hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
一次元連結誘電体微小球構造における非線形光学効果

リソグラフイー技術により深さ数μm程度の溝を作製したガラス基板上に,マイクロマニピュレータや球の自己組織化により、直径数ミクロンの誘電体微小球を10個以上1次元配列させる手法を確立した。同じ手法で,性質の異なる球をまぜての一次元連結球作製に成功した.次に,エッチングにより先鋭化した光ファイバプローブや、プリズム/微小球/空気の全反射減衰(ATR)配置を用いて、単一球や連結球の光学特性を測定することができるようになった。非線形有機単分子膜(厚さ数nm程度)をシランカップリング法で,金ナノ微粒子分散酸化チタンガラス薄膜(厚さ百nm程度)をゾルゲル法で,フタロシアニンやイソビオラントロン薄膜を真空蒸着法(厚さ百nm程度)で,それぞれシリカ微小球上にコートする技術を確立した.パルスレーザを用いATR配置にて,非線形薄膜(厚さ約百nm)コートシリカ微小球(直径10μm程度)の散乱共鳴モード特性の入射光強度依存性を測定し,非線形光学応答の観測に成功した.有限差分時間領域(FDTD)法を用いて、ガラス基板上の連結微小球について,ATR配置では連結球の伝搬モード寿命は短いこと,基板は共鳴モードに大きな影響を与えていること等の線形光学特性を数値的に明らかにした.さらに,3次の非線形光学現象の一種である光カー効果をFDTD法に組み込み,半導体程度の屈折率と非線形性を持つ直径1μmの球はATR配置にて光スイッチング特性を示しうることを数値的に示した。非線形性に時間遅れがあることは,屈折率に分散があることと等価である.そこで,非線形応答特性の時間遅れをFDTD計算に組み込む第一段階として,ドルーデ分散を持つ金属微粒子について線形光応答特性を計算するFDTDプログラムを作製し,1数個の金属微粒子に存在する局在ポラリトン応答特性を求めることができるようになった.リソグラフイー技術により深さ数μm程度の溝を作製したガラス基板上に,マイクロマニピュレータや球の自己組織化により、直径数ミクロンの誘電体微小球を10個以上1次元配列させる手法を確立した。非線形性に時間遅れがあることは,屈折率に分散があることと等価である.そこで,非線形応答特性の時間遅れをFDTD計算に組み込む第一段階として,ドルーデ分散を持つ金属微粒子について線形光応答特性を計算するFDTDプログラムを作製し,1数個の金属微粒子に存在する局在ポラリトン応答特性を求めることができるようになった.今年度は、ガラス基板上の直径数ミクロン数十ミクロンの誘電体微小球について、1.一次元に球を配列させる技術の確立、2.線形光学特性の測定、3.配列球の線形・非線形光学特性について数値シミュレーションおよび理論解析を行う、ことを目的とした。<1.一次元に配列させる技術>リソグラフィ技術により周期的に配列した穴や溝(深さ数百nm程度)を作製したガラス基板上にマニピュレータを使用し、直径2-50ミクロンの球を1次元に配列させる手法の基本的な技術を確立した。穴や溝の構造の周期は最小500nmから作ることができた。これにより、所望の長さ・形状の一次元配列を作製するめどができた。また、非線形光学特性をもつ球を用意する手法として、シランカップリング材により非線形光学特性を示す有機分子の単分子膜をシリカ球上に作製する技術を確立した。<2.線形光学特性の測定>エッチング法により先鋭化したファイバプローブを用いて、特定の直径2-50ミクロンの単一球や数個の連結球の光学特性を測定する手法を確立することができた。これにより球の光散乱特性、光伝搬測定が確実にできるようになった。<3.数値シミュレーションおよび理論解析>基板を考慮したMie散乱理論と有限差分時間領域(FDTD)法により得られる光散乱特性を比較し、FDTD法により基本的特性を得られること、FDTD法には若干の誤差があることを確認した。FDTD法を行い、ガラス基板上の配列微小球についての線形光伝搬特性や光散乱特性をあきらかにした。

全反射減衰配置では連結球にギャラリーモードや伝搬モードを励起できることが確認され、それらのモードは寿命が短いことの説明ができた。また、3次の非線形光学現象の一種である光カー効果を扱えるFDTD法により非線形光学特性を持つ球の光特性を明らかにするシミュレーション技術を確立した。今年度、1)一次元連結球作製技術の向上、2)非線形光学薄膜の誘電体球上に作製、3)ファイバプローブによる伝搬光およびプリズムカップルによるエバネセント光を用いた連結球の線形・非線形光学特性測定、4)非線形効果を取り入れた有限差分時間領域(FDTD)法の有効性を確認するため、解析的手法を用いて非線形光学特性を持つ球の特性を計算するシミュレーション技術の確立、の4つを目的とした。1)について:リソグラフィの技術により構造を作った基板を用いることで、直径5μm程度の誘電体微小球を5個程度狙った形状に配列する手法を確立した。2)について:非線形光学有機分子をシランカップリング材により化学結合させることでシリカ球上に均一な薄膜コートを施すことができた。ただし、非線形性の確認は今後の検討事項である。また、非線形光学材料として有名なドープガラス薄膜作製の基礎となる、ゾルゲル法を用いてシリカ球上へのTiO_2薄膜作製法の確立を行った。直径5μm程度の球に対して、20nm程度のTiO_2薄膜作製が可能となった。3)について:プリズム/微小球/空気の全反射配置実験により、単一球や配列球の内狙った微小球の光学特性を測定する手法の確立を行った。4)について:非線形光学特性を組み入れた有限差分時間領域法により数値計算シミュレーションを行い、半導体程度の屈折率と非線形性を持つ直径1μmの球をガラス基板上においた全反射減衰配置で、光スイッチング特性があらわれることを明らかとした。この成果については、7月に大阪で行われたProgress In Electromagnetics Research Symposium 2001ならびに、メルボルンで12月に行われた第3回Asia-Pacific Workshop on Near-field Opticsにて講演発表を行った。解析的な手法では、基板を考慮に入れることはできなかったが、非線形媒質中の金属微小球や非線形光学特性をもつ誘電体微小球について非線形光学応答特性を計算し、光双安定現象が表れることが分かった。結果の一部について、応用物理学会にて口頭発表を行った。今年度は、1)非線形光学特性をもつ単一微小球の非線形光学特性の実験的観測,2)非線形性の無い配列球の中に非線形性を持つ球を入れた場合や,すべて非線形球を用いた場合の非線形光学特性を計算と実験の両面から明らかにする,3)非線形応答特性の時間遅れを取り入れ,より実際の球の特性に近づけた有限差分時間領域(FDTD>法による数値計算法の確立,の3つを目的とした.1)ゾルゲル法によりシリカ微小球に金ナノ微粒子分散酸化チタンガラス薄膜をコートする技術を,蒸着法によりシリカ微小球にフタロシアニンやイソビオラントロンといったπ電子を持つ有機材料薄膜をコートする技術を確立した。パルスレーザを用いて,これらの単一微小球(直径10ミクロン程度)の反射または散乱共鳴モード特性の入射光強度依存性を測定し,非線形光学応答を観測した.
東南アジアにおける沿海域の変容と資源管理

