hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マウス軌跡情報の記録・検索・分析を通した学習支援システムと教材の開発に関する研究

本研究では、「英単語並べ替え問題」を使った学習において、答えを導き出す過程をマウスの動作から分析することによって、学習者の理解度にアプローチすること、及び習熟度に合った学習方法を提供する学習システムとその教材を開発すること目的とし、解答の正解・不正解からだけでは分からない学習者の迷いとマウス軌跡の関係を探った。その結果、マウス挙動を示すパラメータのうち、解答時間、マウス静止時間、およびDD間時間(一回のDrag&Drop操作が終わってから次の操作を開始するまでの時間)が学習者の迷い深く関わることを、偏差値や箱ひげ図によって明らかにした。同時に、今後の課題も明確になった。平成2324年度科学研究費助成基金(挑戦的萌芽研究)の下で、マウスの軌跡情報を分析することによって、学習者の理解度を推定することが潜在的に可能であることが明らかになった。これを基盤として平成25年度の本研究おいては、同じ正解答であっても自信を持った解答と自信がなく迷ったあげくに偶然正解した解答を判別するために、「英語並べ替え問題」を使って実験を行い学習者の軌跡データを収集した。まず、迷い(=自信の欠如)が、マウスのどのような動きとなって現れるかを検証するために、「自信をもって正解した解答群」と「自信がなく不正解となった解答群」に分け、それぞれのデータを分析したところ、各問題を解くために要した「解答時間」、「単語の移動回数」、「マウスの非直線的不安定な動き」などが、解答時の「迷い」と深く関わっていることが判明した。つぎに、これらの「迷い」に繋がると考えられるマウスの動きが、「迷いを持ちながら偶然正解した解答群」の中にも、同様に現れているかを確認するため、「迷いのない自信をもった正解」「迷いがあり自信のない正解」「自信のない不正解」の3つの解答群に分類し、それぞれの解答群におけるマウスの特徴的動きを比較した。その結果、同じ正解答であっても、「迷いのない自信をもった正解」と「迷いがあり自信のない正解」の間では、マウスの動きに大きな差があり、むしろ「迷いがあり自信のない正解」と「自信のない不正解」とのマウスの動きに高い類似性があることが判明した。これらの分析や考察は、国内外の学会・学会誌において発表され、一定の評価が得られた。また、学習者が個々の問題内のどの部分で迷ったかを探るために、各問題内の単語レベルの移動時間、移動回数、不安定な動きの検出が可能となるようにシステムの改良を行った。今後はこの新システムを使った実験を行い、さらに詳細な迷いの判読方法を探る。本基盤研究(C)においては、平成25年度より、同じ正解答であっても自信を持った解答と自信がなく迷ったあげくに偶然正解した解答を判別するために、「英単語並べ替え問題」(与えられた英単語をマウスによるドラッグ&ドロップで並べ替えて正しい英文を作る問題)を使って実験を行い、学習者のログデータを分析している。「正解答群」のなかから「迷いを持ちながら偶然正解した解答」を抽出する確実な指標となりうるマウスの特徴的動きとして、従来の「解答時間」に加え、「解答中のマウスの静止時間」、「ある単語をドロップしてから次に動かす単語を探す時間(Drop-Click時間)」が測定できるようにシステムを改良し、20人の学生を対象として実験を行った。そのデータを分析した結果、「静止時間」と「D-C時間」ともに、学習者の解答時の「迷い」との強い共起性があることが確認された。正解答群の中で、迷いの強い/弱い解答の分布を「静止時間」および「D-C時間」との関連で箱髭図に表し整理した。これら一連の実験・分析・考察は、国内外の学会・学会誌において発表され、一定の評価が得られた。これまでの研究で、迷いとつながる特徴的なマウスの動きはおおよそ特定できるようになってきたと考えられるが、分析の対象としたデータはそれぞれの実験で収集した解答群全体であるため、「学習者グループとしての迷い」を探ってきたということになり、まだ「個人レベルでの迷い」を探るには至ってないと言わざるをえない。個々の学習者の迷いを特定するために、実際の迷いがどこで生じたかを学習者に自己申告させ、その「申告された迷い」がどのようなマウスの動きになるかを分析する必要がある。「申告された迷い」のデータはある程度収集できたものの、量的にもまだ十分ではなく、今後も実験を続けてデータ収集に努めるとともに「個人レベルでの迷い」の分析に移る。本基盤研究(C)は、同じ正解答であっても自信を持った解答と自信がなく迷ったあげくに偶然正解した解答を判別し、多くの学習システムが採り入れている○×式より精度の高い評価が可能となる採点システムを設計し、その評価に基づき学習者の理解度に応じた学習サポートを提供する「英語学習支援ソフト」の開発を目指している。そのために、「英語並べ替え問題」に解答する際のマウス軌跡を実験に基づき分析した。その結果、自信のない解答に含まれるマウス動作には、「解答時間」「DD間時間(一回のドラッグ&ドロップが終了してから次のドラッグ&ドロップが開始されるの間の時間」「Uターン回数」「静止時間」などの数量が大きいという特徴があることが分かり、解答に対する自信の欠如とこれらのマウス軌跡のパラメータとの関係を、箱髭図やパーセントランクに示して実証した。また、「迷い=自信の欠如」の判定は、履歴データを迷いあり/迷いなしの2つのラベルに分類する問題であると考え、機械学習における教師あり学習手法の適用も試みた。

