hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
確率微分方程式モデルの統計的漸近理論とその応用

離散観測に基づく確率微分方程式モデルの統計的漸近理論について研究し,その応用としてエルゴード性をもつ拡散過程モデルに対する統計的モデル評価規準(赤池型情報量規準)の構成及びその理論的正当化を行った.また,統計モデルとして仮定した確率微分方程式が真のモデルを含むとは限らない場合(misspecified case)について,疑似尤度関数を構成し,擬似最尤推定量の漸近的性質を示した.離散観測に基づく確率微分方程式モデルの統計的漸近理論について研究し,その応用としてエルゴード性をもつ拡散過程モデルに対する統計的モデル評価規準(赤池型情報量規準)の構成及びその理論的正当化を行った.また,統計モデルとして仮定した確率微分方程式が真のモデルを含むとは限らない場合(misspecified case)について,疑似尤度関数を構成し,擬似最尤推定量の漸近的性質を示した.高頻度でかつ長時間観測された離散データに対して,確率微分方程式により定義されるエルゴード的拡散過程モデルを仮定して,そのドリフトパラメータと拡散係数パラメータの同時推定を行った.ただし,仮定した拡散過程モデルは(データが従っている)真の拡散過程を含んでいるとは限らない以下2つの一般的状況を考えた.(i)真のドリフトを含んでいるとは限らないが,真の拡散係数を含んでいる場合,(ii)真のドリフトを含んでいるとは限らず,さらに真の拡散係数を含んでいない場合.仮定した拡散過程モデルが真の拡散過程を含んでいる場合はspecifiedparametric caseと呼ばれるのに対して,(i)や(ii)の場合はmisspecified caseと呼ばれる.エルゴード的拡散過程がspecifiedparametric caseであれば,局所正規近似に基づいた最大擬似尤度推定量が良い推定量であり,さらにドリフトパラメータの推定量より,拡散係数パラメータの推定量の方が早く収束することが知られている.そこで,(i)と(ii)の場合についても,specifiedparametric caseと同じ近似尤度関数を用いて最大擬似尤度推定量を構成した.まず(i)について,最大擬似尤度推定量の一致性及び漸近正規性を証明した.また,その収束率はspecifiedparametric caseと同様になることがわかった.次に,(ii)についても最大擬似尤度推定量の一致性及び漸近正規性を示し,さらに拡散係数パラメータの推定量の収束率はドリフトパラメータの推定量の収束率と同様になることがわかった.つまり,拡散係数を含んでいない場合(completely misspeicied case)においては,拡散係数パラメータの最大擬似尤度推定量は,真の拡散係数を含んでいる場合(specified parametiric case)に比べて収束が遅くなるという新たな知見を得た.エルゴード的拡散過程から得られた離散観測データを用いてモデル選択のための情報量規準の構成を行った.統計モデルが真のモデルを含んでいる場合,赤池情報量規準(AIC)は最大対数尤度(尤度関数に最尤推定量を代入したもの)とパラメータ空間の次元によって定義される.しかし,離散観測データに基づいた拡散過程の尤度関数(確率密度関数)は一般には厳密に導出できないため,拡散過程におけるAICの構成及びその正当化は容易ではない.本研究では局所正規近似(オイラー・丸山近似)によって導出される疑似尤度関数とその疑似最尤推定量の漸近有効性に着目し,最大疑似対数尤度とパラメータ空間の次元を用いて,赤池型情報量規準の構成を行った.既存のAICは正則条件の下で,平均対数尤度の漸近不偏推定量となるが,本研究では2つの統計モデルにおける赤池型情報量規準の差が平均対数尤度の差に対する漸近不偏推定量になることを証明した.特に,対数尤度関数のパラメータに関する3次までの導関数の一様モーメントの存在についてはマリアバン解析を用いて証明した.さらに,計算機実験において,提案した赤池型情報量規準がエルゴード的拡散過程の変数選択及びモデル選択に機能的であることを確認した.統計モデルが真のモデルを含んでいるという制約はあるものの,提案した情報量規準は最大疑似対数尤度とパラメータ空間の次元だけで構成できるので,計算しやすく実用的である.また,ファイナンスの分野等において高頻度データを用いたエルゴード的拡散過程の変数選択及びモデル選択問題に応用することができ,高度かつ柔軟な統計的モデリングが期待できる.
Candida albicansの歯冠・歯根表面へのバイオフィルム形成

最近,我々は,カンジダなどのデンチャープラーク微生物により,鉤歯やオーバーデンチャーの鉤歯の根面あるいは隣接歯のカリエスや根面カリエスが引き起こされる可能性を示唆した.しかしながら,現在までカンジダの歯表面に対する付着あるいは定着機構は明らかにされていない.したがって,本実験ではカンジダのハイドロキシアパタイト表面に対する定着能を,齲蝕原性があるとされるストレプトコッカスミュータンスと比較した結果,以下の知見を得た.1.ハイドロキシアパタイトビーズに対し,カンジダはストレプトコッカスミュータンスと同等あるいはそれ以上の定着を示した.2.カンジダのアパタイトビーズに対する定着は,血清タンパクの共存によって最も促進されたが,ストレプトコッカスミュータンスの定着は唾液存在下で最大値を示した.この結果は,両菌種の定着機序の違いを示唆すると同時に,臨床的には歯周病あるいは義歯性口内炎など口腔内に炎症がある場合,ストレプトコッカスミュータンスよりもむしろカンジダの定着が促進される可能性を示唆するものであり,臨床的意義は非常に大きい.3.定着過程におけるカンジダによる酸産生に伴うpHの低下は,ストレプトコッカスミュータンスによるものよりも著しい低下を示した.以上の結果より,カンジダにはストレプトコッカスミュータンス以上の齲蝕誘発性がある可能性が示唆された.従来より齲蝕の原因菌とされるSterptococcusのハイドロキシアパタイトに対する付着能や付着機構について多くの検討が行われてきた。一方この近年、義歯の装着やデンチャープラーク中のCandidaと残存歯の齲蝕あるいは根面の増加が示唆されている。このようなCandidaはStreptococcusに比べ、高い酸産生能をもち、また分泌されるコラ-ゲナーゼには象牙質分解能があることが報告されている。しかしCandidaの歯表面あるいはハイドロキシアパタイト表面に対する付着能についてはこれまでほとんど報告をみない。したがって本実験ではCandidaおよびSterptococcusのハイドロキシアパタイト表面(HAP)に対する定着の検討を行い、以下の知見を得た。・SterptococcusのHAPに対する定着は、従来の報告と同様にHAPを唾液コートすることにより促進された。・一方、SterptococcusのHAPに対する定着は、HAPを血清コートすることにより有意に抑制され、この抑制は血清のSterptococcusに対する発育抑制によるものであった。・CandidaのHAPに対する定着は、HAPを唾液コートすることによりやや促進され、Sterptococcusの定着とほぼ同等の値を示した。・CandidaのHAPに対する定着は、HAPを血清コートすることにより有意に促進され、Sterptococcusの定着よりも高い値を示す株を認めた。以上の結果より、CandidaはSterptococcusとほぼ同等のHAPに対する付着能を有し、加えて口腔内の歯肉溝浸出液の存在によりその定着が促進される可能性が示唆された。最近,我々は,カンジダなどのデンチャープラーク微生物により,鉤歯やオーバーデンチャーの鉤歯の根面あるいは隣接歯のカリエスや根面カリエスが引き起こされる可能性を示唆した.しかしながら,現在までカンジダの歯表面に対する付着あるいは定着機構は明らかにされていない.したがって,本実験ではカンジダのハイドロキシアパタイト表面に対する定着能を,齲蝕原性があるとされるストレプトコッカスミュータンスと比較した結果,以下の知見を得た.1.ハイドロキシアパタイトビーズに対し,カンジダはストレプトコッカスミュータンスと同等あるいはそれ以上の定着を示した.2.カンジダのアパタイトビーズに対する定着は,血清タンパクの共存によって最も促進されたが,ストレプトコッカスミュータンスの定着は唾液存在下で最大値を示した.この結果は,両菌種の定着機序の違いを示唆すると同時に,臨床的には歯周病あるいは義歯性口内炎など口腔内に炎症がある場合,ストレプトコッカスミュータンスよりもむしろカンジダの定着が促進される可能性を示唆するものであり,臨床的意義は非常に大きい.3.定着過程におけるカンジダによる酸産生に伴うpHの低下は,ストレプトコッカスミュータンスによるものよりも著しい低下を示した.以上の結果より,カンジダにはストレプトコッカスミュータンス以上の齲蝕誘発性がある可能性が示唆された.
Riemann面上の有界正則関数環と同型問題