本研究は、東南アジアの沿海域を対象として、資源利用の変容と資源管理の実態を包括的に明らかにすることを目的とした。具体的には、フィリピン南部のボホール島を対象として、1950年代以降50年間の沿海マングローブ林地帯の土地利用の変化を固定すると同時に、水産業振興や環境保全に関する制度・政策の変遷を明らかにしたうえで、沿海域の土地利用変化のメカニズムを総合的に考察し、今後の沿海域資源の持続的な利用・管理を実現するための視座を提示した。主な成果は以下の通りである。大縮尺地形図や人工衛星画像の解析から、ボホール島全島でのマングローブ林地帯の面積は、1950年代末から1970年代前半にかけては約15,000haであったのが、1970年代半ば以降、急激に減少し、1980年代末には11,000ha、1990年代末には8,000haとなった。その主たる原因は水産養殖の成長である。1975年に養魚池の造成を公的に認める制度が制定された。それを端緒として水産養殖が本格的に拡大するようになった。それ以降、1980年代末までの養魚池の拡大とマングローブ林の減少はほぼ相関しており、マングローブ林から養魚池への転換が、この期間のマングローブ林減少の主たる要因と考えられる。ところが1990年代になると、沿海域利用に関する制度・政策が水産業振興から環境保全を重視するものへと変更された。その結果、新たな養魚池造成はほぼ停止した。ところがマングローブ林は減少を続けた。マングローブ林地帯の詳細な土地利用分析から、この期間のマングローブ林の減少は、養魚池からの排水あるいは養魚池におけるなんらかの経済活動が周辺のマングローブの生育環境を劣化させたことに起因していることが示唆された。すなわち、今後の沿海域環境保全において、土地利用の面的な規制のみならず、水質管理等の質的な管理が、地元民の経済活動とマングローブ林地帯の環境保全を両立させる上で重要であることが示された。
超弦理論に基づくBPSブラックホールに関する研究

超弦理論、或いはより一般的な重力理論に対して、その量子論的な描像を記述するために、重力/ゲージ対応という考え方が近年盛んに使われている。すなわち重力理論を一次元低い場の理論(ゲージ理論)として記述できるというのである。それを使えば、重力理論側でその微視的な起源の理解が求められているブラックホールのエントロピーというものを、それに双対な場の理論の自由度の数え上げとして解釈することができる。この重力/ゲージ対応の妥当性が証明され、その理解が進めば、重力の量子論を解き明かす鍵になると考えられる。今年度の目標として、その重力/ゲージ対応が高階の微分項を含む一般の重力理論にも成り立ちうることを確認した。そこでまず、3次元重力+スカラーの理論に、更に高階微分項である重力Chern-Simons項というものを足したものについて、Hamilton-Jacobiの定式化を用いて、双対な2次元の場の理論の振舞いを解析した。その結果、重力Chern-Simons項がない場合に比べて、左右で値の異なる、いわゆるc関数を定義できることがわかった。これらがくりこみ群の固定点では左右非対称なセントラルチャージを与えることも含め、この定義はパリティを破る一般的な2次元理論のc定理と矛盾しない。またそのc関数の差は3次元重力Chern-Simons項の係数のみで決まる定数であることも明らかになった。結果、3次元重力理論の場合はそのような高階微分項があっても、双対な2次元場の理論が存在することが証明され、重力/ゲージ対応の理解がより深まったといえる。究極の理論の候補であるといわれている超弦理論を実験的に検証することは現在の段階ではできない、しかしながらブラックホールという物埋的な対象を通して、現在よくわかっている重力理論と超弦理論が少なくとも矛盾がないかどうかを議論することはできる。このことについて、いわゆる超対称性というものを持った理論におけるブラックホールのエントロピーの計算を比較するどいりことが本研究の主要な目的である。その比較をする上で非常に重要な考え方がアトラクター機構というもので、重力理論と超弦理論が矛盾なくつながるということを保証するものである。超弦理論の正当性を確かめる上でこのアトラクター機構を証明するということが当面の大問題であったので、今年度はこの重要な機構を具体的なブラックホール解を求めるという形で証明することに終始した。超対祢性を持った埋論における重力解を求めるという研究の結果、我々はこれまでなかった新しいブラックホール解を発見し、しかも超対称性の有無に関わらず確かにアトラクター機構が働くということを証明した。このことにより、更に超弦埋論がよく知られた重力理論の背後に矛盾なく存在する可能性が高まったといえる。更に我々の研究を応用して、最近また新しいブラックホール解がいくつか見つかっており、それらが超弦理論における双対性という考え方でつながっているということが提唱されている。そういう意味でブラックホールの物理において、その方面においても我々の研究結果が大きな貢献を果たしている。超弦理論におけるブラックホールの性質を明らかにするため、特に今年度は3次元重力理論における「ゲージ重力対応」の正当性を調べるということに焦点をしぼり研究を行った。まず超弦理論が正しいとすれば現れうる高次の補正をとりこんで、ブラックホールのエントロピーを計算する手法を確立し、それが超弦理論的な計算から得られるものと完全に一致することを示した。これは、超弦理論が補正を含めても量子重力理論として矛盾がないことを表すが、更に我々はこれとは独立に、3次元重力理論において新しいブラックホール解を発見した。その性質を調べることによって、そのブラックホール時空に双対な一次元低い場の理論の存在が示唆された。また、このような「ゲージ重力対応」がより一般の回転ブラックホールや荷電ブラックホールについても成り立つひとつの証拠を提出し、本研究の題目のひとつでもある、ブラックホール特有の「アトラクター機構」というものが、実は一次元低い場の理論の存在を示すものであるということを、世界で初めて具体的に証明することに成功した。以上の成果により、超弦理論の妥当性とは独立に、一般的なブラックホールの量子的な描像の存在が予言されたことになる。これらを更に綿密に調べることにより、量子重力理論の情報や、ひいては超弦理論の妥当性に関する答えが明らかになるものと期待される。
脳損傷と言語行動形成に関する研究

