hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞内情報伝達機構網の研究

遺伝子発現の際に分子量130kDの蛋白質が速やかにチロシンリン酸化を受けることを見いだした。細胞内情報伝達機構網の詳細の解明をめざし、総括班および6研究班を組織し、総括班は研究計画の統合推進を担当し、全体会議を開催し研究班間の円滑な交流、連絡をはかった。6研究班は以下の成果を収めた。1.研究班1:脳の酸化リン脂質/PAF特異的ホスホリパーゼA2をクローニングし、脳形態形成に重要であることを見いだした。ホスホリパーゼDを粘菌から部分精製し、モノクロナール抗体を作製した。ホスホリパーゼDがHL60細胞では低分子量G蛋白質rho、ARFにより活性化され、CD14発現CHO細胞ではCD14を介するリポポリサッカライド刺激伝達へ関与することを示した。TNFαによるシクロオキシゲナーゼ-2誘導がNF_KBとNF-IL6の協調作用により転写調節を受けることを示した。トロンビン刺激等によるカルシウム動員調節にミトコンドリアが関与する結果を得た。分裂細胞の分裂溝でリン脂質の活発なフリップ-フロップが起こり、リン脂質の動きを制止することにより細胞分裂の進行が阻害されることが示され、膜リン脂質分子の細胞分裂の制御因子としての新たな機能が見いだされた。2.研究班2:チロシンキナーゼSykがオキシダントや放射線刺激により活性化されることを明らかにし、サイクリックAMP系がSykの活性化に阻害的に作用することを示した。中枢神経系での長期抑圧への関与が指摘されるAMPA受容体がLynと会合し、AMPA刺激によりLynの自己リン酸化が上昇しAMPA受容体がLynによりリン酸化されることを示した。低分子量G蛋白質Rhoの標的蛋白質としてPKN(protein kinase N)、p160ROCK等を同定した。低分子量G蛋白質RacおよびCdc42の標的蛋白質としてホスファチジルイノシトール3キナーゼとIQGAPを同定した。再生肝cDNAライブラリーより核内に存在し細胞周期のS期に誘導される新規ホスホリパーゼCをクローニングした。3.研究班3: PHドメインを持つRACプロテインキナーゼがプロテインキナーゼC分子種と結合し、細胞刺激により両者の結合が増強されることを示した。ラット組織よりPKNの精製方法を確立しその酵素化学解析を行った。従来から知られているホスホリパーゼCによるプロテインキナーゼCの活性化経路に加え、ホスファチジルイノシトール3キナーゼを介する経路の存在を見いだし、ホスファチジルイノシトール3キナーゼ経路の下流因子として知られるS6キナーゼがプロテインキナーゼCλ分子種と直接結合することを見いだした。癌抑制遺伝子産物APCおよびMCCが細胞周期のG0/G1期からS期への進行を制御することを明らかにした。代謝性グルタミン酸受容体刺激によるNMDA受容体の感受性増強反応には、カルシウム非依存性プロテインキナーゼC分子種が関与することを示した。4.研究班4:核蛋白質の核膜への移行に際して細胞質で形成される「核膜孔ターゲティング複合体」の必須構成因子のうち、PTAC
酵素を用いたケミカルビトレクトミーの基礎及び臨床研究

1.培養細胞を用いたin vitroでの細胞に対する毒性試験培養状態の網膜血管内皮細胞、グリア細胞、網膜色素上皮細胞に対してプラスミン、コラゲナーゼ、ディスパーゼを0.030.10g/ml(実験的有効濃度)で投与し、アポトーシスに関する細胞内シグナルについてウェスタンブロッティング(Caspase3,8,9の開裂)および免疫染色(Tunel染色)で検討を行った。使用した濃度の範囲に於いてはアポトーシスを促進するような有意な結果は得られず、使用した濃度では培養細胞に対する明らかな毒性は確認されなかった。2.ラットを用いた試薬の網膜に対する毒性試験ラット眼の硝子体腔に酵素であるプラスミン、コラゲナーゼ、ディスパーゼを注入し、網膜・視神経に対する形態・機能的な影響の有撫を経時的にみる試みを行った。試薬をラット眼硝子体腔に注入してから、1か月ないし3か月後に機能的な変化についての検討を行う目的で網膜電図(ERG)を測定したが、試薬を有効濃度で投与した多くの症例において高度な白内障を合併し、ERGの計測が十分な状態では行えなかった。更に、摘出ラット眼を組織標本化して光学顕微鏡、電子顕微鏡を用いて形態的な変化についても検討を行ったところ、有効濃度投与群で網膜の層構造の乱れが認められた。これらの結果から、現時点では酵素を使用したケミカルビトレクトミーには更に何らかの工夫を加えるか、全く異なる試薬を用いる必要性があると考えられた。3.カニクイザルを用いた臨床応用試験ラットを用いた検討から使用した酵素での組織安全性が確立できなかったため、カニクイザルに対するビトレクトミーは施行しなかった。1.コラゲナーゼを用いたケミカルビトレクトミーについての検討2型コラゲナーゼが硝子体の液化と網膜に与える影響についての検討を行った。ブタ眼の硝子体腔に2型コラゲナーゼを注入したところ、硝子体の液化と同時に網膜の収縮と裂孔形成を認めた。さらに光学顕微鏡により組織学的検討を行ったところ、網膜層構造の著しい乱れが認められた。現段階において、コラゲナーゼは臨床応用には不適であり、今後更なる検討を要すると考えられた。2-a,後部硝子体皮質にっいての臨床的・組織学的検討網膜硝子体界面の接着が強い星状硝子体症を伴う網膜硝子体疾患12例に対して、トリアムシノロンアセトニド(TA)を用いて硝子体手術を行った。術前より解剖学的な後部硝子体剥離を生じていると判断された2例においても、手術中にTAを用いることで硝子体の残存が確認された。また、摘出した内境界膜を組織学的に検討したところ、透過電子顕微鏡像において内境界膜の硝子体腔側に細胞成分を欠く無定型構造物が認められた。これらの結果から星状硝子体症を伴う網膜疾患においては完全後部硝子体剥離が生じていないことが示唆された。2-b.硝子体手術で使用するアジュバントの可能性についての検討あらたな硝子体手術アジュバントとして期待されるBrilliant Blue G(BBG)を使用し、硝子体手術における有効性を検討した。今回、内境界膜を剥離することが不可欠である黄斑円孔網膜剥離に対して、内境界膜の視認性を高める目的でBBGによる染色を行った。内境界膜の剥離は比較的容易になり、BBGは手術時間の短縮に有用であった。また、術後経過について11ヶ月間の観察をおこなったところ、網膜の復位および視機能は保たれ、良好な手術成績を得ることができた。これらの結果から、黄斑円孔網膜剥離など内境界膜剥離を必要とする眼疾患に対して、BBGを使うことの有効性が示された。
リサイクリングエンドソーム発Rasシグナル伝達機構の立証