これら一連の実験・分析・考察から、ある学習者集団にとって難しい問題(解答に対する迷い含む問題)を抽出することができるだけではなく、理論上は同じ手法で個人レベルの迷いも抽出することが可能であることを指摘した。この成果は、国内外の研究会・学会誌において発表され一定の評価が得られたが、「学習支援ソフト」開発という意味では、まだ途中段階にあると言わざるを得ない。迷い抽出における適合率や再現率をさらに高め、学習者が難しいと感じた問題内のどの部分(どの単語、どの慣用句、どの語法)で迷いが生じたかをピンポイントで探りだすために、自信度や迷いを申告させるインターフェースの改良と、迷いに関わりの深いパラメータの分析方法の改善に、今後も引き続き取り組む必要がある。本研究では、「英単語並べ替え問題」を使った学習において、答えを導き出す過程をマウスの動作から分析することによって、学習者の理解度にアプローチすること、及び習熟度に合った学習方法を提供する学習システムとその教材を開発すること目的とし、解答の正解・不正解からだけでは分からない学習者の迷いとマウス軌跡の関係を探った。その結果、マウス挙動を示すパラメータのうち、解答時間、マウス静止時間、およびDD間時間(一回のDrag&Drop操作が終わってから次の操作を開始するまでの時間)が学習者の迷い深く関わることを、偏差値や箱ひげ図によって明らかにした。同時に、今後の課題も明確になった。平成26年度の最大の目標は、「個人レベルの迷い」を分析するために、1.Webアプリケーションに迷いの箇所(単語)を申告させる機能を実装し、2.そこから得られたデータとシステムが迷いと判断した箇所(単語)とを照合させ分析すること、の2つであった。これらの目標は、さらなるデータ収集とこまかな分析が必要ではあるが、おおむね達成できたといえる。1については、一人ひとりの学習者に聞き取り調査を行って解答中の迷いを確認するという時間のかかる作業を省くために、学習者がシステム上で迷いの箇所(単語)を申告することができるようにシステムを改良した。この点においては、目標をしっかりと達成できた。しかしながら、自己申告の際に、どの程度の迷いを申告するかは学習者任せであったため、2の目標である、システムが迷いと判定したマウスの動きとを十分に照合するには至らなかった。再現率・適合率を計算して数値的に評価を下すには、迷いの申告を1か所(1単語)に限定する、あるいは、迷いの程度をも申告させるなどのさらなる工夫が必要である。以上のことから、いくぶんの課題を残してはいるものの、26年度の目標はおおむね達成されたものと考える。英語教育本研究の最終目標は、英単語並べ替え問題において、学習者の理解度を解答時のマウスの軌跡情報から判別するWebアプリケーションを完成させ、正誤式の評価方法では検出できない「迷いを含む偶然の正解」を判別して、より精度の高い評価システムを設計することである。まずは、個人レベルの「迷い」を判定する際の精度を上げるために、「迷いの自己申告システム」を改良した上でデータを収集するための実験を行い、申告された迷いと「システムが迷いと判定したマウスの動き」を照合し、その結果をもとに、迷いと深くかかわるマウス軌跡のパラメータを利用して「迷いの指標」の設定方法を探る。次に、学習者の弱点克服に有益な「ジャンル別問題」が提供できるように、練習問題数を増補するなど、システムの試行に向けた準備を進める。
多様な花色を有するミスミソウを用いた集団内花色多型維持機構の解明

昨年度に行った負の頻度依存選択の検証結果をもとに、今年度は3つの花色タイプ(青、赤、白)における訪花昆虫相と、花被片の食害の有無を検証した。結果、最も訪花頻度の高い昆虫は、ハムシ科やケシキスイ科を含む甲虫類であり、色素を含んだ花よりも、白花に好んで訪花していた。また、甲虫類は体に花粉をつけながら、同時に花器官の摂食行動も行っていたことから、送粉者であると同時に、食害者でもあることが推測された。以上の結果から、ミスミソウにおける3タイプの花色多型には、甲虫類による、送粉と食害の拮抗的な自然選択が働いている可能性が示された。この選択圧は特に白花の適応度を抑えるため、フィードバック効果によって白色に単型化するのを防いでいると推測される。ミスミソウにおいては、このような拮抗的な働きをもつ甲虫類の訪花数の年変動や、集団間の遺伝子流動などが加わることで、花色多型が維持されているのではないかと推測され、今後のさらなる検証が望まれる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、ミスミソウの多様な花色が集団内に維持されているメカニズムを明らかにするため、分子遺伝学的・生態学的な両側面から統合的なアプローチを試みている。それぞれの分野に関し、今年度は以下の通りの結果を得た。1:分子遺伝学的研究分子遺伝学的研究では、集団内で維持されている花色に関わる遺伝子の配列を入手し、多型性をみることで、それらの遺伝子にどのような選択圧がかかっているのか、またどのような変遷をたどってきたのかを明らかにすることを目的としている。今年度はまず、連続的な花色を有するミスミソウの花被片を、超高速クロマトグラフィーを用いて色素成分分析をおこなった。その結果、ミスミソウの花色は、白(アントシアニンを含まない)、赤(シアニジンを含む)、青(シアニジン+デルフィニジンを含む)の三種類に分けられることが示された。次に、これらの大別された花色を用いてRNA-seqによるトランスクリプトーム解析を行った。結果、赤と青の間ではF3'5'Hが、白と赤・青の間では、DFR、ANSや、MYBなどの転写因子の発現量が、それぞれ異なっていることを確認した。2:生態学的研究自然集団では、白・赤・青の三色の個体数は、赤>白>青の順に少なくなることを確認した。次にミスミソウの花に飛来する昆虫の観察で、「訪花昆虫」と「食害者」の二種類を確認した。訪花昆虫はハエ・アブ類、コマルハナバチのクイーンが訪花していた。食害者はダイコンハムシなどの甲虫が確認された。食害者は花被片を食し、時に雌蕊や雄蕊まで被害を広げるため、適応度への負の影響が懸念される。訪花者、食害者の影響を花色毎に検討すると、集団内で少数派であった青色が、種子生産量が最も多く、食害度は低い結果となった。少数者有利の機構が花色の多型を維持している力の一つである可能性が考えられ、今後はより詳細に種子生産量と食害度に関して調査を進める予定である。当初予定していた、超高速クロマトグラフィーを用いた花色の成分分析、花弁の反射率から訪花昆虫の色彩認識能力を推定するカラーヘキサゴン、訪花昆虫の観察は滞りなく終了した。今年度はそれに加えて、RNA-seqを用いたトランスクリプトーム解析を行うことができた。これにより、花色成分の異なる花の間で発現が変動している遺伝子を抽出し、その中からミスミソウ独自の花色発現に関わる可能性のある候補遺伝子を同定するに至った。次年度に予定していた近縁種から作成したプライマーを用いた花色関連遺伝子の特定をより精度の高いレベルで遂行できたため、本研究は今年度、期待以上の進展があったと考えられる。ミスミソウの花色多型の維持機構解明を目指し、今年度は主に野外での調査、及びそのデータ解析に努めた。これまで集団内の表現型多型が維持される仮説としては、「負の頻度依存選択」による維持機構が提唱されていた。これは、集団内の少数派が有利な状況があるために、恒久的に多型が維持され続けるという仮説であり、無報酬花の花色多型でも「訪花昆虫への騙し効果」として実証されている。しかし、本仮説の実証的な研究は一例のみしかなく、検証が必要であるとされてきた。そこで今年度は花色頻度の異なる17集団を対象に調査を行い、複数の要素を計測し、一般化線形混合モデル(GLMM)を用いて繁殖成功度に最も寄与している要素の検証を行った。結果、花色の頻度と繁殖成功度の間に単純な負の関係性は示されなかった。GLMMのモデル選択の結果は、花色頻度と花色の種類の交互作用を含んだモデルを採択した。花色ごとに繁殖成功度と花色の頻度の関係を確認したところ、青色では繁殖成功度との間に負の関係性が、白色では正の関係性が示された。これまで提示されていた「負の頻度依存選択」による単純な維持機構は、多様な花色を有するミスミソウには当てはまらない可能性がある。また、繁殖成功度と食害を受けた花弁の面積との間には正の相関があった。