リーマン面上の有界正則関数全体のなすバナッハ環はリーマン面の幾何的形状を反映している。研究代表者は境界で有界な有理型関数の存在するようなリーマン面では、その上の有界正則関数環が同型ならば、土台となるリーマン面が等角同型になることを示している。これを一般化することが同型問題である。一般のリーマン面では反例が構成できることも示した。リーマン面上の点が有界正則関数により弱点分離でなければ、弱点分離となる別なリーマン面が存在してそれらの上の有界正則関数環は同型となることがロイデンにより示されている。従って、同型問題を考える場合、点分離性が前提となる。単位開円板上の2葉の被覆面においても、分岐点が無限にあると点分離性が成り立たなくなることがミルベルグ、ゼルバーグらによって知られている。研究代表者は中井三留、小林保幸等とともに分岐点を中心とする小円板列を取り除いた場合について研究し、小円板の半径により点分離性が成り立ったり、成り立たなくなったりする現象を解明している。中路氏は有界正則関数環と密接な関係にあるハーディ族上の作用素を研究し、スペクトルの類似概念について興味深い結果を得た。立澤氏は実函数論の立場からウェーブレットを使ってシュレディンガー作用素の固有値の分布についての結果を一般を行った。長坂氏とは、本研究の後継者を育てる上に必要な教科書を執筆し、現在校正中であり、近々出版される。井上氏は局所コンパクト可換群について研究し、テーラーの構造半群の構成法に新しい知見を与えた。泉池氏は単位開円板上の有界正則関数環のイデアルおよび極大イデアル空間の構造について研究を進め、多くの新しい結果を与えた。神保氏はある種の多項式関数の多項式凸包を決定に成功した。複素平面上の単位開円板上に、原点に収束する等比点列を正の実軸上に考え、その点列を中心に互いに交わらない小閉円板と原点を単位開円板から取り除いてできる領域Dを考えると、小閉円板の半径がある程度速く零に収束すると、原点における高階微係数がすべて零となる領域D上の有界正則関数は定数に限る(一致の定理)。一方、単位開円板から原点を除いた領域上の2葉被覆リーマン面Rで、原点に収束する点列上に分岐点をもっていれば、R上の有界正則関数環は単位開円板上の有界正則関数環に同型となることをP.Myrbergが1950頃に示している。そこで、上記領域Dを2葉リーマン面Rに持ち上げた部分リーマン面Eについて考えると、上記と同様に、小閉円板の半径がある程度速く零に収束すると、D上の有界正則関数環とE上の有界正則関数環が同型になる(これを、Myrberg現象と名付けた)。ここで、一致の定理とMyrberg現象の間で、半径が零に収束する速さに違いがあるかどうかを研究した。研究代表者、中井三留、小林保幸の三者による共同研究で一致の定理が成り立てばMyrberg現象が起きるが、逆が成り立たないことを突き止めた。両者の違いがより具体的にどこにあるかは今後の研究課題である。本研究は、研究分担者井上によるHardy族の極値問題の研究、中路によるn次元トーラス上のHardy族の不変部分空間の研究、泉池による単位開円板上の有界正則関数環の構造研究、神保による多変数解析関数環の研究、長坂によるリーマン面の研究と関連しており、情報交換をしながら進めている。リーマン面上の有界正則関数全体のなすバナッハ環が同型ならば、その台となっているリーマン面のロイデン・リゾルーションがいつ等角同値になるかという問題は、ある条件下で正しいが一般には正しくないことは示している。

この事実は、同型問題をより完全な形で解明するためには、有界正則関数環とリーマン面の関係について、より一層深い研究を必要としていることを意味しており、今その進展に苦慮している。他方、この問題に関連して、より状況の解明が容易な2葉被覆面の点分離問題(ミルベルク現象の問題)や、リーマン面上の離散点列上に指定した極を有する有理型関数を有界正則関数を法として求める問題については、中井三留(名工大・名誉教授)および私の学生の小林保幸と共同の研究により進展が得られ、一部は既に発表、更に、発表のため結果をまとめている最中である。長坂とは最近の研究をもとに、複素関数論の教科書をまとめている最中である。神保氏は多変数関数論の専門家であり、有界領域の閉包上で連続な正則関数について研究している。今年度はトーラス上の関数のグラフの多項式凸包の形状についての研究発表を行っている。リーマン面上の有界正則関数環の極大イデアル空間は、n次元複素空間内の多項式凸集合で近似されることが知られており、この観点から本研究の進展に貢献している。リーマン面上の有界正則関数環の最も単純な場合が、単位開円板の場合であり、この場合は極大イデアル空間の様子が詳しく調べられている。泉池による研究は、最近もめざましい進展を遂げており、互いに刺激を受けつつ研究を進めている。また、有界正則関数はハーディ族の特殊な場合であり、様々な領域上のハーディ族とその上の作用素論の研究の進展も著しい。こちらは、中路および井上により進められており、こうした結果もリーマン面の立場からの研究の指針となっている。リーマン面上の有界正則関数全体のなすバナッハ環はリーマン面の幾何的形状を反映している。研究代表者は有界正則関数環の極大イデアル空間にリーマン面の開集合が位相同型に埋め込まれるための必要十分条件を境界で有界な有理型関数の存在により特徴付けたが、このようなリーマン面では、その上の有界正則関数環が同型ならば、土台となるリーマン面が等角同型になる。これを一般化することが同型問題であるが、一般のリーマン面では反例が構成できることも示している。これまで2葉の被覆面に絞って点分離問題の研究を行ってきたが、本年度は、有限葉被覆面について有界正則関数による点分離性の研究を開始した。2葉の被覆面で成功した理由は被覆変換の存在にある。有限葉でも被覆変換群が葉数と同じ位数の巡回群の場合には、2葉被覆面の方法が拡張できる。中路氏は有界正則関数環と密接な関係にあるハーディ族上の作用素を研究し、スペクトルの類似概念について興味深い結果を得た。立澤氏は実函数論の立場からウェーブレットを使ってシュレディンガー作用素の固有値の分布についての結果を一般を行った。長坂氏とは、本研究の後継者を育てる上に必要な教科書を執筆し、現在校正中であり、近々出版される。井上氏は局所コンパクト可換群について研究し、テーラーの構造半群の構成法に新しい知見を与えた。泉池氏は単位開円板上の有界正則関数環のイデアルおよび極大イデアル空間の構造について研究を進め、多くの新しい結果を与えた。神保氏はある種の多項式関数の多項式凸包を決定に成功した。
TLR4を標的とした18F標識DNAアプタマーによる神経炎症イメージング

