hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細菌類から木材腐朽菌へのキノン類の供給経路を標的とした次世代木材防腐剤の開発

木材腐朽菌は木材の強度低下を引き起こすことが知られている。これは木造構造物の崩壊の危険性を大きく増大させることから、この現象を抑制するために木材保存剤が利用される。その中で、最近、環境への配慮の高まりを受け、環境への負荷が低い木材防腐剤の開発が求められている。本研究では、真菌類の木材分解で機能すると考えられるピラノース脱水素酵素(PDH)が、細菌由来のピロロキノリンキノン(PQQ)を補酵素とすることに注目した。そこで、PDHのPQQ結合阻害剤を探索し、それをベースとした防腐剤開発の可能性を評価した。真菌類の植物細胞壁分解に基づく木材劣化を腐朽と呼ぶ。腐朽は木材に急激な強度低下を引き起こすことや初期診断が困難なことから、シロアリによる被害と同様に、木材を利用する上で細心の注意を払うべき劣化の一つである。現在、木材の劣化防止策として木材防腐剤が使用されており、木材防腐剤に求められる性能は、効能の持続性、木材への高浸透性、木材からの低溶脱性など様々であるが、環境への配慮に対する社会的な関心の高まりを受け、上記の性能を担保しつつも低毒性で環境への負荷が低い木材防腐剤の開発が求められている。本研究課題以前の我々の研究において、真菌類が植物を分解する際に重要な役割を果たすことが予想されるピラノース脱水素酵素(PDH)が、ピロロキノリンキノン(PQQ)を補酵素とすることを見出した。PQQは限られた種の細菌類のみが合成可能な化合物であると考えられており、このことは、自然界における真菌類の植物分解過程では、細菌類から真菌類へのPQQの供給が重要であるという可能性を示唆している。そこで本課題では、この細菌類から真菌類へのPQQ供給系を遮断することで防腐性能を発揮する全く新しいコンセプトに基づく木材防腐剤の開発を目指すこととした。具体的には、PDHにおけるPQQ結合阻害剤を探索し、それをベースとした防腐性を創出することを目指す。さらに、PDHの生理的機能およびPQQ供給細菌を特定し、防腐性能発現機構の全貌を解明することが本研究課題の最終目標である。本年度の研究目標は、これまで研究対象としてきた担子菌Coprinopsis cinerea以外の菌からもPDHを取得すること、および、SDHの立体構造について詳細を解明することである。その結果、「現在までの進捗状況」欄に示す結果を得て、その成果について公表してきた。「研究実績の概要」で記述した通り、本課題の平成27年度における研究目標は、これまで研究対象としてきた担子菌Coprinopsis cinerea以外の菌からもPDHを取得すること、および、PDHの立体構造について詳細を解明することである。ここではそれぞれについて、その研究結果を記述する。(1)各種真菌類からのPQQ依存性PDH遺伝子のクローニングと組換え酵素生産本年度は、木材腐朽性担子菌Phanerochaetechrysosporium、Agaricus bisporus、Pleurotus ostreatusと植物病原性子のう菌Colletotrichum orbiculareを対象として、PQQ依存性PDH遺伝子のクローニングを実施した。その結果、すべての菌由来のPQQ依存性PDH様遺伝子を得ることに成功した。すでに解析を進めているC. cinerea由来のPDHと同様に、C. orbiculare由来のPDHは、ピラノース脱水素ドメインに加えてN末端側にヘム含有ドメインを保持していることが示唆された。一方、その他のPDHはヘム含有ドメインを欠損していた。これらのうち、C. orbiculareとP. chrysosporium由来PDHの酵母菌Pichia pastorisを宿主とした発現を試みたが、発現量が低かったことから、現在、大量発現系の構築を試みている。(2)PDHの立体構造解析C. cinerea由来PDHのヘムドメインとピラノース脱水素ドメインの三次元構造解析の結果、ヘムドメインはセロビオース脱水素酵素のものと同様の構造を呈したものの、表面電荷が大きく異なることが明らかとなった。また、ピラノース脱水素ドメインはPQQ結合に関与するアミノ酸残基が他のPQQ酵素と異なることが示唆された。本研究課題は、真菌類と細菌類間の微生物間相互作用を対象として、それを阻害することで腐朽を制御することを可能にする全く新しい木材保存剤を開発することを目指すものである。もし、これが達成されれば、それによって開発される木材保存剤は腐朽現象に特化したものとなり、結果的に人体に対して低毒性で環境への負荷が低い木材防腐剤になり得る。本研究課題では、真菌類が植物を分解する際に重要な役割を果たすことが予想されるピラノース脱水素酵素(PDH)が、ピロロキノリンキノン(PQQ)を補酵素とすることを着眼点として研究を実施している。PQQは担子菌類を含む真核生物は合成できないと考えられており、すなわち限られた種の細菌類のみが合成可能な化合物である。このことから、自然界において真菌類が植物を分解する過程で、細菌類から真菌類へのPQQの供給が重要な役割を果たしているのではないかという仮説の基、研究を実施している。本課題では、この細菌類から真菌類へのPQQ供給系を遮断することで防腐性能を発揮するという全く新しいコンセプトに基づく木材防腐剤の開発を目指し、PDHにおけるPQQ結合阻害剤を探索し、それをベースとした防腐性能を有する木材保存剤を創出することを試みている。本年度は、PDHの三次元構造情報に基づくPQQ阻害剤の探索を中心に研究を実施した。

