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イオン液体の分子間振動におけるアノマリーの解明

2007年の米国のグループにより,ある種のアニオンを有するイオン液体では分子間振動スペクトルが温度に依存しないという,液体には決して見られない驚くべき現象が報告された。本研究課題では,その検証とその原因を分子レベルで理解するために,フェムト秒ラマン誘起カー効果分光装置で種々のイオン液体の分子間振動の温度依存性を検討した。20種以上のイオン液体を調べた結果,米国のグループの結果を再現できず,どのようなイオン液体を用いても分子間振動は温度に依存することが明らかになった。また,芳香族カチオン系イオン液体と非芳香族性イオン液体では,温度の変調により分子間振動バンドの変化の仕方が異なることを見出した。通常の分子液体の分子間振動は温度に依存することが良く知られているが,最近,イオン液体ではアニオンの種類によって分子間振動が直接反映する低振動数スペクトルの温度依存性が大きく異なり,アニオンの種類によっては温度に依存しないという液体としてのアノマリーを示すことが米国テキサス工科大学のグループから報告されている。本研究課題では,特徴的な構造を持つアニオンを持つ複数のイオン液体の分子間振動の温度依存性を検証することにより,従来の液体科学では説明できないこのアノマリーを解釈するために,アニオンやカチオンの構造に依存する特性を明らかにすることを目的としている。初年度である平成27年度は以下の「現在までの進捗状況」に記しているように,アニオン種について特に注目して研究を進めた。得られた実験結果において,これまでに報告されているテキサス工科大学のグループの結果とは全く異なる結果が得られた。すなわち,10種類の異なるアニオンを有するイミダゾリウム型イオン液体について,すべて温度依存性が観測され,特にカチオンのイミダゾリウム環が温度に対して大変敏感にスペクトルの形状に影響を及ぼすことが明らかになった。この研究成果については現在論文執筆中である。この他にベンゼンの混合液体に関する研究成果について論文を発表した(佐賀大学高椋グループとの共同研究)。40種類の芳香族性カチオン型イオン液体の低振動数スペクトルをまとめた研究成果についても論文を執筆し,平成28年4月現在投稿中である。学会発表については,国際会議で5件(内招待講演3件),国内での学会で4件の発表を行った。また,当研究室の大学院修士課程2年生の学生(平成28年度より博士課程に進学)が行った国際会議(ドイツ国ロストック市)でのポスター発表はポスター賞に選ばれた。平成27年度はアニオン種について,(i)永久双極子モーメントを持たない対称性の高いアニオン,(ii)永久双極子モーメントを持つ対称性の低いアニオン,(iii)構造異性体を持つアニオン種,について特に注目して研究を行った。アニオンについては,これら3つのカテゴリーに分類される10種類のアニオンを選択し,カチオンには典型的な1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムカチオンを選択した。上記「研究実績の概要」に述べたように,すべてのイオン液体について,分子間振動スペクトルの温度依存性現れることを確認した。この結果はテキサス工科大学のグループの報告と異なるものであり,現在,その理由・原因について検討中である。尚,当初の予定では,アニオンについて,(i)と(ii)を平成27年度に行い(iii)は平成28年度に行う予定であったが,研究がスムーズに進み,アニオン種に関する項目の実験は平成27年度で終えることができた。また,上記温度依存性に関する研究に加え,イオン液体の低振動スペクトルのデータをまとめるべく,40種類の芳香族カチオン性イオン液体についてフェムト秒ラマン誘起カー効果分光装置を用いて測定を行った。この研究により,芳香族イオン液体の低振動数スペクトルに関する全体像とイオン種の構造に基づいたスペクトルの特徴を明らかにすることができた。また,表面張力,密度,粘度,電導度といったバルク物性についても測定を行い,バルク物性を用いたパラメータと低振動数スペクトルの特性周波数の相関が芳香族イオン液体と中性分子液体では異なることも見出している。この研究成果はデータベースとして注目されることが予想される。現在,論文を投稿中である。このように,現在のところ本研究課題は当初の予定以上のペース(約1.5倍程度の速さ)で進行しており,研究成果も挙がっている。一般的な中性分子の液体の分子間振動は温度に依存するが,最近,イオン液体ではアニオンの種類によって分子間振動が直接反映する低振動数スペクトルの温度依存性が大きく異なり,アニオンの種類によっては温度に依存しないという液体としてのアノマリーを示すことが米国テキサス工科大学のグループから報告された。平成28年度は,平成27年度に行ったイミダゾリウム系イオン液体のアニオン種による低振動数スペクトルの温度依存性への影響に関する研究をまとめ論文として発表した。また,40種類の芳香族性カチオン型イオン液体の低振動数スペクトルをまとめたデータ集的な論文を発表した。進行中の研究に関しては,非芳香族系にターゲットを拡張し,温度依存性の成果が挙がりつつある。例えば,イミダゾリウム系イオン液体とは異なり,50cm-1以上の高振動数側については,温度にあまり影響されないことを明らかにしつつある。また,非芳香族系イオン液体の低振動数スペクトルのデータ集としての実験も進めている。

加えて,米国ニュージャージー州立大学ラトガース・Edward Castnerグループとの共同研究も行い,ケイ素を含むイオン液体の特殊な構造についての成果も論文としてまとめている。この共同研究については,イオン液体の合成について主に貢献している。当該研究プロジェクトに関する成果の学会発表は,国際会議で3件(内招待講演2件),国内での学会で9件(内招待講演3件)であった。尚、国内での学会の招待講演の内1件は当研究室の博士課程学生によるものである。平成27年度にイミダゾリウム系イオン液体におけるアニオン種について,(i)永久双極子モーメントを持たない対称性の高いアニオン,(ii)永久双極子モーメントを持つ対称性の低いアニオン,(iii)構造異性体を持つアニオン種,について注目して研究を行い,すべてのイオン液体について,分子間振動スペクトルの温度依存性現れることを確認した。この結果はテキサス工科大学のグループの報告と異なるものとなった。平成28年度は,非芳香族カチオン系イオン液体にターゲットを拡張し,アンモニウム,ホスホニウム,ピロリジニウムカチオンの相違について検討を行った。当初の予定では,これらは最終年度の平成29年の上半期に進める予定であったので,当初の予定よりもうまく進んでいる。また,上記温度依存性に関する研究に加え,イオン液体の低振動スペクトルのデータをまとめるプロジェクトも行っているが,芳香族系イオン液体について,40種類ものサンプルの測定を行い,芳香族イオン液体の低振動数スペクトルに関する全体像とイオン種の構造に基づいたスペクトルの特徴を明らかにすることができた。また,表面張力,密度,粘度,電導度といったバルク物性についても測定を行い,バルク物性を用いたパラメータと低振動数スペクトルの特性周波数の相関が芳香族イオン液体と中性分子液体では異なることも見出している。この研究成果は論文として平成28年度に発表できた。また,現在は非芳香族系イオン液体についても展開を行っており,17種類の非芳香族系イオン液体の低振動数スペクトルの測定を行うことができた。このように,現在のところ本研究課題は当初の予定以上のペースで進行しており,研究成果も挙がっているものと考えられる。一般的な中性液体の分子間振動は温度に依存するが,最近,イオン液体ではアニオンの種類によって分子間振動が直接反映する低振動数スペクトルの温度依存性が大きく異なり,アニオンの種類によっては温度に依存しないという液体としてのアノマリーを示すことが米国テキサス工科大学のグループから報告された。本研究課題では,特徴的な構造を持つアニオンを持つ複数のイオン液体の分子間振動の温度依存性を検証することにより,従来の液体科学では説明できないこのアノマリーを解釈するために,アニオンやカチオンの構造に依存する特性を明らかにすることを目的としている。平成29年度はカチオンについて特に注目し,ビス(トリフルオロメチルスルホニル)アミドをアニオンとしたイオン液体を選択し,典型的なカチオンを6種類選択し,その幾何構造やアルキル鎖長,アンモニウムとホスホニウムの違いなど系統的に検討した。
子宮内膜癌産生アクチビンによるアポトーシス耐性阻害と抗癌剤感受性増強法の確立