これは、花弁の食害を受けた個体は繁殖成功度が下がることを示している。さらに、この食害の受けやすさが花色によって異なっていた。花弁の食害率は青<赤<白の順で大きくなり、白色が最も食害を受けていた。以上の結果は、色ごとに異なる選択が働いている可能性を示しており、上記の拮抗的な頻度依存の存在も踏まえると、複数の選択圧が複雑に交互作用を持つことで、多様な花色が維持されているのではないかと推測している。昨年度に計画していた、頻度依存性の検証は滞りなく終了した。花色頻度の異なる集団を複数用い、種子生産量だけではなく、葉の数や食害の有無など複数の要素を記録することで、総合的に繁殖成功度に寄与する要素を特定する事に成功した。また、色の違いに関わる遺伝子の特定も順調に進んでおり、分子遺伝学的な側面からの維持機構へのアプローチも滞りなく進んでいる。後者の研究に関しては論文化し、投稿を済ませている。昨年度に行った負の頻度依存選択の検証結果をもとに、今年度は3つの花色タイプ(青、赤、白)における訪花昆虫相と、花被片の食害の有無を検証した。結果、最も訪花頻度の高い昆虫は、ハムシ科やケシキスイ科を含む甲虫類であり、色素を含んだ花よりも、白花に好んで訪花していた。また、甲虫類は体に花粉をつけながら、同時に花器官の摂食行動も行っていたことから、送粉者であると同時に、食害者でもあることが推測された。以上の結果から、ミスミソウにおける3タイプの花色多型には、甲虫類による、送粉と食害の拮抗的な自然選択が働いている可能性が示された。この選択圧は特に白花の適応度を抑えるため、フィードバック効果によって白色に単型化するのを防いでいると推測される。ミスミソウにおいては、このような拮抗的な働きをもつ甲虫類の訪花数の年変動や、集団間の遺伝子流動などが加わることで、花色多型が維持されているのではないかと推測され、今後のさらなる検証が望まれる。まずこれまでに得られた各花色を呈するために重要であると考えられる遺伝子と、その配列データを用いて、多型性を確認する。中立検定などを用いて、花色に関わる遺伝子にどのように選択圧がかかっているのかを検証する。加えて、各色を明確に分ける領域やSNPsを探り、それらが集団の中で実際にどの程度の頻度で存在しているのかを確認することを予定している。また早春のミスミソウの開花期にはフィールドに赴き、集団内で少数派の色の適応度が上がるのか、頻度依存性の検証を行う。具体的には色の頻度の異なる複数集団を用いて、食害度、種子生産量などのデータを取得し、花色の頻度が与える影響を評価する。今後は分子遺伝的な手法を用いた解析に力を入れ、これまでに得られた花色関連遺伝子群の配列をもとに、それぞれの花色が生じる遺伝的なメカニズムを明らかにし、色の決定に関わる遺伝子やそのアリルが集団の中でどのように分配され、集団の中に供給されているのかを検証していく予定である。また、フィールドでの調査は引き続き行う。インターバル撮影などを用いて花弁にダメージを与えている食害者の特定を行うと共に、花弁の食害と、葯や柱頭など、他の花器官との食害度の関係性を明らかにすることを予定している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
青少年期にみられる顎関節症の疫学的研究

1.中学生および高校生を対象とした顎関節症状の調査の実施;昨年度と同地域の中学2校、高校2校において学校歯科健診時に実施した。2.大学生を対象とした調査の実施;北学道大学および北海道医療技術短期大学部の学生を対象として入学時および卒年時の健康診査時に本学の健康管理センターにて調査を実施した。3.上結果の概要;得られたデータを昨年度作成した集計プログラムに入力して分析した結果、中高生の9%、大学生の13%(最大開口度の項目を除く)に顎関節症状が検出され、中高生の20%、大学生の25%に質問票による症状経験が認められた。2.の結果を1992年10月に開催された日本公衆衛生学会に発表した。近年、病院統計等により若年者の顎関節症が増加しているといわれているが、本調査によって青少年期の一般集団においてもかなりの割合で同症状を有している者がいることが明らかになった。しかし、本症のような疾患の検出においては、その検出項目や基準によって検出率が大きく変わってしまう。このようなことから本調査の妥当性を検討するために下記の調査を追加した。4.各診査項目における再現性の検討;本学歯学部の学生および本学附属病院に来院し顎関節症と1次診断された患者を対象とした重複診査により各項目における診査者間および診査者内変動をしらべるもので、現在継続中である。現在までの結果としては、1部(顎運動における円滑性の欠如)を除き、診査者間および内とも良好な一致を示している。又この調査により、昨年度試作した顎偏位測定器の有効性が示唆されている。今後、4の調査をすでに実施した小学生大学生における顎関節症状の調査結果にフィードバックして再検討する予定である。1.対象地区の協力者との打ち合わせー標津郡中標津町に赴き,教育委員会や学校歯科医等に調査の目的・方法を説明し,具体的協力関係を築いた。2.調査票作成とその印刷ー検診項目とその検出基準を検討後決定し,調査票・質問票を作成した。検診項目は,顎関節症状として顎関節雑音,顎運動痛,開口制限など8項目,咬合因子として,ルマンの咬合発育段階など4項目,顎関節に関する質問事項として顎関節雑音など5項目とした。以上はヘルキモの検診項目およびその基準を参考にしたが,学校歯科健診に実現可能なように改変(簡略化)したものである。但し,これらの検診項目とその基準,妥当性を検討する必要があり,北海道大学歯学部附属病院に顎関節症で来院した患者をの対象として,検査者間誤差や専門医との一致度に関する調査を開始した。3.検診測定器具の試作ー顎偏位に関する測定器具を試作,使用した。4.検診および質問票による調査の実施5.デ-タの解析ー小中学生において,たとえば顎関節雑音の検出率は1%程であるが,年令とともに増加し,中学生で約4%であった。質問票における顎関節雑音の発現率は20%程に達っしていた。大学生では,これが35%程となり,約40%の大学生に顎関節症主要3症状(顎関節雑音,顎運動痛,開口制限)の経験が認められた。他の症状に関してもほぼ同様な傾向にあり,顎関節症状はすでに小学生の頃よりみられるが,中学生から大学生になるまでに加速度的に増加していると思われる。なお,デ-タの詳細な検討は来年度の調査結果を得てから行う予定である。
量子ドット積層技術による半導体ナノワイヤ構造の形成と物性解明