また、PDHの生理的役割を明らかにするための研究についても、同様に実施してきた。これらの解析の結果、「現在までの進捗状況」欄に示す結果を得て、その成果について公表してきた。三次元構造情報に基づき明らかになった基質結合部に関する情報に基づき、各種キノン類を用いた阻害剤の選抜を試みた。具体的には各種キノン類を対象とした選抜および金属イオンを対象とした選抜を実施した。前者については、ナフトキノンやフェナントレンキノンなどを用いて選抜を実施したが、それらはPQQとは異なりPDHの補酵素として機能せず、また阻害効果についても観察できなかった。一方、後者については、本来の金属イオンであるカルシウムイオン以外に、マグネシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオンなど二価金属イオンを広く利用できることが明らかとなったが、これらのイオンが阻害効果を生むことはなかった。その一方で、予想された通りEDTAの添加は活性を大きく低下させることが明らかとなった。このことは、金属と結合性を示すキレート剤がPDHの活性を低下させることを示唆しているが、PDHに対する特異的な阻害剤とは言えない。以上のことから、継続的に阻害剤の選抜についての研究を続けていく必要がある。PDHの生理的な役割を明らかにするため、バイオログと呼ばれる様々な有機物を含む96穴マイクロプレートを利用して、PQQ含有および非含有培地をそれぞれ用いて培養を実施し、PQQと有機物代謝との関連性を調査した。その結果、PQQを添加した培地において、2-ケト-D-グルコン酸、リビトール、D-プシコースを含む培地で成長促進効果がわずかに観察されたが、その影響は顕著ではなかったため、より詳細に精査される必要がある。一方で、PDHと多糖モノオキシゲナーゼ(LPMO)の共存下において、PDHがLPMOの電子供与体として機能する可能性が示唆された。このことは、今回見出そうとしている阻害剤の効果は、植物細胞壁分解の阻害がターゲットである可能性を示唆している。木材防腐剤は木材腐朽菌から木材を保護するために重要な薬剤であるが、多様な微生物に毒性を示す化合物を利用するため木材腐朽菌に特異的に効果を発現させることは困難である。本課題では、真菌の木材分解で重要な役割を果たすピラノース脱水素酵素(PDH)が細菌由来のピロロキノリンキノン(PQQ)を補酵素とすることに着目し、細菌から真菌へのPQQの供給系の遮断という全く新しいコンセプトに基づき腐朽現象特異的に効果を示す木材防腐剤の開発を目指した。具体的には、PDHにおけるPQQ結合阻害剤を探索し、それをベースとした防腐性を創出する。さらに、PDHの生理的機能から防腐性能発現機構の全貌を解明することも目指す。本年度は、当該研究課題の最終年度であることから、PDHの生理的役割を明らかにするために、これまでの当課題の研究で示唆されてきたPDHと溶解性多糖モノオキシゲナーゼ(LPMO)との関連性について詳細に検討した。その結果、PDHは極めて効率の良いLPMOの電子供与体として機能し、その効率はモデル電子供与体であるアスコルビン酸よりも高かった。したがって、本課題で見出された阻害剤がターゲットにする生理現象は、植物細胞壁分解であることが強く示唆された。
表面プラズモン現象を利用した高性能化学センサの開発

表面プラズモン現象を利用した高性能化学センサ開発の為に、表面プラズモン現象を引き起こす金や銀の薄膜上に設けた種々の有機薄膜に対する気体成分や溶液成分の検出特牲を検討した。その結果、ポリエチレングリコール膜のものは、アルコール、アルデヒドに対して高い活性を示すが、炭化水素に対して全く感度を示さないことを明らかにした。一方、イソプレン重合膜、アピエゾングリース膜、シリコングリース膜を用いると、低級炭化水素に対して感度があらわれ、C_1>C_2>C_3=C_4の順に感度が減少することがわかった。最近、表面プラズモン光センサの検出成分は、DNA、タンパク質などの生体分子にも及んでいるが、血液成分の1つであるヘモグロビン(それに類似のチトクロムC)の検出に及ぼす、チオール膜の効果を検討し、疎水性基(-(CH_2)nCH_3)を有するチオール膜を用いたときの方が、感度が高く、親水性基(-CH_2OH)を有するチオール膜を用いたときの感度は低いが、リン酸緩衝溶液などを用いて繰り返し使用するときには、もとの入射角に戻るのが速いなど有利であることがわかった。表面プラズモン光センサーのセンサヘッド部を構成している光学ガラスプリズムの片面に表面プラズモン現象を引き起こす金薄膜を蒸着後,この金薄膜上に適当な高分子膜(今回はポリエチレングリコール膜(PEG膜)およびチオール膜を用いた)を設けて,気体成分や数種のタンパク質成分の検出特性を検討した。PEG膜を設けたものでは,アルコール類,ケトン類,アルデヒド類に対してセンサ活性を示すものの,炭水化物類に対してほとんど活性を示さないことを見いだした。またセンサ感度はアルコール類>ケトン類>アルデヒド類の順に低下した。さらにPEGの20mol%のシクロデキストリンを加えた膜ではアルコール類に対する感度が増大することがわかった。一方チオール膜を設けたものでは,ヘモグロビンやチトクロムCの検出に対して低い濃度範囲でこれら成分濃度の増加に対して入射角Qが直線的に増加することが,これらの成分を低い濃度で検出することが可能であることがわかった。表面プラズモン現象をひきおこす金薄膜上に,グリース薄膜を設けたセンサー素子を作製し,低級炭化水素ガスの選択的な検出の可能性を検討した。アピエゾングリース膜の場合,エタン(1vol%)を導入すると,入射角は22.56°から22.83°にシフトすることがわかった。このシフトは,エタンガスの濃度を高くしていく,さらに高角度側に大きくなることがわかった。メタン,プロパン,ブタンガスについても同様の検討を行った結果,すべてのガスにおいて,低濃度領域では,ガス濃度と△Oとの間には良い直線関係が成立することがわかった。この傾きより,センサ感度を比較すると,C_1>C_2>C_3≒C_4となり,炭素数の増加とともにシフトが小さくなることがわかった。一方,シリコーングリース薄膜では,エタンガスを導入すると21.92°から21.61°にシフトし,アピエゾングリース薄膜とは逆に低角度側にシフトした。このシフトの大きさの絶対値とガス濃度の関係を調べると,アピエゾングリース膜を用いたときとほぼ同じになることがわかった。またこれらの素子では,被検ガスをカットすると数分でもとの値にもどり,繰り直し使用が可能であることがわかった。最近、表面プラズモン光センサによる検出成分は、DNA、タンパク質分子などの生体分子にまでおよんできている。特に、表面プラズモン現象を引き起こす金薄膜表面上にチオール膜などを設けることにより、微量の生体分子を検出できることなどが明らかにされてきている。11年度に末端に-CH_2OH基を持つチオール膜を用いると、ヘモグロビンやチトクロムCを低い濃度範囲で検出できることを報告した。本年度は末端基に-CH_3や-NH_2基を有するもの、また-CH_3基を有するもについては(-CH_<2^->)n鎖の異なる-(CH_2)_<15>CH_3と-(CH_2)_9CH_3を、直鎖の途中に-NH-CO-を経て-(CH_2)_8CH_3を持つチオール膜を設けて、チトクロムCに対する検出特性を調べた。例えば、金薄膜上にヘキサデカンチオール膜を設けたものは、入射角が23.1°から53.2°に変化した。

さらに、溶液セルを取りつけてリン酸緩衝溶液をいれて測定すると、63.6°に変化した。次に、チトクロムCをリン酸緩衝溶液に溶解させ、測定した結果、さらに高角度側へシフトすることがわかった。シフトの大きさ(Δθ)はチトクロムCの濃度に依存し、2μM以下の濃度域でΔθとチトクロムCの濃度との間には0を通る直線関係(この傾きがセンサ感度をあらわす)が成立した。感度は異なるもののすべてのチオール膜について同様の結果が得られた。感度は疎水性基を有するチオール膜の場合が高く、その序列は-CH_3>-NH_2>-CH_2OHであった。同じ疎水性基を持つチオール膜でも(-CH_<2^->)n鎖の長い方が感度は高く、また、直鎖の途中に-NH-CO-を経て-(CH_2)_8CH_3を持つチオール膜の場合にも感度が低下することがわかった。また、チトクロムC溶液から緩衝溶液のみに切り換えたとき、感度の高かったチオール膜の場合には元の入射角に戻るのに1時間以上かかるのに対して-CH_2OH基を有するチォル膜の場合には約30分程度で元に戻ることがわかった。
電子ビーム励起希ガスエキシマレーザーによる有機光学素子の精密加工

