hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規シスチン輸送体の同定とシスチン尿症患者の遺伝子解析

腎近位尿細管のシスチン輸送体は、1回膜貫通型のシスチン輸送活性化因子rBAT(related to b0,+amino acid transporter)と輸送体本体が連結するによって形成される。輸送体本体の分子実体として12回膜貫通型タンパク質BAT1(b0,+-type amino acid transporter 1)が明らかにされたが、さらに未同定の輸送体がrBATとヘテロ二量体を形成すると想定されている。本研究は、このrBATの第二のパートナーを同定し、そのシスチン尿症との関わりを明らかにすることを目的として行われた。平成15年度は、rBATの第二のパートナーの同定のために、プロテオミクスのアブローチを採用した。すなわち、rBATとジスルフィド結合を介して連結するタンパク質の探索のために、rBATとグルタチン-S-トランスフェラーゼとの融合タンパク質をコードするcDNAを作製し、発現ベクターに組み込み、マウス胚に注入することによって、これを強制発現するトランスジェニックマウスを作製した。尾ゲノムDNAを用いたPCRにより遺伝子の導入を確認したマウスの腎を用いて、抗グルタチン-S-トランスフェラーゼ抗体によるウエスタンブロットを行ったところ、融合タンパク質が強発現していることが明らかになった。この腎ホモジェネートから膜タンパク質を抽出し、グルタチオンカラムで精製し、還元したのち二次元電気同定を行い、候補スポットを得た。候補スポットをゲル内消化し、マススペクトロメトリーによるタンパク質同定が進行中である。腎近位尿細管のシスチン輸送体は、1回膜貫通型のシスチン輸送活性化因子rBAT (related to b0,+ amino acid transporter)と輸送体本体が連結するによって形成される。輸送体本体の分子実体として12回膜貫通型タンパク質BAT1 (b0, + -type amino acid transporter 1)が明らかにされたが、さらに未同定の輸送体がrBATとヘテロ二量体を形成すると想定されている。本研究は、このrBATの第二のパートナーを同定し、そのシスチン尿症との関わりを明らかにすることを目的とする。rBATの第二のパートナーのcDNAクローニングは、以下の2つのアプローチを平行して進行させる。a)シーケンスデータベースを用いた探索。すでに同定されているrBATのパートナーBAT1の塩基配列を用いて、ESTデータベース及びマウスゲノムデータベースを検索し、BAT1と類似の新規配列を探索した。その結果3種の新規配列(A、B、C)を同定し、その全長cDNAをクローニングした。新規配列Aは、塩基性アミノ酸トランスポーターCAT3と最も高い相同性があり、アフリカツメガエル卵母細胞に発現させることにより、アルギニン、オルニチン、リジンを輸送することが明らかになった。新規配列Bは、アミノ酸配列上最もBAT1に近く、卵母細胞への単独発現では輸送活性を示さなかったため、卵母細胞発現系への4F2hcとの共発現実験、HEK293細胞へのrBATとの共発現実験を進行させている。b)rBATとジスルフィド結合を介して連結するタンパク質の同定。rBATとグルタチンS-トランスフェラーゼとの融合タンパク質をコードするcDNAを作製し、既に発現ベクターに組み込んだ。これを強制発現させるトランスジェニックマウスを作製中である。強制発現マウスの腎からタンパク質を精製し、グルタチオンカラムで精製し、同定する。
ホスファチジルイノシトール3-キナーゼ情報伝達と細胞周期マシナリーとの分子連関

平成12年度において以下の成果が得られた。1.70kDa S6キナーゼは、現在、PI3キナーゼの増殖に対する促進効果を仲介する最も重要なエフェクター分子と考えられているが、S6キナーゼがサイクリンD1発現に関与しているか否かを、特異的阻害剤rapamycinを用いて検討した。その結果、成長因子で刺激していない細胞において野生型PI3キナーゼを発現させた場合のサイクリンD1誘導はrapamycinで完全に抑制されるのに対し、成長因子で刺激した場合のサイクリンD1誘導はrapamycinでほとんど抑制されず、S6キナーゼのサイクリンD1発現への関与が細胞の状況に依存していることが明らかとなった。2.PI3キナーゼからサイクリンD1発現への経路に、PI3キナーゼの下流においてRas-MEK-ERK系の関与が存在するか否かを、Ras,MEK,ERKの優性不活型変異体発現ベクターのトランスフェクションやMEK阻害剤(PD98059)を用いて検討した。その結果、Ras-MEK-ERK系はPI3キナーゼの下流ではなく、これと平行して活性化されることがサイクリンD1発現に必要であることが明らかとなった。3.PI3キナーゼによるサイクリンD1発現誘導にCキナーゼ(PKC)アイソフォーム、PKB/AktやRac-JNK系が関与しているか否かを、各々の優性不活型変異体を用いて検討した結果、これらの関与を強力に示唆する所見は得られなかった。成長因子によるホスファチジルイノシトール(PI)3キナーゼ活性化と細胞周期G1-S進行との分子連関について、平成11年度において以下の成果が得られた。1.へテロ2量体PI3キナーゼの触媒サブユニット(p110)、調節サブユニット(p85)各々の優性不活型(DN-)変異体(DN-p110、DN-p85)と、トランスフェクション・マーカーとしてのβ-ガラクトシダーゼをNIH3T3線維芽細胞にコ・トランスフェクションにより発現させた後、成長因子で増殖刺激した。サイクリンD1蛋白とβ-ガラクトシダーゼの発現を二重免疫蛍光抗体法により検出した。その結果、いづれの優性不活型変異体もサイクリンD1発現を特異的に抑制することを見い出した。野生型p85、p110は無効であった。2.PI3キナーゼがサイクリンD1発現誘導のどのレベルで関与しているかを明らかにするため、PI3キナーゼ阻害剤(wortmannin,LY294002)がサイクリンD1mRNA、蛋白発現のどの段階を抑制するかを、ノーザン解析、ウエスタン解析により検討した。その結果、PI3キナーゼ活性は成長因子によるサイクリンD1mRNAレベル上昇に必要であることが明らかとなった。3.PI3キナーゼp110触媒サブユニットの構成活性型変異体をβ-ガラクトシダーゼと共にトランジエントトランスフェクションにより細胞に発現させた。血清を除去してG0期へ導入した状態において、β-ガラクトシダーゼ発現細胞のみがサイクリンD1蛋白を発現することを見い出した。以上から、PI3キナーゼは、成長因子によるサイクリンD1発現に必要かつ十分たりうることが明らかとなった。1.70kDaS6キナーゼは、現在、PI3キナーゼの増殖に対する促進効果を仲介する最も重要なエフェクター分子と考えられているが、S6キナーゼがサイクリンD1発現に関与しているか否かを、特異的阻害剤rapamucinを用いて検討した。