アルツハイマー病をはじめとする神経変性疾患は、アミロイドβやαシヌクレインなどのタンパクの異常凝集・蓄積が原因とされ、その発症や増悪には炎症が関わることが示唆されている。本研究では、脳内において、この炎症と深く関わっているとされるミクログリアやアストロサイトに特異的に発現し、様々な神経変性疾患において脳内で発現量が増大しているTLR4を標的とする18F標識PETリガンドを開発し、モデル動物における脳内移行性と特異結合を検証する。そして、TLR4の局在、発現量を可視化する18F標識PETリガンドを開発することで、神経変性疾患における治療法の開発に役立てることを目的とする。
環境水質の長期毒性評価のための簡易・高感度バイオアッセイ系の開発と適用

多数の河川水サンプルの水質健全性を評価するために, Daphnia magna(オオミジンコ)を用いて,繁殖試験,並びに河川水中有機物を濃縮して行う短期間での毒性試験を実施した。その結果,河川水の長期的な生態毒性評価手法としてD. magna繁殖試験が有用であることを示した。さらに,同一の河川水サンプルにおいて繁殖試験における産仔数減少率と新規試験における影響程度の間に明確な正の相関が認められ,本短期試験が長期影響を短期間で評価するために適用可能なことが示唆された。環境水,とりわけ河川水には種々多様な微量の有害物質が存在するため,生物検定(バイオアッセイ)を用いて複合毒性として水質リスクを評価する必要性が高まっている。特に,現在わが国においては,急性の影響よりも長期的に影響が現れる毒性の評価が重要であり,生態系への影響の観点からは長期的な生態毒性を定量的に評価することが有用である。本研究の目的は,多地点における河川水サンプルを対象として,Daphnia magna(オオミジンコ)を用いた生態毒性試験を実施し,その結果に基づいて水質健全性レベルを提案することである。試験法として,長期毒性や生殖への影響を高感度で評価できるD.magna繁殖試験を適用した。本試験は化学物質の評価においては重要視されているにも関わらず,環境水を対象とした場合は国内外合わせて数例しか見当たらないため,第一に信頼性の高いデータの取得のための種々の検討を行った。D.magna飼育法を確立し,繁殖試験の対照区においてOECD基準を満たすことを確認した後に,信濃川水系の河川水を用いて本試験を行った。その結果,一部の河川水サンプルにおいて対照区に対して産仔数の有意な減少が見られた一方,河川水のDOCが13mg/Lのレベルにおいては,その値の大小と産仔状況に関連性はなかった。また,対照区において試験水の硬度レベルが大きく異なっても(35,160mg/Las CaCO3),産仔状況に影響は殆どみられていない。したがって,通常の水質特性を示す河川水に対する長期的な生態毒性評価手法としてD.magna繁殖試験が適用できる可能性が示された。次年度以降は,流域の利用状況に差がある地点や採取時期の異なる河川水についても本試験を実施していく予定である。生態系への影響の観点からは特に長期的な生態毒性を定量的に評価することが有用である。試験法として,長期毒性や生殖への影響を高感度で評価できるD.magna繁殖試験を適用する。22年度は,選定したサンプリング地点の河川水を用いて,21年度に確立したD.magna繁殖試験による河川水の水質健全性評価を行った。その結果,対照系と同レベルの産仔数を示すサンプルが半数以上を占めたが,一部のサンプルでは産仔数の有意な減少がみられ,河川水の長期的な生態毒性評価手法として本法が有用であることを示した。一方,D.magna繁殖試験は,長期的な生態影響を高感度で評価できる信頼性が高い方法であるが,試験期間が21日間生長期に渡り手間もかかるため,効率的なデータ取得が一般に困難である。そこで,長期影響を短時間で評価する新規の簡易毒性試験技術の開発について検討した。新規試験は,河川水中有機物を濃縮した試験水を用いてOECD急性遊泳阻害試験に準じて行った。本試験においても遊泳阻害率に明確な差が見られた結果となり,本法の適用可能性を見出した。次年度は本試験と繁殖試験との関連性をより詳細に検討していく計画である。23年度は,選定したサンプリング地点の河川水を用いて,21年度に確立したD.magna繁殖試験による河川水の水質健全性評価を22年度に引き続いて行った。一方,D.magna繁殖試験は,長期的な生態影響を高感度で評価できる信頼性が高い方法であるが,試験期間が21日間と長期に渡り手間もかかるため,効率的なデータ取得が一般に困難である。そこで,長期影響を短時間で評価することの検討を目的とした新規の簡易毒性試験として,河川水中有機物を固相抽出法により40倍まで濃縮した試験水を用いてOECD急性遊泳阻害試験に準じた試験も行い,本試験と繁殖試験との関連性を検討した。

その結果,今回試験した信濃川水系の河川水では,半数程度は対照系と同レベルの産仔数を示したが,一部のサンプルでは産仔数の有意な減少がみられ,河川水の長期的な生態毒性評価手法として本繁殖試験が有用であることが示された。さらに,同一の河川水サンプルを用いて繁殖試験と新規毒性試験を複数回実施した結果,繁殖試験における産仔数減少率と新規試験における急性遊泳阻害率の間に明確な正の相関が認められ,長期毒性を短期間で評価するための本短期試験の有用性が示されるとともに疎水性有機物が長期毒性に寄与していることが裏付けられた。また,水質健全性の評価では,信濃川本流の河川水では地点・時期に関わりなく繁殖試験および新規試験での影響が小さかったことから,水質健全性が高いことが明らかとなった。
ヘリウムビームによる反応表面構造解析装置の開発