従来の光学素子の精密加工法の欠点である、感と経験による加工法および加工速度の遅さを解決する方法として、真空紫外レーザーによる有機光学素子の精密加工法を着想した。本年度の基礎研究において、1.可制御加工被加工面の表面精度と研磨量をその場観測を行いながら、加工箇所および加工量を制御しながら加工できる方法を考案し実証した。このことは、コンピュータ制御による自動加工を可能にする。2.非熱的光加工真空紫外光による光加工が赤外光や可視光による加工のように熱的加工ではなく、光と物質の直接の相互作用による純粋に光のみによる加工であることを明らかにした。したがって、光を照射した部分が全く熱的作用を受けることなく加工されることも明らかになった。3.ナノメータ加工加工速度は、照射光強度に比例するが、我々が開発した希ガスエキシマランプの照射において、数nm/分程度で、光の波長の数百分の1程度の極めて精密な加工が制御可能なことも明らかになった。真空紫外光による非熱的加工の機構は学問的にも非常に興味深い。すなわち、真空紫外光の光子エネルギーによって材料の構成原子の結合が切断されることは容易に理解できるが、切断された原子が材料から離脱する機構については明らかでない。このことは、新しい光と物質の相互作用として非常に興味深い。さらに、本年度の研究では、アクリルとポリイミドに加工が可能なことを明らかにしたが、さらに多くの有機材料への可能性を調べることが重要である。
表現論及び不変式論に基づく特殊函数の研究

特殊函数の背後に潜む対称性の見地から、それらの特性を追求し深化させることを主要な目的とし、特に表現論と不変式論の新しい視点を研究にとり入れ成果を得た.その中でもdual pair理論を軸として、不変微分作用素の表現論的解明に役立つCapelli恒等式、非可換調和振動子、Selberg跡公式とを一方の主要な研究対象として新たな知見を得た.又超幾何函数、Pairleve方程式の背後にある対称性からdual pairともかかわって興味深い.Capelli型恒等式としては行列式型だけでなくパーマネントやパフィアン等の行列函数に対応するものも得られ、さらに別種のものとして群行列式にかかわるものへと発展している.これらにかかわる不変式論的背景は球函数の等式ともつながって、一見ばらばらに見える対象たちを強くむすびつけていることが明らかになってきた.特殊函数の背後に潜む対称性の見地から、それらの特性を追求し深化させることを主要な目的とし、特に表現論と不変式論の新しい視点を研究にとり入れ成果を得た.その中でもdual pair理論を軸として、不変微分作用素の表現論的解明に役立つCapelli恒等式、非可換調和振動子、Selberg跡公式とを一方の主要な研究対象として新たな知見を得た.又超幾何函数、Pairleve方程式の背後にある対称性からdual pairともかかわって興味深い.Capelli型恒等式としては行列式型だけでなくパーマネントやパフィアン等の行列函数に対応するものも得られ、さらに別種のものとして群行列式にかかわるものへと発展している.これらにかかわる不変式論的背景は球函数の等式ともつながって、一見ばらばらに見える対象たちを強くむすびつけていることが明らかになってきた.群及び量子群の表現論と不変式論を用いた手法によって具体的問題の解析を行なうこと、特に特殊函数の新たな視点を得ることを目的に研究を行なってきた。研究代表者は今年度、特に次の二点に於て成果をあげた。1)普遍包絡環の中心とその不変微分作用素による表現(Capell:型恒等式)について、行列式型とパーマネント型の中心元の関係式(Wronski関係式)をKoszul複体を用いて証明できることを示した。2)Eulenの五角数定理とその一般化の等式(無限積と無限和の等式)についてそれが無限サイズの行列のトレースの間の等式であるという形で証明を得た。これら二つの成果は他の分担者のいくつかの研究(可積分系と球函数、Painlese方程式、Pfaffianの等式等々)とも接点をもつものであるので、今後それらとの関連についても密接に連繋を保ちつつ研究をすすめる。群及び量子群の表現論と不変式論を用いる手法によって具体的問題の解析を行なうこと,特に特殊函数に対する新たな視点を得ることを目的に研究を行ってきた.今年度は特に次の点に於て新たな進展を見た.(代表者).(1)普遍包絡環の中心元の記述とその関係式について特に直交Lie環の場合,表現論を用いることで簡明な導出が可能であると判った.これはシンプレクティックLie環にも通用すると期待できる.(2)(1)の関係式についての不変式論的.表現論的理由が内在的に理解できた.これらは他の分担者のいくつかの研究(可積分系と球函数,パンルヴェ方程式,パフィアンの等式)とも接点をもち,さらに連繋を保ちつつ研究が進展すると期待される.1)行列式の乗法公式の非可換版(微分作用素を成分とする行列式の公式)としてのCapelli恒等式の性格を特徴と見て,それを群行列式(扱う群は有限群一般)の場合に類似の公式が得られるかどうかを問題とした.可換群では本来のCopelli恒等式とは違って何ら修正のShiftもなく,通常と同様の乗法公式か成り立つが非可換群ではそうでなく,もとのCapelli恒等式を用いて変形した公式が得られる.これは表現論と不変式論のごく初期の二つの問題の交錯として面白い.よりすっきりした形での公式が得られると非可換版トレース公式の役割を果たす可能性もある.2)またLie環の不偏包絡環の基本定理であるPoincare-Birkhoff-Wittの定理について対称群の表現の観点からWittの証明を見直した.これら二つの成果は他の分担者の研究視点に対して新しいものを提供し,それぞれの分担者と議論を重ね,特殊函数に対する深い研究の足がかりとなり得るものと思うので研究課題の「表現論」「不変式論」「特殊函数」の三つのテーマがうまく調和した例である.
埋め込み型人工心臓の開発と血液適合性に関する研究