本研究では、量子ドット積層型ナノワイヤの分子線エピタキシー法による形成法の確立と構造評価およびその電気伝導特性の解明を行った。ナノワイヤはInAs種量子ドット上に短周期のAlGaAs/GaAs/InAs超格子を数十層積層させることで形成される。これの微細電流路応用を考え材料組成比の構成を詳しく調べた結果、Al、In、Gaがそれぞれ約19、29、52%のときオーミックかつ周辺リーク電流の少ない電流路が形成されることが分かった。さらに単一ナノワイヤ素子に対して電気伝導特性を評価した結果、1次元量子伝導の可能性を示唆する結果が得られた。本成果により光検出器などの高性能化が図れると期待される。平成25年度では、量子ドット積層型AlGaAs/InAsナノワイヤについて、分子線エピタキシー法による結晶成長とその断面構造評価および光学性評価を行った。断面構造評価では、成長したナノワイヤの正確な組成比をTEMおよびEDXを用いて評価するため、ナノワイヤの直径と同じ30nm程度まで試料を薄くして、厚さ方向の周辺超格子媒質を完全に取り除いた状態での分析を試みた。現在のところ、厚さ50nm程度に薄くした試料でのEDX測定の結果と、さらに薄くした試料での結果がほぼ同じ組成比であったことから、現状でナノワイヤ部分の組成比をほぼ正確に測定することができていると考えている。この結果から、ナノワイヤ部分は周辺超格子と比べIn組成が高くなった分(約10%)だけAl組成が低くなっており、AlGaAs層のAlだけが排除されてInと入れ替わっていることが分かった。これはIn-GaボンドとIn-Alボンドの強さの違いや、AlGaAs成長中と成長中断中のマイグレーションの違いに起因しているものと考えられる。これは今後電流路を設計する際の重要な知見であると考えられる。光学特性評価では、顕微蛍光測定により単一ナノワイヤの蛍光スペクトルを測定し、ナノワイヤ中の基底エネルギー状態を調べた。測定した7個の単一ナノワイヤすべてにおいて、GaAsのバンド端よりエネルギーが高く分光器の分解能以下のスペクトル幅を持つシャープなピークが観測された。これは、ナノワイヤ成長時のAlGaAs層が厚かったため、ワイヤ中で3次元閉じ込め状態が存在し、量子ドット的な狭線幅発光が観測されたと考えられる。この局所的な障壁が存在するナノワイヤ試料を用い電気伝導特性の測定を行ったところ、予想通り障壁の影響で抵抗が非常に高く非線形な特性を示した。この問題を解決するためにAlGaAs層の厚さを12ML薄くした試料を用いて測定を行ったところ、抵抗が低くオーミック特性を示す良好なナノ電流路を得ることができた。本研究の最終年度である平成26年度では、量子ドット積層型のAlGaAs/InAsナノワイヤ1本のみを含む素子を複数作製し、その電気伝導特性の評価を行った。試料温度約8Kにおいて、電気伝導度が530μSと量子化コンダクタンス(77μS)に近い値が得られ、ナノワイヤの量子化伝導が示唆される結果を得た。また、カーボンナノチューブなど他のナノワイヤと同様に試料温度を上昇させると電気伝導度が増加する現象も確認できた。さらに、ナノワイヤ直上に電子に対し障壁で正孔に対し井戸となるGaSb量子ドットを形成させ、これらをn型GaAs電極で挟んだn-i-n型のType-II光検出器の作製を評価も行った。素子の電流電圧特性の温度依存性から、GaSb量子ドットの電子に対する障壁の高さは約65meVであることを見出し、液体窒素温度以下であれば障壁として十分機能し暗電流を低く抑えられることが分かった。この素子の微弱光照射実験を試料温度35Kで行ったところ、正孔1個1個の蓄積に対応するステップ状の明瞭な電流増加を観測した。電流増加量は510pAと大きく、高感度な単一光子検出が期待できる結果である。InP基板上に格子整合したIn(Al)GaAs材料を用いたナノワイヤ形成に関する研究にも取り組んだ。この材料系では歪補償法が適用できるため、100層以上の多層積層が可能なことに加え、InGaAsで1.6μmの波長まで光を吸収できるため、赤外光検出器への応用が期待される。通常、InGaAs上にInAs量子ドットを形成させようとすると、長細いダッシュ状の構造となり円柱状のナノワイヤ形成が困難だが、本研究ではGaSb量子ドットを最初に形成する種量子ドットとして採用することでこれを解決した。これまで、断面TEM観測の結果から良好なナノワイヤ構造が得られており、電気伝導測定と光学測定による物性評価に加え赤外用単一光子検出器の作製も進めている。半導体ナノ構造デバイス当初の予定通りAlGaAs/InAsナノワイヤの組成比を試料の薄片化によりほぼ正確に測定することができた。

また、光学測定からナノワイヤ中のエネルギー状態を分析し、成長条件へのフィードバックにより問題点を解決できた。したがって、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。平成26年度は当初の予定通り、単一ナノワイヤの光学特性と電気伝導特性の詳細な分析を進めていく。また、同時に結晶成長条件へのフィードバックやより正確な組成比解析も行う。加えて、さらに長く歪みフリーなナノワイヤを得るために、InP基板上In(Al)GaAs材料による歪補償法を使った形成手法の確立と評価にも取り組む。液体ヘリウムが販売元の事情で入手困難となり、当初予定していた量を購入できなかったため。実験には液体窒素と無冷媒冷凍機で代用した。次年度に繰り越分は液体ヘリウムの購入費用に充てる予定だが、今後も入手が難しい場合は無冷媒冷凍機の保守費用に充てる。
ヒストンシャペロンＴＡＦ－Ｉβ－ヒストン（Ｈ３－Ｈ４）２複合体のＸ線結晶構造解析