実験を繰り返した結果、当初の我々の仮説とは異なる結論が導かれ、研究の方向性を大きく修正した。ヒト子宮内膜癌細胞株3株のアクチビン作用を検討し、アクチビンA刺激は癌細胞増殖には影響しないことが判明した。対照の卵巣癌細胞株の増殖をアクチビンAは濃度依存性に抑制した。FACSではこの3株は、typeIA, typeIB, typeIIA, typeIIBの4種類のアクチビン受容体を細胞表面に中等度発現をしていた。アクチビンA刺激は抗癌剤やanti-Fas IgM刺激によるアポトーシスに及ぼす効果にも全く影響しないことも証明された。以上から子宮内膜癌細胞のアクチビン不応性は、子宮内膜癌の不死化機構の一因と考えられた(論文投稿中)。対照の卵巣癌細胞株由来のCDDP耐性株は受容体発現レベルに影響なくアクチビンの増殖抑制作用が消失していた。これは抗癌剤感受性シグナルとアクチビンの増殖抑制シグナルが交叉することを示唆している(論文投稿準備中)。アクチビンはTGF-βと受容体の一部やシグナル伝達物質を共有するが、TGF-βには3株に濃度依存性の増殖抑制作用を認めたことから、smad2/3蛋白以降の細胞内シグナルは正常に作動している。アクチビン刺激細胞のsmad2/3蛋白のリン酸化状況をwestern blot法で解析したところ、アクチビン刺激後のsmad2/3蛋白のリン酸化には有意の変化が認めなかった。このことは子宮内膜癌細胞ではアクチビン受容体変異によりアクチビン不応性となり、アクチビン産生制御が破綻し、癌細胞のアクチビン産生が亢進したことを意味している(論文投稿準備中)。子宮内膜癌細胞ではアクチビンシグナルが途絶していることから、このシグナルの再回復法の発見が、癌治療への応用性への発展を期待できる。現在、分子レベルでのシグナル異常を解析している。
f電子系における磁気的不安定点近傍の電子状態の研究

1)高圧力下で超伝導を示す遍歴電子強磁性体UGe2について、高圧強磁場中の低温電気抵抗測定を行った。電気抵抗T^2の係数Aの圧力、磁場依存性を決定し、モーメントの大きい強磁性相からモーメントの小さい強磁性相に近づくときに、電気抵抗のT^2係数Aは、二つの相の間の転移磁場をBxとして、単一のパラメーター(B-Bx)だけの関数であり、近似的に、A ̄(B-Bx)^(-1/2)のべき乗則が成立することを明らかにした。このことは、相境界近傍で発現する超伝導の起源が、電子間相互作用にあることを強く示唆する。2)反転対称性のない結晶構造を持ち、高圧力下で超伝導を示す反強磁性体CeRhSi3について、上部臨界磁場、dHvA効果の測定を30kbarの高圧まで行った。これにより、(a)圧力26kbar近傍で転移温度はたかだか1.1Kであるにもかかわらず、c軸方向の上部臨界磁場が30Tに達することが明らかになった。このことは、反転対称の無い超伝導体におけるパウリリミットについての最近に理論的研究と矛盾しない。(b)フェルミ面の圧力変化は連続的で、反強磁性状態でも常磁性フェルミ面上の大きなオービットが観測され、反強磁性秩序が出現してもフェルミ面がCe4f電子を含む大きなフェルミ面であることがわかる。また、電子の有効質量の圧力変化に発散が見られない。これらの振る舞いは重い電子系の量子相転移に対する遍歴モデルと良く整合する。高圧下で超伝導を示す遍歴電子強磁性体UGe2について、圧力19.8kbar、磁場17.5T、低温0.3Kまでの電気抵抗測定を行った。主要な結果は以下の通り。(1)詳細な圧力-磁場相図を決定した。過去の文献と比較して、相境界の圧力依存性は定性的にはよく一致するが、転移磁場には顕著な試料依存性がある。(2)磁場誘起相転移が存在しない低圧力領域で、電気抵抗のT^2の係数Aの圧力、磁場依存性を検討すると、通常のスピン揺らぎの理論(SCR理論)では理解出来ない。(3)モーメントの大きい強磁性相で、電気抵抗のT^2の係数Aは、単一のパラメーター(B-Bx)だけの関数であり、近似的に、A^-(B-Bx)^(-1/2)のべき乗則が成立する。ここで、Bは外部磁場、BxはPxより高圧側ではモーメントの大きい強磁性相からモーメントの小さい強磁性相への転移磁場であるが、そのような転移の存在しないPxより低圧側では適当な負の値を取る。(4)上記のBxは、Pxより低圧側の負の値から、Pxより高圧側の正の値へと、圧力とともにほぼ直線的に増大する。(5)Bx直上での、電気抵抗の温度依存性は、スペクトルにギャップを持つ励起による伝導電子の散乱が電気抵抗に寄与している事を示唆する。これらの結果は、UGe2の相図、超伝導を説明する理論にとって重要な指針を与えるものである。CeRhSi3は反転対称性のない結晶構造を持ち、常圧では反強磁性体であるが、圧力により反強磁性を抑制していくと、超伝導を示す。それ故、この化合物は次の二つの点で極めて興味深い。1)超伝導が反強磁性から常磁性への量子相転移に関連していると考えられる点。2)反転対称性のない結晶に発現する超伝導である点。H18年度は、この物質について、磁場を磁化困難軸であるc軸に加えた交流磁化率、dHvA効果の測定を、30kbarの高圧力まで行い、実験的に以下の点を明らかにした。1)圧力26