本研究では,アジアでただ2ヵ国人工心臓の研究を行なっている日本と韓国が,体内完全埋め込み型人工心臓を開発するために,共同で血液適合性を含む生体適合性を主体とした利用技術と,システム周辺要素の基礎技術の確立を行なう。開発目標とするシステムは,電気エネルギーのみを健常な皮膚を介して体外から体内に伝送する以外は,システム全体を体内に植え込む人工心臓システムである。研究を推進するために日韓ワークショップを開催し,双方の技術的課題を挙げ,討論を行なった。以下に,各課題別に検討の成果を述べる。今回は我が国での開催であったため,研究分担者以外の日本の人工心臓研究者の参加も得て,充実した討論が行なわれた。1.各種の人工心臓の構成要素について基礎的研究の開発両国では,諸種の駆動方法による人工心臓の開発が行なわれている。国立循環器病センターでは,エレクトロハイドローリック式の埋め込み型人工心臓を駆動すめためのアクチュエータとして摩擦ポンプを用いてきたが,今年度は,その性能をさらに向上させるべく改良を試みた。流路の設計やモータの性能の向上によって,約6.5L/minの心拍出量を得ることができるようになった。北海道東海大学の電気機械駆動式の補助人工心臓システムは,ブラシレスDCモータの回転運動をボールネジの機構で往復運動に変換しプッシャープレート型のポンプを押す方式で駆動される。4.5L/minの拍出量を出すことができ,invitro試験で最長40日余りの連続運転を達成している。国立ソウル大学のシステムは可動式のアクチュエータで駆動される全人工心臓で,ローラ型のアクチュエータ自身の振り子運動で左右の血液サックが交互に圧平されて血液を拍出する。本年度は,現在のシステムの性能を評価するとともに,次のモデルの開発が開始された。これらのアクチュエータを駆動するための電気エネルギーを健常な皮膚を介して伝送する経皮エネルギー伝送システムの開発も,東京理科大学と国立循環器病センターの共同研究として行なわれた。20ワットの電力を伝送した場合,DCtoDCで84%の伝送効率を得ることができた。血液ポンプの構成部品である人工弁や,ポンプそのものの形状の改良も研究された。人工弁については高分子林料で製作された二尖弁やJellyfish弁の開発や評価に関する研究が行なわれた。ポンプの形状については,定常流ポンプ内の流れの可視化によるインペラ形状の評価や,流れの可視化に基づいた人工心臓用血液サックのデザインの検討が行なわれた。2.人工臓器の血液適合性の基礎的研究と血液ポンプへの応用血液ポンプの抗血栓性を向上させるためにいくつかの試みがなされた。我が国での研究には,東洋紡績総合研究所で行なわれたセグメント化ポリウレタンを中心とする抗血栓性材料の開発に関する研究,国立循環器病センターで研究されているハイブリッド組織の生体工学面からの研究,などがある。韓国では国立ソウル大学で,ポリウレタン膜上の細胞外基質への内皮細胞の播種,全人工心臓と左心補助人工心臓の血液接触表面への蛋白質の吸着,lumbrokinaseの血液凝固系に関する基礎的研究として,リポ蛋白と内皮細胞に関連する血液凝固阻害因子についての分子生物学的研究も行なわれた。3,動物実験などによる評価と,それに基づいた改良埋め込み型システムを目指して開発されたてきているデバイスを動物実験などで評価する試みもなされた。我が国では,国立循環器病センターで,エレクトロハイドローリック式全人工心臓の急性動物実験による評価と長期使用のための遠心ポンプの慢性動物実験による評価が行なわれた。前者は,体重50kg前後の成山羊の体内に収納できるいとう優れた解剖学的適合性や5L/min以上の心拍出量の維持など,満足すべき生体内性能を示した。また,後者では,成山羊で経口の抗血小板剤の使用により30日間以上の連続運転が可能で,溶血の低減と共に抗血栓性の向上も実現された。韓国では,国立ソウル大学で,可動式アクチュエータ式全人工心臓を動物実験で評価し,130kgの子牛に植え込んで約10時間の循環維持が行なわれた。同施設では,術後管理の改良に利用するために,全人工心臓植え込み後の術後管理のコンピュータシミュレーションも研究された。

北海道東海大学の電気機械駆動式の補助人工心臓システムは,ブラシレスDCモータの回転運動をボールネジの機構で往復運動に変換しプッシャープレート型のポンプを押す方式で駆動される。4.5L/minの拍出量を出すことができ,invitro試験で最長40日余りの連続運転を達成している。国立ソウル大学のシステムは可動式のアクチュエータで駆動される全人工心臓で,ローラ型のアクチュエータ自身の振り子運動で左右の血液サックが交互に圧平されて血液を拍出する。本年度は,現在のシステムの性能を評価するとともに,次のモデルの開発が開始された。これらのアクチュエータを駆動するための電気エネルギーを健常な皮膚を介して伝送する経皮エネルギー伝送システムの開発も,東京理科大学と国立循環器病センターの共同研究として行なわれた。20ワットの電力を伝送した場合,DCtoDCで84%の伝送効率を得ることができた。血液ポンプの構成部品である人工弁や,ポンプそのものの形状の改良も研究された。人工弁については高分子林料で製作された二尖弁やJellyfish弁の開発や評価に関する研究が行なわれた。ポンプの形状については,定常流ポンプ内の流れの可視化によるインペラ形状の評価や,流れの可視化に基づいた人工心臓用血液サックのデザインの検討が行なわれた。2.人工臓器の血液適合性の基礎的研究と血液ポンプへの応用血液ポンプの抗血栓性を向上させるためにいくつかの試みがなされた。我が国での研究には,東洋紡績総合研究所で行なわれたセグメント化ポリウレタンを中心とする抗血栓性材料の開発に関する研究,国立循環器病センターで研究されているハイブリッド組織の生体工学面からの研究,などがある。韓国では国立ソウル大学で,ポリウレタン膜上の細胞外基質への内皮細胞の播種,全人工心臓と左心補助人工心臓の血液接触表面への蛋白質の吸着,lumbrokinaseの血液凝固系に関する基礎的研究として,リポ蛋白と内皮細胞に関連する血液凝固阻害因子についての分子生物学的研究も行なわれた。3,動物実験などによる評価と,それに基づいた改良埋め込み型システムを目指して開発されたてきているデバイスを動物実験などで評価する試みもなされた。我が国では,国立循環器病センターで,エレクトロハイドローリック式全人工心臓の急性動物実験による評価と長期使用のための遠心ポンプの慢性動物実験による評価が行なわれた。前者は,体重50kg前後の成山羊の体内に収納できるいとう優れた解剖学的適合性や5L/min以上の心拍出量の維持など,満足すべき生体内性能を示した。また,後者では,成山羊で経口の抗血小板剤の使用により30日間以上の連続運転が可能で,溶血の低減と共に抗血栓性の向上も実現された。韓国では,国立ソウル大学で,可動式アクチュエータ式全人工心臓を動物実験で評価し,130kgの子牛に植え込んで約10時間の循環維持が行なわれた。同施設では,術後管理の改良に利用するために,全人工心臓植え込み後の術後管理のコンピュータシミュレーションも研究された。
次世代三次元証明写真及び三次元防犯システムの構築に関する基礎研究