ヒストンの化学修飾はヌクレソームの構造変換を制御し、遺伝子の発現パターンに影響を与えている。この遺伝子発現パターンが細胞分裂を経て維持される仕組みは多細胞生物にとって必須である。しかしながら、その分子機構は未だ解明されていない。ヒストン上のエピジェネティック情報伝達の分子機構を解明するため、TAF-Ibetaと(H3-H4)2四量体との複合体の結晶構造解析に着手し、約200ミクロンの複合体の結晶を取得し、約4.8 A分解能の回折データの収集に成功している。本研究はDNA複製に関わるとされるヒストンシャペロンTAF-Iβ-ヒストンH3-H4複合体の結晶構造を決定し、その複合体の立体構造に基づく遺伝学的、生化学的、生物学的解析を行うことによってエピジェネティック情報伝達機構の解明を行うことを目的としている。本年度も引き続き、ターゲット蛋白質複合体の結晶化条件の最適化を重要課題として実験を進めた。既にある結晶化条件で結晶が得られていた。しかし、再現性が低いことや結晶成長に半年以上の時間を要することから、緩衝液の条件やpH、沈殿剤の濃度を細かく検討を実施していたが、不運にも結晶化が得られない状況が続いた。このような状況を改善させるため、これまでとは作用機序の異なる沈殿剤を組み合わせて、その相乗効果によって結晶が得られる結晶化条件を利用して、新規結晶化条件の探索を実施した。シッティングドロップ蒸気拡散法や前年度に作製した種々のコンストラクトを組み合わせることで、様々な条件にて結晶化を行った。結晶化スクリーニングの結果、タンパク質濃度及び沈殿剤の濃度が高い条件にて結晶性と考えられる沈殿が生じることが示されたが、安定的に結晶が得られる条件を見出すことが出来なかった。また、結晶化直後に沈殿が生じるかどうか細かく観察を行ったが、複合体の溶解度が高いことが影響し、直後に沈殿はほとんど見られなかった。その一方で、ある結晶化条件では約0.1mm程度の結晶性の沈殿物が観察されており、複合体の結晶である可能性が高いと考えられる。さらに、複合体形成条件の検討を行った結果、室温では複合体は凝集しやすくなる傾向があることが判明し、4°Cの条件ではゲル濾過カラムを用いて複合体を精製できることが分かった。温度や結晶化条件を組み合わせた結晶化を実施することで、安定的に結晶が得られる条件の探索が可能になることが期待される。本研究では、DNA複製過程においてヒストン(H3-H4)2四量体の運搬に関わるとされるTAF-Ibとヒストン(H3-H4)2四量体との複合体の結晶構造を決定し、得られた結晶構造に基づいて遺伝学的、生化学的、生物学的解析を行うことでエピジェネティック情報伝達機構のメカニズムを解明することを目的する。これまでにTAF-Ib-(H3-H4)2複合体の結晶を得ることに成功した。しかし、結晶成長に数ヶ月を要することから、効率よく良質な複合体の結晶を作製する必要があり、以下の実験を行った。結晶化条件を元に、緩衝液の種類や濃度、沈殿剤や蛋白質濃度などを細かく検討し、シーディング法と組み合わせて結晶化を行った。複合体の結晶成長に最適な蛋白質の発現領域を選び出すため、トリプシンによる限定分解や相互作用解析などを行い、複合体の安定性や物理的性質を検証した。現在、種々の複合体の物理的安定性を検証しながら、継続的に結晶化を進めている。得られた結晶を用いてX線回折データを収集し、分子置換法による構造計算を試みたが、未だ構造決定には至っていない。現在、クライオプロテクタントの種類や結晶のソーキング時間を検討することにより、高分解能のデータの収集を行っている。さらに、複合体の正確な化学量論比を求めるため、ゲル濾過、静的光散乱、屈折率を組み合わせた分子量分析を行ったが、ゲル濾過カラム内に凝集体が生成されることがわかった。凝集体生成を抑制するために、測定温度や溶液条件など検討を行う予定である。TAF-I-(H3-H4)2複合体の良質な結晶を得るという本年度の課題に向けて、様々な蛋白質のコンストラクトの大量発現及び精製系を確立し、継続的に結晶化を行っていることから、本年度の研究計画はおおむね順調に進んでいると考えられる。本年度には、ヒストン蛋白質に関しては、H3とH4を共発現させて複合体として精製する系と、H3とH4を単独で発現させた後に複合体を精製する、2種類の大量精製系を確立することに成功している。そのため、結晶化試料の大量調製、結晶化条件のスクリーニングを迅速に行うことが可能になった。後者は、複数のコンストラクトを組み合わせることで、様々な変異体型の複合体を迅速に精製することができるため、非常に有効な方法である。

結晶化条件のスクリーニングでは、数千種類の条件にて結晶化を行い、良質な結晶の選定と条件検討を繰り返すことによって、高分解能の回折を示す結晶を探索していくため、大量の結晶化試料は必須である。さらに、X線回折データ測定では、放射線による結晶の損傷の軽減や、結晶を凍らせないための抗凍結剤へのソーキング条件や種類や時間等の検討など、1回のビームタイムにて数百個単位の結晶を必要とするため、良質な結晶の大量生産が必要不可欠である。また、精製したタンパク質を用いて、安定的に複合体が形成する溶液条件や、複合体の物理的性質を評価する系を確立することも成功している。これらの評価系を用いて、効率的な複合体の結晶化、及び高分解能のX線回折データ収集が可能になると期待される。結晶に含まれる蛋白質の分析を行った結果、結晶内でTAF-Ibとヒストン(H3-H4)2は部分的に切断されていることがわかった。そこで、定まった構造をとらない領域や保存性の低い領域を除いたコンストラクトを作製し、これらの複合体を用いて結晶化を行うことで、効率的に良質な結晶が得られると考えている。良質な結晶が得られない場合には、蒸気拡散法だけでなくマイクロバッチ法やカウンターディフュージョン法による結晶化を試みる予定である。上記の結晶化条件のスクリーニングに加え、所属研究室で実績のある「すぐ見る法」を利用して、新規結晶化条件の探索も行う。さらに、所属研究室で実績のある変異体とクライオプロテクタントを組み合わせたクライオ条件の最適化を取り入れ、測定条件の検討を行うことで、高分解能のX線回折データを収集することが可能であると考えている。結晶が小さい場合では、放射光施設のマイクロビームを利用して高い分解能のX線回折データを収集することを計画している。前年度に引き続き、TAF-Ib-ヒストン(H3-H4)2複合体の結晶構造の決定に向けて、結晶化条件の最適化、高分解能データの収集を行い、分子置換法や単波長異常分散法を用いて、TAF-Ib-ヒストン(H3-H4)2複合体の結晶構造の決定を行う。本年度は、結晶化スクリーニングに必要な蛋白質を大量に精製する必要があり、これらを効率よく行うために、イオン交換、ハイドロキシアパタイト、ゲル濾過などの精製カラムを購入した。当初の計画よりも安価にこれらのカラムも調達することができたため、次年度使用額が発生した。次年度では、蛋白質のフレキシブルな領域を除いた多数のコンストラクトを精製するため、コンストラクトに応じたカラムが必要となる。タンパク質の結晶化では、少量の不純物が良質な結晶の成長を妨げることや、目的蛋白質に代わって夾雑物が結晶化することが度々起こる。このように精製評品の純度が結晶の良否を直接支配するため、結晶化試料は高度に純化する必要があり、精製カラムの購入を予定している。さらに、筑波のシンクロトロン放射光施設にて高分解能のX線回折データを収集し、大量の測定データを用いて構造解析を行う必要がある。所属研究室で所有するハードディスクでは容量が不足するため、データ保存用のワークステーション用の大容量ハードディスクを購入する。
医療機関のFlexibilityが救急医療に及ぼす影響