kbar付近で超伝導転移温度は1.1K程度の最大値に達するが、その近傍の圧力下では上部臨界磁場が著しく高く30Tに達する可能性がある。2)フェルミ面の圧力変化は常圧から30kbarまで連続的である。また、反強磁性状態でも常磁性フェルミ面上の大きなオービットが観測され、反強磁性秩序が出現してもフェルミ面がCe4f電子を含む大きなフェルミ面であることがわかる。3)有効質量は基本的に圧力とともに単調にかつ緩やかに減少する。また磁場依存性が見られない。4)超伝導混合状態におけるdHVa振動の振動強度の解析では、超伝導エネルギーギャップの影響が見られない。2)と3)は他の研究グループによる同じく圧力による量子相転移を示すCeRhIn5に関する結果と、極めて対照的であり、CeRhSi3の反強磁性量子相転移には遍歴モデルが適切であると考えられる。4)は超伝導ギャップにノードがある、あるいは、フェルミ面のシートごとに超伝導ギャップが異なることを示すように思われる。1)とあわせて反転対称の無い超伝導体の特異性を示すものかもしれない。CeRhSi3は反転対称性のない結晶構造を持ち、常圧では反強磁性体であるが、圧力により反強磁性を抑制していくと、超伝導を示す。それ故、この化合物は次の二つの点で極めて興味深い。1)超伝導が反強磁性から常磁性への量子相転移に関連していると考えられる点。2)反転対称性のない結晶に発現する超伝導である点。H19年度は、この物質について、実験的に以下の点を明らかにした。1)前年度までの上部臨界磁場測定により、この物質の高圧力下の上部臨界磁場が著しく高い可能性が明らかになっていたが、今年度測定をより低温強磁場まで行い、絶対零度における上部臨界磁場がほぼ30Tに達することがはっきりした。2)前年度までに、磁場を磁化困難軸であるc軸に加えたdHvA効果の測定を、30kbarの高圧力まで行い、フェルミ面や電子の有効質量の圧力変化が遍歴モデルを示唆することを明らかしたが、今年度はa軸方向に磁場を加えた測定を行った。データは依然解析中であるが、やはりフェルミ面の不連続な大きな変化や電子の有効質量の発散などは観測されておらず、その振る舞いは遍歴モデルと矛盾しないように思われる。3)常圧での角度依存dHvA測定をCeRhSi3およびLaRhSi3について行った。結果は依然解析中であるが、LaRhSi3についてはバンド計算のフェルミ面で説明がつくが、CeRhSi3についてはLaRhSi3とは全く異なる結果で4f遍歴を強く示唆する。
デーヴィッド・ヒュームに潜む目的論の研究:近代哲学の再構築に向けて

本研究ではデーヴィッド・ヒュームの認識論と道徳理論の関係を解明した。私はヒュームの抽象観念論、空間時間論、因果論、外的物体論を公共性の形成に向かう理論として解釈した。さらにシンパシーの原理が社交的世界と、事物の所有の制度、正義と政府を形成へと展開する目的論的体系を形成していることを論証した。本研究はヒュームの認識論の解明を通して、ヒュームにおける道徳的規範性の根拠が公共性を形成する知覚の連合にあることを論証した。(1)ヒュームの『人間的自然論』の知識論、情念論、道徳論がどのような関係にあるのかを明確にすること。とりわけ、その知識論が自然主義的な議論によって道徳論を基礎付けていることを明確にすること。(2)ヒュームの知識論が近代科学の対象であった物理的世界についての理論を人間にとっての自然的世界として道徳哲学化することにより、デカルト・ロックらの目的論批判を推し進め、近代哲学に新しい展望をもたらしていることを指摘し、従来の哲学史の再構築を促すこと。2006年度は大きく二つの課題に取り組んだ。一つは、ヒュームの『人間的自然論』(1739-40)の道徳哲学の中心的主題である「シンパシー」及び「正義」の理論を彼の認識論との関連において考察したことである。ヒュームは『人間的自然論』に展開される道徳論の中心概念である「シンパシー」の意義については注釈者の間で多様な解釈がみられる。私はヒュームの「シンパシー」概念が彼の認識論において論じられている「一般概念」と類比的な位置づけを持つことを指摘した。さらに私は従来「自然的徳」と「人為的徳」との断絶が強調されていたヒュームの正義論が自然的徳の原理である「シンパシー」論と連続性を持つことを論じ、それらが「一般的観点」の概念によって統一的に把握できることを論じた。私はそれによって『人間的自然論』の知性論、情念論、道徳論の統一性を主張した。「シンパシー論」については日本哲学会第65回大会(2006年5月21日、東北大学)の一般研究発表において発表し、また「正義論」は英文原稿で『敬和学園大学研究紀要』第16号に掲載された。二つ目の課題はヒューム『人間的自然論』における空間・時間論の道徳哲学的意義の解明である。従来ヒュームの「空間時間論」は『人間的自然論』全体の構成においてどのような位置づけを持つのかが不明とされ、議論の対象とされないことも多かったが、私は「空間時間論」が「一般観念論」と「外的物体論」をつなぐ不可欠の理論であり、その本質は自然的および道徳的世界の秩序の形成理論であることを論じた。この解釈の骨子は日本イギリス哲学会第31回研究大会(2007年3月28日、同志社大学)において発表した。2007年度は、従来他我認識の問題として論じられることが多かったヒューム『人間的自然論』(1739-40)の「シンパシー(共感)論」を、「抽象観念論」において論じられた個物と個物の類似による連合を情念の次元に適応し、人々の連帯とそれに基づく社会形成の基礎理論とする解釈をまとめた。私の解釈では、ヒュームのシンパシー論は、自己と他者とを一般化する感情として位置づけられ、それは他者へのサービスのシステムとしての分業を生み出す基礎と位置づけられる。それによって、ヒュームの社会契約説批判が『人間的自然論』の認識論および情念論において基礎付けられていることを示した。成果の一部は『イギリス哲学・思想事典』(研究社、2007年)にまとめられている。10月13日-14日に新潟大学において開催された日本倫理学会において「ヒュームにおける「狡猾な悪人の問題」:「狡猾な悪人」をめぐって」と題する発表を行い、ヒュームの習慣概念が規範の形成と規範遵守の意識において決定的な意義を有することを論じた。また昨年ヒューム正義論における正義の第一の規則「所有の安定」の理論を論じたのに引き続き、ヒュームにおいて正義の第二の規則とされる「同意による所有の移転」ならびに正義第三の規則である「約束の遵守」が所有論を基礎にして導かれていることを示し、そして統治組織への忠誠論を正義の規則を完全にしようとする人間的自然の規範性の現われとして解読した。この成果は、『敬和学園大学研究紀要』第17号に掲載された。平成20年度は、ヒュームの認識論と道徳論をつなぐ上で最も中心的な主題でもある「外的物体論」の道徳哲学的意義について論じることができた。従来ヒュームの「外的物体論」は道徳論とは無縁の認識論上の主題として論じられてきた。しかし、ヒュームの『人間的自然論』全体の最も重大な主題が道徳の解明である限り、知識論が道徳論と無関係であるとは考えられない。