本研究では「一枚の2D写真より3D顔写真の取得」と「全自動3D顔認証」の2点について研究を行った。前者の顔の3D計測では、最適パターン光投影に基づく顔の三次元計測や近赤外パターン光投影による顔の三次元計測を実現した。これにより、DLPプロジェクターとカメラのような簡単な設備を用いて、1,2回の写真撮影による簡易快速顔の三次元画像計測を実現した。後者の顔の3D認証に関しては、認証用顔の3D写真データーベースを生かし、3D顔写真の三次元ヒストグラムに基づく高速顔認証手法と、顔の形状を比較し類似度の大きさに基づくICPアルゴリズムを利用した高精度の顔認証手法を提案し実現した。平成24年度の研究実績を課題ごとに報告纏める。1.3D顔写真取得システム:一枚の2D写真より3D顔写真の取得可視光を用いた研究は完了し、一枚のデジタル2D写真による三次元画像計測を実現した。実物を用いた検証実験も行い、実験結果が良く、実用化レベルになったと考えられる。近赤外光を用いた一枚の2Dデジタル写真による三次元画像計測に関する研究は、理論研究を終えて、現在検証実験を行っている段階である。概ね良い結果が得られたが計測精度が高くない問題が残っている。原因としては、近赤外光自身の問題と私達が提案した手法の問題の両方にあると考えられる。現在アルゴリズムの修正を始め計測精度向上のためのいくつかの新たな手法を提案し、検証しているところである。2.全自動3D顔認証理論研究が終えて、認証方法を二つ提案し、20名程度のユーザに対する認証実験を行った。手法1では、認証精度が高いが、認証のための計算時間が長い。実用化のために、更に認証時間を短縮する必要がある。現在ハードウェアとソフトウェアの両方から、認証時間の短縮に関する研究を行っている。手法2では、高速で認証を実現できたが、理論上の認証精度が得られなかった。その原因は三次元画像計測の精度が高くないことと認証アルゴリズムの問題の両方から考えられる。前者の三次元画像計測の精度が高くない問題は課題1に挙げられた問題であり、現在解決中である。後者の認証アルゴリズムの問題に関しては、元々私達の提案手法では3D形状情報だけ使って認証を行うが、現在顔の形状情報に鼻等の部品の情報を加え、形状情報と部品の位置情報の両方から総合的に認証する手法を提案し、検証実験を行っている。本年度では計画通り総合実験システムの構築と総合実験を行いました。また、私達が提案した三次元顔認識技術の自動車運転支援システムへの応用研究も行いました。まず総合計測システムの構築に関しては、可視光によるパターン光投影計測システムと近赤外光によるパターン光投影計測システムをそれぞれ設計し、実験室レベルの計測実験システムを試作しました。次に試作システムによる計測実験を行いました。異なる年齢、性別の受験者に対し、様々な化粧や異なる照明環境での検証実験を行いました。受験者はカメラに正面を向いてる状態では、ほぼ100%の認証率が得られました。左右に5度以内の傾きを有する場合でも、95%以上の高い認証率が得られました。傾き角度が10度以内では、90%程度の高認証率を確保することができるが、10度を超えると、認証率がある程度落ちます。特に30度を超えた場合では、片方半分の顔があまり撮られないので、認証率が更に落ちてしまいます。実用の視点から見れば、証明写真を撮影する際に、顔が10度以上傾くことが殆どないので、提案手法が実用できると考えられます。最後に、私達が提案した三次元顔認証の技術を自動車運転支援システムへの応用研究を行いました。近赤外投影光パターンと近赤外カメラの使用により、自動車運転者の顔向き角度の自動検出方法を提案し、実験システムを構築して、研究室レベルの検証実験を行いました。上記の研究成果はすでに査読付き論文一編、国際会議三件を発表しました。2011年度の研究テーマ、研究内容、研究の意味と重要性は下記のようである。1.テーマ:目に見えない最適パターン光の生成及び投影2.具体的内容:顔認識と顔識別はセキュリティ管理や安全防犯等分野において非常に重要である。現在の二次元画像に基づく顔認識と顔識別は化粧や変装等には対応できないので、三次元的な顔認識と顔識別が必要となる。三次元的な顔認識と顔識別を行うために、まず顔の三次元情報を取得しなければならない。パターン光投影計測技術は能動的にパターン光を投影し計測対象物体の表面形状の三次元情報を取得できるので人の顔の三次元形状に適応できると考えられる。パターン光投影計測によく使われているレーザ光や可視光は、計測対象とする人に負担がかかるので顔の計測に不向きである。

本研究では目に見えないパターン光として、赤外線の使用を提案する。しかし普通の赤外線では照射範囲が広く、拡散が大きいので、投影パターン光としての使用は困難である。そこで、本研究では近赤外線を用い、光学処理により投影パターンを絞り、精度の高い投影パターンを生成することを提案する。今年ではまず理論研究を行い、パターン光投影に適応する赤外線光源を選定した。その後、細い投影パターン光を形成するために光学システムを設計し、機器の選定を行った。また実用型の顔三次元画像計測実験システムを構築した。現在計測実験を行っている。3.意義、重要性等:デジタルカメラ感覚で人の顔の三次元情報を取得することができるので、将来セキュリティと安全防犯領域に幅広く実用されるだけでなく、3Dゲーム、3D映像等分野にも応用できるので、この研究の実用化のための意味がある。また、赤外線は集光しにくいと考えられるが、本研究は赤外線を集光させ投影パターン光にする研究は理論価値がある。本年度では計画通り研究を行った。具体的な研究内容及び研究成果は下記のようである。1.実験システムの改良(小型化,計測範囲の拡大)。昨年度近赤外パターン光投影に基づく顔の三次元画像計測システムを構築したが,赤外投光装置には体積が大きいに加え,計測範囲が狭く,投影距離が短いなどの問題が残っている。今年度では,まず計測装置の小型を目指し,機械装置の改良を行った。また,計測範囲と計測距離の問題を解決するために,レンズの選択や光学システムの再構成を行った。これに加えパターン光投影制御ソフトウェアの改良も行った。その結果,計測範囲を1.5倍程度,計測距離を2倍程度拡大することができた。これにより,開発したシステムはもっと実用できるレベルに近づいた。2.計測時間の短縮。昨年度に構築したシステムでは,一回の計測には5秒以上の時間がかかる。また。一回の認識にも5秒以上かかる。即ち,一回の完全な計測と認識には10秒以上の時間がかかるので,実用化のために計測と認識の時間短縮が必要である。今年度では,デジタルカメラの写真撮影方法の改良,カメラからコンピュータへの撮影データの転送方法の改良,画像処理アルゴリズムの改良などを行った。その結果,計測と認識の合計時間を8秒以内に抑えることができた。3.頭部モデル正規化方法の改良。今年度では,鼻の頂点とする頭部回転による頭部モデルの正規化手法を提案した。提案手法では,まず頭部の三次元画像計測結果から鼻の頂点を抽出する。次に抽出した鼻の頂点を中心とし,モデルをx,y,zの3方向を回転させることより,モデルを正規化する。検証実験の結果は提案手法の有効性を証明した。4.最後に,本研究に得られた赤外光を利用した三次元画像計測の研究成果を建築物の三次元画像計測や海洋波の三次元画像計測など分野への応用研究を行った。三次元画像計測とセキュリティシステム目標1の「3D顔写真取得システム:一枚の2Dデジタル写真による三次元画像計測」の達成度については、可視光投影を用いた達成度は100%であり、赤外光投影を用いた計測の達成度は70%程度であり、トータルで80%程度である。概ね計画通り進展している。
シングルマザーの生活戦略と子ども世代の生活状況・家族形成意識に関する質的研究