Ras活性化因子RasGRP1がリサイクリングエンドソーム(RE)に局在するRasを特異的に活性化することが示唆された。RasGRP1はREでRasと共局在しRasは活性を示したが、REに局在しない変異型Rasと共局在しなかった。不活性型RasGRP1はREでRasと強く共局在せずRasは不活性型であること、内在性RasGRP1の発現抑制下では、REに局在するRasは不活性型であることが分かった。また、RE膜にはホスファチジルセリン(PS)が豊富に存在するが、PS合成酵素1ノックアウト細胞を構築したところ、RE膜のPSがRas局在および活性化に影響を与えないことが分かった。リサイクリングエンドソーム(RE)でのRas活性化機構およびRE膜脂質環境のRas活性化への関わりを明らかにすることで、RE発シグナル伝達機構の立証を目指した。当年度は、(1)Ras活性化因子グアニンヌクレオチド交換因子(特にRasGRP1)の局在解析およびRas活性化への寄与の検証、(2)ホスファチジルセリン合成酵素1(PSS1)遺伝子ノックアウト細胞の構築を行った。研究課題(1)について、蛍光タンパク質を融合したRasGRP1をCOS-1細胞で発現したところ、ゴルジ体を含む核近縁部に局在した。RasGRP1をRasと共発現すると、RasGRP1はREでRasと共局在した。また、REに局在するRasは以前の報告通り活性型であった。次に、ゴルジ体に限局しREに局在できない脂質付加部位変異型RasとRasGRP1を共発現すると、RasGRP1は変異型Rasとゴルジ体でほとんど共局在しなかった。一方、アミノ酸変異を導入した不活性型RasGRP1を構築し発現したところ、蛍光タンパク質と融合した不活性型RasGRP1は核近縁部に広く局在するものの、REにおいてRasと強い共局在を示さなかった。この時REに局在するRasは不活性型であることが分かった。さらに、内在性RasGRP1の遺伝子発現をsiRNAにより抑制したCOS-1細胞ではREに局在するRasは不活性型であった。また、RasGRP1の局在の足場となるジアシルグリセロールがREに集積していた。上記の結果から、RasGRP1はREに局在するRasを特異的に活性化することが示唆された。RE発シグナル伝達機構が存在するという仮説を裏付ける重要な成果である。研究課題(2)について、人工ヌクレアーゼを利用したPSS1遺伝子ノックアウトCOS-1細胞の構築を試みた。変異導入用ベクターを構築し目的遺伝子破壊を行ったが、非常に変異導入効率が悪く遺伝子破壊株を単一クローン化できなかった。原因として、標的遺伝子領域の選択に問題があると考えられたため、次年度にて改善する。リサイクリングエンドソーム(RE)に局在するRasの活性化機構およびRE膜脂質環境のRas活性化への関わりを明らかにすることで、RE発シグナル伝達機構の立証を目指した。【26年度成果】COS-1細胞でRas活性化因子グアニンヌクレオチド交換因子(RasGRP1)を発現したところ、ゴルジ体を含む核近縁部に局在した。Rasと共発現した場合、RasGRP1はREでRasと共局在しRasは活性型であったが、REに局在できない脂質付加部位変異型RasとRasGRP1を共発現すると、RasGRP1は変異型Rasと共局在しなかった。一方、不活性型RasGRP1を構築し発現したところ、核近縁部に広く局在するものの野生型と異なりREでRasと強い共局在を示さず、Rasは不活性型であることが分かった。内在性RasGRP1の発現を抑制した細胞では、REに局在するRasは同じく不活性型であることが分かった。【27年度成果】RasGRP1は恒常不活性型RasとREにおいて共局在できることが分かった。RasGRP1上流に位置するPLC-gammaの発現を抑制したところ、RasはREに局在するものの活性化が阻害されることを明らかにした。また、ホスファチジルセリン合成酵素1(PSS1)遺伝子をノックアウトしたCOS-1細胞を構築したが、当該細胞では野生型と比較してRasGRP1局在やRasの挙動は変化がなかった。研究課題(1)では、RasGRP1がREに局在するRasを特異的に活性化することが示唆された。また、RasGRP1の局在の足場となるジアシルグリセロールがREに集積していることも分かり、RE発シグナル伝達機構が存在するという仮説を裏付ける重要な成果が得られたと考える。研究課題(2)では、PSS1遺伝子ノックアウト細胞の実験から、RE膜のPSがRas局在および活性化に影響を与えないことが分かった。

また、RE膜にはホスファチジルセリン(PS)が豊富に存在するが、PS合成酵素1ノックアウト細胞を構築したところ、RE膜のPSがRas局在および活性化に影響を与えないことが分かった。Ras活性化因子であるグアニンヌクレオチド交換因子RasGRP1の細胞内局在について、光学顕微鏡を利用したリサイクリングエンドソーム(RE)の観察が容易であるCOS-1細胞を用いて詳細に解析できた。また、Raf-Ras結合領域を利用して、RasおよびRasGRP1共発現下におけるRasの活性化状態についても解析できた。この時、Ras不活性化因子の働きによって活性化されたRasが不活性化されてしまうことも考えられていたが、現状で問題は見られていない。また、Ras局在に必須であるC末端脂質修飾部位に変異を導入した変異型Rasを用いて、REに局在できないRasを発現した場合のRasGRP1およびRaf-Ras結合領域の局在についても解析した。実験に用いた変異型Rasについては、脂質アナログを添加することで局在が消失することから脂質修飾を受けたことが確認できた。さらに、次年度に予定していたRasGRP1ノックダウンの実験を計画を早めて行った。同時に不活性型RasGRP1発現用ベクターも構築し、データの信頼性を高めた。本実験により、REに局在するRas活性化にRasGRP1が必要であることが分かった。一方で、ホスファチジルセリン合成酵素1(PSS1)ノックアウトCOS-1細胞の構築について、人工ヌクレアーゼを利用した遺伝子破壊を試みた。ベクターの構築には成功したが、期待した遺伝子破壊効率を発揮できなかったためPSS1破壊株の単一クローン化が遅れている。低効率の原因がほぼ特定できたため、現在ベクターを再構築している。以上の研究進捗状況から、本年度終了時点で研究課題は概ね順調に進行していると判断した。細胞生物学糖鎖工学グアニンヌクレオチド交換因子RasGRP1ノックダウン下ではリサイクリングエンドソーム(RE)のRas活性が喪失したことから、REに局在するRasの活性化はRasGRP1が特異的に行う可能性が示唆されたが、RasGRP2、3の局在についても解析する。また、極性細胞を用いて、RasGRP1ノックダウンが細胞の成長・分化に与える影響を細胞の表現型を見ることで検証する。また、ホスファチジルセリン合成酵素1(PSS1)遺伝子を破壊したCOS-1細胞の構築を進める。人工ヌクレアーゼを利用した遺伝子破壊を効率的に行うためベクターを再構築する。PSS1遺伝子破壊効率を検証後、細胞を単一クローン化しホスファチジルセリン合成能を解析すると共に、Ras、RasGRP、Raf-Ras結合領域を当該細胞にて共発現し、各々の局在およびREでのRas活性化について解析する。PSS1遺伝子破壊COS-1細胞の構築が困難を極める場合は、既に樹立されたPSS1遺伝子変異CHO細胞を宿主細胞とし、上記研究を進める。
IgA腎症における腎炎惹起性IgA1の糖鎖構造と粘膜免疫異常の解明