2.PI3キナーゼからサイクリンD1発現への経路に、PI3キナーゼの下流においてRas-MEK-ERK系の関与が存在するか否かを、Ras,MEK,ERKの優性不活型変異体発現ベクターのトランスフェクションやMEK阻害剤(PD98059)を用いて検討した。その結果、Ras-MEK-ERK系はPI3キナーゼの下流ではなく、これと平行して活性化されることがサイクリンD1発現に必要であることが明らかとなった。3.PI3キナーゼによるサイクリンD1発現誘導にCキナーゼ(PKC)アイソフォーム、PKB/AktやRac-JNK系が関与しているか否かを、各々の優性不活型変異体を用いて検討した結果、これらの関与を強力に示唆する所見は得られなかった。
温度成層型蓄熱システムの最適運転法に関する研究

空調用蓄熱システムの最適運転法を検討する目的に向けて、実際的な運転条件でのシミュレーションを可能とするために、種々の変動入力条件下での模型実験から槽内混合特性を明らかにすることにより、任意の変動入力条件に対応した槽内混合モデルを作成した。また、蓄熱システム全体の運転特性をシミュレートするための冷凍機の運転特性のモデル化に関する基礎的な検討を行った。本研究で得られた研究成果を以下に列挙する。1.バルブコントローラを用いた流量制御装置を作成し、入力条件の変動周期を変化させた場合、入力が連続的な場合と断続的な場合等についての槽内混合特性を把握するための実験を行い、槽内混合モデルのアルゴリスムを検討し、任意の変動入力条件に対応したモデルを作成した。2.実際の蓄熱システムにおける蓄熱・放熱サイクルを模擬した入力条件の下での槽内混合特性を把握するための実験を行い、槽内混合モデルの精度を確認した。3.実稼働している蓄熱システムの実測結果を利用して、蓄熱時と放熱時のシミュレーションを行い、実測と計算による槽内温度分布の推移を比較し、槽内混合モデルが十分な精度であることを確認した。4.取水口の形状と位置の影響を組み入れるために、水平円管取水口周辺の流速および水温を計測し、比較的簡易ではあるが十分な精度を持つ取水口モデルを作成した。5.冷凍機の運転特性のモデル化の試みとして、空冷ヒートポンプに関して、基本的な冷媒サイクルと凝縮器、蒸発器、圧縮機のそれぞれをモデル化することにより、凝縮器や蒸発器への入口空気温度や風量が様々に変化する場合でも蒸発器出口温度を予測できるモデルの検討を行った。空調用蓄熱システムの最適運転法を検討する目的に向けて、実際的な種々の運転条件の下でのシミュレーションを可能とするために、本年度は、種々の変動入力条件下での模型実験により温度成層型蓄熱槽の槽内混合特性を明らかにし、以下の研究に取り込み、任意の変動入力条件に対応した槽内混合モデルを作成した。1.バルブコントローラを用いた流量制御装置を作成し、バルブ開度と流量との関係を計測して、制御プログラムに組み込むことにより、入力流量を任意に変化させることを可能とした。2.入力条件が大きく変動する場合と小さく変動する場合についての槽内混合特性を把握するための実験を行い、任意変動入力に対応した槽内混合モデルの基本アルゴリズムを検討した。3.入力が連続的な場合と断続的な場合についての槽内混合特性を把握するための実験を行い、断続的な場合には、一旦形成された温度成層部が中断後の入力により乱されることを見いだし、不十分ながらも槽内混合モデルが対応できることを確認した。4.取水口の形状と位置の影響を組み入れるために、簡易ではあるが十分な精度を持つ取水口モデルを作成した。5.実稼動している蓄熱システムの実測結果を利用して、蓄熱時と放熱時のシミュレーションを行い、実測と計算による槽内温度分布の推移を比較し、槽内混合モデルが十分な精度であることを確認した。6.実際の蓄熱システムにおける蓄熱・放熱サイクルを模擬した入力条件の下での槽内混合特性を把握するための実験を行い、槽内混合モデルの精度を確認する。

1.バルブコントローラを用いた流量制御装置を作成し、入力条件の変動周期を変化させた場合、入力が連続的な場合と断続的な場合等についての槽内混合特性を把握するための実験を行い、槽内混合モデルのアルゴリズムを検討し、任意の変動入力条件に対応したモデルを作成した。2.実際の蓄熱システムにおける蓄熱・放熱サイクルを模擬した入力条件の下での槽内混合特性を把握するための実験を行い、槽内混合モデルの精度を確認した。3.実稼働している蓄熱システムの実測結果を利用して、蓄熱時と放熱時のシミュレーションを行い、実測と計算による槽内温度分布の推移を比較し、槽内混合モデルが十分な精度であることを確認した。4.取水口の形状と位置の影響を組み入れるために、水平円管取水口周辺の流速および水温を計測し、比較的簡易ではあるが十分な精度を持つ取水口モデルを作成した。5.冷凍機の運転特性のモデル化の試みとして、空冷ヒートポンプに関して、基本的な冷媒サイクルと凝縮器、蒸発器、圧縮機のそれぞれをモデル化することにより、凝縮器や蒸発器への入口空気温度や風量が様々に変化する場合でも蒸発器出口温度を予測できるモデルの検討を行った。
微小循環不全に対する抗炎症剤の果たす役割の解明