近年、貧困に社会的注目が集まっている。なかでも母子世帯の貧困率の高さは特に留意されるべき課題と言える。母子世帯に関する研究は行われているが、それらの研究の多くはシングルマザーの生活実態の把握にとどまることが少なくない。そこで本研究は、1シングルマザー自身がどのような生活戦略(主に職業生活と家族生活の戦略)を採っているのか、生活戦略のプロセスはどのようなものなのか、そして2親が採る生活戦略とそのプロセスは子ども世代の生活状況、進学、就労および家族形成にどのような影響を与えるのかを明らかにすることを目的とする。具体的には、縦断的なインタビュー調査を重ねることで、シングルマザーの生活戦略の変化や子どもの生活状況の変化をも読み取ることをねらいとしている。これまで平成29年度、30年度と先行研究の検討、研究課題の確定、調査協力者のリクルーティングなどを行ってきた。こうした作業は、本研究に参与するものの対面的およびメール等での会議を重ねて検討を進めてきた。平成29年に調査協力者が確定し、インタビュー調査が開始された。本研究では、研究期間中に3回のインタビューを行うことになっている。現時点では、2回目まで調査を終わった者が5名、これから2回目の調査を行う者が4名となっている。現在は、得られたインタビューの文字起こしを行い、内容の読み込みを行っているところである。研究目的と照らし合わせてこれまで得られた知見としては、1シングルマザーは所得状況をより良くしようと日々努力している、転職や資格取得など含めいろいろなトライアルを行っている、2家族との関係でいえば、親と同居している場合としていない場合があるが、各々適応状態にばらつきがみられ、親と同居している方でストレスが高いケースがみられる、3シングルマザーの生活戦略はジェンダー構造にかなり規定されていること等がある。シングルマザーの縦断的調査を本研究では行っているが、当初立てていた調査スケジュールより、遅れている。理由としては、シングルマザーが多忙であることや、想定していた以上に転職をされる方が多く、そうしたライフイベントへの適応期間を要すること等がある。こうしたシングルマザーの生活上の事情を勘案しながら、慎重にインタビュー調査を進めている。こちらの都合で進めるより、研究協力者の都合を優先することにより、3回の縦断的インタビュー調査を最終的には実現させたいと考えている。シングルマザーのインタビュー調査が当初よりやや遅れがみられている。ただ、研究協力者の状況を最優先としながら、可能な範囲でインタビュー調査を実施していきたい。同時並行して、これまでに実施したインタビューの内容を読み込み、新しい研究課題の発掘にも努めていきたい。平成29年度においては、先行研究の検討、調査課題の設定、調査対象の検討、調査対象への協力依頼、調査対象の確定、調査の実施を進めた。先行研究の検討においては、これまで読了した文献の再確認や最新の論文のチェック作業を行った。調査課題は、研究代表者の問題関心を軸にしながらも、研究メンバー各自の問題関心を反映させるよう配慮している。調査対象に関しては、愛知県に在住するシングルマザーを対象としている。具体的には、愛知県母子寡婦連合会とつながることができ、そこから私たちが条件とする方を適宜抽出していただいている。協力依頼に関しては、研究代表者が愛知県母子寡婦連合会に挨拶を行い、各支部から該当する方にお声をかけていただくかたちをとっている。研究のプロセスとしては、研究メンバーで研究会を数回開催し、適宜状況を共有し、意見を収集しながら、進めている。インタビューガイドに関しても、研究メンバーで何度かチェックしながら、修正を重ねた。調査実施に向けては、日本福祉大学「人を対象とする研究」に関する倫理審査委員会の審査を受けた。以上の作業を踏まえて、数名のインタビューが実施できた。おおむね当初の予定通りに進展している。シングルマザーのインタビュー協力者をどう募ろうかを当初心配していたが、愛知県母子寡婦連合会とつながることができ、適宜こちらが研究対象とする条件の方を抽出していただいている。

研究目的と照らし合わせてこれまで得られた知見としては、1シングルマザーは所得状況をより良くしようと日々努力している、転職や資格取得など含めいろいろなトライアルを行っている、2家族との関係でいえば、親と同居している場合としていない場合があるが、各々適応状態にばらつきがみられ、親と同居している方でストレスが高いケースがみられる、3シングルマザーの生活戦略はジェンダー構造にかなり規定されていること等がある。シングルマザーの縦断的調査を本研究では行っているが、当初立てていた調査スケジュールより、遅れている。理由としては、シングルマザーが多忙であることや、想定していた以上に転職をされる方が多く、そうしたライフイベントへの適応期間を要すること等がある。こうしたシングルマザーの生活上の事情を勘案しながら、慎重にインタビュー調査を進めている。こちらの都合で進めるより、研究協力者の都合を優先することにより、3回の縦断的インタビュー調査を最終的には実現させたいと考えている。平成29年度に実施できなかったシングルマザーのインタビュー調査の実施を予定している。今後も現在の進展を維持していきたい。シングルマザーのインタビュー調査が当初よりやや遅れがみられている。ただ、研究協力者の状況を最優先としながら、可能な範囲でインタビュー調査を実施していきたい。同時並行して、これまでに実施したインタビューの内容を読み込み、新しい研究課題の発掘にも努めていきたい。(理由):当初予定していたシングルマザーのインタビュー調査を平成30年度に実施することになったため、未使用額が生じた。(使用計画):インタビュー調査にかかる費用(旅費・謝金、テープ起こし、人件費等)として使用する予定である。インタビュー調査の文字起こしの代金が想定より少ないことと、質的分析に関するソフトの購入の見送りにより、次年度使用金が発生している。今後は、インタビュー調査の実施、インタビュー調査の分析専用に用いるパソコンの購入、分析ソフトの購入、そして調査結果の公表・公開に関わる項目(シンポジウムの開催や報告書の作成など)を中心に使用していく。
光ファイバLIF法による微小スケール物質拡散場の計測と統計法則の解明