【背景】救急医療の「出口問題」を解決するためには、急性期医療機関と慢性期医療機関のマンパワーや病床数といったキャパシティだけではなく、その組織間関係の在り方を検討することが重要と考えられる。【目的】急性期医療機関からの患者の受け入れに影響を及ぼす要因を明らかにすること【方法】大阪大学医学部附属病院近辺に立地する医療機関(3次救急医療機関を除く)を対象としてアンケート調査を行った(n=58)。アンケート項目は、各種病床数やスタッフ数等の物理的要因と「対等性」、「信頼」、「互恵性」、「補完性」、「情報共有」、「目標整合性」という6つの組織間関係要因とした。転院依頼件数を従属変数に、独立変数を物理的変数、組織間関係変数として階層的重回帰分析を実施した。【結果】調整済みR^2は0.621と統計的に有意であり、有意なβ値を示したのは、「回復期リハビリ病床数」、「療養病床数」、「障害者病床数」、「受け入れ時の空床状況」、「MSW配置の有無」、「グループ内の急性期医療機関の有無」という物理的要因と「互恵性」、「信頼」、「補完性」という3つの組織間関係変数であった【結論】転院患者の受け入れの可否には、確かに病床数などの物理的要因が強い影響を及ぼしていたが、急性期医療機関と慢性期医療機関の組織間関係、とりわけ「組織間の互恵性」が強い影響を及ぼしていることが明らかになった。今後、急性期医療機関から慢性期医療機関への患者の転送を円滑に行うためには、慢性期医療機関側が何らかのメリットを得ることができる仕組みを構築する必要があると思われる。
スイッチトリラクタンスモータの高性能ダイレクトトルクコントロールに関する研究

本研究は、誘導機やブラシレスDCモータなどの分野で有効と思われるダイレクトトルクコントロール(Direct Torque Control)と呼ばれる方法をSRMに応用しようとするものである。ただし、SRMは誘導機やブラシレスDCモータのようにトルクが単純に磁束に比例しないので、既存の方法を簡単に拡張することができない。よって、本研究ではSRMのダイレクトトルクコントロールの開発、並びにSRMのトルクリプル低減問題を解決することを目的とする。1)SRMのダイレクトトルクコントロールの原理について検討を行った。理論の導出だけではなく、物理的意味を明らかにし、直観的に理解するにはとても重要な知見が得られ、新たな方法の提案にも役に立つと思われる。2)シミュレーションモデルを構築し、上記理論検討の結果の妥当性を検証すると共に、ダイレクトトルクコントロールの実現方法を検討した。3)実験装置を製作し、ダイレクトトルクコントロールにより実機試験を行った。設備備品費で購入する変動トルク測定装置により、トルクリプルの低減がはっきりした形で確認することができた。これらの実験結果から、ダイレクトトルクコントローラの有効性が確認された。4)可変速度制御を考案した。モータの磁気特性情報から速度と磁束指令値の関係をテーブル化することで、広範囲の可変速度制御を実現できた。5)センサレス駆動の検討を行った。ダイレクトコントロールの考え方は位置情報、速度情報などが基本的になくても実現できるが、速度制御系を構成する場合は普通速度センサーが必要となる。しかし、現場ではセンサーを使わないことが強く求められる。そこで、ダイレクトコントロールの中で、磁束の回転情報を利用する方法を考案し、基本的な考察を行った。これらの考察は、今後高度な駆動する方法の開発にとても有用である。1)理論解析からダイレクトトルクコントロール(DTC)についての検討:SRMのダイレクトトルクコントロールの原理について検討を行った。理論の導出だけではなくて物理的意味を明らかにし、直観的に理解するにはとても重要な知見であると同時に、新たな方法の提案にも役に立つものである。また、従来のIMとPMのDTCは回転磁束がほぼ一方法に進む(正弦波的)ように制御されているが、SRMのDTCは回転原理上の違いから磁束が必ずしも一方向に進むではないことを明らかにした。これは従来のモータとの大きな違いで、SRMにDTCを適用する場合、DTCの良さを生かすためにはとても重要なポイントになる。2)循環モードの導入による新しいDTCの検討:DTCを用いるとリプルを抑えることができたが、スイッチング周波数が高くなる傾向がある。その改善策として、循環モードを励磁サイクルに入れる方法を提案した。これはSRM励磁回路と励磁方法の特徴を利用したもので、既存の駆動設備をそのまま利用することができ、コスト的な負担はない。3)センサレスDTCの検討:SRMの基本的な駆動方法には位置センサーが必要である。それによりコスト、設置スペース、耐久性などの問題が出でくる。それでセンサレス駆動方法として、DTCの中で磁束を算出している利用して、磁束の位置から回転子の位置を推定する方法を提案した。これはDTCの機能を上手く利用したシンプルな方法となっている。4)上記の解析の元に、シミュレーションモデルを構築し、1)3)で明らかにした原理や、提案した方法などについての有効性を確認した。(1)モータ、駆動回路、制御回路を含めた実験システムを製作:制御系にはDSPを用いる部分とFPGAを用いる部分として構成した。これによりDSPとFAGAがそれぞれ単独の場合と両者分担の場合の実験ができるようになった。(2)トルクリプル低減の検討:上記実験装置を用いて、前年度のシミュレーションによる確認された方法をDSPとFPGAに実装して、SRMの駆動がうまくできることを確かめられた。

実際の電流波形がシミュレーションの波形に近い波形が得られ、理想電流波形によるトルクリプルを低減する方法の電流波形とも形がほど一致することが確かめられた。設備備品費で購入する変動トルク測定装置により、トルクリプルの低減がはっきりした形で確認することができた。これらの実験結果から、ダイレクトトルクコントローラの有効性が確認された。(3)可変速度制御の実現:速度指令値から磁束の指令値を算出することが必要で、SRMが非線形が強いので、従来のモータのように算出することが簡単ではない。モータの磁気特性情報から速度と磁束指令値の関係をテーブル化することで、広範囲の可変速度制御を実現できた。(4)ヒステリシスバンド幅と実行速度の関係について調べ、ある程度までバンド幅が狭くなってもトルクリプルの低減ができなくなることがわかり、サンプリング周期がもっと短くなることが要求される。(5)センサレス駆動の検討:ダイレクトコントロールの考え方は位置情報、速度情報などが基本的になくても実現できるが、速度制御系を構成する場合は普通速度センサーが必要となる。しかし、現場ではセンサーを使わないことが強く求められる。そこで、ダイレクトコントロールの中で、磁束の回転情報を利用する方法を考案し、基本的な考察を行った。これらの考察は、今後高度な駆動する方法の開発にとても有用である。
筋強直性ジストロフィーにおける選択的スプライシングとリン酸化