今年度は4年間のまとめをする年であり、これまでの資料を整理すると共に、新たなデ-タを追加した。1.永渕は、(1)幼児期は正常に発育し、7歳で言語の聴覚的理解のみが障害された女児が抗てんかん薬で回復したが、これを追跡調査して「小児の純粋語聾」としてまとめた。(2)脳腫瘍でひだり前頭葉を大きく切除しながら、ほとんど言語障害を起こさなかった9歳女児を神経心理学的に検討した。(3)8歳まで日本語、その後27年間(35歳)中国語、それから13年間(48歳)日本語を使用した中国残留孤児の失語症例を検討し、2ケ国語使用者の言語機能について考察した。2.菅井は、3年間聴覚障害児の音声言語行動の発達を観察した。その結果を、(1)「初期音声言語行動の観察の観点と評価法」、(2)「聴覚障害幼児の音声言語行動の諸相と交信方法」としてまとめた。さらに、(3)聴覚障害児の言語指導の問題点について考察した。3.坂本は、聴覚障害幼児と健聴幼児の非音声言語行動を観察し、その分析方法と評価方法を検討した。その際の非音声言語行動の質的な評価尺度を構成するため、まず、(1)成人聴覚障害者の非音声言語、特に手話に着目して、その表現方法を調べ、それを用いて、(2)一般健聴成人20名および難聴者・中途失聴者8名について学習実験を行い、その形成過程を分析するとともに、(3)学習教材を作成した。これらを「一般成人のための手話入門テキストの作成(1)」および「初心者のための手話入門テキスト」としてまとめた。永渕は、2名の脳損傷児と3名の突発難聴(聾)児で、言語の崩壊と、教育による言語の再構成について資料収集を行ってきた。まず「てんかん・失語」症候群の小児2名の聴覚と言語について精密に検査した。これによって脳とくに側頭葉の損傷があると、聴覚的言語理解が急速に悪化し、それと同時に言語発達が停止するのみでなく、後退することが判明した。次に、出生時より正常に発達してきた小児が満5才を過ぎて流行性耳下腺炎で突発難聴(聾)になった3名についても検査したが、平均聴力100デシベルであるにもかかわらず、言語機能は比較的良好に保持されていて、構音(発音)障害が主として残っていた。菅井は、6名の脳損傷学童の音声言語行動を分析し、音声言語行動形成を実施した。8カ月の実験教育によって大きな進歩があった。また15名の脳損傷児についても同様な実験教育を行ない、言語行動の形式過程の資料を収集した。さらに、2名の聴覚障害児についても同様の観点から音声言語形成の教育を実施し、大きな成果をあげている。来年度はこれらの資料をさらに増やし、分析考察を行なう予定である。坂本は、両親が聴覚障害である聴覚障害・健聴幼児各1名の伝達行動形成過程を追って資料収集を進めており、すでに収集した同様の聴覚障害児4名の資料と併せて分析する予定である。一方、この資料の記述・分析の尺度を作成するため、「非音声言語伝達行動分析装置」を用いて、手話を中心とする、聴覚障害者の非音声言語の基本単位約3千について、その動作の構成を6個のパラメータを設定して分析し、分類整理する作業を進めている。今年度は本研究の初年度であるため、検査・測定設備の充実に時間を要し、後半から資料収集が軌道に乗った。来年度以降はこれらの資料を増やして一層厳密な分析を行なう予定である。永渕は,昨年に引き続き,突発性難聴児2名について聴覚と言語のテストを行い,昨年の成績と比較した結果,言語機能の向上には聴覚以外の要因が示唆された.

脳損傷児3名の追跡調査で,左半球の言語機能,右半球の言語代償能力,左右半球の機能的差異が個人差と共に発病時の年令に大きく左右されることがわかった.また成人と小児で言語機能の障害とその回復の差を示す貴重なデータを得ることができた.さらに成人の前頭葉損傷で吃音が発現したケースを検討し,吃音と脳損傷の関連性を知る手掛りを得た.菅井は,昨年に引き続き, 30名の脳損傷児に対し実験教育を行った.また聴覚障害児35名に対して引き続き実験教育を行った.その結果脳損傷児の音声言語形成の諸相に関する資料を収集すると同時に聴覚障害児でも同様の資料を得た.またアメリカの聴覚障害児の教育についても検討した.これらの結果の一部を学会発表し,論文に作成した.坂本は,健常児および聴覚障害児の伝達行動見本の収集を継続し,非音声言語の形成過程を中心に分析を進めている.また,健常成人12名,聴覚障害成人5名について,手話を中心とする非音声言語の学習実験を行った結果について分析を進め,同時に100頁程度の学習教材を作成している.手話および指文字の学習には従来,かなりの日時を要し,かつ実地経験を課さないと使えるようにならないと言われて来たが,教材と指導法に配慮をすれば20時間程度の講習で,基礎的な語彙や文法をかなり習得することが可能であり,さらに以後の学習をも容易化できる,ということがわかって来た.この実験結果から,誤学習分析などに基ずく,講師用の教材(教授テキスト)の作成も始めている.永渕は,幼児期は正常に発育し、5歳過ぎて突発難聴になった児童2名(今年12歳と9歳)を昨年同様に聴覚と言語のテストを施行し、言語機能回復と聴覚の関係について追加資料を得た。また脳腫ようで左前頭葉を切除した9歳女児の言語機能を1年間観察して、日常生活に殊ど支障のないことを確認した。さらに8歳まで日本語、その後27年間(35歳まで)中国語を使用した中国残留孤児が48歳で失語症になりその後中国語の回復が日本語よりもよいことがわかった。これらのデータから脳損傷と言語機能回復について検討することができた。菅井は、6名の脳損傷学童の3年間にわたる音声言語行動の形成過程の資料を収集した。また3.0名の聴覚障害児(脳損傷合併を含む)の3年間にわたる音声言語行動の形成過程の資料も収集した。これらの分析枠組を論文として作成した。現在これらの資料の分析作業を進めている。坂本は、健常児および聴覚障害幼児の伝達行動見本の収集を継続し、非音声言語行動形成過程の分析の枠組みの検討を進めている。また、新たに健常成人13名、聴覚障害成人6名に対して手話を中心とする非音声伝達の学習実験を行なって、その授業分析を進め、同時に受講者用の教材と、その2倍程度の内容の講師用教材(教授テキスト)を作成している。また中途失聴者用の補助教材についても検討を進めている。一方非音声言語の基本単位の動作構成の分析も進行中である。今年度は4年間のまとめをする年あり、これまでの資料を整理すると共に、新たなデ-タを追加した。1.永渕は、(1)幼児期は正常に発育し、7歳で言語の聴覚的理解のみが障害された女児が抗てんかん薬で回復したが、これを追跡調査して「小児の純粋言語聾」としてまとめた。(2)脳腫瘍でひだり前頭葉を大きく切除しながら、ほとんど言語障害を起こさなかった9歳女児を神経心理学的に検討した。(3)8歳まで日本語、その27年間(35歳)中国語、それから13年間(48歳)日本語を使用した中国残留孤児の失語症例を検討し、2ヶ国語使用者の言語機能について考察した。2.菅井は、3年間聴覚障害児の音声言語行動の発達を観察した。
電極表面吸着分子の秩序構造形成と非線形光学現象の誘導による光学異性体検出法の開発

