式の精度保証を考える上で基礎となる重要な結果です。また、Poisson方程式の有限要素近似解に対する精度保証付き高精度誤差評価に成功しました。この成果は、他の方程式に対する精度保証の高精度化にも応用できる可能性が高いと考えられます。劉雪峰(分担者)は、Stokes方程式の事前誤差評価とStokes微分作用素の固有値評価を中心に研究を行い、特に、3次元領域におけるStokes微分作用素の固有値の厳密な下界と上界を得ることに成功しました。また、Stokes境界値問題の有限要素法解について、Hypercircle法を用いることで事前誤差評価に成功しました。さらに高安亮紀(分担者)は、半群理論を利用した放物型方程式に対する解の精度保証付き数値計算方法を応用し、非線形放物型方程式の時間変数を複素数に拡張した方程式の解について精度保証付き数値計算を試みました。また、双曲型方程式の一種である移流方程式に対する解の精度保証付き数値計算に成功しました。劉および高安の結果は、流体問題やその他、複雑な構造を持つ方程式への精度保証付き数値計算の応用に向けて重要であるといえます。平成29年度においては、小林健太(代表者)と土屋卓也(分担者)は四面体要素上の補間誤差定数の精密化および直方体要素の補間誤差定数の導出について研究を行うとしていましたが、四面体要素については研究成果が得られたものの、直方体要素については研究が進展しませんでした。そのかわり、応用上も重要な非適合補間誤差および非適合有限要素法の誤差評価について予想以上の進展が見られました。渡部善隆(分担者)は、流体方程式への精度保証付き数値計算の適用に向けて研究を行うとしていましたが、重調和型非線形方程式の精度保証に成功し、研究は予定通り進行しています。劉雪峰(分担者)は、固有値問題について研究を進める予定でしたが、Stokes方程式を中心に研究成果をあげています。高安亮紀(分担者)は、空間2次元の放物型方程式に対する精度保証付き数値計算について研究するとしていましたが、空間2次元への拡張はできなかったものの、双曲型方程式の一種である移流方程式に対する精度保証に成功するなど、重要な成果を得ています。以上のように、当初に見込んだ研究が一部、進展しなかったした部分もありますが、予定していなかった方向に研究が進展した部分もあり、総体的に見れば研究は概ね順調に進展しているといえます。平成30年度においては、平成29年度から引き続き、研究代表者および研究分担者の研究成果を互いにフィードバックしながら研究を進めていきます。具体的には、小林・土屋は、非適合要素の補間誤差評価や非適合有限要素法の誤差評価についてさらに研究を進め、それらの結果を用いることで、渡部は流体方程式など、高安は放物型方程式などの、有限要素法を用いた非線形問題の精度保証付き数値計算への応用を研究します。渡部・高安は逆に、精度保証付き数値計算を適用する上で必要な誤差評価の情報を小林・土屋にフィードバックします。劉は引き続き固有値問題についての研究を進展させ、重調和方程式や空間3次元の方程式、または非凸な領域における固有値問題などの研究に取り組みます。劉は研究結果を、特に非適合補間の誤差評価に応用して、小林・土屋の補間誤差評価についての研究や、渡部・高安の取り組む様々な方程式の精度保証の研究にフィードバックします。精度保証付き数値計算の基盤として重要な補間誤差解析についての研究では、四面体上の高次Lagrange補間誤差について、射影外接半径という幾何学的な量を定義することにより、四面体の形状に関わらず適用可能な誤差評価を得ることができました。これは、今までに知られている誤差評価が、四面体の形状に制限が必要であったのに比べると、画期的な誤差評価であると言えます。また、三角形上の(非適合)Crouzeix-Raviart補間について新しい誤差評価を得ました。さらに、2次Lagrange補間誤差評価について、誤差定数の精密な評価方法を開発しました。固有値解析の分野においては、Stokes作用素の固有値問題について、divergence-freeの条件を上手く処理することにより、精度保証付き固有値の厳密な評価に成功しました。精度保証付き数値計算の応用面については、無限次元Newton法に基づく精度保証付き数値計算アルゴリズムIN-Linzを提案しました。また、Navier-Stokes方程式に特別な外力項を課したKolmogorov問題に対する非自明解の解の検証に成功しました。さらに、放物型方程式に対する解の精度保証付き数値計算について研究し、生成作用素が時刻によって変化する発展作用素を利用する方法を考案しました。発展作用素を利用することにより、高精度な解の検証ができるようになり、空間2次元上に定義された半線形放物型方程式に対して解の精度保証付き数値計算に成功しました。