本研究の目的は、超音速分子線技術を表面研究に応用し、表面反応や分子線エピタキシ-で作製された表面の構造をその場で観測できる装置を開発することであった。具体的には、基板表面に入射する分子の持つエネルギーをコントロールすることにより表面反応を制御すると同時に、ヘリウムビーム散乱でその特性を調べることの可能な装置の開発を最終的な目標としていた。製作した装置は、大きく分けて、分子線作製装置、試料位置制御用マニピュレーター、回転型質量分析計(二段の差動排気系を含む)、そして真空装置本体および排気系からなる。分子線作製装置はこれまでの経験をいかしたもので、3段の差動排気、入射分子運動エネルギーのコントロール、ともに問題なく動作している。試料位置制御用ゴニオメーターについては、我々が開発した真空用ステッピングモーターを使用したことにより、ヘリウムビーム散乱を行う場合に必要な試料の高精度制御を実現した。回転型質量分析はバックグランドガスを除去するために設置した二段の差動排気系とともに試料の周りを回転できるよう設計した。以下の実験を行い、製作した装置がほぼ目標としていた性能を持つことを確認した。1.ヘリウム原子回折実験を行った。ヘリウムビームを結晶表面に照射したときに散乱されるヘリウム原子強度の角度分布において、Lif(100)表面構造を反映したパターンを観測した。ヘリウムビームによる表面構造解析が可能てらあることが確認できた。2.Ni(100)表面上でヘリウムビーム鏡面反射強度が、表面吸着の被覆率を反映して減少する現象を観測した。3.FTIRを用いてNi(100)表面に吸着した単原子層以下のCOおよびNH_3を検出した。本年度はこれまでの分子線実験の経験を生かし、表面研究用の分子線装置を設計し、アユミ工業(株)で製作を行った。この装置では、表面反応や分子線エピタキシ-で作成される表面の構造をヘリウムビーム散乱を用いて、その場で観測できるようにするのが目的である。そのために、三段に差動排気した真空装置を用い、並進速度と方向性のよく整った分子線を作成して試料表面に照射出来るようにし、表面から散乱した分子線を角度分解してSN比良く測定するために、質量分析管をターボ分子ポンプで二重に差動排気して試料の周りを超高真空を保ちながら回転できるようにした。さらに、分子線の散乱実験では、表面位置や結晶方位の制御、温度(低温から高温まで)の制御、表面の清浄化などの操作が重要なので、我々が開発した超高真空用ステッピングモーターを用いた超高真空用ゴニオメーターを新たに開発し、実験の自動化、高精度化を試みた。試料導入は真空を破らずに行えるように、ロードロック方式を採用した。分析室は上下二段にし、上段では低速電子回折装置(LEED)とオージェ電子分光装置が取り付けられるようになっており、表面構造と表面の清浄さ、化学状態などが分析できるようになっている。また試料表面の清浄化のために、イオンスパッタリングや高温加熱が出来るようになっている。下段はヘリウムビームや反応性ガスビームの散乱実験に加えて、表面に吸着した分子状態を分光学的に研究するために、フーリエ変換赤外分光装置が将来取り付けられる製作した。現状は装置の製作がようやく完了した段階であり、装置の調整や最終的な環境整備は次年度に繰り越された。表面研究用の分子線装置の測定部分が完成した。

さらに分子線の散乱実験では、表面位置や結晶方位の制御、温度(低温から高温まで)の制御、表面の清浄化などの操作が重要なので、我々が開発した超高真空用ステッピングモーターを用いた超高真空用ゴニオメーターを新たに開発し、実験の自動化、高精度化を試みている。試料導入と真空を破らずに行えるように、ロードロック方式を採用した。分析室は上下二段にし、上段では低速電子回折装置(LEED)とオージェ電子分光装置が取り付けられるようになっており、表面構造と表面の清浄さ、化学状態などが分析できるようになっている。また試料表面の清浄化のために、イオンスパッタリングや高温加熱が出来るようになっている。下段はヘリウムビームや反応性ガスビームの散乱実験に加えて、表面に吸着した分子状態を分光学的に研究するために、フーリエ変換赤外分光装置が取り付けられた。装置の製作はほぼ完了したが、予期せぬトラブルもあり、計画どうりの性能を出すように現在調整中である。他の分子装置によるエチレンビームを用いたシリコン表面の炭化反応に関しては多くの新しい知見が得られている。本研究では、超音速分子線技術を表面研究に応用し、表面反応や分子線エピタキシ-で作製された表面の構造をその場で観測することのできる装置を開発することが目的であった。具体的には、基板表面に入射する分子の持つエネルギーをコントロールすることにより表面反応を制御すると同時に、ヘリウムビーム散乱でその特性を調べることの可能な装置の開発を最終的な目標としていた。製作した装置は、大きく分けて、分子線作製装置、試料位置制御用マニピュレーター、回転型質量分析計(二段の差動排気系を含む)、そして真空装置本体および排気系からなる。分子線作製装置は、これまでの経験をいかしたもので、3段の差動排気、入射分子運動エネルギーのコントロール、ともに問題なく動作することを確認した。試料位置制御用ゴニオメーターについては、我々が開発した真空用ステッピングモーターを使用したことにより、ヘリウムビーム散乱を行う場合に必要な試料の高精度制御を実現した。当初、モーターからのガス放出が懸念されたが、とくに真空に対して問題がないことがわかった。回転型質量分析計はバックグランドガスを除去するために設置した二段の差動排気系とともに試料の周りを回転するよう設計したが、真空装置本体との接触部分のシールも実験を行う上で充分であることがわかった。製作した装置を用いてヘリウムビーム散乱実験を行った。絞ったヘリウムビームを結晶表面に照射したときに散乱されたヘリウム原子を質量分析計を回転させながら検出した。結晶試料はLiF(100)を用いた。散乱ヘリウム原子強度の角度分布において、LiF(100)表面構造を反映した位置にピークを観測することができた。ヘリウムビームによる表面構造解析が可能であることが確認できたが、今後は、表面反応の結果現れる新たな表面構造を解析できるものと期待している。
繊維製品の洗浄に関する基礎ならびに応用研究

繊維製品の洗浄における基本的な問題として界面活性剤の固/液界面における吸着をとりあげ、モデル基質としてのアセテートとビニロンに対するアニオン性およびカチオン性界面活性剤の収着等温線を求め、McGregor理論を適用して解析したところ、収着現象を溶液相と基質相間の分配で統一的に説明できた(片山)。浸透ぬれに関して織物の立体構造特性および表面エネルギーとぬれの関係を平衡論ならびに速度論的立場から検討し、織物構造がみかけの撥水性を増大させ、織物のpermeabilityと表面エネルギーが液滴のぬれひろがり速度を支配することを明らかにした(川瀬)。油性よごれの洗浄に関して、グリセリドは遊離ヒドロキシル基の多いものほど油/水界面張力を大きく低下させ、また、アニオン界面活性剤との相互作用により自然乳化をおこさせ、洗浄性を高める効果をもつことがわかった(藤井)。油性よごれの付着性,洗浄性は油/基質/水の付着仕事の値とよい相関性を示した(斉藤)。油よごれの洗浄速度に関する研究では、洗浄速度定数の温度依存性から液晶相の形成が油成よごの洗浄において重要な役割を果たしていることがわかった(黒岩,山田)。一方、粒子よごれの洗浄に関して行われた平衡論的研究から、粒子の繊維への付着は発熱反応であることが示唆された(渡辺)。よごれ粒子のモデルとしての高分子ラテックスの繊維への付着速度のヘテロ凝集理論による解析では、エネルギー障壁の大きさが粒子の付着速度を支配していること(川崎),脂質と粒子の混合よごれの洗浄速度は双方の極性に依存し、極性の大きいものの洗浄性が高いこと(中西)がわかった。洗浄の機械力に関しては、液流,摩擦,変形による衝げきエネルギーの効果が大きく(多田)、層流洗浄実験から求めた粒子除去力は7.6-28μmの範囲では粒子径の大きいものほど大となった(日景)。洗浄の機械力として電気浸透を利用すると効果的であることがわかった(田川)。
網膜色素上皮細胞における極性の発生分化と細胞骨格蛋白の局在の相互関係