IgA腎症は世界で最も多い原発性糸球体腎炎であり、20年で約40%が末期腎不全に至る予後不良の疾患であるが、未だ病因の全容は不明であり確立された治療は存在しない。本研究は、IgA腎症患者由来の糖鎖異常IgA1ヒンジ部のO-結合型糖鎖の糖鎖構造や、糖鎖異常IgA1およびSecretory componentの由来臓器を解明し、口蓋扁桃摘出術およびステロイドパルス療法が治療効果をもたらすメカニズムの一部を明らかにし、分子標的治療の礎とすることを目的とする。
任意寸法の軸組を対象とした筋かい耐力壁の性能設計実現に向けた基礎研究

在来軸組構法の木造住宅で用いられる一般的な筋かい耐力壁を対象として、まず、3種類の筋かい金物を選定し、それぞれについて、壁長が910mm、1365mmおよび1820mmの筋かい耐力壁のせん断加力実験を行い、破壊性状と耐力性状を把握した。そして、これらの耐力壁を対象に静的増分解析を行って、概ね、実験結果と対応する結果が得られることを確認した。その結果を応用し、方づえとK形の筋かい耐力壁についても、増分解析によって荷重ー層間変位関係の推定が可能であることを確認した。また、任意の荷重ー層間変位関係を実現するための接合部仕様の設計に関する試行的な検討を行い、有用な知見を得た。本研究では、木造住宅で用いられる一般的な筋かい耐力壁を対象として、(1)任意の壁長(柱間隔)、任意の横架材間距離、任意の筋かい金物における荷重ー層間変形角関係を、増分解析で得られるようにすることを目的とする。また、(2)筋かい耐力壁に必要な復元力特性が与えられたときに、それを実現できる筋かい端部と軸組との接合方法およびその設計法を開発する。最後に、(3)応用として、ほおづえタイプ、K型など、特殊な配置の筋かいについても、増分解析での荷重ー変形角関係が得られることを確認する。これまで、筋かい耐力壁については、その耐荷機構について、あまり研究の対象とされてこなかった。本研究は、筋かい耐力壁の荷重ー変形角関係を数値解析で求められるようにし、性能設計を可能することを目指した基礎的研究である。初年度となる当年度においては、以下の検討を実施した。(a)市販されている筋かい金物の調査現在広く入手可能な筋かい金物を調査し、抵抗機構や構造性能の観点から、L型、プレート型、ボックス型が存在することを確認し、それぞれ典型的なものを選定した。(b)筋かい耐力壁のせん断加力実験それぞれの金物を壁長が1P、1.5P、2Pの片筋かいを有する軸組に取付け、筋かいに引張力が作用する側と圧縮力が作用する側について別々に単調加力実験を行った。(c)筋かい端部ー軸組の接合部引張および圧縮試験(b)の試験体から、筋かい端部と軸組とを筋かい金物で接合した部分試験体を製作し、筋かいに引張および圧縮力を載荷する要素試験を行った。(d)実験結果の検証「筋かい耐力壁のせん断加力実験」と「筋かい端部ー軸組の接合部引張および圧縮試験」の結果を比較し、概ね、両者は対応することを確認できた。従って、今回行った「筋かい端部ー軸組の接合部引張および圧縮試験」の方法は適切であると考えられる。実験を効率よく実施するために計画を再検討した結果、「筋かい耐力壁のせん断加力実験」と「筋かい端部ー軸組の接合部引張および圧縮試験」の順序の入れ替えや、同じ軸組で1P、1.5P、2Pの実験を実施するようにしたことで、試験体数などに変更が生じたが、目的を達成するための十分な成果は得られた。本研究では、木造住宅で用いられる一般的な筋かい耐力壁を対象として、(1)任意の壁長、横架材間距離、任意の筋かい金物における荷重ー層間変形角関係を、増分解析で得られるようにすることを目的とする。2年目となる当年度においては、以下の検討を実施した。(a)前年度に行った、市販されている筋かい金物の調査より、同じタイプの金物であっても、形状や金物の材料、ビスの種類や本数が異なると、荷重ー層間変形角関係が大きく異なることが予想された。そこで、3種類の筋かい金物のうち、近年多用されるようになったL形について、金物の板厚や大きさ、ビスの種類や本数をパラメータとした筋かい耐力壁のせん断加力実験および要素実験を実施した。(b)せん断加力実験から、板厚2.33.3mm、長さ110150mmのL形筋かい金物について、筋かいの軸力と筋かい金物の変形量との関係を得た。また、径が5.56.0mm、長さが4575mmのビスの引抜きおよびせん断試験を行った。(c)上記の要素データを用いた増分解析により、筋かい耐力壁の荷重ー層間変形角関係を求め、実験結果と対応することを確認した。これらの検討により、L形筋かい金物については、任意の金物およびビスの荷重ー変位関係から、任意寸法の軸組の筋かい耐力壁の荷重ー層間変形角関係を求める手法を提示することができた。

当初予定していた、釘やフロア用ステープルについては、未だ要素実験を実施できていないが、L形金物およびビスについては、市販の金物の仕様を包含できるデータを採取することができ、「接合要素復元力特性データベース」に実用的なデータを充実させることができた。本研究では、木造住宅で用いられる一般的な筋かい耐力壁を対象として、(1)任意の壁長、横架材間距離、任意の筋かい金物における荷重ー層間変形角関係を、増分解析で得られるようにすることを目的とする。また、(2)筋かい耐力壁に必要な復元力特性が与えられたときに、それを実現できる筋かい端部と軸組との接合方法およびその設計法を開発する。最後に、(3)応用として、ほおづえタイプ、K型など、特殊な配置の筋かいについても、増分解析での荷重ー変形角関係が得られることを確認する。本研究は、筋かい耐力壁の荷重ー変形角関係を数値解析で求められるようにし、性能設計を可能することを目指した基礎的研究である。3年目となる当年度(最終年度)においては、以下の検討を実施した。(a)一般的で入手可能な様々な釘およびビスの一面せん断試験を行って、「接合要素復元力特性データベース」をさらに充実させた。(b)プレートタイプ(鋼板添板形式)について、筋かい端部と軸組との接合部の設計を行った。また、設計した接合部について、「筋かい端部ー軸組の接合部引張試験」を実施し、解析結果との比較、検証を行った。(c)ほおづえタイプ、K型など、特殊な筋かい耐力壁について、増分解析による荷重ー変形角関係の予測と実験結果との比較、検証を行った。(d)筋かいに圧縮力が作用すると座屈が生じて耐力が急激に低下することが前年度までの実験で確認されたため、圧縮筋かいの靭性を確保する目的で、筋かい端部にクリアランスを設けた筋かい耐力壁のせん断加力実験を実施し、変形性能の評価を行った。在来軸組構法の木造住宅で用いられる一般的な筋かい耐力壁を対象として、まず、3種類の筋かい金物を選定し、それぞれについて、壁長が910mm、1365mmおよび1820mmの筋かい耐力壁のせん断加力実験を行い、破壊性状と耐力性状を把握した。そして、これらの耐力壁を対象に静的増分解析を行って、概ね、実験結果と対応する結果が得られることを確認した。その結果を応用し、方づえとK形の筋かい耐力壁についても、増分解析によって荷重ー層間変位関係の推定が可能であることを確認した。また、任意の荷重ー層間変位関係を実現するための接合部仕様の設計に関する試行的な検討を行い、有用な知見を得た。当年度の研究は、おおむね予定どおり進行したが、データベース作成のために必要なデータは十分ではない。これまでに得られた成果をよく検証し、まず、不足しているデータを把握する。そして、今後の研究計画を再検討したうえで、次年度の研究を実施する。今後は、データベースのデータをさらに充実させながら、当初の計画に沿って研究を遂行する。建築木質構造当初、電動油圧ポンプを購入予定であったが、現有品を修理して使用するようにしたこと、また、試験体数に変更が生じたことなどにより、若干の次年度使用額が生じた。本年度では、汎用性の高いデータを採取するため、L形金物は既製品を購入せずに、本研究のために設計し、製作したことで、当初の既製品による見積額との間に差異が生じ、次年度使用額が生じた。主として、次年度分の物品費に合わせて使用する予定である。
超新星爆発を起源とする背景ニュートリノの探索