こうした理解が一部のヒューム研究者によって認められているとしても、さらに重大な問題は、いったい知識論における個々の議論が具体的にいかなる意味で、どのような道徳哲学的含意を有するのかがこれまでまったく論じられていないことである。私はヒュームの認識論と道徳論をつなぐ鍵概念を「自然」に見出し、道徳的認識が人間にとっての自然的認識である点において、道徳認識が自然主義的に基礎付けられることを主張した。ヒュームによる外的物体の自然主義的説明の意義は、デカルトの「表象的実在性」の概念を観念の対象である「外在的対象」の虚構へと転換した点にある。外的物体とは観念の自然な連合と想像力の働きによる虚構であり、その虚構の信念は安定した世界観の基礎として最も重要である。ヒュームは道徳的信念の特徴も、外的物体の虚構と同じ感情の感じに求める。さらに私はヒュームの外的物体論が、「公共的な物体(res publica)」としての国家の自然主義的基礎付けの理論ともなっていることを指摘した。また道徳論の重要概念である「一般的観点」についてヒュームの『人間的自然論』全体における用法を検討し、同概念についての欧米の研究者たちの解釈を批判的に検討した上で「一般的観点」と「一般規則」の同異を論じた。平成二十一年度は、ヒュームの認識論の道徳哲学的意義について研究を行った。二つの主題について一件の学術講演を行い、二本の論文を公刊した。第一の論文(『ヒュームのシンパシー論:人間的自然の原理としての』)は、国際基督教大学キリスト教と文化研究所主催の学術講演会で口頭発表し、国際基督教大学『人文科学研究』に論文として発表した。そこではヒュームのシンパシー論が単なる感情移入についての議論ではなく、情緒についての一般的認識の形成の説明であることを、認識論における一般観念論との関連において指摘した。またシンパシー論がヒュームによる社会契約説批判の根本的な原理であり、かつ社交的世界としての共同体の形成理論となっていることを論じた。そしてシンパシー論がヒュームの認識論と道徳論をつなぐ役割を示すことができた。第二の論文(『ヒュームにおける道徳の理由:狡猾な悪人をめぐって』)では、ヒュームの認識論一般と道徳論の関係、とりわけ正義の遵守と道徳性の関連を明確にした。この論文は四年間の科学研究費による研究の総括にもあたる。従来ヒュームの正義論は自己利益に基づくとされ、道徳規則を遵守しなければならない理由がヒュームの理論には見いだせないとされてきた。しかし私は、こうしたヒューム理解は彼の道徳哲学についての根本的誤解に基づくものであることを示した。私はヒュームの認識論が習慣に基づく信念の必然性を示す理論であることに、道徳の拘束性の理論としての意義を見出し、それをテキストに基づき具体的に分析した。自然法則の人間的本質は、自然法則が世界の事象についての心理的必然性として認識される点にある。私は道徳の本質もこれと同様の必然性にあることを示し、ヒュームの自然主義的道徳論の認識論的基礎を体系的な観点から明らかにした。この成果によって、ヒューム研究の立場から知識と実践の関係に関する研究に貢献することができたと考える。
陥入上皮の運命決定に関わる制御因子の同定と歯の再生法への応用

歯、肺、唾液腺、腎臓および毛など様々な器官は上皮ー間葉相互作用によって形成されることが知られている。これらの器官は発生初期において、上皮細胞が間葉細胞に陥入するという共通の様式をたどるが、その後の分化課程において特異的な因子が関与することで器官の運命決定がなされていると考えられる。本研究では、歯から毛が生じる遺伝子欠損マウスモデルを用いて、細胞運命転換が起こるメカニズムの解析を行った。さらに同モデルマウスはエナメル質形成不全症を呈しており、本研究により歯から毛への運命転換が可能である可能性が示された。本研究は、歯をモデルとして上皮ー間葉相互作用における陥入上皮の運命決定に関わる制御因子の同定を目的としている。初年度は歯ー毛スイッチングが起こるモデルマウスの解析をもとに、細胞運命決定を司る幾つかの候補遺伝子を選定した。具体的にはRNA-seqを用いて、歯、毛、肺および腎臓など上皮ー間葉相互作用によって形成される器官の初期発生時期の遺伝子発現の比較を網羅的に行った。その中で歯および皮膚に強く発現するPKP1遺伝子に着目し解析を行った。PKP1は外胚葉異形成症原因遺伝子の一つとして知られており、Wntシグナル調節因子の一つであるbeta-cateninと同様にアルマジロリピート領域を有している。同因子はWntシグナルを活性化させると局在を細胞膜から核内に移行し、遺伝子発現を制御している可能性を発見した。本成果は論文発表を行った。歯の運命決定に重要である因子のスクリーニングを行い、幾つかの候補遺伝子を選定している。その中の一つは機能解析を終了し、論文発表を行った。本研究は、歯をモデルとして上皮ー間葉相互作用における陥入上皮の運命決定に関わる制御因子の同定とその機能解明を目的としている。本年度は歯ー毛のスイッチングが起こるモデルマウスの解析とそれに関わる因子の網羅的解析により、歯に強く発現する基底膜分子Nephronectin (Npnt)を同定した。同因子は、歯の発生において歯原性上皮幹細胞マーカーであるSox2と対照的な発現パターンを示し、Npntが発現すると、Sox2の発現が抑制されることを発見した。これは基底膜分子Npntが細胞外環境因子として歯原性上皮幹細胞の細胞運命決定に重要である可能性を示している。Npntの機能を解明するため、リコンビナントタンパクをコーティングした培養皿に歯原性上皮幹細胞株を播種したところ、Sox2発現が抑制され、細胞増殖が活性化された。そこで、Sox2発現制御に重要な機能領域を同定するため、Npntの構成領域であるEGF like repert領域およびRGD領域を欠損させた遺伝子発現ベクターを作製し、機能解析を行った。その結果、EGF like repeat領域を介して歯原性上皮幹細胞のSox2発現制御が行われていることが判明した。このとき、EGF like repeat領域はEGF受容体を介して、Aktをリン酸化させることでシグナルを細胞に伝えていることを解明した。これらの結果は、基底膜分子Npntが細胞外環境因子として歯原性上皮幹細胞の分化に重要な役割を果たし、細胞運命決定に有用なツールとして使用できる可能性を示している。今後は同因子を組み合わせた歯原性上皮細胞分化制御法の構築を図る。新たな基底膜分子が歯の運命決定因子として作用している可能性を示し、本成果は論文発表を行った。本研究は、上皮ー間葉相互作用によって形成される歯をモデルとして、陥入上皮の運命決定に関わる制御因子の同定とその機能解明を目的としている。これまでの研究でMED1遺伝子欠損マウスは歯から毛への細胞運命転換が起こることを発見した。同モデルマウスは、エナメル質形成不全症を呈しており、歯原性上皮細胞の分化機構に影響を及ぼしている可能性が考えられた。エナメル質をSEM像を用いて詳しく観察すると、マトリックスは分泌されているが、エナメル小柱形成および石灰化が阻害されていた。そこで、エナメル質石灰化に関わる因子をスクリーニングを行った。歯原性上皮細胞は内エナメル上皮細胞、中間層細胞、星状網細胞、外エナメル上皮細胞に分類される。同モデルマウスにおいて、中間層細胞のAlpl(アルカリフォスファターゼ)遺伝子の発現が抑制されていることを発見した。さらに、中間層細胞の分化マーカーであるNotch1が抑制されていることがわかった。Notch1は細胞膜に存在するNotchシグナル受容体で、歯原性上皮細胞においては、内エナメル上皮細胞と中間層細胞のシグナルの受け渡しに関与していると考えられる。Notch1はそのリガンドと結合すると細胞内ドメインが切断され、核内に移行し、転写調節に関わる。そこで、MED1とNotch1の結合を免疫沈降法をもちいて確認したところ、両分子の結合が確認された。さらに、Alplプロモーター上に両分子が結合することから、Alplの転写制御を介して中間層細胞の分化制御に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。