1:ラット新生児、個体発生途上の胎児の網膜色素上皮細胞におけるNa,K-ATPaseの局在を免疫組織学的手法で解析した。その結果Na,K-ATPaseは妊娠17日目のラット網膜色素上皮細胞で、すでに頂面側への局在を完成し、以後その局在を変化させることはなかった。Na,K-ATPaseの極性は成熟した網膜の外節との接着とは関係はなかった。2:ブタ網膜色素上皮細胞の培養を行い、細胞極性の形成時期から完成するまでの膜蛋白と細胞骨格蛋白の局在の変化を明らかにし、膜蛋白の分布機構を明らかにしようとしたが、Na,K-ATPase、アンキリン、共検出できなかった。Na,K-ATPaseは培養細胞にて極性を失うことが知られているため、またin vivoにおいてもその数が小量のため検出することは難しいと思われた。またアンキリンの抗体は鶏のものであったため反応しなかったと思われた。3:今回の結果ではNa,K-ATPaseはラット胎児妊娠17日目にて極性の逆転を完成していることがわかり、神経網膜が成熟してから極性の逆転が完成されるのではないということがあきらかになったが、他の細胞骨格蛋白との関係は明らかにはならなかった。しかし成熟した神経網膜が極性の逆転に関係するのでは?という考え方は除外できた。
活性点分離の概念を機軸とする酸化的炭素－炭素結合形成反応の開発

活性点分離の概念に基づき、ユビキタスな炭素ー水素結合を炭素ー炭素結合へと直接変換する酸化的炭素ー炭素結合形成反応の開発に成功した。また、電解ヒドロキシ化をキーステップとすることで、炭素ー水素結合を炭素ー炭素結合へと間接的に変換する酸化的炭素ー炭素結合形成反応の開発にも成功した。さらに、電解反応において陽極と陰極が活性点分離されていることに基づき、ベンジルアルコールを出発物質とするβ-ニトロアルコールのワンポット電解合成(両極電解合成)に成功した。本研究では、我々がこれまでの研究過程で提唱した有機電解合成における活性点分離の概念を方法論的原理の基盤とし、炭素一水素結合を炭素一炭素結合へと直接変換する酸化的炭素一炭素結合形成反応を新たに開発することを目的とする。平成23年度は、有機電解合成における活性点分離の概念に基づき"電解酸化を受けない炭素求核剤"を創製するために、イオン結合や共役酸塩基対を利用して炭素求核剤を固体に固定化する方法について検討を行うとともに、固体に固定化された炭素求核剤が"電解酸化を受けない炭素求核剤"として機能するかについて電気化学的に検討を行った。まず、イオン結合を利用してシアン化物イオンやアセチリド、さらにはNO2を固体(-NMe3+末端)に固定化することに成功し、これらの固体に固定化された(炭素)求核剤は何れも"電解酸化を受けない(炭素)求核剤"として機能することを電気化学的に明らかにした。一方、炭素求核剤である酸と固体塩基の酸塩基反応により、炭素求核剤を共役酸塩基対として固体(塩基末端)に固定化することにも成功し、これらの固体に固定化された炭素求核剤は何れも"電解酸化を受けない炭素求核剤"として機能することを電気化学的に明らかにした。また、有機化合物の電解酸化により生成する炭素カチオンが固体酸存在下において安定化もしくは固体酸末端に固定化されることも明らかにした。これらの研究成果は本研究の方法論的原理の妥当性を示すものであり、平成24年度以降に有機化合物の電解酸化により生成する炭素カチオンと固体に固定化された炭素求核剤を直接反応させることで酸化的炭素-炭素結合形成反応が開発出来るものと期待される。本研究では、我々がこれまでの研究過程で提唱した“有機電解合成における活性点分離の概念"を方法論的原理の基盤とし、炭素ー水素結合を炭素ー炭素結合へと直接変換する酸化的炭素ー炭素結合形成反応を新たに開発することを目的とした。すなわち、有機電解合成における活性点分離の概念を炭素求核剤に適応することで“電解酸化を受けない炭素求核剤"を創製し、有機化合物の電解酸化により生成する炭素カチオンと“電解酸化を受けない炭素求核剤"を直接反応させ、従来法では困難であった1段階での酸化的炭素ー炭素結合形成反応を開発することを目的とした。本目的を達成するために、平成25年度は以下の検討を行った。(1)電解酸化を受けない炭素求核剤を用いる酸化的炭素ー炭素結合形成反応の開発イオン結合を介してアセチリドを固体に固定化できることを見出した。しかしながら、アセチリドはイオン交換反応によって固体から流出することが明らかになった。(2)固体酸または強酸存在下におけるカルバメート類の電解酸化反応とその炭素ー炭素結合反応への応用(ワンポットでの酸化的炭素ー炭素結合形成反応の開発)平成23ー24年度の研究において、有機化合物の電解酸化により生成する炭素カチオンは固体酸だけではなく強酸存在下においても安定化するものと考えていたが、平成25年度の研究において、炭素カチオンはその等価体であるヒドロキシ化体として存在することが明らかになり、固体酸や強酸はヒドロキシ化体を活性化し、炭素カチオンを再生する役割を果たしていることが明らかになった。本目的を達成するために、平成24年度は以下の検討を行った。1電解酸化を受けない炭素求核剤を用いる酸化的炭素ー炭素結合形成反応の開発平成23年度の研究において、炭素求核剤をイオン結合や共役酸塩基対を利用することで固体に固定化することに成功し、それらが“電解酸化を受けない炭素求核剤"として機能することを明らかにした。これに対し、平成24年度の研究において、“電解酸化を受けない炭素求核剤"を用いる酸化的炭素ー炭素結合形成反応の開発を行った。