本研究は電極/水溶液界面に分子認識場を構成し,対象分子との水素結合あるいは電位による変化を誘導することにより表面での対称性の変化を増幅し,界面における分子認識,特に光学異性体の分離検出が可能な新規分光検出法を開発することを目的とした.まず電極表面に分子認識場を形成させるため,1-アントラキノンイソチオシアナートを合成し,金単結晶表面にチオール基を介して結合させたシスタミンのアミノ基と反応させた.この反応により,表面にアントラキノン分子がチオ尿素基を介して電極表面に修飾されたこと,及びチオ尿素基が水素結合受容体として機能することを酸化還元反応の電気化学的測定結果より,また,ゲスト分子として機能するリン酸二水素イオンの存在下において大きな非線形分極の変化が誘起されることを,レーザー第二高調波発生の回転異方性測定の結果より確認した.以上の結果から,リン酸二水素イオンに関し水溶液中10^<-1>10^<-8>Mの濃度範囲で修飾電極を応答させることに成功した.さらに,修飾分子間相互作用を最適化し秩序性を高めることを目的とし,リン酸二水素イオンと1-アントラキノンイソチオシアナートを錯生成させた状態において金電極表面に修飾する手法を新規に開発した.この手法により電極表面に修飾したアントラキノンの酸化・還元波の半値幅が約150mVから100mVまで減少することを確認し,界面における隣接基相互作用が酸化体-酸化体間および還元体-還元体間で強固となることを見い出した.この結果は界面における分子の秩序性が向上すること,及び誘導適合的手法により形成された界面認識場における隣接アントラキノン分子間の配向が安定であることを意味する.この手法は不斉分子を検出するための表面配向を固定させるための基礎となる技術として利用でき,軸不斉を有したアントラキノン二量体の界面修飾に利用可能であると考えられる.本研究は電極/水溶液界面に分子認識場を構成し,対象分子との水素結合あるいは電位による変化を誘導することにより表面での対称性の変化を増幅し,界面における分子認識,特に光学異性体の分離検出が可能な新規分光検出法を開発することを目的としている.平成15年度,上記目的を達成するために,界面の構造の設計および分光測定法に関する基礎的な検討を行い,以下の成果を得た.1.界面での分子認識系の構築と最適化酸化・還元により吸着構造,水素結合を制御可能な分子としてアントラキノンを基本骨格とし,チオ尿素,アミノ基等の官能基を持つ分子を合成し,金単結晶表面にAu-S結合により強固に固定することに成功した.またこの電極表面の第二高調波発生信号強度が水中リン酸イオンについて10^<-8>10^<-1>Mに至る幅広い濃度領域において変化することから,界面において水素結合性分子認識場が創製されたことを確認した.2.界面構造のアニオン共吸着による制御表面での分子認識場の配向の制御にアニオンとの共吸着を利用するため,種々のアニオンについて,界面構造に与える影響を検討した.塩化物イオンとのアントラキノン誘導体の共存が界面での配向性を大幅に向上させ,強い第二高調波信号発生を誘導することが明らかとなった.3.第二高調波回転異方性の波長依存性測定装置の構築第二高調波の検出系として,金電極表面の回転異方性と励起波長依存性を同時測定可能なシステムを新規構築した.以上の成果を元に,アミノ酸を中心とした試料について,第二高調波発生に基づく光学異性体の分離検出を平成16年度に実現する予定である.(682字)本研究は電極/水溶液界面に分子認識場を構成し,対象分子との水素結合あるいは電位による変化を誘導することにより表面での対称性の変化を増幅し,界面における分子認識,特に光学異性体の分離検出が可能な新規分光検出法を開発することを目的とした.まず電極表面に分子認識場を形成させるため,1-アントラキノンイソチオシアナートを合成し,金単結晶表面にチオール基を介して結合させたシスタミンのアミノ基と反応させた.この反応により,表面にアントラキノン分子がチオ尿素基を介して電極表面に修飾されたこと,及びチオ尿素基が水素結合受容体として機能することを酸化還元反応の電気化学的測定結果より,また,ゲスト分子として機能するリン酸二水素イオンの存在下において大きな非線形分極の変化が誘起されることを,レーザー第二高調波発生の回転異方性測定の結果より確認した.以上の結果から,リン酸二水素イオンに関し水溶液中10^<-1>10^<-8>Mの濃度範囲で修飾電極を応答させることに成功した.さらに,修飾分子間相互作用を最適化し秩序性を高めることを目的とし,リン酸二水素イオンと1-アントラキノンイソチオシアナートを錯生成させた状態において金電極表面に修飾する手法を新規に開発した.この手法により電極表面に修飾したアントラキノンの酸化・還元波の半値幅が約150mVから100mVまで減少することを確認し,界面における隣接基相互作用が酸化体-酸化体間および還元体-還元体間で強固となることを見い出した.この結果は界面における分子の秩序性が向上すること,及び誘導適合的手法により形成された界面認識場における隣接アントラキノン分子間の配向が安定であることを意味する.この手法は不斉分子を検出するための表面配向を固定させるための基礎となる技術として利用でき,軸不斉を有したアントラキノン二量体の界面修飾に利用可能であると考えられる.
肺と肋骨の相対速度に着目したシートベルト張力制御装置の開発