マウスを用いペントバルピタール麻酔下に大腿動脈、静脈にカニュレーションし水分維持、麻酔維持と血圧測定モニターとする。マウスを開腹し肝臓をアクリル板上に固定し生体顕微鏡にてマウスの肝臓表面を観察する。この映像をビデオテープに取り込みCAPIMAGE(Heidelberg, Germany)にて血球流速、血管径、類同径を計測する。まずpreliminary experimentとしてFITCデキストラン、rhodamin Gにてそれぞれ血管透過性、白血球内皮接着を観察する。シャム手術群では観察4時間までは血管透過性の亢進、白血球の接着は観察されなかった。つぎに敗血症ショックモデルとして大腸菌由来lipopolysaccharide(LPS)を静脈投与し観察する上記事項を観察する。この結果、肝静脈、肝類洞での血流の低下、血管内皮への白血球の接着が観察された。またFITCデキストランの血管外漏出が観察されLPS処理にて血管透過性の亢進が示された。しかしLPSにて血圧の低下も観察されLPSのもたらす炎症惹起がこれらを引き起こすのかまた血圧低下が引き起こすのか今後血管拡張薬を用いて研究予定である。次にdexamethasoneを前処置としてLPS処理をした群では血管透過性は抑制されdexamethasoneの抗炎症作用が示された。今後接着、血流に対するdexamethasoneの抗炎症効果を判定する予定である。マウスを用い大腿動脈、静脈にカニュレーションし水分維持、麻酔維持と血圧モニターとする。マウスを開腹し肝臓をアクリル板にて固定しintravital microscopyにてsinusoidの赤血球流速、径を測定し、またFITCデキストラン、rhodaminGを静中し血管透過性、白血球の血管壁へのadhesionを観察するモデルを作成する。前年度このモデルにLipopolysaccharide ; LPSを投与しsinusoidでの血流低下、血管透過性の亢進、白血球の血管壁への付着が観察されこの反応をsteroid(dexamethasone)の前投与は抑制することを観察した。ところでLPSを投与すると血圧が低下しこれが上記の現象を惹起していると考え血管内皮非依存性のアデノシンを用いて同様の血圧低下を引き起こす濃度を投与し実験を行った。予想される結果はアデノシン単独では血流低下、血管透過性の亢進、白血球の血管壁への付着を起こさない、であったがアデノシンはこれらを単独で惹起した。またアデノシンの炎症惹起モデルに対しアデノシンA1レセプターアンタゴニスト(1,3-dipropyl-8(2-amino-4-chlorophenyl)-xanthine ; PACPX)を投与するとこれを阻止したがA2レセプターアンタゴニスト(3,7-dimethyl-1propargylxanthine ; DMPX)は阻止しなかった。これによりアデノシンのもつ血管透過性亢進作用はA1レセプターを介するものと考えられた。またその一方でindomethacinも上記炎症反応を減弱しCOX II inhibitorであるNS398がこれを抑制した。これによりCOX IIがLPS-induced inflammationの一部に関与することが示唆された。今後angiotensin IIの関与を研究予定である。マウスを用い大腿動脈、静脈にカニューレーション水分維持、麻酔維持と血圧モニターとする。マウスを開腹し肝臓をアクリル板にて固定しintravital microscopyにてsinusoidの赤血球流速、径を測定し、またFITCデキストラン、rhodamin Gを静注し血管透過性、白血球の血管壁への付着を観察するモデルを作成する。LPSをマウスに投与し敗血症疑似モデルとする。昨年度、LPS投与によりアデノシンA1レセプターを介し血管透過性が亢進すること、またCOXIIが血管透過性に関与する結果がえられた。本年度はこの敗血症モデルにおいてAngiotensin IIの関与を調べた。Angiotensin II inhibitorを投与した場合sinusoidの透過性は低下した。しかしbradikininnはこれを亢進しAngiotensin II inhibitorが循環器領域で言われるように血中のbradikininの上昇が透過性亢進の抑制のメカニズムではないと結論づけた。マウスを用い大腿動脈、静脈にカニュレーションし、水分維持、麻酔維持を行い、血行動態をモニターする。マウスを開腹し肝臓をアクリル板にて固定しintravital microscopyにてsinusoidの赤血球流速、径を測定し、またFITCデキストラン、rhodamin Gを静注し血管透過性、白血球の血管壁へのadhesionを観察するモデルを作成する。このモデルにLipopolysaccharide ; LPSを投与し肝類洞での炎症を惹起させそれを観察する。昨年までに1.LPS処置により肝類洞で白血球の血管壁への付着、赤血球流速の低下、血管透過性の亢進を認めた。2.抗炎症剤のindomethathineはLPSによる炎症を抑えた。またcyclooxygenase (COX) I, II inhibitorのSC-560,NS398が単独でそれぞれこれを抑制しLPS-induced inflammationの一部にCOXの関与が示された。本年度はさらにthromboxane A2の関与を調べるためthromboxane A2 receptor antagonistのSQ 29548、thromoxane synthetase inhibitorのfuregrelateを投与した。これらはいずれもLPSの炎症を減弱した。
Novel 3D Architectures of Carbon-Nitrogen Nanosheets for Energy Conversion

1.グラフェン3次元構造体を創製する新たな合成メソッドとして、ポリマー前身に基づいたアンモニウム塩補助のケミカル風船法が開発された。このメソッドは収率が高く(16 wt.%)、低コストである(0.25-0.75 US dollar per gram)。2.このグラフェン3次元構造体を電気二重層キャパシタの電極として、高エネルギー密度を達成した。有機体システムで340 kW/kgの最大出力密度あり、50 Wh/kgのエネルギー密度を実現された。これは他の3Dグラフェン材料より優れています。この他にも、単結晶窒化ホウ素ナノシートはバイオマスに基づいた炭素熱還元法によって創製された。工学
ポリビニルアルコール系高性能エネルギー変換材料の開発