さらに同モデルマウスはエナメル質形成不全症を呈しており、本研究により歯から毛への運命転換が可能である可能性が示された。候補遺伝子の歯の発生における発現パターンおよび細胞分化に与える影響を解明する。さらに歯ー毛スイッチングに関わる因子の機能解析を行うことで、歯の再生法への応用を図る。歯ー毛のスイッチングが起こるモデルマウスの解析を行うことで、新たな歯原性上皮細胞の運命決定因子の可能性を探る。また同モデルマウスはエナメル質形成不全症を呈しているため、同モデルを解析することで、新たなエナメル芽細胞分化制御を解明する。29年度が最終年度であるため、記入しない。歯科矯正学29年度が最終年度であるため、記入しない。
電球工業におけるグローバル競争の展開と日本企業の対応に関する歴史実証研究

本研究では、(1)電球工業で1970年代以降に顕著となった東アジア開発途上国・地域との競争関係と日本企業の事業展開、(2)グローバル競争下におけるLED電球の開発・製造をめぐる地域中小企業の新たな取り組みを明らかにした。さらに電球工業との比較分析の観点から、(3)精密機械企業における経営改革と新たな企業成長の実現および(4)企業城下町における自立指向型中小企業の事業展開の解明にも取り組み、新たな知見を得ることができた。それらを踏まえ、地域貢献を重視し、地域での持続的成長を指向する革新的企業を「地域貢献型中小企業」と位置づけることを提起した。本年度は電球工業において展開されたグローバルな競争の実態解明を目的として、(1)東アジア開発途上国(韓国、台湾など)の電球メーカーとの競争関係、(2)日本国内電球メーカーの対応、(3)他の産業企業との比較分析に重点をおいて研究を進めた。このうち(1)に関しては、当該諸国の電球メーカーが急速に台頭するに至った1960年代後半1970年代における各国の輸出支援政策の分析を進めるとともに、関連する生産・輸出統計などの調査、収集を行った。また(2)に関しては、対応策として自主規制撤廃、構造改善、事業転換、海外移転などをあげることができるが、このうち特に構造改善と事業転換に関する資料調査および収集を重点的に行った。さらに(2)と密接に関連させる形で(3)については洋食器および軽機械工業、精密機械産業の産業実態および国際競争への対応方法に関する資料調査および収集を重点的に行った。その研究成果として、(2)に関しては調査過程で新たな史実の発見を行うことができた。またこの調査過程で、かつて電球生産の拠点(=輸出団地)を形成しながら事業転換過程で消滅するに至った地域において、新たにLED電球の開発・製造が試みられていることが明らかとなり、その取り組みに関する研究も進めることができた。さらに(3)に関しては、特に電球工業と同じ時期に進められた洋食器産業における構造改善への取り組みに関して、また精密機械産業については長野県南部地域における産業実態の解明に関してそれぞれ研究を深めることができ、電球工業との比較分析を進めるうえでの基盤を整えつつある。これに対して(1)に関しては、各国の輸出支援政策に関しては調査が進んだものの電球産業に対する政策支援という点に限定した形での踏み込んだ展開に関しては資料の発見に至らず十分な成果をあげることができなかった。本年度も昨年度に引き続き、電球工業において展開されたグローバルな競争の実態解明を目的として、(1)東アジア開発途上国(韓国、台湾など)の電球メーカーとの競争関係、(2)日本国内電球メーカーの対応、(3)他の産業企業との比較分析に重点をおいて研究を進めた。このうち(1)に関しては、1960年代後半1970年代における国や地域に関連する生産・輸出統計などの調査、収集を行った。また(2)に関しては、他国の追い上げによって産業が衰退傾向に陥る以前に事業転換と海外進出を展開した事例について研究を進めた。(3)については精密機械や金型産業の実態および国際競争への対応方法に関する資料調査および収集を重点的に行った。その成果として、(2)に関して行った調査を本年度の研究において補強する形で論文にまとめ発表することができた。また、かつて電球生産の拠点であったものの、その後消滅するに至った地域における新たな取り組みとしてLED電球の開発・製造が試みられていることを昨年度調査したが、本年度はさらに追跡調査を行い、それを踏まえて論文にまとめ発表した。さらに(3)に関して、精密機械産業については長野県南部地域における企業の経営実態の解明を進めることができた。また、金型産業についても富山の実態を調査することで、電球工業における輸出団地との比較分析を進めるうえで重要な情報を得ることができた。昨年度の研究を基盤として、本年度は「研究実績の概要」において記した3つの方面から調査・研究を進めることができた。このうち(1)のアジア開発途上国の電球産業に関しては、昨年度実施できなかった資料調査を行うことができ、昨年度の研究の遅れをある程度取り戻すことができたと自己評価している。(2)の日本国内電球メーカーの対応に関しても、その一部を論文として発表でき、さらに旧電球産地における新型LED電球の開発・製造への取り組みに関しても研究を進めることができたので、この点に関しては計画通り順調に進んでいると自己評価している。(3)の比較分析に関しては、精密機械産業に関する現地での資料調査を研究計画にそった形で進めることができたほか、金型産業における組織的な取り組みも新たに調査することができ、やはり順調に研究を進めている。およそ以上の点を総合した場合、全体的には本研究がおおむね順調に進展していると自己評価することができる。本年度は、グローバル競争下における電球工業の展開に関する経済・経営史的な解明を目的として、(1)日本電球・照明器具メーカーの事業展開、(2)他産業・企業における展開との比較分析に重点をおいて研究を進めるとともに、(3)当該研究期間(3年)の最終年度として、これまでの研究の総括と展望を行うことを意図して研究を進めた。このうち(1)に関しては、昨年度に行った秋田における新型LED電球の開発・製造への取り組みに関する実証分析に続いて、徳島県、北九州市、長野県飯田市におけるLED電球および同関連製品の開発・製造に関する調査・研究を進めることができた。昨年度の事例研究では、新たな製品開発に際して、異業種交流や産学連携などの取り組みが重要であったことを踏まえて、新たな事例においても同様な取り組みが展開されたかどうかに関する調査を重視した。