前年度に引き続き,微細スケール変動濃度計測システムの開発および関連する実験装置の製作を行った.前年度に開発・購入した計測システムは光ファイバ型LIFマイクロ計測システム〔(株)三弘製;製品名定点蛍光光強度時間分析測定装置〕である.当初の計画では,光源として半導体レーザー(波長488nm)を使用し,レーザー光を光ファイバで伝送した後,可動式照射光学系によって数μm以下のスケールの検査部に絞り込み,そこで発せられた蛍光を別の可動式測定用集光光学系によってとらえ,再び光ファイバにて伝送した後フォトマルによって検出する予定であったが,開発費用の不足により,今回は受光側光ファイバシステムおよびフォトマル検出系のみ導入し,空間分解能が10μm程度の蛍光検出装置の開発を目指すこととした.まず,半導体レーザービームを直接水路に入射し,乱流噴流拡散場の1定点からの蛍光を受光側の集光光学系によってとらえ,信号のSN比,変動濃度確率密度関数分布,変動濃度パワースペクトル分布など基本的統計量の測定を行った.その結果,本システムによりほぼ正確に瞬時濃度が計測されていることが確認できた.しかしながら,パワースペクトルを見る限り,本研究では目標としている粘性対流小領域や粘性拡散小領域は現れなかった.今後,レーザーを先球状の光ファイバで測定部付近まで伝送することにより,吸光による減衰の影響を取り除くとともに,より高分解能の測定を試みる.また,この新LIF計測システムとLDVによる乱流噴流の濃度・速度同時測定を行う.なお,乱流微細構造と拡散場の関係を数値計算によっても調べ,微小スケール拡散場の構造を考察する.本研究では,高シュミット数物質の乱流拡散場の微小スケール(粘性拡散小領域(viscous diffusive subrange)と呼ばれる統計的普遍平衡領域)での統計的特性を実験的に明らかにすることを目的とする.この目的を達成するには,少なくとも数μmの空間分解能を有する濃度計の開発が必要である.本年度は主に,濃度計の開発および実験装置の製作を行い,測定系の精度の検証を行った.今回新規に開発・購入した計測システムは光ファイバ型LIFマイクロ計測システム〔(株)三弘製;製品名定点蛍光光強度時間分析測定装置〕である.当初の計画では,光源として半導体レーザー(波長488nm)を使用し,レーザー光を光ファイバで伝送した後,可動式照射光学系によって数μm以下のスケールの検査部に絞り込み,そこで発せられた蛍光を別の可動式測定用集光光学系によってとらえ,再び光ファイバにて伝送した後フォトマルによって検出する予定であったが,開発費用の不足により,今回は受光側光ファイバシステムおよびフォトマル検出系のみ導入し,数μm以下のスケールの検査部からの蛍光の検出装置の開発を目指した.なお,本実験室には既存のアルゴンレーザーLDVシステムがあり,このLDVと今回開発した定点蛍光光強度分析装置を併用することにより,濃度・速度同時測定が可能となる.現在,半導体レーザービーム(あるいはアルゴンレーザーを使用)を直接水路に入射し,乱流噴流拡散場の1定点からの蛍光を受光側の集光光学系によってとらえ,信号のSN比,変動濃度確率密度関数分布,変動濃度スペクトル分布など基本的統計量の測定を行っている.今後,この新LIF計測システムとLDVによる乱流噴流の濃度・速度同時測定を行う予定である.なお,乱流微細構造と拡散場の関係を数値計算によっても調べ,微小スケール拡散場の構造を考察した.前年度に引き続き,微細スケール変動濃度計測システムの開発および関連する実験装置の製作を行った.前年度に開発・購入した計測システムは光ファイバ型LIFマイクロ計測システム〔(株)三弘製;製品名定点蛍光光強度時間分析測定装置〕である.当初の計画では,光源として半導体レーザー(波長488nm)を使用し,レーザー光を光ファイバで伝送した後,可動式照射光学系によって数μm以下のスケールの検査部に絞り込み,そこで発せられた蛍光を別の可動式測定用集光光学系によってとらえ,再び光ファイバにて伝送した後フォトマルによって検出する予定であったが,開発費用の不足により,今回は受光側光ファイバシステムおよびフォトマル検出系のみ導入し,空間分解能が10μm程度の蛍光検出装置の開発を目指すこととした.まず,半導体レーザービームを直接水路に入射し,乱流噴流拡散場の1定点からの蛍光を受光側の集光光学系によってとらえ,信号のSN比,変動濃度確率密度関数分布,変動濃度パワースペクトル分布など基本的統計量の測定を行った.その結果,本システムによりほぼ正確に瞬時濃度が計測されていることが確認できた.しかしながら,パワースペクトルを見る限り,本研究では目標としている粘性対流小領域や粘性拡散小領域は現れなかった.今後,レーザーを先球状の光ファイバで測定部付近まで伝送することにより,吸光による減衰の影響を取り除くとともに,より高分解能の測定を試みる.また,この新LIF計測システムとLDVによる乱流噴流の濃度・速度同時測定を行う.なお,乱流微細構造と拡散場の関係を数値計算によっても調べ,微小スケール拡散場の構造を考察する.
新しい多重自由度量子現象を示す遷移金属酸化物の探索・合成・化学的評価