筋強直性ジストロフィー(DM)では、SERCA1(筋小胞体Ca2+ATPアーゼ1)のスプライシングが異常となり、SERCA1bのmRNAが検出される。ところで、DM患者では細胞質内Ca2+濃度が異常に上昇している。一方、SERCA1はCa2+ポンプで、細胞質内Ca2+濃度調節に重要な役割を果たす。従って、SERCA1のスプライシング異常に起因する発現異常が機能的阻害をもたらし、結果、細胞質内Ca2+濃度上昇を引き起こす仮説が考えられた。この仮説を検証するため、DM患者生検筋を用いてSERCA1bのタンパク質レベルでの発現解析を行ったところ、異常に発現していることが分かった。前年度の研究では、SERCA1アイソフォーム間の活性差異を示し、今年度は更に生化学的・構造学的解析を行い、その機構の一部を明らかにした。生化学的結果としては、SERCA1bはSERCA1aに比べて、ミクロソーム内のカルシウムイオン濃度が高い時に約半分にまでATP加水分解活性が下がることを発見した。また、ミクロソーム外のカルシウムイオンやマグネシウムイオン、ATP濃度の変化、測定pHの変化による活性比の変化は見られなかった。これらのことから、SERCA1bが多く発現しているDM患者では、SERCA1aに比べて充分にミクロソーム内にカルシウムイオンを汲み込めない可能性が考えられた。これは最初の仮説を支持する結果であった。構造学的結果としては、アデノウイルス発現系を利用し、活性を維持したまま大量発現や精製が困難である10回膜貫通型の膜タンパク質、SERCA1bの大量精製に成功し、世界で初めてSERCA1bの結晶化に成功した。分解能4オングストロームの結晶が得られ、尾部以外の構造については、SERCA1aとほぼ同じ立体構造をとることが分かった。現在、尾部の詳細な構造解析を進行中である。26年度が最終年度であるため、記入しない。筋強直性ジストロフィー(DM)では、SERCA1(筋小胞体Ca^<2+>ATPアーゼ1)のスプライシングが異常となり、SERCA1BのmRNAが検出される。先行研究で、スプライシング制御因子であるCELF1とPMA (PKC活性化剤)がSERCA1のスプライシング制御を担うことを示した。両経路の関連性を検証するため、CELF1を発現抑制した細胞にPMAを添加し、スプライシング変化を調べた。結果、CELF1発現抑制により、SERCA1のPMA感受性スプライシング変化が抑制された。これは、PMAによるSERCA1のスプライシング制御がCELF1依存的であることを示唆した。次に、その下流への影響を見るため、SERCA1B特異的C末端アミノ酸残基の抗体を作製した。DMモデルマウスの骨格筋から調整したタンパク質溶液を上記抗体を使用し、ウェスタンブロット解析を行った結果、DMモデルマウスにのみSERCA1Bの発現を認めた。これは、DMにおいてSERCA1は異常発現し、その機能が阻害されている可能性を示唆した。DM患者においては細胞質内Ca^<2+>濃度が異常に上昇している。一方、SERCA1はCa^<2+>ポンプで、細胞質内Ca^<2+>濃度調節に重要な役割を果たす。従って、SERCA1のスプライシング異常に起因する発現異常が機能的阻害をもたらし、結果、細胞質内Ca^<2+>濃度上昇を引き起こす可能性が考えられた。そこで、SERCA1スプライシングバリアントの機能的差異を調べた。培養細胞にSERCA1A/1Bを其々強制発現させ、共焦点レーザー顕微鏡観察により、小胞体膜上への局在を確認した。次に、小胞体精製を行い、SERCA特異的阻害剤、タプシガルギン感受性活性を調べたところ、ATPアーゼ活性において、Ca^<2+>濃度依存的に活性差異が生じた。SERCA1アイソフォームの機能的差異を示す結果はこれが初めてである。

構造学的結果としては、アデノウイルス発現系を利用し、活性を維持したまま大量発現や精製が困難である10回膜貫通型の膜タンパク質、SERCA1bの大量精製に成功し、世界で初めてSERCA1bの結晶化に成功した。分解能4オングストロームの結晶が得られ、尾部以外の構造については、SERCA1aとほぼ同じ立体構造をとることが分かった。現在、尾部の詳細な構造解析を進行中である。26年度が最終年度であるため、記入しない。SERCA1のリン酸化が関与する選択的スプライシング制御機構のシグナル伝達経路についてはCELF1の関与を新たに同定した。また、SERCA1A/1B間の機能的差異に関しては、SERCA1の結晶構造解析が専門である東京大学分子細胞生物学研究所の豊島近教授の協力により、複数の新規実驗系(アデノウィルスの大量発現系、Ca^<2+>ポンプのATPアーゼ活性測定系・Ca^<2+>輸送活性測定系)の立ち上げを行った。特に、Ca^<2+>輸送活性測定系に関しては、世界で初めてグラファイト炉を用いた原子吸光分析法を使用しており、放射性同位体を利用する従来の測定法より安全な方法を確立し、結果、20年以上前に報告されたSERCA1のスプライスバリアントに初めて機能的差異を認めた。今後は、(1) DMモデルマウスにおいて見られた発現異常をヒトDM患者骨格筋サンプルにおいても確かめる。(2) SERCA1A、SERCA1BにおけるCa^<2+>輸送活性の差異を調べる。また、詳細な活性差異を調べるために、(3) Ca^<2+>、ATP、Mg^<2+>濃度依存的活性差異、温度感受性活性差異についても検討する。この他、(4) SERCA1Bの結晶を作製し、SERCA1Aとのわずか8アミノ酸残基の違いによって引き起こされる構造的差異を解析し、機能との関連付けを行う。上記(1)以外に関しては平成26年度前半に結果を得、まとめて投稿する予定である。また、(1)に関しても患者骨格筋サンプルを国立精神・神経センター、西野一三研究部長・林由紀子元室長(東京医科大学・教授)の協力により既に入手済であり、即時解析を行う予定である。
乾性砂地における志木の更新機構に関する研究