また(2)に関しても、日立市と飯田市における精密機械産業に着目し、新製品開発、異業種交流、産学連携、海外事業展開といった取り組みを中心に調査・研究を進めた。その過程で、取り組みの1つである海外事業展開が、直ちに地域産業の空洞化につながるとは言えないとする知見も提示した。さらに(3)については、1電球工業の歴史および同産業における世界的なイノベーションのダイナミックな展開のなかに、本研究で明らかにしてきた取り組み事例を位置づけること、2電球工業における取り組みを、同時期に他産業で展開されたそれらと比較しつつその特徴を明らかにする方向で研究の取りまとめを試みた。本年度は、「研究実績の概要」でも記したように、(1)徳島、北九州、飯田地域におけるLED電球および関連器具事業の展開と、(2)日立と飯田地域における精密機械企業における事業展開に関する調査・研究を進めることができた。このうち(1)に関しては、昨年度に進めた秋田以外の地域における取り組みを明らかにすることができ、事例を豊富化することができたと自己評価している。また(2)に関しても、2つの地域におけるグローバル競争への対応について踏み込んだ調査・研究を実施できた。その成果として、日立市における企業の取り組みに関しては、2つの論文を発表することができたことから、順調に研究を進めることができたと自己評価している。しかしその一方で、(1)のうち飯田における取り組みに関しては、関連文献の収集・分析は進展したものの当事者・企業への聞き取り調査を実施する時間的余裕がなかった。また、(2)に関しては、2地域のほかに八戸・三沢調査を計画していたが、天候や学内業務等の事情から実施を見送ることになった。以上から、全体的には当初予定していた研究がやや遅れている状況にあるといえる。平成29年度は、これまでの研究期間(平成2628年度)で取り組んできた研究成果を踏まえ、(1)前年度に実施する予定でありながら本年度に繰り越さざるを得なかった調査・資料収集を実施するとともに、(2)研究の最終年度として、これまでの研究の総括を行うことを意図して研究を進めた。このうち(1)に関しては、特に長野県飯田市周辺地域を分析対象として、昨年度から着手した地域内中小企業によるLED電球関連製品の開発・製造に関する連携についての調査・研究を進展させた。またグローバル競争下における電球産業・企業の事業展開と比較する目的から、同じく飯田地域に拠点を置く精密機械企業の事業展開に関して聞き取り調査を実施した。この調査過程で同地域の精密機械企業間で取り組まれた連携および合併などの一端を知ることができたため、それに関する資料調査を同時に進めた。さらに平成29年度後半では、昨年度までの成果と以上の調査・資料収集を踏まえ、研究の総括として、特に電球企業(秋田、鹿児島、飯田)と精密機械および重電機中小企業(飯田、日立)との比較分析に取り組むとともに、グローバル競争下における日立地域の協業組合の事業展開に関する研究成果を論文として発表した。
ディラック-ワイル電子系の磁性と伝導

本計画研究ではトポロジカル絶縁体の表面におけるスピン電気変換やワイル半金属における磁気伝導現象、磁化ダイナミクス、スピントロニクス現象への応用に関する理論的研究を行なった。前半はトポロジカル絶縁体における新奇電磁応答の解析を行い、後半は磁性ワイル半金属におけるスピンテクスチャーの有効理論を構築、磁化ダイナミクス、異方的磁気伝導の理論解析を行なった。さらにトポロジカル超伝導体の表面に現れるマヨラナ粒子とその量子熱ホール効果に着目し、新奇なトポロジカル熱応答の解析を行なった。ワイル半金属相におけるスピン散逸効果(ギルバートダンピング項)の微視的導出スピントロニクス現象への応用を考慮に入れ、ワイル半金属状態でのスピン散逸効果を調べる。強磁性体のスピン散逸はランダウ・リフシッツ・ギルバート方程式におけるギルバード散逸項によって記述されるが、そこに現れる散逸パラメーターαを微視的に導出する。電流駆動磁壁運動の効率因子を導出する。これらの値に基づき、ワイル半金属をベースとするスピントロニクスデバイスへの応用を検証する。ワイル半金属相の伝導特性を調べる。とくに量子効果が顕著に現れるアンダーソン局在のスケーリング則を明らかにする。転送行列法およびグリーン関数法を用いてワイル半金属相の伝導度を計算する。ランダムネスと起源として、不純物のサイトポテンシャルと、ランダム磁気モーメントの両方を考慮した模型を解析する。有限サイズスケーリング法を用いて伝導度のスケーリング則を明らかにする。上で述べたトポロジカル項との関係を考察する。ワイル半金属状態は点ノードを持つ異方的超伝導体と類似の励起スペクトルを有する。そこで点ノードをもつ異方的超伝導体の熱伝導率を微視的模型から数値的に計算し、そのスケーリング関数を求める。ワイル半金属状態の電気伝導度と点ノードを持つ異方的超伝導体の熱伝導度を比較して、および2つの模型から得られた有効理論を比較して、粒子正孔対称性の有無によってスケーリング特性がどのように変わるかを調べる。磁性ワイル半金属などの異常ホール効果を示す強磁性物質では電子の電荷密度と局在スピンの磁化が非自明に関係している。この電荷磁化結合を記述する有効理論として結合自由エネルギーを導出した。さらにこの自由エネルギーに基づき電子が局在スピン磁化に与える全く新しいタイプのトルク項を存在を明らかにした。これによると強磁性体のスピン磁化をゲート電圧をかけることで制御できることを明らかにした。初年度の目標は磁性ワイル半金属に特有な電磁応答の基礎理論の構築とそれによる新規電磁現象の探索であった。この二つの課題は目的通り達成しPhysical Review Letterに掲載された。磁性ワイル半金属におけるスピンテクスチャーの有効理論を構築した。ディラック電子と局所磁気モーメントが結合する系では、低温で強磁性秩序が実現し、磁性ワイル半金属相となることが知られている。本年度は、この系で局所磁気モーメントが空間変化して、テクスチャーを構成する場合を考慮し、有効場の理論としてギンツブルグ・ランダウの自由エネルギーを微視的に導出した。その結果、通常のグラジェント展開項に加えて、スピン運動量ロッキングによる新しい微分項がそ運材することを明らかにした。その結果、低エネルギー励起として、ヘッジホッグタイプのテクスチャーが出現することを示した。さらに絶対零度近傍の低エネルギー励起としてスピン波モードを記述する有効作用を導出した。その結果、スピン運動量ロッキングの帰結として異方的なスピン波モードが得られた。磁性ワイル半金属のスピントロニクスへの応用として、電圧によって磁化の向きを制御する機構を提案し、シミュレーションによってその動作原理を検証した。これまでワイル半金属には非自明な電磁結合現象があることを明らかにしてきたが、その応用として、ディラック電子が局所磁気モーメントに与えるトルクに着目した。このスピントルクはで電圧によって発生させることができるため、パルス電圧を印加したときの局所磁気モーメントのダイナミクスをランダウ・リフシッツ・ギルバート方程式を用いて解析した。その結果、パルス電圧によって局所磁気モーメントが反転することを明らかにした。また、振動電圧をかけると局所磁気モーメントは強制歳差運動を行うこともわかり、これを用いたスピンポンピング現象を提案した。解析計算が予定よりもスムーズに進み、反強磁性体における新奇な電磁応答を記述する基礎理論がほぼ完成した。これによって異常ホール伝導率やカイラル磁気伝導率の解析的な表式が得られた。さらにスピン軌道相互作用の強い強磁性体の有効理論の導出も思っていたより早いペースで進んでいる。このまま順当に進めばインパクトの高い成果が望める。今後はワイル半金属における局在スピン磁化のダイナミクスをランダウ・リフシッツ・ギルバート方程式に基づき解析する。ワイル半金属と通常金属で絶縁体を挟んだ3層系におけるスピン磁化の電気的制御およびスピン流の電気的発生の可能性を検証する。物性理論計算機を用いたシミュレーションに重点を移行する。