しかしながら、長い反応時間や支持電解質とのアニオン交換反応により電解酸化を受けないはずの炭素求核剤が電解酸化を受けてしまうという新たな問題点が明らかになった。2固体酸存在下におけるカルバメート類の電解酸化反応とその炭素ー炭素結合形成反応への応用平成23年度の研究において、有機化合物の電解酸化により生成する炭素カチオンが固体酸存在下において安定化もしくは固体酸末端に固定化されることを明らかにした。これに対し、平成24年度の研究において、有機化合物の電解酸化により生成する炭素カチオンは固体酸だけではなく強酸存在下においても安定化することを明らかにした。本研究では、我々がこれまでの研究過程で提唱した有機電解合成における活性点分離の概念を方法論的原理の基盤とし、ユビキタスな炭素ー水素結合を炭素ー炭素結合へと酸化的に直接または間接的に変換する酸化的炭素ー炭素結合形成反応や、ワンポットで電解反応を含む多段階反応を行うワンポット電解合成法を確立することを主な目的とした。1.電解酸化を受けない炭素求核剤を用いる酸化的炭素ー炭素結合形成反応の開発:平成25年度までに、固体に固定化したシアノ化剤を用いる酸化的シアノ化に成功したのに対し、平成26年度はその他の炭素求核剤の利用について検討を行った。しかしながら、電解酸化を受けない炭素求核剤を新たに創製することはできなかった。2.電解ヒドロキシ化をキーステップとする酸化的炭素ー炭素結合形成反応の開発:カルバメートの電解ヒドロキシ化によって生成するヒドロキシ化体(N-アシルイミニウムイオン等価体)を酸(固体酸を含む)存在下において炭素求核剤と反応させることで、ワンポットでの酸化的炭素ー炭素結合形成反応を高収率で行うことに成功した。3.活性点分離を利用したワンポット電解反応(両極電解合成法)の開発:陽極でのベンジルアルコールの電解酸化によるベンズアルデヒドの生成と、陰極でのニトロメタンの電解還元によるニトロメチルアニオンの生成を組み合わせることで、β-ニトロアルコールをワンポットで、さらに良好な収率で合成することに成功した。26年度が最終年度であるため、記入しない。有機電気化学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度の当初の計画は、炭素求核剤を固体に固定化する方法を検討するとともに、固体に固定化された炭素求核剤が"電解酸化を受けない炭素求核剤"として機能するのかを電気化学的に検証することであった。これに対し、炭素求核剤をイオン結合や共役酸塩基対を利用することで固体に固定化することに成功し、それらが"電解酸化を受けない炭素求核剤"として機能することを明らかにできたため。平成25年度当初の計画は、(1)電解酸化を受けない炭素求核剤を用いる酸化的炭素ー炭素結合形成反応の開発と、(2)固体酸または強酸存在下におけるカルバメート類の電解酸化反応とその炭素ー炭素結合反応への応用(ワンポットでの酸化的炭素ー炭素結合形成反応の開発)について検討を行うことであった。これに対し、(1)については酸化的炭素ー炭素結合形成反応のみならずそのワンポット反応への応用の可能性が示され、(2)については反応中間体であるN-アシルイミニウムイオン等価体が対応するヒドロキシ化体であることが明らかになったことから、おおむね順調に進展していると判断する。
アインシュタイン・ドハース効果を用いた有機分子モーターの創製

アインシュタイン・ドハース効果を利用し、スピン注入によって駆動する有機分子モーターを実現することを目的とした研究を行った。有機分子の回転を走査トンネル顕微鏡(STM)の探針からのトンネル電流で駆動し、同時にSTMで観察するためには、分子に対する回転軸を導入することが不可欠である。Au(111)表面のヘリングボーン構造に自発的に形成される単原子不純物が回転軸の役割を果たし、このサイトに優先的に吸着した白金ポルフィリン分子誘導体がローターとなって再現性の良い回転動作を示すことを見出した。単一分子レベルでの磁性有機分子の観測と制御は、有機スピントロニクス分野における非常に重要な課題である。本研究課題では、固体表面上に展開した有機分子に磁性STM探針からスピンを注入し、アインシュタイン・ドハース効果の原理を用いて有機分子を回転させることを目的として研究を行った。有機分子は真空蒸着の容易なポルフィリンを用いた。また、スピン角運動量から軌道角運動量に転写することを目的として、分子の中心にスピン軌道相互作用の大きなPt原子を配位結合させたものを合成して用いた。超高真空中で銅(111)清浄表面に基板に吸着させたところ、ポルフィリン分子は異なる2種類のコンフォメーションを取ることがわかった。これは強い分子ー基板間相互作用の存在を示唆しており、分子回転には不利であることがわかった。この起源を明らかにするため、現在、吸着分子電子状態の理論計算を行っている。分子ー基板相互作用を減らすために、以下の2つの方法を試みた。一つは、絶縁体であるNaClを2原子層程度基板上に成長させ、分子との相互作用をファンデルワールス力のみに限定する方法であり、もう一つはブチル基を分子に付加させてスペーサーとし、分子のπ電子と金属基板との直接的な相互作用を避ける方法である。特に後者の方法が有効であり、ブチル基を付加したポルフィリンは非常に基板表面で移動しやすいことを見出した。これまでに探針の影響を受けて分子回転を行う様子を観察することに成功している。しかし、回転と同時に分子の平行移動も起こるため、分子回転軸を安定化させる条件を調べている。現在、有機分子の回転方向をより明確にするため、一部のブチル基にマーカーをつけた非対称なポルフィリン分子を用いて実験を継続している。
ミトコンドリア内葉酸代謝酵素を阻害したときのがん微小環境変化の解析

我々はヒトがん細胞株においてミトコンドリア内葉酸代謝酵素であるMTHFD2をノックダウンし、免疫不全マウスに移植すると、細胞増殖が顕著に遅くなるだけでなく、腫瘍原生能も低下することを明らかにした。しかし、この移植実験系ではがん細胞の微小環境が自然にできる腫瘍組織と大きく異なり、がん細胞と間質細胞の相互作用については十分に評価することができなかった。そこで、本研究では乳がんマウスモデルを用い、自然にできる腫瘍に近い状態においてMTHFD2の機能を阻害した時、がん細胞と間質細胞の相互作用がどうのように変化するのか、そして形成される腫瘍の性質がどのように変化するのか、という二点について明らかにする。
癌抑制遺伝子mda-7による肝細胞癌に対する抗腫瘍効果の検討