宇宙が137億年前に誕生してから、宇宙のいたるところで超新星爆発が起きてきた。その超新星爆発のエネルギーの99%はニュートリノによって星から運びさられるため、この宇宙の初めからの超新星ニュートリノを捕らえることができれば、宇宙の超新星の歴史を探ることができる。探索の結果、そうしたニュートリノの強度はあまり大きくないことがわかり、ニュートリノ強度の上限値を与えた。また、将来の本格観測に向けて、実際に観測を可能にする方法を確立した。超新星爆発はひとつの銀河あたり数十年に一度と見積もられているが、宇宙のいたるところで過去におきた超新星爆発にともなうニュートリノ(超新星爆発を起源とする背景ニュートリノ)が宇宙に漂っていると理論的には考えられているが、実験的にはまだ観測されていない。スーパーカミオカンデはその第1観測期間(1996年-2001年)に背景ニュートリノの探索をおこない、理論予想値の3倍から同程度のレベルの上限値を与えている。観測のバックグラウンドとなった現象は大気ミューニュートリノがチェレンコフエネルギーしきい値以下のミュー粒子を発生し、電子に崩壊する現象であった。このバックグラウンドは酸素原子核との反応が主であるため、反応時のガンマ線を捉えることによって軽減することができると考えられる。これに対して背景ニュートリノの信号は反応の際に中性子を発生するため、それを同期信号として捉えることができれば信号を同定することができる。スーパーカミオカンデの電子回路は現象の近傍1マイクロ秒しかデータを取り込めないためにそれをおこなうことが不可能であった。本研究では、これらの特徴を用いて背景ニュートリノを捉えることを目指す。本年度は、新たな電子回路を開発し、バックグラウンド現象のガンマ線から(これは主となる現象の数マイクロ秒前におこる)中性子による同期信号まで(これは主となる信号の数100マイクロ秒後におこる)の広い時間範囲のデータを収集できるチップを開発した。また、全増倍管の信号を同期して取り込むことができるようにクロックモジュールの開発、それを各電子回路に分配するための回路も開発した。スーパーカミオカンデは2002年から2005年まで光電子増倍管の数が半数しかなかったが第2期としてのデータが取得された。そのデータを用いた背景ニュートリノ探索も行った。宇宙で過去におきた超新星爆発にともなうニュートリノ(超新星爆発を起源とする背景ニュートリノ)を捉えることが本研究の目的である。スーパーカミオカンデでの観測においてバックグラウンドとなった現象は大気ミューニュートリノがチェレンコフエネルギーしきい値以下のミュー粒子を発生し、電子に崩壊する現象であった。このバックグラウンドは酸素原子核との反応が主であるため、反応時のガンマ線を捉えることによって軽減することができる。一方、背景ニュートリノの信号は反応時のガンマ線放出がなく、さらに反応の際に中性子を発生するため、それを同期信号として捉えることができれば信号を同定することができる。本年度の研究では時間的に近傍で起きた現象を捉えることができるように新たな電子回路の開発をおこなった。中性子同時計測の方法として、陽子との反応による2.2MeVのガンマ線、或いは水にガドリニウムを溶かして全エネルギー8MeVのガンマ線を捉えることを考えている。本年度の研究では2.2MeVガンマ線に対して検出効率が14%、バックグラウンド除去率が97.2%という結果をえた。また、ガドリニウムを使う方法を探るために、Am/BeソースをBGO結晶で囲み0.2%Gd水溶液で満たした容器に入れてガンマ線の測定をおこなった。その結果、ほぼ予想されるガンマ線の放出が観測されることがわかった。また、将来スーパーカミオカンデタンクに入れる場合にはガドリニウム化合物によるステンレス腐食に注意しなければならない。各種化合物について試験をおこない低酸素濃度の場合ならば塩化ガドリニウムは大きな腐食性を示さないこと、硝酸ガドリニウムは酸素濃度に関係なく腐食性を示さないことがわかった。平成19年度の研究においてはスーパーカミオカンデが今までに取得したデータを解析しニュートリノ強度の上限値を求めるとともに,核ガンマ線や中性子を同時計測してバックグラウンドを減らすための準備研究を行った。1996年から2005年までに取得されたデータを解析した結果,強度の上限値は18MeV以上の現象に対して,1.08/cm^2/sec以下(90%C.L)と得られた。これは,理諭的予想と比較して1-3倍のレベルである。この観測においてバックグラウンドとなった現象は大気ミューニュートリノがチェレンコファネルギーしきい値下のミュー粒子を発生し,電子に崩壊する現象であった。このバックグラウンドは酸素原子核との反応力注であるため,反応時のガンマ線を捉えることによって軽減することができる。一方,背景ニュートリノの信号は反応時のガンマ線放出がなく,さらに反応の際に中性子を発生するため,それを同期信号として捉えることができれば信号を同定することができる。

本年度の研究では昨年度に引き続き新たな電子回路を開発し,時間的に近傍で起きた現象を捉えることができるように準備した。中性子同時計測の方法として,陽子との反応による2.2MeVのガンマ線,或いは水にガドリニウムを溶かして全エネルギー8MeVのガンマ線を捉えることが考えられる。本年度の研究では中性子源とテストチェンバーをスーパーカミオカンデのタンク内に入れて測定を行い,それぞれの反応ともほぼ期待される信号がえられることを実証した。この結果を基に現在論文執筆している。宇宙で過去におきた超新星爆発にともなうニュートリノ(超新星背景ニュートリノ)をスーパーカミオカンデを用いて捉えることが本研究の目的である。平成20年度の研究においては、より感度が高い強度の上限値を求めるために、データ解析方法の改良をおこなった。また、超新星背景ニュートリノの反電子ニュートリノの信号を同定するために、中性子の信号を捉えることを目的として、新たな電子回路とオンラインシステムの導入をおこなった。解析方法の改良においては、解析に使用する有効体積を以前の「壁から2m以内」から「壁から0.5m以内」にして、30%有効体積を増加させた。また、宇宙線核破砕を除去するプログラムを改良して、死時間を20%近く減らすことができた。さらに、解析後に残留するを詳しく吟味して残留する大気ニュートリノ事象を減らす解析方法も開発した。新電子回路、オンラインシステムにおいては、超新星背景ニュートリノの候補となる事象の後は500マイクロ秒の間、無条件にすべてのヒット情報を取り込むことによって、以前は不可能であった中性子と自由陽子の反応による2.2MeVガンマ線が取れるようになり、検出効率が20%間違えてバックグラウンドを捕えてしまう確率が3%ではあるが、中性子の同定ができるようになり、それを使用した解析をおこなった。高い検出効率で中性子を捕えるためにガドリニウムを用いる方法であるが、ガドリニウムの中性子捕獲がチェレンコフタイプの実験装置でどのように見えるかをスーパーカミオカンデで実験しその結果を学術論文に発表した。
マルチファン型風洞による乱流境界層中の柱体の空力特性に関する実験的研究