これによって解析計算によって得られた結果を様々な状況下で検証する事ができる。該当年度は研究成果を国際会議で発表する予定だったが論文の計算が予定より遅れたため、成果発表を次年度に持ち越すことにした。論文執筆が送れ購入予定だったソフトウェアの購入を次年度に見送ったため。次年度に研究成果を国内外の学会で発表する。平成27年度購入予定
ジャスモン酸類の生合成に関するリポキシゲナーゼ遺伝子の発現制御

ジャスモン酸およびその関連化合物は、最近その植物細胞内における情報伝達物質としての機能が注目されている。しかし、植物が外界から情報を受けた後、ジャスモン酸が生合成されるまでの過程の詳細についてはほとんど解明されていない。本研究では、リポキシゲナーゼ初発酵素とするジャスモン酸生合成の遺伝子発見の制御機構の全容明らかにすることを目的として、オオムギからジャスモン酸生合成に関与すると考えられるリポキシゲナーゼ遺伝子の単離を行なった。申請者らが最近いもち菌接種イネから単離したリポキゲナーゼCDNAは、従来報告されてきたリポキシゲナーゼとの相同性が低く、ジャスモン酸生合成の前駆体となるリノレン酸に対する特異性が高いことから、葉においてジャスモン酸生成に関与するリポキシゲナーゼ遺伝子の単離の指標となると考えられる。発芽オオムギ緑化過程での、本タイプのリポキシゲナーゼの発現を確かめるため、暗所で4日間発芽させたオオムギに光照射した後、一定時間ごとにサンプリングし、全RNAを抽出した。イネCDNAをプローグとしてノーザンハイブリダイゼ-イションを行なったところ、イネリポキシゲナーゼと同じ約3kbの転写産物が確認された。このCDNAを用いて、オオムギCDNAライブラリーをスクリーニングし、80、000クローンの中から1個のポジティブと思われるクローンを単離した。得られたクローンは、2、2kbのインサートを有しており、イネLOXCDNAの全長が約3Kbであることを考えると、5'末端を欠いたクローンであると思われる。現在、このクローンのシークエンシングを急ぐとともに、全長をコードした遺伝子の単離を進めている。
アルツハイマー病アミロイド前駆体蛋白及びプレセニリンに結合する蛋白の機能解析

1、APP結合蛋白Fe65L2と結合する蛋白を酵母ツーハイブリッド法によりスクリーニングしたところ、RNAポリメラーゼ2の大サブユニット(RPB1)の特異的な7アミノ酸52回繰り返し配列を含むC端(CTD)を含むクローンが得られた。GSTプルダウン実験及びFe65L2を強制発現させた細胞抽出液と燐酸化状態特異的な抗RPB1抗体を用いた免疫沈降実験によりFe65L2は、RPB1 CTDの非燐酸化フォームと優先的に結合する事が解った。またFe65、Fe65L2が転写に及ぼす影響をFe65、Fe65L2とGAL4のDNA結合領域を持ったコンストラクトとGAL4依存性レポータージーンを培養細胞で一過性発現させることにより調べたところ、Fe65では、GAL4依存的に転写の活性化が見られたが、Fe65L2では、むしろ転写の抑制が見られた。このようにFe65L2は校内でRNAポリメラーゼ2と複合体を形成し転写の制御を行っている可能性が示唆された。2、AD発症と相関のあったFe65L2の多型c954C→Tを含むDNAプローブに結合する核蛋白の存在がゲルシフトアッセイにより示唆された。3、APPを過剰発現するHEK293にPS2結合蛋白DRALを強制発現させるとAPPの発現には有為な差は見られなかったが分泌されるAβの減少、分泌型APPの増加が見られ、DRALがAPPの代謝に影響を及ぼす可能性が示唆された。4、nonsense mediated mRNA decay(NMD)により制御を受ける新たなBACEのアイソフォームを同定した。そのmRNAは僅かであるがヒト脳に存在していた。たとえこのアイソフォームを細胞に発現させても不安定であり、プロペプチドは除かれず、ERに留まりプロテアゾーム依存的に分解された。細胞内では、このアイソフォームが生じないように質的な制御がされているものと思われる。Fe65L2ポリクローナル抗体を3種作製し、Fe65L2の局在を調べたところ、細胞質分画と核分画の両方に局在していた。Fe65、Fe65L2の転写に与える影響をFe65、Fe65L2とGAL4のDNA結合領城を持ったコンストラクトとpG5CATをレポーターにしたCOS細胞での一過発現により調べたところ、Fe65では、GAL4依存的に転写の活性化が見られたが、Fe65L2では、むしろ転写の抑制が見られた。次にFe65L2と結合する蛋白を酵母ツーハイブリッド法によりスクリーニングしたところ、得られたクローンのなかにリン酸化依存的に転写、スプライシングに影響を及ぼす転写因子があった。Fe65L2及びこの転写因子の種々の欠失変異体を用い、酵母ツーハイブリッド法による双方の結合領城、COS細胞をもちいた一過発現によるGAL4依存的な転写制御に関わる領域を調べたところ、Fe65L2のWWドメイン、PIDを含む領域がそれぞれこの転写因子に結合し転写に影響することが示唆された。またGST融合蛋白を用いたプルダウン法、Fe65L2を強制発現させたCOS細胞の抽出液を用いた免疫沈降によりこの結合を確認したところ、Fe65L2は、この転写因子の脱リン酸化フォームと優先的に結合することがわかった。今後はFe65L2がこの転写因子のリン酸に及ぼす影響を調べるとともにFe65L2が核内で他分子と複合体を形成しているか検討し、Fe65L2により転写制御される遺伝子群の同定を行い、認知症患者でこれらが変動しているか検討を行う予定である。