車両の衝突事故において、乗員の肺と肋骨、もしくは、脳と頭蓋骨の相対量を安全な値に制限できれば後遺症の発生が抑えられる。これらを実現するには、シートベルトの張力やヘルメットの剛性を瞬時にコントロールできる衝撃制御システムが必要である。そこで、まず衝撃力そのものを発生させるアクチュエータを必要としないことから実現が容易なセミアクティブ衝撃制御を提案した。次に、スライディングモード制御理論を適用して制御システムを構築し、斜めに配置された12本のローラーが回転しながら滑ることで静摩擦から動摩擦への移行が滑らかで高速な応答が期待できる摩擦装置を用いて張力制御装置を開発した。そして、ばねで結合された2つのブロックを斜め上方からリニアガイドに沿って落下させて固定されたプラスチック製ケースに衝突させ、ブロックに掛けられた釣り糸の張力を変化させることでブロック間の相対変位を制御する実験装置を製作、制御実験を実施し、セミアクティブ衝撃制御システムの有効性を確認した。この結果をもとにアクティブシートベルトシステムを構築し、一般的な成人、代表的な乗用車のパラメータを用いて数値シミュレーションを実施した。その結果、衝突時に肺と肋骨の相対変位を許容値まで自然に、すなわち、ステップ応答の変位と速度に合わせて増加させ、許容値に保つことで、乗員の車内移動を抑えながら肺と肋骨の相対量を安全な値に保てることを示し、アクティブシートベルトの有効性を明らかにした。さらに、リニアモータを利用した約1/10スケールのアクティブシートベルト模型を製作、約1msの制御サンプリング周期に追随でき、最小張力がほぼ零まで下げられる張力制御用アクチュエータを製作し、制御実験を実施した。その結果、胸部模型の相対変位が滑らかに目標値に追随して大きくなりほぼ目標値の20%以内に保てることを確認、アクティブシートベルトの実現可能性を示した。そこで本研究では、シートベルトの張力を瞬時にコントロールするアクティブシートベルトを提案した。これを実現するため、まず肺と肋骨の相対変位を許容値以下に抑えるスライディングモード制御系を構築、その制御性能を標準的な人間の胸部および一般的な乗用車の数値を用いた数値シミュレーションにより確認した。その結果、100km/hで剛体壁に衝突した場合でも肺の変形量を許容値以下に抑えられることを明らかにした。次に提案されたアクティブシートベルトの実現性を確認するため実験模型を製作した。ばねで結合された2つのブロック(人間の胸部に相当:物体A)を斜め上方からリニアガイドに沿って落下させ、その先端を完全弾塑性に近い特性を示すプラスチック製ケース(車両のクラッシャブルゾーンに相当)を介して剛体壁に固定されたブロック(車両に相当:物体B)に設置された釣り糸(シートベルトに相当)に引っかけて衝突させる。そして、糸の張力を変化させることで物体Aの変形を制御させるもので、アクチュエータへの電源供給の関係から胸部に相当する物体Aのみを落下させる構造としている。アクチュエータは、静摩擦の影響を最小限に抑えるために斜めに配置された12本のローラーを釣り糸が巻かれたプーリーとディスクではさみ、そのディスクを圧電アクチュエータで押すことにより摩擦を制御して張力を変化させる構造である。各質点の変位はレーザー変位計により測定され、ADとDAコンバータを内蔵し、ART-Linuxにより実時間処理が可能なコンピュータを中心に制御系が構成される。1kHzのサンプリング周期で制御実験を実施した結果、胸部に相当する物体Aの変形を目標値に留まらせることができ、アクティブシートベルトの実現可能性を明らかにした。車両の衝突事故において、乗員の肺と肋骨の相対量を安全な値に制限できれば後遺症の発生が抑えられる。

そこで本研究では、シートベルトの張力を瞬時にコントロールするアクティブシートベルトを提案した。昨年度は制御系を構築、その性能を数値シミュレーションにより確認し、胸部モデルのみを自由落下させる実験装置により衝突時の変形が制御可能であることを示した。本年度は昨年度の成果を踏まえ、アクティブシートベルトを模擬した模型を製作、制御実験を実施し、以下の知見を得た。1.張力制御用アクチュエータを、静摩擦の影響が最小限に抑えられるよう斜めに配置された片側12本のローラーを介してワイヤが巻かれたプーリーを両側からディスクではさみ、アクチュエータで圧縮することにより摩擦を制御してワイヤの張力を変化させる構造に改良した。その結果、4.149.44Nの範囲で傾き0.53N/Vのほぼ線形な特性が得られた。その際、摩擦を変化させるアクチュエータに関して圧電型と超磁歪型の2種類を比較した。その結果、超磁歪型は構造上衝撃に強いが大きな電流を必要とし、重量の割にひずみが小さいことから変化させられる張力の範囲が狭くなることなどが判明した。そのため、本実験では圧電型を用いるが、実用化に際しては衝撃に強い超磁歪型の使用を再度検討する必要がある。2.実際の衝突の1/10の減速度を実現するリニアモータ台車上に、非線形ばねで結合された2つのブロックで構成される胸部モデルを載せたリニアガイドと張力制御用アクチュエータを配置し、アクティブシート模型を製作した。制御実験により、胸部モデルの変形を目標値に収束させられ、アクティブシートベルトが実現可能であることを示した。しかし、張力制御用アクチュエータの制御範囲を0Nまで下げられないことから収束に時間がかかり、変形が目標値を超えてしまう問題が残された。張力制御用アクチュエータのさらなる改良が今後の課題である。車両の衝突事故において、乗員の肺と肋骨の相対量を安全な値に制限できれば後遺症の発生が抑えられる。これを実現するため、一昨年度、制御系を構築、その性能を数値シミュレーションにより確認し、胸部モデルのみを自由落下させる実験装置により衝突時の変形が制御可能であることを示した。さらに昨年度、アクティブシートベルトを模擬した模型を製作、制御実験を実施し、胸部モデルの変形を目標値に収束できたことからアクティブシートベルトの実現可能性を示した。本年度は昨年度の結果を踏まえて張力制御アクチュエータを改良し、下記の成果および結果を得た。1.一昨年度の結果をまとめた論文が日本機械学会論文集に掲載された。また、昨年度の実験結果をまとめ、新潟で開催された日本機械学会主催のDynamics and Design Conference 2005に併設された第9回「運動と振動の制御」シンポジウムにおいて講演論文「アクティブシートベルトに関する研究(模型実験による有効性の確認)」を発表した。2.圧電アクチュエータの配置を変えて張力制御アクチュエータの特性を実験により調べた。
UNCITRAL国際商亊仲裁モデル法の採用状況の調査研究

本研究はUNCITRAL国際商亊仲裁モデル法(1985)がその後各国の国内法としてどれだけ取り入れられているかを調査することを目的とするものであった。(1)そこで,1985年以降仲裁法を新たに制定しまたは改正した国およびそれを準備中の国につき、その仲裁法ないし仲裁法案を入手し,その内容を検討した。その結果,カナダ(連邦と州),オ-ストラリア(連邦),アメリカ合衆国のいくつかの州でUNCITRALモデル法をそのまま国内法化しており,オランダ等いくつかの国で部分的にモデル法の影響を受けた改正を行っていることがわかった。このほか,イギリス,香港等で,委員会の報告書が公表されている。(2)上記作業と並行して,日本ではUNCITRAモデル法にどういうスタンスで対処すべきか,について考察した。その一端を公表したのが、「仲裁法改正の基本的視点と問題点」(三ヶ月章先生古稀祝賀・民事手続法学の革新(上)529頁以下〔1991年・有斐閣〕である。(3)上記(1)の作業の過程で入手したイギリス新仲裁法案(1990年11月)とそのコメンタリ-につき,東京大学大学院の演習を利用して徹底的に検討した。この法案は,その修正案が検討されつつあるとのことであるが,国際商亊仲裁を一つの「見えない貿易」としてロンドンに集中しようとしているイギリスがどの程度までUNCITRALモデル法と伝統的なイギリス仲裁法を妥協させようと考えているか、について興味深いサンプルを提供している(これについては,何らかの形で公表したいと考えている)。
消化器癌患者の血中遊離核酸を用いた新たな診断法の開発と個別化バイオマーカーの試み