本研究の最終目的は,大気境界層中にある柱体の空力特性を明らかにすることである.まず,乱流生成法で最も基本的な格子乱流法の自然な拡張である擬似格子法によって生成される乱れの基本特性を調べた.これまでのマルチファン型風洞の乱れ特性の研究は低周波数に限られていたが,本研究では広い周波数範囲でスペクトル特性を調べた.得られた乱流レイノルズ数はRe_λ=200400であり,過去の乱流の研究結果と同様の間歇性やレイノルズ数依存性を示した.歪み度因子が負となる原因は必ずしも間歇的な変動だけでは説明できないことが分かった.擬似格子法による乱れはマルチファン型風洞で生成されるいろいろな乱れの標準となりうることが分かった.次に,より現実に近い乱流境界層を模擬生成する技法を確立する目的で一連の実験を行なった.おもな結果は次のとおりである.1)ラフネスと平板のバリアを組み合わせて流れを乱し目標となる境界層を生成した.2)アクティブ制御法は,平均風速分布は再現するが,目標の乱れ強度と比較し観測される乱れ強度分布は壁面近くまで均一で動的特性は大きく異なる.3)アクティブ制御法とラフネスの組み合わせによる方法で乱れ強度を目標値に近づけることができた.この方法で床面近くの乱れスケールを低下させうる.4)アクティブ制御法による境界層ではw-成分の振幅が小さくu-成分との相関に乏しい.したがってレイノルズ応力は実際の境界層に比べ小さな値しかとらない.アクティブ制御法による境界層は目標の境界層に比べ渦構造が乏しい.大気境界層を模擬生成するには,流れ直角方向への変動を誘起するような工夫が必要である.送風機ごとの入力信号の振幅と位相の空間的なヴァリエーションを生かすことが今後の課題である.平行して,モデルとして最も簡単な円柱を使用して実験を行なった.食い違い配置の2円柱周り流れを調べ、後流円柱を上流に移動させる時、ある地点で臨界的な背圧の回復が見られた.いろいろな二円柱配置で流れパターンをPIVで計測しこの臨界的な挙動の機構を明らかにした.本研究の最終目的は,大気境界層中にある柱体の空力特性を明らかにすることである.まず,乱流生成法で最も基本的な格子乱流法の自然な拡張である擬似格子法によって生成される乱れの基本特性を調べた.これまでのマルチファン型風洞の乱れ特性の研究は低周波数に限られていたが,本研究では広い周波数範囲でスペクトル特性を調べた.得られた乱流レイノルズ数はRe_λ=200400であり,過去の乱流の研究結果と同様の間歇性やレイノルズ数依存性を示した.歪み度因子が負となる原因は必ずしも間歇的な変動だけでは説明できないことが分かった.擬似格子法による乱れはマルチファン型風洞で生成されるいろいろな乱れの標準となりうることが分かった.次に,より現実に近い乱流境界層を模擬生成する技法を確立する目的で一連の実験を行なった.おもな結果は次のとおりである.1)ラフネスと平板のバリアを組み合わせて流れを乱し目標となる境界層を生成した.2)アクティブ制御法は,平均風速分布は再現するが,目標の乱れ強度と比較し観測される乱れ強度分布は壁面近くまで均一で動的特性は大きく異なる.3)アクティブ制御法とラフネスの組み合わせによる方法で乱れ強度を目標値に近づけることができた.この方法で床面近くの乱れスケールを低下させうる.4)アクティブ制御法による境界層ではw-成分の振幅が小さくu-成分との相関に乏しい.したがってレイノルズ応力は実際の境界層に比べ小さな値しかとらない.アクティブ制御法による境界層は目標の境界層に比べ渦構造が乏しい.大気境界層を模擬生成するには,流れ直角方向への変動を誘起するような工夫が必要である.送風機ごとの入力信号の振幅と位相の空間的なヴァリエーションを生かすことが今後の課題である.平行して,モデルとして最も簡単な円柱を使用して実験を行なった.食い違い配置の2円柱周り流れを調べ、後流円柱を上流に移動させる時、ある地点で臨界的な背圧の回復が見られた.いろいろな二円柱配置で流れパターンをPIVで計測しこの臨界的な挙動の機構を明らかにした.本研究は,境界層中にある橋梁のモデルとして,床面に平行に設置された柱体の空力特性を明らかにすることが目的である.境界層は申請者の研究室で開発されたマルチファン型風洞により生成した.この風洞は,多数の送風機が風洞の駆動力として配列され,それぞれの送風機をコンピュータで独立に動的制御をすることにより,効率的に乱流やせん断流を生成する方式をとっている.