関連する研究として、有界領域上のラプラシアンについてのHadamard変分について、有名なGarabedian-Schiferの公式を拡張することに成功しました。本研究課題において、初年度である平成28年度は、研究代表者および研究分担者がそれぞれの研究を進めることとしていました。小林健太(代表者)・土屋卓也(分担者)による補間誤差解析およびその数値計算については、四面体要素上のLagrange補間誤差評価について非常に一般的な評価を得ることに成功しました。また、非適合補間の誤差評価についてもいくつか結果を得ています。劉雪峰(分担者)による固有値評価についても、Stokes作用素の固有値など、応用上も重要な問題について結果が出ています。さらに、渡部善隆(分担者)によりNavier-Stokes方程式の解について、高安亮紀(分担者)により放物型方程式の解について、精度保証付き数値計算の新しい手法が開発されています。以上のように、当初の研究計画と現状を比較して、研究はおおむね順調に進展していると言えます。平成29年度において得られた成果は以下の通りになります。小林健太(代表者)および土屋卓也(分担者)は非適合有限要素法の誤差評価について研究を進め、必ずしも正則性条件を満たさないような三角形分割上でのCrouzeix-Raviart有限要素法およびRaviart-Thomas有限要素法について誤差評価を得ることに成功しました。非適合有限要素法は、実際に広く用いられているにも関わらず、三角形分割に制限を課さない誤差評価は今まで得られていませんでしたので、この結果は実用上も重要です。渡部善隆(分担者)は、重調和型非線形方程式の解に対する精度保証付き数値計算の枠組みを理論面・実用面から整備しました。これは今後、流体方程式の精度保証を考える上で基礎となる重要な結果です。また、Poisson方程式の有限要素近似解に対する精度保証付き高精度誤差評価に成功しました。この成果は、他の方程式に対する精度保証の高精度化にも応用できる可能性が高いと考えられます。劉雪峰(分担者)は、Stokes方程式の事前誤差評価とStokes微分作用素の固有値評価を中心に研究を行い、特に、3次元領域におけるStokes微分作用素の固有値の厳密な下界と上界を得ることに成功しました。また、Stokes境界値問題の有限要素法解について、Hypercircle法を用いることで事前誤差評価に成功しました。さらに高安亮紀(分担者)は、半群理論を利用した放物型方程式に対する解の精度保証付き数値計算方法を応用し、非線形放物型方程式の時間変数を複素数に拡張した方程式の解について精度保証付き数値計算を試みました。また、双曲型方程式の一種である移流方程式に対する解の精度保証付き数値計算に成功しました。劉および高安の結果は、流体問題やその他、複雑な構造を持つ方程式への精度保証付き数値計算の応用に向けて重要であるといえます。
前頭前皮質-視床背内側核間の神経回路網における抑制性神経終末の電顕的定量解析

前頭前皮質と視床背内側核(MD核)は、作業記憶などの高次脳機能に深く係わっている興味ある領域である。この両者間の神経機構を究明するには、前頭前皮質とMD核間のハードアーキテクチャーを解明することが第一歩となる。これまでの研究で、両者間には興奮性単シナプス性フィードバック・ループが存在し、MD核からの興奮性入力は対側の前頭前皮質にも伝達されることを明らかにした。さらに、腹側被蓋野から前頭前皮質への抑制性シナプスが、この興奮性ループを調整、制御していることを証明した。しかし、このほか、皮質内抑制性インターニューロンも抑制系の一部としてこの神経回路網に係わっている可能性もあるため、これを究明するために本実験系を立案した。順行性軸索変性法とゴルジ電顕法との組み合わせ、およびPHA-Lによる順行性神経標識法と抗GABA抗体を用いた包埋後免疫電顕法を組み合わせた実験を行った。この結果、MD核からの視床皮質線維終末は、小型非錐体細胞、すなわちGABA陽性ニューロンに終わることを証明した。前頭前皮質細胞が受けるMD核からの入力線維数については、明らかに錐体細胞の方がGABA作動性抑制細胞より多くの入力を受けていた。MD核神経終末の分布については、抑制性神経細胞の方が細胞体近傍の太い樹状突起にシナプスを形成していた。以上の所見は、前頭前皮質-MD核間の興奮性神経回路に皮質内抑制性インターニューロンが関与し、この回路を修飾または制御していることを示唆する。本研究とこれまでの研究から、前頭前皮質-MD核間の興奮性ループは、(1)視床網様核、ventral pallidum,そして黒質網様部からMD核への抑制性入力、(2)腹側被蓋野からの皮質外抑制性入力、(3)皮質内抑制性神経細胞によって調整されていることが明らかとなった。前頭前皮質や視床背内側核(MD核)は、記憶では短期記憶に、その他、学習や情動行動に関係する領域とされている。従って、短期記憶を含む高次脳機能の神経機構を究明するには、前頭前皮質とMD核間のハードアーキテクチャーを解明することが第一歩となる。さらに、腹側被蓋野から前頭前皮質への抑制性シナプスが、この興奮性ループを調整、制御している可能性を示した。しかし、このほか、皮質内抑制性インターニューロンも抑制系の一部としてこの神経回路網に関わっているかどうかを究明するために、本年度は実験系を組んだ。前頭前皮質の抑制性ニューロンはゴルジ電顕法によって可視化し、一方、前頭前皮質内におけるMD核からの神経終末は順行性軸索変性法によって標識した。皮質内抑制性インターニューロンは、これまでの形態学的検索において、棘の乏しい小型非錐体細胞とされているため、これに一致するニューロンを選び出した。次に、この小型非錐体細胞の樹状突起の超薄連続切片を作成し、電顕観察した。この結果、抑制性と思われる小型非錐体細胞に変性したMD核神経終末が終わり、非対称性シナプスを形成している像を確認した。このような形態学的証左は、前頭前皮質からMD核へ線維を送っている興奮性皮質視床ニューロンを抑制するfeedforward inhibitionの存在を示唆している。今後、上記結果を補強するために、順行性神経標識法と包埋後免疫電顕法を組み合わせ、MD核からの入力線維がGABA