消化器癌患者の末梢血液中に、遊離DNAのみならずmicroRNAも安定して存在することが明らかになった。血液中の循環核酸を用いた腫瘍特異的異常の検出が、腫瘍動態を反映することも明らかとなり、末梢血液中の遊離核酸を用いた染色体・遺伝子増幅領域や異常microRNAの検出の癌の存在診断としての有用性が示唆された。また、臨床病理学的因子との比較検討で、同手法の悪性度診断としての有用性も示唆された。食道癌・胃癌担癌患者の末梢血液から抽出した遊離核酸を用いて、染色体・遺伝子増幅領域ならびに異常microRNAの検出を試みた。染色体・遺伝子増幅領域の検出については、増幅頻度の報告が多い食道癌における第11番染色体長腕に位置するCCND1領域を対象(target sequence)として解析を行った。同じ染色体上のシングルコピー遺伝子DRD2(reference sequence)との比較定量(相対比)を行うことによって、同遺伝子増幅領域コピー数の増加を血漿中遊離核酸を用いて測定可能であることを証明した後、得られた結果と臨床病理学的因子との比較検討から、食道癌患者における血漿中CCND1増幅検出が、癌の存在診断のみならず予後悪性度診断としても有用であることを報告した(Takeshita H, Ichikawa-D et al. Brit J Cancer ; 1378-83, 2010)。一方、血漿中microRNA検出についても胃癌患者を中心に解析を行った。これら遊離microRNAが血漿中においても、exosome内で極めて安定した状態で存在することを確認した後、胃癌患者において既に異常の報告が多いmicroRNAを対象とした解析を行い、血漿microRNA106b濃度や前年度に行った胃癌担癌患者の末梢血液中の異常microRNA(miRNA)の検出に引き続き、他癌種(食道癌ならびに膵臓癌)でも同様の解析を試みた。食道癌では、組織等の解析によって既に報告されているoncogenic miRNAs(miR-21,184,221)ならびにtumor suppressive miRNA(miR-375)について解析を行った。その結果、食道癌担癌患者における血漿中miR-21が、健常人に比較して高い傾向にあることを発見し、この値が、術前に比較して術後サンプルで有意に低下することも確認した。また、同一患者の癌組織中においてmiR-21が高発現していることも確認できたため、これら血漿中のmiRNAが組織中の発現状況をある程度反映していることが推測された。また、ROC解析で、miR-21/miR.375比の食道癌に対する診断的有用性についても確認し、これら結果を報告した。膵臓癌でも同様に、組織等の解析によって既に報告されているmiR17-92クラスターに存在するmiR-18aについて解析を行った。まず、miR-18aが膵臓癌細胞株や膵臓癌組織において、健常組織に比較して高値を示すことを確認した。続いて、膵臓癌担癌患者の血漿中miR-18aが健常者に比較して有意に高値であることを確認し、これらの値が術後に有意に低下することも確認した。また、ROC解析でも膵臓癌に対する血漿中miR-18a解析の診断的有用性が確認されたため、これら結果を報告した。これまで報告してきた消化器癌担癌患者における末梢血液中の異常microRNA解析に引き続き、他の異常microRNA候補について更なる検討を試みた。食道癌では、組織等の解析によって既に報告されているmiR17-92クラスターに存在するmiR-18aについて解析を行った。まず、miR-18aが食道癌細胞株や癌組織において、健常組織に比較して高値を示すことを確認した。続いて、食道癌担癌患者の血漿中miR-18aが健常者に比較して有意に高値であることを確認し、これらの値が術後に有意に低下することも確認した。また、ROC解析で、食道癌に対する血漿中miR-18a解析の診断的有用性が確認されたため、これら結果を報告した。また、膵臓癌において、組織等の解析によって既に報告されているoncogenic miRNAs(miR-221)ならびにtumor suppressive miRNA(miR-375)について同様の血漿解析を行った。まず、miR-221が膵臓癌細胞株や癌組織において、健常組織に比較して高値を示すことを確認した。続いて、膵臓癌担癌患者における血漿中miR-221が、良性膵腫瘍や健常人血漿に比較して高い傾向であり、一方でmiR-375が低値であることを確認した。この値が、術前に比較して術後サンプルで有意に低下することも確認した。これらmiR-221解析は、遠隔転移症例や切除不能症例で高い傾向にあり、同解析の膵臓癌患者に対する存在診断としての有用性のみならず進行度予測にも有用である可能性が示唆された。

概ね当初の計画通り進んでいるが、Oligoアレイによる解析では、検出能に限界があることも判明した。24年度が最終年度であるため、記入しない。前記の得られた知見の実地臨床への応用を念頭において、更に症例数を増やして解析を行う。一方で、術後の治療効果判定や、再発早期検出マーカーとしての有用性についても検討する予定である。また、血漿中の循環DNAを用いたOligoアレイによる解析では、検出能に限界がある可能性があるため、SNPアレイ等などの別の解析手法についても検討を加える予定である。
神社祭祀世界の社会人類学的研究-美保神社と巖島神社の比較研究を通して-

1.本論文の目的は、島根半島・美保神社の祭祀的世界の深層を再構成することである。そのためにまず、神社祭祀が〈民俗集落〉としての美保関地域社会の社会組織と深く結びついていることに注目した。このような社会的・祭祀的秩序を基盤にして、美保神社と美保関民俗集落とを-全体とするような宗教的コスモロジーが成り立っていると思われる。そのような全体的理解のために、本研究は海のかなたの異界性とさまざまな儀礼における女性原理とが、神社祭祀世界の基本的な原理として抽出できることを示した。2.具体的には、美保神社における4月7日の蒼柴垣神事を通して、祭祀的世界を社会組織との結びつきに注目した。その結果、男性神役としての頭屋と少女神役・オンド(小忌人)とが基本的な儀礼的役割をになっていることが明らかになった。従来の研究および地元住民の思考では、男性頭屋の役割が基本と考えているようであるが、この詳細な儀礼過程をみると、少女神役・オンドの方が祭祀的世界を基本的にになっていることが明らかになった。3.また、美保神社の祭祀的世界が海のかなたの異界性と深くかかわっていることを、5月5日の神迎え神事,8月7日の虫払い神事、および12月3日の諸手船神事を通じて考察した。その結果、海のかなたの異界神である女霊が暗黒世界とからまって豊譲と再生の聖なる力を与えていることがわかったと同時に比較的対象とした巌島神社の祭祀的世界についても、同様の原理をみい出すことができた。
グロモフ・ハウスドルフ極限と複素解析幾何