耐熱性に優れ,弾性率が高く,膨潤エネルギーが著しく大きいなど,従来のポリマーゲルには見られない性質を有する高性能なケモメカニカル材料をPVAをベースにして開発した。この材料で作製したフィルムは,溶媒が僅かに付着した平板上でジャンプを繰り返すと言う特徴的な現象を示す。この材料のエネルギー変換機構,構造,最適調製条件などを検討した。本研究は,ポリビニルアルコール(PVA)にヨウ素処理を施すことによって,従来にない膨潤特性及び力学特性を持つ新たなエネルギー変換材料を得ようとするものである。この材料に対してX線回折による構造解析及び力学試験を行った。また,この材料が従来にない特性を示すことは,溶媒で湿らせた布で拭いた板の上でこのフィルムがジャンプを繰り返すことに表れているため,ジャンプする過程におけるフィルム形状の変化を画像処理を用いて定量的に解析した。これらの結果,以下のことが明らかとなった。(1)フィルムのジャンプは,フィルムの上下面でそれぞれ膨潤,脱膨潤が起こってフィルムが屈曲すること,及び上に凸な形状から下に凸な形状への変化が,徐々にではなく座屈を伴って起こることに起因する現象である。(2)ジャンプの運動エネルギーは膨潤エネルギーに由来するものであり,ケモメカニカルシステムが形成されている。(3)フィルムの弾性率が高いために,座屈が起こる応力も高く,座屈が起こるまでの時間も長い。このため座屈が起こるまでの間に,ジャンプするに十分な大きさのエネルギーが膨潤エネルギーからひずみエネルギーに変換されて蓄積される。(4)緩和時間スペクトルに極めて長時間の成分が含まれているために,フィルムの変形に伴うエネルギーの散逸が少ないことも,高いジャンプを可能にしている一因である。(5)物理化学的考察によると,材料の各種特性の中で弾性率のみが高くなると膨潤エネルギーが低下することがわかる。従って,この材料の大きな膨潤エネルギーは,この材料と溶媒の相互作用パラメーターが大きな負の値をとっていることに起因すると推定される。本研究では,従来にない膨潤特性及び力学特性を持つ新たなエネルギー変換材料を得ることを目的として,ヨウ素処理を施したポリビニルアルコール(PVA)の構造及び物性について検討した。ヨウ素処理PVAフィルムは溶媒で湿らせた布で拭いた板の上でジャンプを繰り返すという特異的な挙動を示すが,昨年度の研究でジャンプのメカニズムについて検討し,ジャンプが起こるためには膨潤エネルギーが大きいこと,弾性率が高いこと,及び,緩和時間が長いことが必要であることを明らかにした。本年度はヨウ素処理PVAがこれらの条件を満たす理由について検討した。通常の高分子ゲルの場合には,混合の自由エネルギー変化とエントロピー弾性によるエネルギー変化に基づいて膨潤平衡が決まるが,ヨウ素処理PVAの場合には,溶媒を含んだ状態でもガラス状態であるために,膨潤平衡は混合の自由エネルギー変化とエネルギー弾性によるエネルギー変化に基づいて決まる。後者の場合には弾性率が高いことは膨潤に不利であるにも拘わらずヨウ素処理PVAが高い膨潤エネルギーを示すのは,溶媒に対するヨウ素処理PVAの相互作用パラメータが絶対値が大きい負の値をとっているためであると推察した。メタノールに浸漬したときの質量及び体積変化から相互作用パラメータを評価した結果,このことが実証された。さらに,ヨウ素処理の程度が相互作用パラメータに及ぼす影響についても検討した。ヨウ素処理PVAは大きい膨潤エネルギーを持ちながら耐熱性にも優れており,通常の高分子ゲルにはない特徴を有していることが明らかになった。ヨウ素処理PVAフィルムは溶媒で湿らせた布で拭いた板の上でジャンプを繰り返すという特異的な挙動を示す。本研究ではこの挙動が生じるメカニズムを解析し,溶媒蒸気によるフィルムの膨潤・脱膨潤がフィルムの両面で不均一に生じるために座屈変形が生じ,これによってフィルムがジャンプすることを明らかにした。また,この現象が生じるためには,ヨウ素処理PVAフィルムの大きな膨潤エネルギー,高い弾性率,及び,長い緩和時間が不可欠であることを明らかにした。更に,通常の高分子ゲルの場合には混合の自由エネルギー変化とエントロピー弾性によるエネルギー変化に基づいて膨潤平衡が決まるが,ヨウ素処理PVAの場合には混合の自由エネルギー変化とエネルギー弾性によるエネルギー変化に基づいて膨潤平衡が決まること,及び,ヨウ素処理PVAの溶媒に対する相互作用パラメーターは絶対値が大きい負の値をとり,このために高い弾性率が膨潤に不利であるにも拘わらず大きな膨潤エネルギーを示すことを明らかにした。本年度は様々な程度のヨウ素処理を施して調製したヨウ素処理PVAの構造を小角X線散乱によって検討した。その結果,ヨウ素処理の程度が低い場合には散乱プロフィールにピークが生じるが,処理の程度が高くなるとピークが消失し,程度の高い処理によって構造の周期性が破壊されることが明らかになった。また,構造の相関長と相互作用パラメータの間に相関が見出され,相関長が最小になるヨウ素処理の条件で相互作用パラメータも最小になることが明らかになった。本研究で得られた結果は,より高効率なエネルギー変換材料を得るための検討を行う上で重要である。

本研究では従来にない膨潤特性及び力学特性を持つエネルギー変換材料を得ることを目的としているが,PVAをヨウ素処理すること,及びその条件を最適化することによってこれを実現できた点で概ね順調に進展していると判断される。高分子材料及び炭素材料の構造及び物性PVAに架橋を導入したり多孔体とした後にヨウ素処理を施すことによって,溶媒の拡散性や力学特性を変化させたヨウ素処理PVAを製造し,これらが膨潤特性に与える影響を検討する。また,シンクロトロン放射光を利用した微細構造の解析が実施できていないので,本年度の研究で実施を検討する。ヨウ素処理条件の最適化を図るために,数多くの異なる条件でヨウ素処理PVAフィルムを製造して,その構造・物性を解析・測定することを計画していた。試料の作製に予想以上の時間を要したため,一部は今後検討することとした。しかし,この材料の膨潤メカニズムの特異性や従来の高分子ゲルとは大きく異なる力学特性など,基本的な点は明らかになった。以上から,概ね順調に進展していると判断した。ヨウ素処理条件の最適化を図るために,さらに多くの異なる条件でヨウ素処理PVAフィルムを製造して,その構造・物性を解析・測定する。平成25年度の研究で,ヨウ素処理PVAと溶媒の相互作用パラメーターが大きな負の値をとっていると推定した。これを実証するために,吸着等温線の測定などにより相互作用パラメーターを定量化することを検討する。当初の計画では,平成26年度の早い時期に放射光施設を利用してヨウ素処理PVAのナノポア構造を解析することを予定しており,平成25年度中にこの実験の準備を行う費用を計上していた。本研究に関する実験は高エネルギー加速器研究機構放射光科学研究施設の課題として採択されたが,平成26年度前期中にはビームタイムが配分されない見通しとなったため,実験準備の費用を平成26年度に繰り越して使用することとした。放射光を利用して膨潤過程における微細構造変化を解析する。また,吸着等温線測定装置を作製し,ヨウ素処理PVAと溶媒の相互作用パラメーターを決定する。
超対称大統一理論に基づく素粒子の世代の起源の研究