肝動脈投与における適正なウィルス投与量および安全性の検討(ラット肝腫瘍モデル)肝腫瘍モデルを用い、肝動脈内投与を行うウィルス投与量を5×10^8vp、5×10^9vp、5×10^<10>vpと変化させ肝腫瘍に対する抗腫瘍効果を比較した。ジエチルエーテルによる吸入麻酔後、開腹下にて肝動脈内にウィルスを投与した。各群での抗腫瘍効果に有意差は認められない結果であった。肝腫瘍モデル作成において、統一された大きさの腫瘍モデルではないことが要因の一つと考えられた。さらに複数回投与による安全性を検討した。その方法としてはウィルス投与を単回投与群、隔日2回投与群、隔週2回投与群、隔月2回投与群に分けそれぞれ腫瘍に対する治療効果、肝機能の評価、ならびに毒性評価を行った。治療効果群では有意差を認めず、また肝機能評価においては有意な肝毒性を示す結果は得られなかった。平成16年度、17年度の実験により、ラット肝細胞癌モデルにおいて、in vivoにおけるmda-7遺伝子の発現およびアポトーシスの誘導が確認され、またAd-mda7が抗腫瘍効果を有することが示唆された。今年度の実験においては、in vivoでの実際の治療方法を加味した抗腫瘍効果を検討したが、腫瘍モデルの作成が困難であることと、一定の大きさの腫瘍モデルが作成できないことより、mda7を用いた肝細胞癌に対する経動脈治療の有用性は明らかにできなかったと考える。今後、腫瘍モデル数を増やし、一定の大きさの腫瘍モデル群を選別した上での検討が必要であると考えられた。マウス皮下腫瘍モデルでの抗腫瘍効果の検討ヌードマウス磐部皮下に5×10^6個のHepG2細胞(ヒト肝細胞癌細胞株)を接種し皮下腫瘍を作成した。皮下腫瘍の体積が50mm^3100mm^3になった時点でmda-7遺伝子を組み込んだ5型アデノウィルス(Ad-mda-7)の投与を開始した。Ad-mda-7の投与は3回腫瘍内投与を行った。Ad-mda-7投与終了時から腫瘍径を計測、体積を換算し、I PBS投与群(1日おきに3回、PBS100μ1を腫瘍内局注する)の3群間で比較検討した結果、Ad-mda-7群は他の2群と比較して有意に腫瘍の縮小傾向が認められた。次に腫瘍を摘出し重量を測定、ホルマリン固定し蛋白発現の検討、アポトーシスの発現の検討を行った。薬液投与量はPBS 100μlを基本量としこれにウィルス数として5×10^9個(viral particles: vp)を一回投与量とした。治療遺伝子に対する対照としてLuciferase遺伝子を発現するアデノウィルス(Ad-Luc)を同量用いた。摘出した腫瘍のTUNEL染色によりアポトーシスの有無を検討した結果、Ad-mda-7群において腫瘍細胞のアポトーシスが認められたが、他の2群においては同様のアポトーシスを示唆する所見は認められなかった。このことより、Ad-mda-7はヒト肝細胞癌細胞に対してアポトーシスを惹起し、抗腫瘍効果を有すると考えられた。ラット肝腫瘍モデルでの導入遺伝子発現およびアポトーシス誘導の検討Wistarラットにdiethylnitrosamine (DENA) 10mg/kg/dayとphenobarbital 50mg/kg/dayを16週にわたり経口投与(飲水に混入)し、自然発生の肝硬変、肝細胞癌モデルを作成した。1全身麻酔下に開腹し腫瘍の存在を確認した。ノギスを用いて腫瘍の最大直径と最小直径を計測した。27G針を用いて肝動脈内にリピオドール200μl、続いて薬液(PBS100μl、Ad-mda-7 5×10^9vp in 100μl PBS、Ad-Luc 5×10^9vp in 100μl PBS)を注入した。刺入部は圧迫止血し、閉腹した。2 1週間後に再開腹し肝腫瘍の大きさの変化を計測した後に肝臓を摘出した。肝腫瘍を形成を認めるモデルと腫瘍の形成を認めないモデルがあり、また腫瘍の大きさは一定の大きさに統一されない結果であった。3摘出肝臓の免疫組織染色によりmda-7遺伝子の発現を確認した。また、TUNEL法によりアポトーシス細胞を検出し、ヘキスト33528によりアポトーシス細胞の存在を確認した。ラット肝細胞癌モデルにおいて、in vivoにおけるmda-7遺伝子の発現およびアポトーシスの誘導が確認された。今後、上記肝腫瘍モデルを用い、肝動脈内投与を行うウィルス投与量を5×10^8vp、5×10^9vp、5×10^<10>vpと変化させ肝腫瘍に対する抗腫瘍効果を比較する。また1日目、3日目、7日目、14日目での肝機能を採血による生化学検査にて比較する。また、各時点での体重変化を比較する。さらに複数回投与による安全性を検討する。その方法としてはウィルス投与を単回投与群、隔日2回投与群、隔週2回投与群、隔月2回投与群に分けそれぞれ腫瘍に対する治療効果、肝機能の評価、ならびに毒性評価を行う。

ジエチルエーテルによる吸入麻酔後、開腹下にて肝動脈内にウィルスを投与した。各群での抗腫瘍効果に有意差は認められない結果であった。肝腫瘍モデル作成において、統一された大きさの腫瘍モデルではないことが要因の一つと考えられた。さらに複数回投与による安全性を検討した。その方法としてはウィルス投与を単回投与群、隔日2回投与群、隔週2回投与群、隔月2回投与群に分けそれぞれ腫瘍に対する治療効果、肝機能の評価、ならびに毒性評価を行った。治療効果群では有意差を認めず、また肝機能評価においては有意な肝毒性を示す結果は得られなかった。平成16年度、17年度の実験により、ラット肝細胞癌モデルにおいて、in vivoにおけるmda-7遺伝子の発現およびアポトーシスの誘導が確認され、またAd-mda7が抗腫瘍効果を有することが示唆された。今年度の実験においては、in vivoでの実際の治療方法を加味した抗腫瘍効果を検討したが、腫瘍モデルの作成が困難であることと、一定の大きさの腫瘍モデルが作成できないことより、mda7を用いた肝細胞癌に対する経動脈治療の有用性は明らかにできなかったと考える。今後、腫瘍モデル数を増やし、一定の大きさの腫瘍モデル群を選別した上での検討が必要であると考えられた。
干渉計を用いたエキゾチック素粒子の探索のための基礎研究