Ricci曲率が下から有界なFano多様体の列のGromov-Hausdorff極限におけるスペクトルの収束を研究した.まず, Ricci曲率が下から有界なFano多様体に対するコンパクト性定理を得た.次に,重み付きラプラシアンのGromov-Hausdorff極限での収束性を証明した.そして,極限がKaehler-Ricciソリトンになる場合の正則ベクトル場全体のなす複素Lie環の構造定理を得た.これは東北大学本多正平,東京大学斎藤俊輔との共同研究である.また平均曲率流の自己相似解の錐多様体での発生について,Huiskenらの先行結果を服部広大と山本光との共同研究で拡張した.偏極ケーラー多様体の族においてRicci曲率が上下から有界で非崩壊条件が満たされる時,密度状態関数の振る舞いを調べることにより,小平埋め込みの像が一定次元の複素射影空間内に埋め込まれ,グロモフ・ハウスドルフ極限が射影変換を法として代数多様体としての収束と一致する.このDonaldson-Sunの結果に記述される現象はAubinの連続法を用いる手法など複素微分幾何の諸問題に様々な形で現れる.そのような現象をリーマン多様体の収束理論の観点から解析し,収束理論,崩壊理論の包括的理論化と個別問題への応用を試みた.その一つとしてケーラー・リッチソリトンが極限に表れる場合の第1固有値の振る舞いを調べた.国内外の研究者との交流をはかるため,2014年7月には研究集会Trends in Modern Geometryを,2015年3月にはPrinceton-Tokyo Workshop on Geometric Analysisを東京大学数理科学研究科で開催した.正のケーラー・アインシュタイン計量の存在とK安定性の同値性はChen-Donaldson-SunおよびTianにより証明が与えられた.その証明の重要なステップはグロモフ・ハウスドルフ極限として得られる特異ケーラー・アインシュタイン多様体の正則自己同型群が簡約可能であることを示すことである.この証明はBerndtsson凸性を用いて証明された.一方,グロモフ・ハウスドルフ極限に対するスペクトルの収束はCheeger-Coldong,本多正平らによって研究されていた.このことに着目して,リッチ曲率が下から有界なFano多様体の列のグルモフ・ハウスドルフ極限における,スペクトルの収束を研究した.まず,リッチ曲率が下から有界なFano多様体に対するコンパクト性定理を得た.次に,重み付きラプラシアンのグロモフ・ハウスドルフ極限での収束性を証明した.そして,極限がケーラー・リッチソリトンになる場合の正則ベクトル場全体のなす複素リー環の構造定理を得た.これは東北大学本多正平,東京大学斎藤俊輔との共同研究である.この研究を進めるにあたって,2015年7月に国際研究集会Trends in Modern GeometryとThe 10th Pacific Rim Complex Geometry Conferenceを兼ねて東京大学大学院数理科学研究科とホテルサンバレー那須で開催した.重み付きラプラシアンに関し,実多様体のBakry-EmeryラプラシアンとFano多様体の自然な重み付きラプラシアンを非コンパクト多様体に拡張して比較することによって観察される顕著な違いを見出し,BirkhauserのProgress in Mathematicsから出版した.また,Sugaku ExpositionsからEinstein metrics and GIT stability, IIを出版した.Donaldson-Sunは両側からRicciが有界なケーラー・アインシュタイン多様体の無限列のGromov-Hausdorff極限の性質を調べ,極限は正規代数多様体であること,接錘は一意的であること,接錘の正則部分は佐々木・Einstein多様体の錘であることを示している.Cheeger-Coldongに始まるRicci limit spaceの理論では,接錘の性質を極限空間の性質に反映させることが議論の大筋である.その意味で,極限空間の接錘についての研究が第1歩である.そもそも,接錘が一意的かというのが基本的であるが,一般のRiemann多様体の場合,Ricci曲率が下から有界な列の極限空間は接錘が一意的でないことがColding-Naberによって例をもって示されている.Riemann多様体Sが佐々木多様体とは,Sの錐C(S)がケーラー・アインシュタイン多様体の時をいう.Sがトーリックとは,C(S)が通常の複素幾何の意味でトーリックのときをいう.従ってSの次元が2n-1のとき,n次元トーラスがC(S)に双正則かつ等長的に作用する.これまでの小野肇,Guofang Wangとの共同研究で高さ一定のトーリック・ダイアグラムから作られる佐々木多様体は佐々木・アインシュタイン計量を持つことを証明したが,このことからトーリック佐々木・アインシュタイン多様体はトーリック・ダイアグラムという組み合わせ的データと同一視される.佐々木・Einstein多様体に対する知見をケーラー多様体の列のGromov-Hausdorff極限の幾何に適用することを試みた. Chi Li,藤田健人らの研究もこのような観点から再検討されるべきである.Ricci曲率が下から有界なFano多様体の列のGromov-Hausdorff極限におけるスペクトルの収束を研究した.まず, Ricci曲率が下から有界なFano多様体に対するコンパクト性定理を得た.次に,重み付きラプラシアンのGromov-Hausdorff極限での収束性を証明した.そして,極限がKaehler-Ricciソリトンになる場合の正則ベクトル場全体のなす複素Lie環の構造定理を得た.これは東北大学本多正平,東京大学斎藤俊輔との共同研究である.また平均曲率流の自己相似解の錐多様体での発生について,Huiskenらの先行結果を服部広大と山本光との共同研究で拡張した.

平均曲率流の特異点解析と自己相似解に関する論文をOsaka J. Math.から出版した.この論文ではHuiskenの単調性公式をリーマン錘多様体に拡張した.さらに特殊ラグランジアン部分多様体のモーメント写像を用いた構成,および変形理論について論じた.本多正平,斎藤俊輔と行っているグロモフ・ハウスドルフ極限におけるスペクトル収束の理論を今後も継続して推進する.そのために,7月にTrends in Modern Geometryを東京大学大学院数理科学研究科で開催し,国内外の研究者と交流する.数物系科学グロモフ・ハウスドルフ収束と重みつきラプラシアンの第1固有値の収束について考察し,リッチソリトンへの応用を試みたい.研究集会はTrends in Modern Geometryと第10回Pacific Rim Complex Geometry Conferenceを開催し,国内外の研究者と交流する.2016年3月に終了する予定であったグロモフ・ハウスドルフ極限に関する研究を3ヶ月延期した.2015年3月に終了する予定であったグロモフ・ハウスドル極限に関する研究を3ヶ月延期した.国内旅費として使う.国内出張にあてる.
プロテアソームの再構成法の確立と作動機構の構造的基盤の解明