本研究は、クォーク、レプトンおよびヒッグスをノンコンパクトなホリゾンタル対称性の無限次元表現として含む超対称大統一理論について、その現象論的特質を明らかにするとともに理論的背景を探っていくことを目的としたものである。大統一理論の大きな課題は、いかにして大統一のエネルギースケールよりはるかに軽いヒッグスを自然に実現することができるか、その機構の解明であるが、この理論においてはヒッグス粒子は、大統一理論の対称性とホリゾンタル対称性の自発的破れの相関により、理論の相構造によって、軽い粒子として安定に実現される。すなわちヒッグスの大統一パートナーであるカラートリプレットはファインチューニングなしに、ヒッグスダブレットを軽くしたまま大きな質量をうることができる。このためにはSV(1,1)の同じ表現に属するが大統一のSU(5)については異なった表現に属する2種類の場による対称性の自発的破れが必要である。この2種類の場の真空期待値の比rがどういう領域に値をもつかによって、相構造として理論の粒子のカイラルなスペクトラムが定まる。ヒッグスダブレットのみをカイラルに実現するためには、この比rは1より小さくなくてはならない。さらに、この比rはクォークやレプトンとヒッグスとの湯川結合行列にrの巾による階層構造をもたらす。SU(1,1)で定まるその数係数は対角化により固有値すなわち質量の階層性を大幅に拡大する。大統一理論の二つの階層性の大問題がこの理論によりホリゾンタル対称性の自発的破れとして統一的に理解することができる。また、この理論においてはニュートリノは従来良く知られているシーソー機構とはことなる機構によって質量をうるが、その質量行列は第2世代と第3世代の非対角成分に一番大きな値をもつミューニュートリノとタウニュートリノの最大混合を実現する。ノンコンパクトなホリゾンタル対称性を組み込んだ無限次元表現の場によって構成される超対称大統一理論について、その現象論的妥当性を明確にすることを本年度の研究課題とした。特に、ミニマルなSU(5)の超対称大統一理論にSU(1,1)のホリゾンタル対称性を加えた模型を考察した。クォークとレプトンのカイラルな3世代を実現し、同時に望ましいヒッグスダブレットを実現するためには、SU(1,1)の自発的破れを引き起こすスカラー場として少なくともSU(5)の24次元表現と1次元表現の2種類が必要であり、しかもそれらはSU(1,1)については同じ大きさの有限次元表現に属さなければならないことが明らかとなった。それらの真空期待値がSU(1,1)のウエイトの異なる成分に生じることが不可欠である。これらの真空期待値と、それらのクォークやレプトンおよびヒッグスとの結合定数との積の相対的な比の値がカイラルな世代の組成および、湯川相互作用の世代間の階層構造に大きく影響を与えることが明らかになった。クオーク、レプトン、ヒッグスおよび上記のスカラー場のSU(1,1〉表現として可能な限り単純化したミニマルな模型について湯川結合行列の詳細な数値解析を行い、クオークやレプトンの質量の階層性および小林・益川行列の階層的構造とCP対称性を破る複素位相が定性的には実現しうることを確認した。定量的には複素位相の大きさおよびレプトンの量の階層性の正確な実現には無理があるが、これは上記の極端な単純化のためであり、もう少し条件をゆるめた模型の解析を今後計画している。これらの研究の成果について現在論文を準備中であり、また平成12年春の日本物理学会(近畿大学)で発表する。クォーク、レプトンおよびヒッグスのカイラルな世代構造は、世代を支配するノンコンパクトなホリゾンタル対称性の自発的破れの帰結として、超対称性のもとで統一的に理解される。

この理解を可能にする基盤は、それらが、ホリゾンタル対称性の「無限次元」表現として実現されることにある。この自発的破れの帰結としてクォークやレプトンとヒッグスの湯川相互作用の世代間階層構造は、自然に実現される。さらにノンコンパクトなホリゾンタル対称性を持った超対称大統一理論において、ヒッグス粒子は、大統一理論の対称性とホリゾンタル対称性の自発的破れの相関により、理論の相構造によって、軽い粒子として安定に実現される。またこの破れの相関が、クォークやレプトンの質量や混合行列等、世代構造にも大統一理論の対称性に基づいて固有の特性を与える。この理論の枠組みの中で、SU(5)の超対称大統一理論を念頭におきつつ、ミニマルな模型について詳細な現象論的解析を進めた。自然界に実現されているクォークやレプトンの質量の大きな階層性および小林・益川行列の特徴的な階層的構造は、定性的にはこの理論で自然に理解できる。しかし、ミニマルな枠組みの制約を強く要請すると、制限が厳しくなりすぎて、ダウンタイプクォークと荷電レプトンの質量を同時に正確に再現することはできない。またCP対称性を破る複素位相も十分な大きさには実現できない。ミニマルな枠組みは、したがって、ゆるめる必要があるが、それにはいろいろな可能性がある。その方向を模索するためには、新たな情報が必要である。近年実験的に目覚ましい進展をしているニュートリノ物理は、その質量や混合行列について重要な情報を与えるにいたっており、それは世代についてのさらに深い理解への道筋を与えるものと期待される。この観点に立って、ニュートリノの質量行列をホリゾンタル対称性のモデルに基づいて解析を進めてきた。ノンコンパクトなホリゾンタル対称性を組み込んだ無限次元表現の場によって構成される超対称大統一理論について、その現象論的妥当性を明確にすることを目的として、SU(5)の超対称大統一理論を念頭におきつつ、ミニマルな模型について検討を進めてきた。クォークやレプトンの質量の大きな階層性およびCKM行列の特徴的な階層的構造は定性的にはこの理論で自然に理解できる。この理論のさらなる展開に向けて、近年実験的に目覚ましい進展をしているニュートリノ物理は、その質量や混合行列について重要な情報を与えるにいたっており、それは世代についてのさらに深い理解への道筋を与えるものと期待される。今年度は、レプトンの質量、特にニュートリノの質量とMNS混合行列について、SU(1,1)ホリゾンタル対称模型が与える理論的帰結を明らかにする研究を集中的に進めた。この模型においては、従来一般的にニュートリノの質量生成の機構として予想されている、いわゆるシーソー機構が、SU(1,1)対称性の制約のために有効に機能しない。しかし、この模型にはシーソー機構に代るあらたな機構(弱SU(2)トリプレットのタドポール)によるニュートリノ質量の生成が可能である。これは大統一スケールの大きな質量を持ったトリプレットがニュートリノ対とヒッグス対の間を繋ぎ、弱対称性の破れに伴って、ニュートリノに小さな質量をもたらす機構であるが、SU(1,1)対称性は、このトリプレットのニュートリノとの結合行列およびヒッグスとの結合行列に強い群論的制約を与える。
カーボン量子ドットの光・電気化学的特性によるデングウイルス血清型の迅速検出