本研究は,本特定研究領域の主たる課題である,電子のスピン・電荷・軌道自由度の結合系として新たな多重自由度量子現象を示す強相関遷移金属酸化物系の物質設計・探索・合成を固体化学的な立場から行うことを目的としている.そのために興味ある化合物群について,結晶構造,組成,状態図の観点から,化学的にキャラクタリゼーションを行い,金属伝導を示す低次元量子スピン系の振る舞いを物性実験的に検証し,物質設計・探索・合成にフィードバックを行った.それによって,新しい金属伝導を示す量子スピン凝縮現象などの新しい多重自由度量子現象を示す物質を見出し創製することを目的に研究を行った.その結果,本研究においてパイロクロア型酸化物Cd_2Re_2O_7が超伝導を示すことが見出され,さらにこの物質の単結晶を作成に成功し,T^*200Kにおいて,2次の構造相転移を示し,その際,帯磁率・電気抵抗率ともにT^*以下において大きく減少を示すことか明らかになった.また,^<111>Cd-NMR測定から,T^*以下においてはスピン励起が減少することから,パイロクロア格子はいわゆる四量体を形成し,擬ギャップ状態となることが明らかになった.この現象は,本系の超伝導発現と密接な関係があると考えられる.このようにパイロクロア型Cd_2Re_2O_7は,格子・スピン・電荷・軌道といった多くの自由度が絡み合った非常に興味深い系であることが明らかになった.また,三角格子超伝導体Na_xCoO_2・yH_2Oについても詳細な核磁気共鳴実験を行い,ナイトシフトがT_c以下で本質的には温度変化しないことや,核磁気緩和率1/T_1がT_c直下でコヒーレンスピークを示さずT_c以下でT^3の温度依存性を示すことから,この系がトリプレット超伝導体である可能性が高いことが見いだされた.本研究領域の課題である電子のスピン・電荷・軌道自由度の結合系としての強相関遷移金属酸化物系において,新たな量子現象を生み出す物質系の探索・合成を目的とし,興味ある化合物群について,結晶構造,組成,状態図の観点から,化学的にキャラクタリゼーションを行い,固体化学的な物質設計の立場から研究を行った.また,合成された物質について物性測定を行い,低次元スピン系・量子スピン系の振る舞いの実験的検証を行った.その結果,以下の新しい物質群が,量子スピン凝縮現象などの量子現象を示すことが新たに見つかった.(1)ホランダイト型Bi_xV_8O_<16>における金属絶縁体転移(2)バナジウムナノチューブ化合物Na_3V_2O_7におけるスピンフラストレーション(3)AV_6O_<11>などの酸化バナジウム系のカゴメ格子のスピン-重項転移(A=Na,Sr,Pb)(4)YBaCo_2O_<5+x>における金属絶縁体転移(5)トリルチル型CuSb_2O_6の異常な低次元反強磁性転移(6)複合酸化物EuSr_2Ru_<1-x>Nb_xCu_2O_8における超伝導と強磁性の共存現象これらの新しく見出された物質群の振る舞いは,スピン・電荷・軌道自由度の関連する現象であると考えられる.特に(1)のBi_xV_8O_<16>においては金属絶縁体転移の原因がバナジウムがV^<4+>とV^<3+>に1:2の比で電荷秩序する事によっており,その際にバナジウム3d軌道が選択的に占有され軌道秩序現象が起こり,本来S=1であるはずのV^<3+>がスピン-重項状態になることが明らかになってきている.また,残ったV^<4+>のS=1/2は低温の絶縁体状態で反強磁性的に磁気転移する事がわかり,この系は真にスピン・電荷・軌道の自由度の複合効果によって物性が決定されていると言え,本特定研究の目指す成果が得られつつある.今後これら(1)-(6)で更に詳細な研究を行い,多様な物性を生む起源を明らかにし,超伝導や金属絶縁体転移などを示す更に新奇な物質群の創製を行っていく予定である.本研究領域の課題である,電子のスピン・電荷・軌道結合系としての強相関遷移金属酸化物系において,物質設計を結晶構造,組成,状態図の観点に注目し,固体化学的な立場から化学的にキャラクタリゼーションを行い,新しい量子スピン的凝縮現象などの量子現象を示す物質を見出し創製することを目的とし研究を行い,以下の成果を得た.まず,パイロクロア酸化物と言われる物質系の中で,特に遷移金属酸化物Cd_2Re_2O_7に注目し,この物質が新しい第二種の超伝導体(Hc_2=0.8T)であることを見出した.このパイロクロア格子では隣同士のRe原子上の電子スピンが反平行に揃おうとするが,正四面体的な幾何学的配置のためにスピンが揃うことのできないスピン・フラストレーション系である.ところがある温度を境に,これらの四面体が交互に伸び縮みすることにより,4つのスピンのクラスター(一種の4量体)が生まれ,それらの中でスピン一重項が形成されフラストレーションが解消される.その状態のもとで,さらに低温(1.1K)で超伝導に転移することが新たに見出され,その超伝導機構などが注目されている.

現在,微視的な立場から,CdのNMR測定やReのNQR測定を行い電子状態解明や超伝導発現機構の解明にアプローチしている.また,昨年度,新たに見出された金属絶縁体転移を示すホランダイト型バナジウム酸化物Bi_xV_8O_<16>についてVのNMR測定を行うことにより,電荷の秩序化,軌道の秩序化,スピン一重厚状態形成が金属絶縁体転移と同時に起こることが明らかになった.その他,金属・非金属転移および電荷秩序転移を示すYBaCo_2O_<5+x>の低温構造の電子顕微鏡観察に成功し,金属絶縁体転移の機構解明に対して大きな情報を得た.また,酸化物薄膜においても,室温あるいはそれ以上のキュリー温度を持つ強磁性金属の薄膜SrCoO_3,SrFe_<0.5>Co_<0.5>O_3の作製に成功した。更に詳細な研究を行い,多様な物性を生む起源を明らかにし,超伝導や金属絶縁体転移などを示す更に新奇な物質群の創製を行っていく予定である.本研究は,本特定研究領域の主たる課題である,電子のスピン・電荷・軌道自由度の結合系として新たな多重自由度量子現象を示す強相関遷移金属酸化物系の物質設計・探索・合成を固体化学的な立場から行うことを目的とする.そのために興味ある化合物群について,結晶構造,組成,状態図の観点から,化学的にキャラクタリゼーションを行い,金属伝導を示す低次元量子スピン系の振る舞いを物性実験的に検証し,物質設計・探索・合成にフィードバックを行う.それによって,新しい金属伝導を示す量子スピン凝縮現象などの新しい多重自由度量子現象を示す物質を見出し創製することを目的に研究を行った.本年度の結果として,バルク系の研究では,(1)新規超伝導体Cd_2Re_2O_7が銅酸化物高温超伝導体と同様にスピンギャップ的な振る舞いを示すこと(核磁気緩和実験)(2)ホランダイト化合物Bi_xV_8O_<16>において金属・絶縁体転移を示すのは反強磁性スピン揺らぎが重要であること(3)一次元的な電気伝導性を示すNa_3Ru_4O_9が擬ギャップ的振る舞いを伴うスピン一重項転移を示すこと(核磁気緩和実験)(4)一次元的なトリルチル化合物CuSb_2O_6はネールオーダーとコリニアオーダーの量子臨界点近傍にあること(5)一次元強磁性鎖を有する化合物Ca_3CoRhO_6が二次元三角格子特有の部分無秩序反強磁性相を示すこと,を見出した.薄膜を用いた研究においては,(1)基板温度や混晶組成に傾斜をかけたパラレル薄膜合成により,巨大非線型光学機能を有する(Sr, Ca)_2CuO_3やスピン・フラストレーション系Sm_2Mo_2O_7の非平衡エピタキシーに成功し,機能の増大や新規物性の開拓に成功した.また,(2)微細加工により形成した面内方向で強磁性/常磁性/強磁性の配置を持つ(La,Sr)MnO_3細線に電流を流すことで,強磁性部分から常磁性部分に偏極したスピンを注入することによる常磁性-強磁性転移を観測した.本研究は,本特定研究領域の主たる課題である,電子のスピン・電荷・軌道自由度の結合系として新たな多重自由度量子現象を示す強相関遷移金属酸化物系の物質設計・探索・合成を固体化学的な立場から行うことを目的としている.そのために興味ある化合物群について,結晶構造,組成,状態図の観点から,化学的にキャラクタリゼーションを行い,金属伝導を示す低次元量子スピン系の振る舞いを物性実験的に検証し,物質設計・探索・合成にフィードバックを行った.それによって,新しい金属伝導を示す量子スピン凝縮現象などの新しい多重自由度量子現象を示す物質を見出し創製することを目的に研究を行った.