ユビキチン化された基質は、プロテアソームにより認識され、脱ユビキチン化反応、変性反応を仕掛けられた後、触媒中心である20Sプロテアソームへとトランスロケーションし加水分解される。26Sプロテアソームは30を超える異なるサブユニットからなり、その構造の複雑さから結晶化が困難である。本研究では、質量分析法、結晶構造解析、Cryo-電子顕微鏡などの異なる構造解析法を組み合わせることによって、ユビキチン鎖形成メカニズムおよび26Sプロテアソームの会合メカニズムおよび複合体内相互作用の詳細に迫ることに成功した。ユビキチン鎖形成については、ユビキチンを結合したE2のX線結晶構造を明らかにし、UbcH5b-Ub複合体が自己会合することによりユビキチン鎖形成を促進することを示した(この研究はStructure誌に掲載された)。プロテアソームの会合については、質量分析法を巧みに用いて新たなアッセンブリー中間体を同定し、脱ユビキチン化酵素であるUbp6のアッセンブリーへの寄与を明らかにした(投稿中)。これらの成果は論文化され大きな評価を得た。さらにCryo電子顕微鏡を用いた構造解析については、26SプロテアソームのサブユニットのひとつであるRpn2の局在をGreen Fluorescent proteinによりラベルすることにより局在を明らかにし、その機能に知見を与えた。これらの成果はユビキチン-プロテアソーム系の構造生物学研究におおきく寄与した。本研究では、プロテアソームの高度な仕組みを理解するため、それぞれの反応の素過程における構造情報を抽出することを試みている。電子顕微鏡解析を中心とした構造生物学研究を展開することにより、刻々と変化する超分子複合体のダイナミックな描像を捉えることを目的とする。本年度は、20Sプロテアソームの分子集合に関わるシャペロンのひとつであるヒトPAC3の立体構造決定に成功した。PAC3はαサブユニットに結合してPAC1/PAC2とともにαリングの分子集合に関わることが明らかとなっている。X線結晶構造解析により、PAC3の立体構造を2.0Åの分解能で決定することに成功した。PAC3は結晶中でダイマーを形成しており、後に構造決定されたDmp1/Dmp2複合体(PAC1/PAC2の酵母のホモログ)と立体構造的に非常に相同性が高い。この研究を通じて、αリングの形成のメカニズムの解明に指針を与えることができた。本年度の10月よりMax-Planck-Institute of BiochemistryのWalfgang Baumeiter博士のグループの下でCryo電子顕微鏡を用いた酵母26Sプロテアソームの単粒子解析を展開している。これまで、Max-Planck-InstituteのWalfgang Baumeister博士のグループはDrosophilaの26Sプロテアソームの単粒子解析を行ってきた。これまでの同グループの研究により、20Åを下回る分解能のCryo-電子顕微鏡像が得られているが,26Sプロテアソームを構成する各サブユニットの位置情報は明らかではない。本研究では、まず26Sプロテアソームの各サブユニットの局在を同定するため各サブユニットにGreen Fluorescent Protein(GFP)タグを導入した分裂酵母の変異株を作成した。19Sプロテアソームを形成する各サブユニットのN末端もしくはC末端にGFPタグを導入し、分裂酵母内で発現させ大量精製を試みた。作成したGFP融合サブユニット変異体は、26Sプロテアソーム複合体を形成することが明らかとなった。今後、さらなる解析を進めることにより、各サブユニットの局在情報を求める。本年度は、26Sプロテアソームの単離・精製法を確立しデータ解析を行った。約5000の電子顕微鏡像から30万個の26Sプロテアソーム分子像が得られた。これらのプロテアソーム像を分類し、平均化することにより平均構造が得られた。今年度は更なるデータ解析を進め高解像度の三次元構造を取得する。また、19Sプロテアソームについても単離・精製法を確立し、単粒子解析による平均構造が得られた。19S複合体中での各サブユニットの局在を明らかにするため金属配位タンパク質であるメタロチオネインを融合させたタンパク質発現系を構築した。メタロチオネインは60残基の小さなタンパク質であるが、20個もの金イオンを配位することが知られており、電子顕微鏡像でコントラストを与える。金イオンを配位したメタロチオネイン融合Rpn10サブユニットは50kDaのタンパク質ながら、電子顕微鏡像で強いコントラストを与えた。今後は、Rpn10のみならず、Rpn13、Dsk2、Rad23、Ubp6などユビキチン鎖認識にかかわるサブユニットとともにプロテアソーム上でのマッピングを行いこれらサブユニットの局在を決定する。19S複合体のサブユニット相互作用を明らかにするために、エレクトロスプレーイオン化型の質量分析計を用いて非共有結合により形成された19S複合体中にみられるサブコンプレックスの解析を行った。これまでの解析により、Nas6を中心とした19S複合体中の複数のサブコンプレックスが明らかとなった。Nas6は19S複合体の会合を助ける分子シャペロンのひとつとして知られており、Rpt5およびRpt3サブユニットとサブコンプレックスを形成していることが示された。さらにRpn9およびRpn11サブユニットの相互作用も観測された。今後は、さらなる解析を進めることにより複合体中の相互作用ネットワークを明らかにしていく。

ユビキチン化された基質は、プロテアソームにより認識され、脱ユビキチン化反応、変性反応を仕掛けられた後、触媒中心である20Sプロテアソームへとトランスロケーションし加水分解される。26Sプロテアソームは30を超える異なるサブユニットからなり、その構造の複雑さから結晶化が困難である。本研究では、質量分析法、結晶構造解析、Cryo-電子顕微鏡などの異なる構造解析法を組み合わせることによって、ユビキチン鎖形成メカニズムおよび26Sプロテアソームの会合メカニズムおよび複合体内相互作用の詳細に迫ることに成功した。ユビキチン鎖形成については、ユビキチンを結合したE2のX線結晶構造を明らかにし、UbcH5b-Ub複合体が自己会合することによりユビキチン鎖形成を促進することを示した(この研究はStructure誌に掲載された)。プロテアソームの会合については、質量分析法を巧みに用いて新たなアッセンブリー中間体を同定し、脱ユビキチン化酵素であるUbp6のアッセンブリーへの寄与を明らかにした(投稿中)。これらの成果は論文化され大きな評価を得た。さらにCryo電子顕微鏡を用いた構造解析については、26SプロテアソームのサブユニットのひとつであるRpn2の局在をGreen Fluorescent proteinによりラベルすることにより局在を明らかにし、その機能に知見を与えた。これらの成果はユビキチン-プロテアソーム系の構造生物学研究におおきく寄与した。