1、APP結合蛋白Fe65L2と結合する蛋白を酵母ツーハイブリッド法によりスクリーニングしたところ、RNAポリメラーゼ2の大サブユニット(RPB1)の特異的な7アミノ酸52回繰り返し配列を含むC端(CTD)を含むクローンが得られた。GSTプルダウン実験及びFe65L2を強制発現させたCOS細胞抽出液と燐酸化状態特異的な抗RPB1抗体を用いた免疫沈降実験によりFe65L2は、RPB1 CTDの非燐酸化フォームと優先的に結合する事が解った。またFe65、Fe65L2が転写に及ぼす影響をFe65、Fe65L2とGAL4のDNA結合領域を持ったコンストラクトとGAL4依存性レポータージーンを培養細胞で一過性発現させることにより調べたところ、Fe65では、GAL4依存的に転写の活性化が見られたが、Fe65L2では、むしろ転写の抑制が見られた。このようにFe65L2は核内でRNAポリメラーゼ2と複合体を形成し転写の制御を行っている可能性が示唆された。2、AD発症と相関のあったFe65L2の多型c954C→Tを含むDNAプローブに結合する核蛋白の存在がゲルシフトアッセイにより示唆された。3、APPを過剰発現するHEK293細胞においてPS2結合蛋白DRALを強制発現させるとAPPの発現そのものには有為な影響は見られなかったが分泌されるAβの減少、分泌型APPの増加が見られ、DRALがAPPの代謝に影響を及ぼす可能性が示唆された。4、nonsense mediated mRNA decay (NMD)により制御を受ける新たなBACEのアイソフォームを同定した。mRNAは僅かであるがヒト脳に存在する。たとえこのアイソフォームを細胞に強制発現させてもERに留まりプロテオゾーム依存的に分解された。細胞内では、このアイソフォームが生じないように質的な制御がされているものと思われる。
3次元モデルの質感表現・動的変化の圧縮に関する研究

(1)品質評価モデルに基づく3次元モデルの質感表現情報圧縮3次元モデルの質感表現情報の1つであるノーマルマップについて圧縮手法の開発を行った。ノーマルマッピングは少ないポリゴンデータで擬似的な凹凸感表現を可能にするレンダリング技術で、映画やゲームなどの3次元CGで特に多用されている技術である。平成17年度に開発した圧縮品質評価のための品質評価モデルと、ベクトル量子化による圧縮アルゴリズムを融合し、ラグランジェの未定乗数法で数学的に最適な圧縮方式を実現した。既存のアルゴリズムと比較しても格段に性能の高い圧縮を行えることを300枚のノーマルマップに対する実験で明らかにした。また、符号化時にデータの分布局在性、及び正規化条件を生かした効率的な計算を行うことで、非常に高速に符号化を行えるようになった。また、復号化についても従来手法に比べて格段に高速である。(2)3次元モデルの動的変化情報圧縮3次元モデルの動的な変化を効率よく圧縮するために、平成17年度に開発した3次元拡張ブロックマッチング法と関連する要素技術について最適化を行った。また、動的3次元映像を不可逆圧縮した際の品質評価手法についても新たに多視点PSNR法の提案を行った。様々な動的3次元映像に対して圧縮実験を行ったところ、1/10程度にまで圧縮しても充分閲覧に耐えうる品質であることが明らかとなった。以上の成果によって、3次元モデルの質感表現と動的変化それぞれについて、効率的な圧縮手法を確立することができた。(1)3次元モデルの質感表現情報圧縮3次元モデルの質感表現情報の1つであるノーマルマップについて圧縮手法の開発を行った。ノーマルマッピングは少ないポリゴンデータで擬似的な3次元の凹凸感表現を可能にするレンダリング技術である。このノーマルマップに対しデータの正規化条件と分布の局所性を利用して、ベクトル量子化とエントロピー符号化を用いた高速かつ効率的な圧縮アルゴリズムを開発した。(2)質感表現情報圧縮の数学的誤差モデル従来のノーマルマップ圧縮技術においては、(x, y, z)の3成分のうち正規化条件を利用してz成分を省略することで圧縮率の向上を図るものが多かった。しかし、z成分を省略することで圧縮データ品質がどうなるか議論されずに用いられているため、最適である保証がなかった。そこで、正規化条件を用いたバンプマッフ圧縮の数学的誤差モデルを開発し、z成分を省略した方がよい場合とz成分も圧縮に含めた方がよい場合の境界条件を示した。(3)質感表現情報圧縮における品質評価モデル不可逆圧縮されたノーマルマップの品質は単体で評価できるものではなく、そのノーマルマップを用いてレンダリングされた最終的な3次元CGの画像品質によって評価しなくてはならないが莫大な演算コストがかかる。そのため、実際にレンダリングを行わなくても圧縮品質評価が行えるよう、数学的評価モデルを開発した。実験により提案モデルの妥当性も明らかにした。(4)3次元モデルの動的変化情報圧縮3次元モデルの動的な変化を効率よく圧縮するため、3次元メッシュブロック化、3次元拡張ブロックマッチング、残差情報に対する離散コサイン変換、残差情報に対する可変長符号化等の要素技術を開発した。予備実験によって隣接フレーム間の冗長度を効率よく削除出来ることを明らかにし、また圧縮効率や圧縮品質などに関して予備的な知見を得た。