デングウイルス(DENV)は蚊によって媒介され、東南アジアを始め世界的感染が広がる可能性の高い感染症の原因ウイルスである。しかしDENVの検出法は、主に逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(RT-PCR)に頼っている。一般にリアルタイムPCR法は、高価で、複雑な操作が必要なため高度の経験者でないと使用できない場合が多い。DENVの場合、4種類の血清型が存在し、2回目に異なる血清型のDENVに感染された場合、病状が重篤化されるため、ウイルスの検出と同時に血清型の判別は非常に大事である。本研究では、DENVの定量と血清型の判別を同時に行う2重検出手法の開発を目指した。金ナノ粒子(AuNP)と窒素、硫黄を塗布したグラフェン量子ドット(N、S-GQDs)から成るナノ複合体(N、S-GQDs @ AuNP)を作製し、N、S-GQDs @ AuNPの表面にはアデニン10残基を修飾した。一方、4種類の血清型特異的20塩基配列にそれぞれ異なる4つの蛍光色素を標識した4種類のDENVプローブを作製した。血清型に合う塩基配列の存在下では、N、S-GQDs @ AuNPとDENVプローブはハイブリダイズするので、未反応のプローブを洗浄することで、特異的な蛍光を得ることができる。また、酸化還元指示薬としてメチレンブルーを用いた示差パルスボルタンメトリー(DPV)によるDNAを定量化することができる。この様な手法で、N、S-GQD @ AuNPが4つのDENV血清型を効率的に判別することができ、さらにその検出限界は、9.4 fMであった。本検出法は、臨床的に分離されたDENV DNAにも適用され、満足できる性能を示した。本研究が成功するために、ナノ複合体(N、S-GQDs @ AuNP)と4種類のDENVプローブのどちらのプローブにDENVの遺伝子が結合し、未反応の蛍光プローブを完全に洗浄する必要がある。作製したN、S-GQDs @ AuNPの諸性質は各種機器を用いて求める性質が確認できた。さらに示差パルスボルタンメトリーの応答が明確であり、その応答がDNAの結合量に比例したので定量化が可能であった。本研究のDENVの検出の成果は、血清型の判別と同時に検出可能な検出系として、世界初めてであり、計画以上の進捗であると判断できる。本検出システムを用いてウイルスを検出し、問題点を改善し、キット化を目指す。1.ウイルス検出に必要なパラメーターを設定し、定量的に検出できる手法を確立する。検出感度、ウイルスに対する選択性及び抗体の交差反応を確認しながら、最適検出条件を確立する。2.上記の研究で確立したプロトコールに従い、デングウイルス様粒子をウイルス材料として検出を行う。検出が可能であれば、検出系の安定性をチェックしながら、臨床用ウイルスを検出する。このような検出の成果を特許や論文に発表しながら、民間企業とキット化を目指す。本研究に必要な消耗品及びナノ材料を揃え、カーボン量子ドットの合成、及び合成した材料の光学特性をはじめとする材料の特性を解析した。本研究に合致するナノ特性を有するカーボン量子ドットを機能化させ、デングウイルスのDNAを検出し、カーボン量子ドットを用いた新規ウイルス検出系の性能を評価した。カーボン量子ドット(CQD)の合成及び機能化: CQDは、高い蛍光強度と電気伝導度を有し、本研究のウイルス検出の重要な材料である。CQDの合成は、既に開発済(Chowdhury et al., ACS Applied Materials Interfaces, 8, 21002-21010, 2016)に基づき、合成を行い、硫黄共ドープグラフェン量子ドット(N,S-GQD)を完成した。合成したCQDの光学特性、粒子径、量子効率及び電気化学的特性を解析し、合成したCQDにデングウイルス特異DNA配列を修飾し、デング4血清型の検出に成功した。この成果を下記の二つの論文に投稿済みである。カーボン量子ドットは無機金属による量子ドットより合成が難しいとされる。しかし、当研究室の量子ドット作製設備と蓄積されたノウハウを十分活かし、ウイルス検出に必要な機能を備えた硫黄共ドープグラフェン量子ドット(N,S-GQD)の合成に成功した。今回合成したカーボン量子ドットは、高い蛍光強度と電気伝導度を有し、本研究のウイルス検出に適切な光と電気特性を有した。合成したカーボン量子ドットの光学特性、粒子径、量子効率及び電気化学的特性は、DNA検出に適していることが分かった。このようなナノ材料を用いて、デングウイルス4血清型の検出に成功し、4血清型の検出の目処がついた。しかし、さらに高感度検出を目標にし、今後最適化など問題点を解決していく必要はあるが、4ヶ月間の研究としては大きい進展である。

金ナノ粒子(AuNP)と窒素、硫黄を塗布したグラフェン量子ドット(N、S-GQDs)から成るナノ複合体(N、S-GQDs @ AuNP)を作製し、N、S-GQDs @ AuNPの表面にはアデニン10残基を修飾した。一方、4種類の血清型特異的20塩基配列にそれぞれ異なる4つの蛍光色素を標識した4種類のDENVプローブを作製した。血清型に合う塩基配列の存在下では、N、S-GQDs @ AuNPとDENVプローブはハイブリダイズするので、未反応のプローブを洗浄することで、特異的な蛍光を得ることができる。また、酸化還元指示薬としてメチレンブルーを用いた示差パルスボルタンメトリー(DPV)によるDNAを定量化することができる。この様な手法で、N、S-GQD @ AuNPが4つのDENV血清型を効率的に判別することができ、さらにその検出限界は、9.4 fMであった。本検出法は、臨床的に分離されたDENV DNAにも適用され、満足できる性能を示した。本研究が成功するために、ナノ複合体(N、S-GQDs @ AuNP)と4種類のDENVプローブのどちらのプローブにDENVの遺伝子が結合し、未反応の蛍光プローブを完全に洗浄する必要がある。作製したN、S-GQDs @ AuNPの諸性質は各種機器を用いて求める性質が確認できた。さらに示差パルスボルタンメトリーの応答が明確であり、その応答がDNAの結合量に比例したので定量化が可能であった。本研究のDENVの検出の成果は、血清型の判別と同時に検出可能な検出系として、世界初めてであり、計画以上の進捗であると判断できる。2年目には、1年目合成したCQDの機能化とセンサー用電極を作製し、デングウイルスの検出に適用する。CQDを機能化するために、CQDにスペーサーを介して4種の血清型デングウイルスに特異的に結合する4種の抗体をそれぞれコンジュゲートする(Ab-CQD)。その後、Ab-CQDは、ELISA法でCQDと抗体との結合状態を確認する。センサー用電極の作製のために4種の抗体を結合させた4種のAb-CQDをコーティングしたマイクロ電極を作製する。Ab-CQDを白金表面上にコーティングし、検出電極とする。デングウイルスの存在下でウイルスの表面電荷やウイルスの大きさの変化により電気伝導度や蛍光強度が変化する。シグナルの変化を確認した後、4種のウイルスを検出するため、4種のマイクロ電極を作製する。蛍光信号と電気的信号、両方を検出できるシステムを作製し、蛍光強度と電気信号の変化でウイルス検出を行い、4種血清型のウイルスを高濃度で正確に検出する。本検出システムを用いてウイルスを検出し、問題点を改善し、キット化を目指す。1.ウイルス検出に必要なパラメーターを設定し、定量的に検出できる手法を確立する。検出感度、ウイルスに対する選択性及び抗体の交差反応を確認しながら、最適検出条件を確立する。2.上記の研究で確立したプロトコールに従い、デングウイルス様粒子をウイルス材料として検出を行う。検出が可能であれば、検出系の安定性をチェックしながら、臨床用ウイルスを検出する。このような検出の成果を特許や論文に発表しながら、民間企業とキット化を目指す。
垂直自立型半導体ナノワイヤによる縦型ナノワイヤスピントランジスタの実現