作動性インターニューロンに終わるのか、さらに、両者間のシナプスの密度や分布について定量的解析を加える所存である。前頭前皮質や視床背内側核(MD核)は、作業記憶などの高次脳機能に関連する興味深い領域である。これまでの研究で、両者間には興奮性単シナプス性フィードバック・ループが存在し、MD核からの興奮性入力は対側の前頭前皮質にも伝達されることを明らかにした。そして腹側被蓋野から前頭前皮質への抑制性シナプスが、この興奮性ループを調整、制御している可能性を示した。さらに、昨年度の研究において、形態上、皮質内抑制性インターニューロンと推測される小型非錐体細胞も抑制系の一部として、この神経回路網に係わっていることを明らかにした。本年度は、この実績を踏まえ、免疫電顕法によって、GABA陽性神経細胞にMD核からの入力が終わっているかどうか検索した。MD核に順行性トレーサーとしてPHA-Lを注入し、視床皮質線維を標識した。一定期間後、ラットを固定し、PHA-Lを可視化後、前頭前皮質の電顕標本を作成した。GABA陽性構造を標識するために、前頭前皮質を含む超薄切片に金コロイド粒子を用いた免疫電顕検索を行った。その結果、MD核に由来する線維終末とGABA陽性の後シナプス構造、特に樹状突起との間にシナプス形成が存在することを確認した。さらに、GABA陽性の前・後シナプス構造間にシナプス形成があることも観察した。このような形態学的証左は、前頭前皮質とMD核との間の興奮性回路に皮質内抑制性インターニューロンが介在することを示すものであり、この回路を修飾または制御している可能性が示された。
格子定数の大きいアルカリ-C_<60>化合物の電子状態:NMRによる研究

格子定数の大きな領域におけるC_<60>化合物の電子状態は大変興味深い。本研究では、核磁気共鳴法(NMR)を主たる手段として用いて、A_3C_<60>系(Aはアルカリ金属元素)の電子状態を系統別に調べた。主な成果は以下の通りである。1.FCC構造のA_3C_<60>の^<13>C核のNMR吸収線を解析して、超微細結合定数を決定した。2.低音(100K以下)において、スピン格子緩和時間T_1と線形の解析により、コリンハの増大因子を見積もることに成功した。FCC構造のA_3C_<60>超伝導体では、弱い反強磁性的な相関があることが分かった3.高温では、格子定数の大きなA_3C_<60>超伝導体ほど、コリンハの増大因子が大きくなることがわかった。これは格子定数程度に短くなった電子の平均自由工程に帰せられた。4.一方,格子を広げるために、アンモニアがドープされたA_3C_<60>超伝導体では、超伝導転移温度が、A_3C_<60>超伝導体と比較して低く、かつ、T_1にギャップ的な振る舞いが見られた。5.非超伝導体(NH_3)K_3C_<60>は、全温度領域で局在スピン系として記述でき、45K以下で反強磁性相に転移することがわかった。6.これらのことから、C_<60>は局所的な歪みに対して不安定であることが、強く示唆された。7.当初予定されていた、Cs_3C_<60>の実験は、十分に良質の試料を得ることができず、クリヤーな結果は得られなかった。8.圧力下の実験も、装置は導入されたが、NMR実験を十分に進展させることができなかった。残念であるが、7および8は今後の課題としたい。格子定数(C60分子間距離)の異なる多数のアルカリ-C60化合物について、4Kから400Kの温度領域において核磁気共鳴(NMR)実験を行った。また、0.5Kまで温度を下げるためにヘリウム3クライオスタットの、また、圧力下のNMR実験のために圧力セルの準備を進めた。アルカリ_-C60超伝導体系の電子状態については、次の重要な結果が得られた。1。アンモニアーA3C60超伝導体の電子状態は低温で大きく変化することが分かった。また、冷却速度により低温の電子状態が異なることが示唆された。2。特に、(NH3)K3C60は低温で金属から磁気的絶縁体相へ相転移することが明らかになった。A3C60超伝導体はMott絶縁体に近接した超伝導体であることが強く示唆された。3。典型的なA3C60超伝導体であるK3C60について、詳細なNMRの解析を行い、大きくはないが無視できないスピン揺らぎの存在をはじめて明確に示すことができた。4。ナイトシフトとSQUID磁束計による磁化測定により、スピン磁化率の格子定数依存性を決定した。また、近藤効果を示す磁性不純物の存在が示唆された。近藤温度はおおよそ500Kである。5。A3C60の13C核の超微細結合定数(テンソル)を全ての成分を決定することができた。アルカリ金属をインターカレートしたC_<60>