存在が予言されながら、いまだ検出されていない粒子(エキゾチック素粒子)の探索そして発見は素粒子物理学及び宇宙論にとって非常に大きな意味を持つ。本研究の目的は、マイケルソン干渉計を用いたエキゾチック素粒子探索の基礎技術の確立である。従来の検出方法は素粒子が検出器にエネルギーを落とすことを利用していたが、ここでは新たな方法、素粒子が運動量を落とすことを利用する。従来の方法より感度は1桁高い。干渉計の構成要素に関する研究(鏡とその懸架系の組立、冷却試験、雑音の見積もりなど)はほぼ終わった。干渉計を組み立てて、試験観測運転を行うのが次のステップである。本研究概要:本研究は低温モノリシック振り子の動きをマイケルソン干渉計で観測し、エキゾチック素粒子によって励起される振り子振動を検出する装置の開発を行うのが目的である。申請時の平成27年度の目標は低温モノリシック振り子の開発である。(1)組み上げ手順と強度:安全に組み上げることは可能か、及び想定され得る揺れに対する強度の確認を行った。まず組み立てのためのジグなどを開発し、実際に低温モノリシック振り子の組み立てた。無事終了し、また組み立て方のノウハウを習得した。組み立てたのちに何回かの地震が起こったが、破損しなかった(大きな揺れを回避する保護装置を入れていたため)。以上のことから安全に組み立てられること、またよほどの大きな地震や事故がない限り破損しないことが確認された。(2)冷却及び熱負荷試験:冷却時間が十分短いか、想定される熱負荷のもと温度を低温を保てるかを調べた。まず組み立てたモノリシック振り子を冷却した。目標である10K程度以下まで冷却でき、予期せぬ大きな熱負荷はないことを確認した。冷却時間は数日である。これはクライオスタット自体の冷却より少し長い程度で予想通りであり、また長期観測において深刻な問題とならない。さらに振り子につけたヒーターに電流を流し、ヒーターによる熱と振り子の各場所の温度の関係を調べた。振り子内部に大きな温度差は生じなかったが、振り子の支持機構と振り子の根元の間に比較的大きな熱抵抗があることがわかった。またこれらの測定のためすでに10回程度の冷却と昇温を繰り返したが、熱収縮などによって振り子が破損することなかった。以上のことから長期運転に耐えられると考えている。振り子の支持機構と振り子の根元の間に比較的大きな熱抵抗が発見された。十分に振り子を冷却するためにはこの熱抵抗の問題を解決する必要がある。申請時には平成27年度に熱雑音の評価を行う予定であった。しかし熱雑音の大きさは熱抵抗の対策に依存するため、この対策が決定される前に行うことはあまり意味がない。よって熱抵抗問題の解決が急務である。本研究概要:本研究は低温モノリシック振り子(サファイアの鏡とサファイアファイバからなる)の動きをマイケルソン干渉計で観測し、未知のエキゾチック素粒子によって励起される振り子振動を検出する装置の開発を行うのが目的である。平成27年度にはモノリシック振り子の組み上げ手順を確立し、冷却および熱負荷試験を行った。振り子の支持機構と振り子の根元の間に大きな熱抵抗があることがわかり(これは低温に維持するうえで問題となる)、平成28年度の課題となっていた。平成28年度に行ったことは以下のようになる。(1)熱抵抗の低減:平成27年度に発見した熱抵抗の低減を試みた。振り子の根元のクランプの改良により熱抵抗は十分に小さくなった。(2)サファイアファイバの強度試験:平成27年度はモノリシック振り子を組み立てて自重を支えることができることを確認した。しかし今年度サファイアファイバを交換したところ組立の最中にサファイアファイバが破損した。調べたところファイバ自体の強度に問題があることが判明した。干渉計を組み立てる(複数本のファイバが必要)ことを鑑み、手持ちのファイバ全ての強度試験を行った。幸い強度が足りないのは一部のものだけあった。強度が足りない理由も突き止めた。これを元に改良を行うので今後製作されるファイバにはこのような問題は起きないと考えている。(3)熱雑音の見積もり:モノリシック振り子の機械的散逸(Q値の逆数)を測定して熱雑音を見積もった。残念ながら散逸(熱雑音)は目標より大きかった。他の接合の仕方も検討しているが、来年度はとりあえず熱雑音のことは無視して干渉計の組立に入る。平成28年度に発見した振り子の支持機構と振り子の根元の間の熱抵抗の低減に時間がかかった。これは冷却のうえで無視できない問題なのでさらに進める前に解決する必要があった。幸い十分低減することができた。ファイバの強度の問題が判明し、強度試験を行ったがこれも遅延の原因となっている。幸いこれも解決することができた。本研究概要:本研究は低温モノリシック振り子(サファイア鏡とサファイアファイバからなる)の動きをマイケルソン干渉計で観測し、未知のエキゾチック素粒子によって励起される振り子振動を検出する装置の開発を行うのが目的である。平成28年度までに振り子の組立手順を確立し、冷却及び熱負荷試験を行った。想定された温度まで冷えること、さらに想定される熱負荷を与えても温度は十分低いことを確認した。平成28年度から平成29年度までに問題が起こった。

振り子組立のサファイア部品(鏡を吊るすファイバとブレードスプリングの2種類がある。これまでブレードスプリングのことは記述していなかったが、縦方向の振動の伝播の抑制のために導入した)の破損である。手持ちのすべてのファイバとスプリングの強度試験を行った。幸い強度が足りないのは一部のみであることがわかった。また破損の原因はそれら個体の強度の欠如であり、組立手順ではないことを確認した。しかし万が一のことを備えて、破損したときに落下した鏡をすぐ受け止めることができる機構を改良した。また平成28年度までにモノリシック振り子の機械的散逸(Q値の逆数)を測定して熱雑音を見積もった。残念ながら散逸(熱雑音)は目標より大きかった。調べた結果、理由の一つとしてブレードスプリングの散逸が大きかった。この原因としては(複雑な)加工や研磨のため散逸を導入していることが考えられる。そこで形状をよりシンプルな円板にし、研磨過程が異なるものをテストサンプルとして2つ購入した。平成29年度に干渉計の試験運転を行う予定であったが、上記のサファイア部品の破損とその対応のためできなかった。しかしこれらは克服されたので早急に干渉計を組み運転を行う予定である。さらに上記をサファイアの円板のQ値を測定して、ブレードスプリングの今後の改良の指針とする。存在が予言されながら、いまだ検出されていない粒子(エキゾチック素粒子)の探索そして発見は素粒子物理学及び宇宙論にとって非常に大きな意味を持つ。本研究の目的は、マイケルソン干渉計を用いたエキゾチック素粒子探索の基礎技術の確立である。従来の検出方法は素粒子が検出器にエネルギーを落とすことを利用していたが、ここでは新たな方法、素粒子が運動量を落とすことを利用する。従来の方法より感度は1桁高い。干渉計の構成要素に関する研究(鏡とその懸架系の組立、冷却試験、雑音の見積もりなど)はほぼ終わった。干渉計を組み立てて、試験観測運転を行うのが次のステップである。概略:まず平成27年度の積み残しである熱抵抗の対策と熱雑音の見積もりを行う。このあとに干渉計のくみ上げと調整、試験的長期運転とデータ解析を行う。(1)熱抵抗の対策:支持機構と振り子の根元の熱抵抗を低減する。既にいくつかの案(接触面積を増やすなど)を実験で検証する準備を進めている。このいずれかの方法でこの問題は解決できると予想している。(2)熱雑音の見積もり:冷却したうえで、ふりこの機械的散逸を評価。測定された散逸と揺動散逸定理を用いて熱雑音を見積もり、充分に小さいことを確認する。熱雑音は熱抵抗の対策に依存するため、必要であれば再度熱抵抗対策の改良を行う。(3)干渉計のくみ上げと調整:低温モノリシック振り子を用いてマイケルソン干渉計を組む。そのうえで調整を行う。まず少なくとも短期的(1日程度)に安定に運転できるように調整し、そのうえで雑音が小さくなるように調整を行う。以上が申請時の平成28年度の予定であった。多少遅れているが、安定運転に必要な調整までは行う予定である。(4)試験的長期運転とデータ解析:まず1週間ほどの運転から始まり2,3ヶ月程度の長さの運転を行う。これによって長期運転のノウハウを得る。