垂直自立型半導体ナノワイヤ(NW)を用いた縦型NWスピントランジスタの実現に向けて、(i) InAs NWチャネルの磁気輸送特性・角度依存磁気抵抗効果特性評価、(ii)強磁性体MnAsとの複合構造であるMnAs/InAsヘテロ接合NWの構造評価・磁区構造評価・磁化方向制御技術、(iii)チャネル材料の検討として、InAsと比較してスピン軌道相互作用が小さい垂直自立型Si NWの選択形成技術の確立、(iv)強磁性CoFe/MgOトンネル接合電極によるInAs NWへのスピン偏極電流注入に向け、CoFe膜の磁区構造評価および強磁性トンネル接合電極の形成プロセス技術確立の実験・研究を推進した。(i)では、昨年度に引き続きドイツ・ギーセン大学の研究グループと連携し実験を推進した。特別研究員本人が作製した磁気輸送特性評価用素子を携え渡独し、ドイツ研究グループと共に測定した結果からInAs NWチャネル中の電子の散乱現象をモデル化するに至り、国際会議で1件の口頭発表を共著者として行った他、現在国際共著学術論文の投稿準備中である。(iii)では、国立研究開発法人物質・材料研究機構(NIMS)の研究グループと連携し、自らNIMSに滞在して成長実験を進め、Si NW成長の結晶方向に対する成長実験依存性について知見を得た他、高均一NWの選択形成技術の確立に向け、特に金触媒堆積の工程で表面処理に関する重要な知見を得た。これらの結果について共著者として国内学会2件、国際学会1件の発表を行った。(iv)では、北陸先端科学技術大学院大学との連携の下、CoFe膜のパターニング方向と形状異方性に依存する磁区構造についての知見と、電極形成プロセスに関する知見を得ており、電極として用いる場合の重要な設計指針を得た。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。垂直自立型半導体ナノワイヤ(NW)を用いた縦型スピンNWトランジスタの実現に向けて、主に「InAs NW一本単独での磁気輸送特性評価」と「垂直自立型Si NWの作製と選択形成技術の確立」に着手した。磁気輸送特製評価はドイツ・ギーセン大学の研究グループ、Si NWの選択成長技術の確立は国立研究開発法人物質・材料研究機構(NIMS)・深田直樹博士の研究グループに滞在し実施した。磁気輸送特性評価に関しては、評価用素子作製プロセス、特にNW表面の自然酸化膜処理とリフトオフプロセスにおいて改善・最適化を行った。この素子を用いてドイツで実施した外部印加磁場依存性等の評価からInAs NWの磁気輸送モデルの解明にまで至り、縦型デバイス実現に向けた重要な知見を得た。これらの結果について国内学会で口頭発表を行い、さらに現在はドイツ研究グループと共に学術論文の作成に取り掛かっている。Si NWの作製に関しては、まず成長基板上の酸化薄膜や成長触媒となるAu粒子の差異がNWの成長に与える影響を調査し、成長基板の最適条件とその作製技術を取得した。次にNIMSで実施したNWの成長条件依存性評価から、<111>方向に垂直配向するSiNWの作製条件等の重要な知見を得た。今後は成長条件の更なる最適化を行い、縦型デバイス実現に向けた高均一な垂直自立型Si NWの作製を目指す。また、NWチャネル材料へのスピン偏極電流の注入に向け、北陸先端科学技術大学院大学・赤堀誠志准教授と連携し、CoFe/MgO/CoFe強磁性トンネル接合電極形成の検討も開始した。この他にも、縦型デバイス実現に向けて高均一なMnAs/InAsヘテロ接合NWの作製が必要になるため、屈曲したヘテロ接合NWに対して、屈曲構造の制御を目的に磁気特性および構造評価を行い、得られた成果について国内・国際学会でそれぞれ1件ずつ発表した。垂直自立型半導体ナノワイヤ(NW)を用いた縦型スピンNWトランジスタの実現に向け、InAs NW一本単独での磁気輸送特性評価および垂直自立型Si NWの作製と選択形成技術の確立に関する実験を精力的に推進した。当初研究計画の通り、1次元メゾスコピック系InAs NWの磁気輸送特製評価に関しては、海外研究協力先であるドイツ・ギーセン大学の研究グループ、Si NWの選択成長技術の確立に関しては、国内研究協力先の国立研究開発法人物質・材料研究機構(NIMS)・深田直樹博士の研究グループに実際に研究滞在して、1次元磁気輸送特性の外部印加磁場角度依存性や、<111>方向に垂直配向するSi NWの作製条件取得等、縦型デバイス実現に向けた重要な知見を得た。また、NWチャネル材料へのスピン偏極電流注入に向け、国内研究協力先の北陸先端科学技術大学院大学・赤堀誠志准教授と連携し、CoFe/MgO/CoFe強磁性トンネル接合電極形成の検討も開始した。目標達成のために必要な種々の要素技術に対して効果的に研究連携を行っており、期待通り研究が進展したと評価する。実際の縦型デバイス実現に向け、高均一な縦型NW構造をどのように制御して作製するか等、当初目標の達成にはまだまだ解決すべき課題が多いが、引き続き研究連携を精力的に推進することで、期間終了時には優れた研究成果が見込まれると判断する。垂直自立型半導体ナノワイヤ(NW)を用いた縦型NWスピントランジスタの実現に向けて、(i) InAs NWチャネルの磁気輸送特性・角度依存磁気抵抗効果特性評価、(ii)強磁性体MnAsとの複合構造であるMnAs/InAsヘテロ接合NWの構造評価・磁区構造評価・磁化方向制御技術、(iii)