これまでにも境界層中の橋梁を対象として風洞を使った実験的研究が多くなされているが,従来の風洞では所定の流れ特性(例えば乱れ強度,スケール,流速プロファイル)を自由に設定することは困難であったが,この風洞を用いるとかなり精度よく所定の特性を実現できる.本年度は,基本的な線形せん断流のせん断パラメータの影響を調べた.境界層乱流に先立ち,層流の線形せん断流を近寄り流れとして実験を行なった.せん断の程度を示すパラメータはβ=h/U(du/dy)で定義される(ここに,hは矩形柱の高さ,Uは中心平均流速,uは流れ方向流速,yは鉛直方向座標).本風洞で所定の線形プロファイルが良好な精度で得られた.模型はいろいろな辺長比d/h(ここにdは矩形柱の奥行き)の矩形柱を使用し静止実験を行なった,せん断パラメータが柱体の空力特性にどのような影響を及ぼすかを調べ次のような結果を得た:1.いずれの辺長比に対しても,βの増加につれてストローハル数はあまり変化しなかった.2.βの背圧に及ぼす効果が発見された.とりわけd/h0.5前後の矩形柱でβの増加につれて顕著な背圧の上昇が見られた.このような成果を受けて,来年度からは,より現実に近い乱流境界層中で乱れ強度,スケール,流速プロファイルなどの影響を明らかにする予定である.本研究の最終目的は,境界層中にある橋梁のモデルである床面に平行に設置された柱体の空力特性を明らかにすることである.前年度は基本的な線形せん断流のせん断パラメータが柱体周り流れに及ぼす影響を調べた.本年度はより現実に近い乱流境界層を模擬生成する技法を確立する目的で実験を行なった.われわれが開発したマルチファン型風洞は多数のファンを駆動部入り口に一面に配列したものである.この風洞を駆動制御する方法で最も典型的な手法である「一様アクテイブ制御法」によって生成される乱れの特性を調べた.マルチファン型風洞ではそれぞれのファンを駆動非駆動どちらでも選択できる.このことを利用し,駆動ファンを格子状に配置し定常運転を行ない,せん断不安定により乱れを生成した.この乱れは通常,用いられる格子乱流に準じた流れになるものと思われるので一様アクティブ制御法により生成された乱れとの比較に用いた.得られた結果は次のようなものである.1.応答特性は測定部の長さ,流速に依存する.測定部の長さは短いほど,流速は大きいほど応答特性は良い.普通の実験で採用される範囲内の有利な条件下(測定部D=4.4m, U_<tar>=10.0m/s)でもフラットな応答特性の範囲は次の制限がつく.この限界はゲィン修正法によりかなり改善されるが,入力信号の離散化(時間刻みΔt)に伴う次の制約を越えて改善されることはない.2.一様アクティブ制御法で生成された乱れは異方性u'/v'が著しく大きい.流れ方向の空間相関も測定部の全てにわたって大きい.一様アクティブ制御法によって生成される流れはある地点で低周波数のu成分の時間変動を忠実に再現するが,流れの一瞬間で空間構造を考えるとき,脈動成分が卓越した渦構造に乏しい流れと考えられる.したがって,'構造物に及ぼすバフェッティングの効果を調べる時などには妥当であるが,乱れと構造物後流の渦の相互干渉を知りたい時は,風洞気流に渦を供給する何らかの機構が必要である.本研究の最終目的は,大気境界層中にある柱体の空力特性を明らかにすることである.まず,乱流生成法で最も基本的な格子乱流法の自然な拡張である擬似格子法によって生成される乱れの基本特性を調べた.これまでのマルチファン型風洞の乱れ特性の研究は低周波数に限られていたが,本研究では広い周波数範囲でスペクトル特性を調べた.得られた乱流レイノルズ数はRe_λ=200400であり,過去の乱流の研究結果と同様の間歇性やレイノルズ数依存性を示した.歪み度因子が負となる原因は必ずしも間歇的な変動だけでは説明できないことが分かった.擬似格子法による乱れはマルチファン型風洞で生成されるいろいろな乱れの標準となりうることが分かった.次に,より現実に近い乱流境界層を模擬生成する技法を確立する目的で一連の実験を行なった.おもな結果は次のとおりである.1)ラフネスと平板のバリアを組み合わせて流れを乱し目標となる境界層を生成した.
乳癌センチネルリンパ節におけるmicroRNA発現解析を用いた転移予測法の開発

本研究の目的は、従来よりも精度の高い乳癌腋窩リンパ節転移予測診断法を開発するために、乳癌腋窩リンパ節転移に関わる分泌型microRNAを同定し、腋窩リンパ節転移のメカニズムを解明することである。本年度は、StageI-IIかつER陽性HER2陰性乳癌を対象とし、センチネルリンパ節生検における転移陽性10症例と転移陰性10症例の乳癌原発巣におけるmicroRNA発現を、マイクロアレイを用いて網羅的に解析することで、センチネルリンパ節転移に関連するmicroRNAを4個まで絞り込むことに成功した。これら候補microRNAの発現を、別コホート乳癌100症例(転移陽性率:約3割)を対象として、droplet digital PCRで確認したところ、いずれのmicroRNAもリンパ節転移陽性症例において高発現していることを確認した。続いて、同コホート100症例の臨床病理学的背景因子および候補microRNAを含めて、リンパ節転移と関連する因子を検索するために多変量解析をおこなったところ、1つの候補microRNAと1つの病理学的因子が独立したリンパ節転移予測因子として同定された。この2つの因子を用いて転移予測式を作成したところ、従来報告されているセンチネルリンパ節転移予測ノモグラムと比較しても、遜色ない成績であった。本年度、乳癌の原発巣において、センチネルリンパ節転移と関連するmicroRNAを4個同定し、最終的にその他臨床病理学的因子も含めた多変量解析の結果、1種類のmicroRNAと1つの病理学的因子が腋窩リンパ節転移に関わる独立した予測因子であることを見出した。さらに、それら2つの因子を用いた腋窩リンパ節転移予測計算式は、従来からあるノモグラムと比較しても、遜色ない結果を示した。あらたに100症例を対象として、これまでに開発したセンチネルリンパ節転移予測計算式の精度を確認する。さらに、実際の乳癌組織における候補microRNAの発現を、in situ hybridizationを用いて、視覚的に確認する。さらに、今回同定したmicroRNAがセンチネルリンパ節においても高発現しているかどうか、についても確認する。
浅水中を低速で航行する船の操縦運動モデルに関する研究

この研究は港内のような浅水域を低速で航行する船の操縦運動モデルを確立する為に、総合的な検討を加えることであり、結果を順に報告する。第一に、低速で航行する船体に作用する流体力を拘束模型試験で調査し、その記述法について検討した。この結果、横運動が支配的な局面ではこの流体力に過去の運動によって撹乱された流体運動の影響が無視できないことがわかった。しかし、この現象は船体と流体の運動方程式を連成させて取扱う以外に考慮が困難であり、実用的見地から準定常の仮定下でモデル化を考えざるを得ない。この見地から、船体に作用する流体力について検討し、斜航特性に旋回運動の影響をつけ加える形の既提案のモデルの有効性を確かめた。第二に、港内で重要になる浅水影響について調査し、前述のモデルに若干の高次の項をつけ加えるのみで浅水中にも適用しうることを確かめた。また、前進運動が支配的な局面における微係数に対する浅水影響についての資料をえた。第三に、船体に作用する流体力以外に、操船手段とりわけ、港内で主に用いられる曵船の性能のモデル化を試みた。この結果、本船と曵船間の干渉は比較的に小さく、ラフな性能推定時には曵船の単独性能を用いうること、本船々速の増加に伴い、曵船の発揮しうる推力はその姿勢保持に費される分だけ、利用できなくなるが、その船体に作用する流体力が制御力として利用しうることがわかった。第四には、操縦運動モデルで推定する必要がある港内における操縦運動について検討し、要素操船という概念を導入して整理した。この要素操船の考えで、港内の運動の大方が杷握可能であり、今後、数学モデルの有効性の確認、離着機操船の解明に有力な指針となることがわかった。
亜急性,慢性毒成分の常時監視方法に関する研究