鳥取大学乾燥地研究センタ-内にある砂丘とクロマツ林に調査地を設け樹木の動態を調べた。海岸汀線から約100mまでは砂丘で内陸に向かってニセアカシアそしてクロマツが分布している。この調査地で植生と樹木の稚樹の分布状況の解析を試みた。砂丘上では汀線から60100m地帯にイネ科の草本がまばらに分布しているがこの地帯は海からの塩風とそれにともなう砂の移動および夏季における土壌の乾燥が制限要因として作用し遷移が停滞しているとみられる。汀線から100m前後に木縁が形成されているが林縁から内陸へ200mまではニセアカシアが優占した林分であった。この地帯はかつてはクロマツ林であったが遷移にともないニセアカシアとなったと思われるがその主な要因はマツノザイセンチュウと林床の水分・養分条件の変化と推察された。かつてはこの調査地一帯は砂丘であったが約35年前クロマツが植栽されクロマツ林となったがそれにともない林床に腐植が堆積し土壌表面は水分条件が良好になりニセアカシアの定着をもたらした。さらに土壌表面の有機物の堆積は植物への恒常的養分補給を可能にしその結果初期の成長速度・耐陰性が勝っているニセアカシアがクロマツに代わり優占することになったと思われる。海岸より200m以上内陸では現在クロマツ林であるが近年マツノザイセンチュウの被害によりやや衰退しつつある。この地帯はニセアカシア帯に比べより内陸にあるため塩風が緩和され土壌が乾燥していることによりニセアカシアの定着・生育を困難にしていると考えられる。マツノザイセンチュウの被害などにより生じた林孔にクロマツ稚樹が天然更新しており今後はニセアカシアの混交したクロマツ林として維持されるであろう。クロマツの稚樹はクロマツ林帯では定着しており天然更新は林分全体としてはなされている。しかし林縁などより乾燥し腐植層の薄い箇所では更新・生長とも劣っていた。
多軌道電子系における遍歴と局在の狭間に現れる新奇量子相の探究

本研究では、多軌道d電子系とその関連物質を対象に、主たる測定手段として核磁気共鳴(NMR)法を用いて、遍歴と局在の狭間に現れる新奇物性の解明を目指した研究を進めた。本年度は、特に、鉄系超伝導体、レニウム酸化物、励起子絶縁体に関して、以下の結果を得た。1.鉄系超伝導体FeSeの高圧下の新奇物性を調べるために、約6GPaまでの高圧NMR実験を行った。その結果、常圧下の正方晶相でSe核のナイトシフトにc面内異方性が存在すること、さらに、この面内異方性は高圧下の正方晶相でも存在することを見出した。この異方性は、キュリーワイス型の温度変化を示すことから、FeSeの正方晶相では強いネマティック揺らぎが存在しており、内部応力などによって、局所的なネマティック秩序が誘起されたと考えられる。2.レニウム酸化物は、強いスピン軌道相互作用を持つ5d電子系を持っており、新奇物性が期待される。そのようなレニウム酸化物の1つとしてSr7Re4O19をとりあげた。帯磁率と電気抵抗の測定結果は、208Kで、金属絶縁体転移を伴い、常磁性状態から非磁性状態に転移することを示しており、この転移は電荷密度波に起因する可能性があることを指摘した。3.励起子絶縁体候補物質Ta2NiSe5は、約3GPaで層間がスライドする構造相転移を起こす。高圧下のNMR実験を行い、Se核のNMRスペクトルの変化からこの構造相転移を観測した。また、核スピン格子緩和率の温度変化を測定した結果、約3GPa以下では励起子絶縁体転移に伴う異常が観測されないが、約3GPa以上の圧力域では、励起子絶縁体転移に伴う異常が観測された。4.励起子絶縁体候補物質1T-TiSe2の単結晶試料を用いたNMR実験を行い、約200K以下で生じる構造変化に伴うNMRスペクトルの分裂と異方性を観測した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。遍歴と局在の狭間に現れる多軌道d電子系を対象に、核磁気共鳴(NMR)法や核四重極共鳴(NQR)法などを用いて、多軌道効果によって現れる新奇物性の発現機構の解明を目指した研究を行った。今年度は、主に、下記の成果を得た。1.軌道縮退を持つα-Sr2VO4の基底状態は、軌道秩序が起きているのか、磁気八極子秩序が起きているのかなど、その新奇な物性に興味が持たれているが、未だ解明されていない。単結晶試料を用いたV核のNMR実験を行い、局所帯磁率であるナイトシフトは、高温正方晶相では異方性を持ち、低温正方晶相ではほとんど異方性を示さないことが明らかになった。この磁気異方性は、軌道状態および電子状態と密接に関係していると考えられ、この系の物性を明らかにする上で重要な情報である。2.Ru1-xRhxPは、金属相、擬ギャップ相、絶縁体相、超伝導相など多彩な電子相を持つ多軌道系である。母物質のRuPは、金属相から擬ギャップ相へクロスオーバーし、さらに低温で、擬ギャップ相から非磁性絶縁体相に1次転移を起こすことを明確に示した。さらに、Ru1-xRhxP系の擬ギャップ相は、弱い電子相関を持つものの、非磁性絶縁体相との境界に向かって、反強磁性磁気揺らぎが増大することを見出した。3.Aサイト秩序型ペロブスカイト型構造を持つクロム酸化物は、新奇な相転移を示す。遍歴常磁性体と考えられていたCaCu3Cr4O12は、Cu核のNQR測定の結果、磁気転移を示すことを明らかにした。4.ハニカム格子反強磁性体α-RuCl3は、強いスピン軌道相互作用の結果、スピン液体を基底状態として持つキタエフモデルの候補物質として注目されている。Cl核のNMRとNQRの測定から、磁気励起の特徴を明らかにした。遍歴と局在の狭間に存在する多軌道d電子系として、バナジウム酸化物、ルテニウム化合物、クロム酸化物などの系を対象として研究を進めた。いくつかの系では、新奇物性とその発現機構をを明らかにすることができた。また、研究開始時に計画していなかった系も研究対象とし、研究の幅が広がって来ており、おおむね順調に研究は進展している。本研究では、遍歴と局在の狭間に現れる多軌道d電子系を対象に、主たる実験手段として核磁気共鳴(NMR)法を用いて、多軌道効果によって現れる新奇物性の発現機構の解明を目指した研究を進めている。本年度は、主に下記の成果を得た。1.軌道縮退を持つα-Sr2VO4の実験結果に対して、ミクロな軌道状態と電子状態に基づく解析を進めた。その結果、単一イオンモデルのみでは説明が難しいことが分かった。2.鉄系超伝導体NaFeAs、LiFeAs、Ba(Fe1-xCox)2As2の正方晶相で観測される電場勾配の異方性パラメーターの詳細な解析を行い、これがキュリーワイス型の温度変化を示すことを見出した。さらに、この振る舞いがネマティック帯磁率に起因することを明らかにした。