チャネル材料の検討として、InAsと比較してスピン軌道相互作用が小さい垂直自立型Si NWの選択形成技術の確立、(iv)強磁性CoFe/MgOトンネル接合電極によるInAs NWへのスピン偏極電流注入に向け、CoFe膜の磁区構造評価および強磁性トンネル接合電極の形成プロセス技術確立の実験・研究を推進した。(i)では、昨年度に引き続きドイツ・ギーセン大学の研究グループと連携し実験を推進した。特別研究員本人が作製した磁気輸送特性評価用素子を携え渡独し、ドイツ研究グループと共に測定した結果からInAs NWチャネル中の電子の散乱現象をモデル化するに至り、国際会議で1件の口頭発表を共著者として行った他、現在国際共著学術論文の投稿準備中である。(iii)では、国立研究開発法人物質・材料研究機構(NIMS)の研究グループと連携し、自らNIMSに滞在して成長実験を進め、Si NW成長の結晶方向に対する成長実験依存性について知見を得た他、高均一NWの選択形成技術の確立に向け、特に金触媒堆積の工程で表面処理に関する重要な知見を得た。これらの結果について共著者として国内学会2件、国際学会1件の発表を行った。(iv)では、北陸先端科学技術大学院大学との連携の下、CoFe膜のパターニング方向と形状異方性に依存する磁区構造についての知見と、電極形成プロセスに関する知見を得ており、電極として用いる場合の重要な設計指針を得た。縦型スピンナノワイヤ(NW)トランジスタの試作と動作実証に取り組む。まずは縦型デバイス実現に向けて、素子特性のばらつきの抑制や、NW上面への電極形成プロセスの確立のために、高均一な垂直自立型InAsおよびSi NWの選択形成を目指す。InAs NWに関しては、申請者がこれまでに実施した成長条件依存性評価や結晶構造評価等から得られた知見を基に、所望のNW構造を高い均一性で実現する。Si NWは、国立研究開発法人物質・材料研究機構(NIMS)・深田直樹博士の研究グループとの連携を継続し、高均一な垂直自立型Si NWの選択形成技術を確立する。次に作製した高均一NWに対して、国内研究協力先の北陸先端科学技術大学院大学・赤堀誠志准教授との連携で作製したCoFe/MgO/CoFe強磁性トンネル接合電極を上面電極として適用し、縦型スピンNWトランジスタの試作と動作実証を行う。デバイスプロセスについては現所属でこれまでに開発した技術的ノウハウを一部応用し、得られた動作実証結果を踏まえて、チャネル材料やデバイス構造等の最適条件の取得を目指す。素子の動作実証と特性評価は引き続き海外研究協力先であるドイツ・ギーセン大学の研究グループとの連携で、実際にドイツに滞在して申請者自らが実施する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
数論的関数の和の評価とそのL関数への応用

本研究では種々の数論的関数の総和について、剰余項の評価や、二乗平均、Ω-resultをあつかった。まず保型形式のフーリエ係数について、その絶対値の2乗の和の挙動を調べた。これはRankinが1939年に始めた問題である。彼は、現在Rankin-Selberg級数と呼ばれているディリクレ級数の解析的性質を用いて、主要項の決定と剰余項の評価を出したが、彼の評価は以来改良されておらず大きな問題となっている。本研究において、我々はVoronoi公式の立場からこの問題を考えた。すなわち剰余項と、その平均ともいえる第一Riesz和に対してVoronoi公式を導き、それらの間の関係を詳しく調べた。たとえば、第一Rieaz和の二乗平均の挙動がもっと精密にわかれば、剰余項の評価も改良されることなどがわかった。Rankinの問題の困難さは剰余項の無限級数型Voronoi級数が発散しているところにあるが、第一Riesz和の無限級数型Voronoi級数は収束しているので、今後のさらなる解析が期待されるところである。局所的な挙動を調べるには短区間における平均値定理が有用である。我々は一般約数関数Σ_<d|n>d^aやζ(s)^2の平均値の剰余項に関して短区間での平均値定理を得た。これは約数関数やcritical line上におけるJutilaの結果の類似になっている。また楕円曲線に対応するL-関数については数値実験が少なかったが、その効率的な計算方法を見いだし、いくつかの曲線で、虚部【less than or equal】400の範囲でRiemann予想の成立等を確かめた。また、係数の偏角の分布に関するSato-Tate予想とRiemann予想の関係につい本研究では種々の数論的関数の総和について、剰余項の評価や、二乗平均、Ω-resultをあつかった。また、係数の偏角の分布に関するSato-Tate予想とRiemann予想の関係についを得た。特に(iii)についてはMeruman型のVoronoi公式を示し、証明した。また(iv)によりRankinの問題はF(X)の評価に帰着されることになった。以上の結果は“On Riesz means of the coefficients of the Rankin-Selberg series"としてまとめ現在投稿中である。また楕円曲線に対応するL-関数については数値実験が少なかったが、その効率的な計算方法を見いだし、いくつかの曲線で、虚部<400の範囲でRiemann予想の成立等を確かめた。
一般道路における渋滞意識を考慮した各種交通渋滞対策の評価手法の開発

本研究では、現在各地で行われている交通需要管理施設(TDM)における各種渋滞対策の評価手法の開発を行った。このためには、各種渋滞対策によって引き起こされる交通量の変化を正確に捉えることはもちろんのこと、これに加えてドライバーが日頃の交通渋滞をどの程度のものと考えているかを把握している必要があるため、これらを考慮した総合的な評価手法の確立をめざすこととしておこなったが、以下のような結果が得られた。まず、ドライバーが感じる渋滞の意識を重点的に分析することを目的とした一般道路の渋滞意識アンケートを実施し、よりドライバーの意識に近い一般道路の渋滞評価方法について考察した。その結果、ドライバーが渋滞、大渋滞を感じるときの定義を明らかにできた。また、この定義は心理学における知覚研究に置いて有名なBrochの法則に当てはまることが分かり、その定義のドライバーの意識に対する妥当性が確かめられた。次に、本研究室で既に開発している出勤時刻と経路を同時に選択する行動モデルを上記(1)の分析に利用することによって、ドライバーが通勤時刻と経絡所要時間の変化に伴って変動する渋滞意識と、各時間帯の交通状況との関係を明らかにするための、ドライバーの渋滞意識と通勤時刻分布・配分同時モデルによる渋滞評価モデルの作成を行ったが、良好なモデルが得られた。