本研究では、ブルーギルおよびシロギスの鰓蓋運動(呼吸回数、平均振幅、最大振幅)を指標にして毒性試験をする場合の解析方法と、Cdおよびクロロプロピレートへの応答感度に関して検討した。また、LC_<50>値以下の濃度で長時間暴露したときの亜急性的毒性の発現と、評価指標への応答の現れ方について検討した。結果を要約すると以下の通りとなる。1、魚類の鰓蓋運動の経時変化は、傾向変動および/または周期変動を示す。2.有害物質への応答を検出する方法として、元時系列データから、傾向変動成分および周期変動成分を除去してのち正常活性変動範囲(±3σ)を設定し、暴露時との差分を応答とすることにしたが、有害物質への応答性をほぼ確実に検出できることが明らかになった。3、シロギスのCdへの応答は、30分間暴露の時、供試魚の約50%がCd濃度0.01mg/lで応答し、5mg/l程度以上になると大多数のシロギスがほぼ応答するものと考えられた。4、応答感度から考えれば、その順位は呼吸回数>平均振幅>最大振幅となるように思われ、ブルーギルで認められた傾向と軌を一にするものであった。5、ブルーギルに対し、クロロプロピレートをLC_<50>値以下の濃度(0.66 0.32mg/l)で長時間暴露したとき、水中濃度変動に応じた評価指標への応答が現れるが、徐々にその応答が大きくなる事が認められ、亜急性的毒性の発現とその程度が監視できるものと考えられた。本年度は水道水源に混入する可能性を有害性の高いと考えられる農薬の内、PCNB、ビンクロゾリン、クロロプロピレ-ト、PCPーNaの4種を選び、行動に及す効果および水中における挙動と蓄積性及び、魚毒性に関して検討した。1.行動に及す効果:PCPーNaの濃度勾配を形成させた実験水槽にメダカを飼育しておき、混入したPCPに対しいかなる行動をとるかを測定した所、『行動域分布;D^2値』と『行動量;R値』を評価指標とするとき、PCPの0.01ppmを検出することが明らかとなった。この濃度はLC_<50>値の約1/10濃度に相当し、検出感度は高いといえる。しかしながら、0.015.0ppmのPCPに3時間程度曝露することを7日間間隔及び2日間間隔で反復するとき、生物のPCPへの順応が認められ、検出感度の低下するが認められた。2.水中での挙動と体内への吸収、毒性LC_<50>以下同程度の濃度に設定した実験水槽中でのPCNB、ビンクロゾリン、クロロプロピレ-トの挙動は各々差があり、光分解、大気拡散、生物及び自己分解を受けて減少するが、その過程で生物体内への移動、蓄積がおこるが、その度合はクロロプロピレ-トが著しく大きく、実験過程での死亡要因の1つとなっているものと思われた。たゞし、蓄積量と死亡率との関係は明確にすることは出来なかった。本年度は供試魚の運動の内,鰓葉運動の長期間計測を可貮とするべく,検出器からの情報をコンピュータに入力することを主眼とし,併せて実験目的に合致する魚種の検索および毒性影響検知のための解析方法の検討をおこなった。1.コンピュータへの人力.今までは記録計を用いて計測して来たが,これは長期間の計測には不向きであることから,運動情報をコンピュターに人力できるようにした。人力する情報として運動回数,振幅,電圧を用いた。記録紙のデータとの対応を検討したところ,ほヾ1:1の対応をしていることが明らかとなった。2.目的に合致する魚種の検索淡水魚6種(ヤマメ,ブラウントラウト,カワマス,ブルーギル,和金,錦鯉)を選び,亜急性毒性を示すと考えられるCd^<2+>を曝露した。

平常時の運動波形,回数,振幅,電圧と曝露時のそれらの変化からCd^<2+>への応答性を検討した結果,この実験目的に合致する魚種は,サケ科の魚やブルーギルであると考えられた.3.毒性検知の為の解析方法コンピュータへの人力に主眼を置いたので,解析方法に関しては充分な検討はできなかったが,平均値±3σの範囲を正常値と設定してデータの検討をおこなった。その結果,Cd^<2+>内の応答性は検出できるにしても,正常値の設定方法に改良の必要があると考えられた。本研究では、ブルーギルおよびシロギスの鰓蓋運動(呼吸回数、平均振幅、最大振幅)を指標にして毒性試験をする場合の解析方法と、Cdおよびクロロプロピレートへの応答感度に関して検討した。また、LC_<50>値以下の濃度で長時間暴露したときの亜急性的毒性の発現と、評価指標への応答の現れ方について検討した。結果を要約すると以下の通りとなる。1、魚類の鰓蓋運動の経時変化は、傾向変動および/または周期変動を示す。2、有害物質への応答を検出する方法として、元時系列データから、傾向変動成分および周期変動成分を除去してのち正常活性変動範囲(±3σ)を設定し、暴露時との差分を応答とすることにしたが、有害物質への応答性をほぼ確実に検出できることが明らかになった。3、シロギスのCdへの応答は、30分間暴露の時、供試魚の約50%がCd濃度0.01mg/lで応答し、5mg/l程度以上になると大多数のシロギスがほぼ応答するものと考えられた。4、応答感度から考えれば、その順位は呼吸回数>平均振幅>最大振幅となるように思われ、ブルーギルで認められた傾向と軌を一にするものであった。5、ブルーギルに対し、クロロプロピレートをLC_<50>値以下の濃度(0.66 0.32mg/l)で長時間暴露したとき、水中濃度変動に応じた評価指標への応答が現れるが、徐々にその応答が大きくなる事が認められ、亜急性的毒性の発現とその程度が監視できるものと考えられた。
カゴメ近藤格子CeRhSnに於ける量子臨界現象とフラストレート磁性

近藤効果を示すCeが擬カゴメ格子を形成するCeRhSnは,常圧・ゼロ磁場で磁気フラストレーションに起因する特異な量子臨界現象を示すことを昨年度までに見出した。本年度は,その普遍性を確認するために,同じ結晶構造で近藤温度がCeRhSnよりも2倍高いCeIrSnに着目し,その単結晶を育成し,低温での物性を調べた。単結晶育成とバルク物性測定:高畠はCeIrSnの単結晶試料を高周波加熱チョコラルスキー法によって育成し,分担者の梅尾,研究協力者として加わった志村,および大学院生が比熱,直流・交流磁化率,電気抵抗を測定した。梅尾は既設の3He-4He希釈冷凍機に組み込める比熱計と磁力計を整備し,一軸圧下での測定準備を進めた。常圧下での磁化率はc軸方向で大きく,電気抵抗はa軸方向で大きいという異方性は,CeRhSnと同じである。熱電能が山をとる温度から見積もった近藤温度TKはCeRhSnの2倍の480 Kである。TKがこれほど高いにも拘わらず,磁化率と比熱/温度は1 K以下の温度領域で発散傾向を示し,その温度依存性はCeRhSnと同様である。磁場をa軸方向に印加すると,6T付近で磁化が約10%伸びるというメタ磁性クロスオーバーもCeRhSnと共通している。このクロスオーバーに伴って,CeIrSnの体積磁歪係数が正のピークを示し膨張することを研究協力者の志村が見出した。ミュウエスアールと中性子散乱実験:研究協力者のD.T. AdrojaがCeIrSnのミュウエスアール実験を英国のISISで行ない,最低温度の0.06Kまで長距離磁気転移は無いことを見出した。佐藤(連携研究者)らは,CeRhSnの一軸圧下での磁気秩序を直接捉えるために,米国のONRLにおいて中性子散乱実験を試みたが,磁気散乱反射はまだ見いだせていない。CeIrSn単結晶の育成から希釈冷凍機での磁化と比熱の測定装置の立ち上げまで,計画は順調に進んでいる。特に,CeIrSnのカゴメ格子面内のa軸方向に磁場を印加すると,CeRhSnの場合よりも2倍高い磁場でメタ磁性が出現し,体積磁歪係数が正のピークを示すことを見出した。上記の成果は本年度,Physical Review B.に1編とJ. Phys. Soc. Japanに1編の論文として公表するとともに,国際会議で招待講演2件と口頭発表2件を行ったので,おおむね順調に進展していると判断する。擬カゴメ格子面のa軸方向に応力をかけてカゴメ格子の対称性を低下させると,フラストレーションが緩和されて,磁気秩序の発生が期待できる。量子臨界線を過ぎる際の臨界現象と特異な磁気秩序相を系統的に捉えたい。特に,CeRhSnの熱膨張係数がP//aの一軸圧下で示した0.4 Kでの異常が反強磁性秩序によることを,バルク物性(比熱,磁化率)測定と中性子散乱,ミュウエスアールで確認し,同様の実験をCeIrSnについても行う。一軸圧下での中性子散乱は広い波数範囲を一度に測定可能な米国ONRLのHB-2C WANDで実施し,磁気秩序を検出するとともに,検出された場合は磁気構造を決定する。CeRhSnとCeIrSnの常圧下でのCeの価数の温度変化を測定するために,研究協力者のA. SeveringらがSPring-8で共鳴X線吸収実験を行う。前年度ミュウエスアールと中性子散乱で電子ドープ系Ce(Rh1-xPdx)Snにおいて磁気秩序の発生を見出したので,磁気揺らぎのPd組成依存性を解析し,論文化する。3年間の成果を取りまとめて,理論家の協力を得て,カゴメ近藤格子の量子臨界現象の理解を深める。近藤効果とフラストレーションが共存する系は特異な量子臨界現象や非自明な磁気秩序を示すと予言されているが,その実験例は少ない。我々は,本研究を開始する前に,Ce原子がフラストレーションの強い擬カゴメ格子を組んでいるCeRhSnが50 mKまで磁気秩序せず,比熱/温度と面内の熱膨張係数/温度がT = 0に向かって発散することを観測し,この系がフラストレーションによって常圧・ゼロ磁場で量子臨界点に近接した稀有の近藤格子系であると提案した。本年度は,この提案を確立し,カゴメ近藤格子に特有の量子臨界現象と秩序状態を見出すことを目的として,下記の研究を実施した。単結晶育成とバルク物性測定:高畠はCeRhSnに4d電子をドープしたCe(Rh0.9Pd0.1)SnとCeIrSnの単結晶試料を育成し,分担者の梅尾と2名の大学院生が比熱,直流・交流磁化率,磁場中電気抵抗を測定した。その結果は,反強磁性秩序の発現を示唆した。梅尾は比熱を磁場中で測定するために,超伝導磁石用のマグネットコントローラを更新した。また,既設の3He-4He希釈冷凍機に組み込める比熱計と磁力計を設計し,その整備を進めた。研究協力者の常盤がドイツAugsburg大学でCeRhSnの熱膨張を測定し,P//aで磁気秩序が現れる兆候を見出した。この結果は,この系が磁気フラストレーションによって量子臨界点に位置することを明確にした。

中性子散乱実験:佐藤(連携研究者)らは,CeRhSnの一軸圧下での磁気秩序を直接捉えるために,米国のONRLと英国のISISにおいて中性子散乱実験を行ったが,磁気散乱反射は見いだせていない。一方,多結晶Ce(Rh1-xPdx)Snの中性子回折測定は研究協力者のD,T. AdrojaがISISで行ない,x>0.5での反強磁性秩序を確認したが,磁気構造の決定には至っていない。単結晶の育成から希釈冷凍機での磁化と比熱の測定装置の立ち上げまで,計画は順調に進んでいる。特に,CeRhSnのa軸方向に加圧すると,磁気秩序が誘起される兆候を捉えたのは,今後の研究方針を与える。上記の成果はPhysical Review B.に2編とJ. Alloys Compoundsに1編などの計4編の論文として公表するとともに,国際会議で1件招待講演を行ったので,おおむね順調に進展していると判断する。近藤効果を示すCeが擬カゴメ格子を形成するCeRhSnは,常圧・ゼロ磁場で磁気フラストレーションに起因する特異な量子臨界現象を示すことを昨年度までに見出した。本年度は,その普遍性を確認するために,同じ結晶構造で近藤温度がCeRhSnよりも2倍高いCeIrSnに着目し,その単結晶を育成し,低温での物性を調べた。単結晶育成とバルク物性測定:高畠はCeIrSnの単結晶試料を高周波加熱チョコラルスキー法によって育成し,分担者の梅尾,研究協力者として加わった志村,および大学院生が比熱,直流・交流磁化率,電気抵抗を測定した。梅尾は既設の3He-4He希釈冷凍機に組み込める比熱計と磁力計を整備し,一軸圧下での測定準備を進めた。常圧下での磁化率はc軸方向で大きく,電気抵抗はa軸方向で大きいという異方性は,CeRhSnと同じである。熱電能が山をとる温度から見積もった近藤温度TKはCeRhSnの2倍の480 Kである。TKがこれほど高いにも拘わらず,磁化率と比熱/温度は1 K以下の温度領域で発散傾向を示し,その温度依存性はCeRhSnと同様である。磁場をa軸方向に印加すると,6T付近で磁化が約10%伸びるというメタ磁性クロスオーバーもCeRhSnと共通している。このクロスオーバーに伴って,CeIrSnの体積磁歪係数が正のピークを示し膨張することを研究協力者の志村が見出した。ミュウエスアールと中性子散乱実験:研究協力者のD.T. AdrojaがCeIrSnのミュウエスアール実験を英国のISISで行ない,最低温度の0.06Kまで長距離磁気転移は無いことを見出した。佐藤(連携研究者)らは,CeRhSnの一軸圧下での磁気秩序を直接捉えるために,米国のONRLにおいて中性子散乱実験を試みたが,磁気散乱反射はまだ見いだせていない。CeIrSn単結晶の育成から希釈冷凍機での磁化と比熱の測定装置の立ち上げまで,計画は順調に進んでいる。特に,CeIrSnのカゴメ格子面内のa軸方向に磁場を印加すると,CeRhSnの場合よりも2倍高い磁場でメタ磁性が出現し,体積磁歪係数が正のピークを示すことを見出した。上記の成果は本年度,Physical Review B.に1編とJ. Phys. Soc. Japanに1編の論文として公表するとともに,国際会議で招待講演2件と口頭発表2件を行ったので,おおむね順調に進展していると判断する。一軸応力によるカゴメ格子の対称性の低下,置換による局所的乱れ,近藤温度を独立したパラメータとしてCeRhSnとCeIrSnの基底状態を制御し,量子臨界線を過ぎる際の量子臨界現象と特異な磁気秩序相を系統的に捉えるために,下記の実験を実施する。特に,CeRhSnの熱膨張係数がP//aの一軸圧下で示した0.4 Kでの異常が反強磁性秩序によることを,バルク物性(比熱,磁化率)測定と中性子散乱,ミュウエスアールで確認する。