hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
単一電極膜電位固定法によるノンスパイキング介在神経樹状突起膜の動的挙動解析

ノンスパイキング介在神経のシナプス統合作用での樹状突起膜の生理性質の働きを解明する目的で、アメリカザリガニProcambarus clarkiiの腹部最終神経節で同定されるLDS細胞を用いた単一電極膜電位固定実験を行なった。実験を行なったときのガラス管微小電極の細胞内刺入部位は、これまでに開発した励起光落射照明装置により、蛍光色素を注入した細胞の形態と共にin situで実体解剖顕微鏡下で同定した。LDS細胞の樹状突起膜は、どの部位においても細胞内電流注入に対して外向き整流を示した。すなわち脱分極性電流に対する入力抵抗は過分極性電流に対する抵抗と較べて有意に小さい。また入力抵抗の減少に伴い、ステップ電流注入に対する膜応答の時定数も脱分極側で短かく、過分極側で長い。感覚入力に対するシナプス応答の時間経過も脱分極側で短かく、過分極側で長いという観察結果が得られた。但し、入力抵抗および膜応答時定数は、三次突起部位と較べて中心線上のブリッジ構造部位で有意に小さい値が得られ、部位差が存在すると考えられる。外向き整流作用の生理機構を明らかにするため、ブリッジ構造部位にガラス管微小電極を刺入して単一電極膜電位固定実験を行なった。LDS細胞の膜電位を静止電位レベルに保持・固定しておいてから過分極方向(1050mV)にステップ固定すると内向きリーク電流のみが観察されたが、脱分極方向(1050mV)に固定すると外向きリーク電流に重畳する他の外向き電流が記録された。この外向き電流は電位依存性で、ステップ固定と同時に一過的に流れ、その後定常状態に到るという時間経過を示した。定常電流は10mMのTEAかん流により7080%に減少したことから、この電流は、神経細胞一般に知られている遅延整流型K^+電流によるものと推定される。初期の一過型電流のイオン機構については今後の検討が必要である。本年度は単一電極膜電位固定実験のための基礎デ-タ収集を目標として、アメリカザリガニProcambarus clarkilの同定ノンスパイキング介在神経LDSを対象に不連続電流固定実験を行い、介在神経膜の電気的性質を調べた。本実験では、従来のブリッジ回路を用いた連続電流固定実験と較べて、細胞内電流注入時に電極抵抗によって生じる電位変化分を膜抵抗によって生じる変化分から容易に取り除くことが出来、細胞膜応答をより厳密に調べることが可能である。ノンスパイキング介在神経の樹状突起膜は、一般に5mAまでの過分極性(内向き)電流に対してはオ-ムの法則に従う抵抗としてふるまうが、脱分極性(外向き)電流に対しては電流値増加と共に抵抗が減少するという外向き整流作用を示す。複数のLDSでその樹状突起の正中線架橋部から測定した結果、05mAの過分極性電流に対しては6.1±1.1MΩ(n=8)、2および4mAの脱分極性電流に対してはそれぞれ4.1±0.9MΩおよび3.5±0.8MΩの入力抵抗を示した。この整流作用は,LDSの樹状突起の正中線部位以外の部位でも観察された。またLDS以外の前運動性ノンスパイキング介在神経でも確認された。但し、スパイク発生型の局在性介在神経や一部の運動神経でも同様の整流作用は見られた。一部のLDSでは、4mA以上の過分極性電流に対しても整流作用を示した。この内向き整流性質がLDSに一般的なものであるか否かについては、今後の検討を要する。

入力抵抗の減少により、樹状突起膜応答の時定数を減少した。1mAの過分極性電流に対しては17.7±6.3msec(n=7)、同量の脱分極性電流に対しては5ー10msecであった。電流の方向による膜時定数の違いは、介在神経の樹状突起におけるシナプス統合作用に重大な影響を与える。今後は、単一電極膜電位固定実験により、介在神経樹状突起膜の整流作用に関与するイオンチャンネルの同定とその生理機能検索を行う予定である。アメリカザリガニProcambarus clarkiiの同定ノンスパイキング介在神経であるLDS細胞の樹状突起膜性質を不連続電法・電位固定実験により調ベた。LDS細胞の樹状突起は、中心線を横切る直径1020μmの太いブリッジ構造とその左右にほぼ対称に分枝する細突起から成る。ブリッジ部位にガラス管微小電極を刺入し、定電流(<5nA)を注入して膜電位変化を観察すると、脱分極性電流に対して膜抵抗の減少が見られた。過分極性ステップ電流注入に対する膜応答の時定数は約20msec、脱分極性電流に対しては10msec以下であった。この整流作用はLDS細胞のシナプス統合作用に重大な影響を及ぼすと考えられる。LDS細胞に化学的単シナプス接続する感覚神経軸索束(腹部最終神経節第3根)を徐々に強く電気刺激して行くと、LDSは脱分極性の複合PSP応答に示すが、応答がある程度以上大きくなると、その回復時間が急激に短かくなる。こに性質は、膜の外向き整流作用に基づくと推定される。外向き整流の生理機構を検討するため、単一電極による不連続膜電位固定実験を行なった。膜電位を静止電位レベルから約10mV以上脱分極固定することにより外向き電流が観察された(静止電位から50mV脱分極側まで持続時間160msecのコマンドパルスを用いて調ベた)。週分極方向への膜電位固定に対してはリーク電流のみが観察された。固定後5060msecで定常電流となり、その固定電位との関係はI(nA)=0.12V(mV)-0.62であった。リーク電流と固定電位との関係はI(nA)=0.08(mV)十0.05であった。この外向き電流は、10mMのTEAのかん流により約70%に減少することから、電位依存性の連延整流型K^十チャンネルによって生じると考えられる。電極刺入部位との照合により、このK^十チャンネルはLDS樹状突起膜全域にわたって存在すると推定された。今後は、遅延整流型K^十電流と共に広く見られる一過性の初期K^十(A電流)の関与の有無を調ベる必要がある。
プラズマ紫外線源による有機塩素系産業廃棄物の非燃焼性・処理技術開発

二年間の研究により、地球環境や社会に深刻な影響を与え焼却処理や化学処理が困難な有機塩素系有害物質の一つであるPCB(ポリ塩化ビフェニール)について、非燃焼的にこれを無害化処理する方法として、多相交流グロー放電を応用した低コスト・高効率・大容量プラズマ紫外線源により光脱塩素無害化処理する技術を開発した。初年度の研究成果は、商用周波数多相交流(6相)電源を製作し、水素雰囲気中の放電により紫外線を発生させ、ベンゼン環の水素原子が何個か塩素原子で置換されている簡単な構造の有機塩素系物質(クロロベンゼン、トリクロロベンゼンなど)および三塩化ビフェニールを主成分とするPCB(KC300)を用いて、試験管規模(7ml)での紫外線照射脱塩素化実験を行い、ガスクロマトグラフ質量分析計にて脱塩素化を確認できたことである。二年度の研究成果は、先ず、光源部と処理部を一体にしたコンパクトで移動可能な、実用化を意識した処理装置を設計・製作したことである。次に、プラズマの閉じ込めを改良した新6極磁場中において、6相交流水素グロー放電により紫外線を発生させ、PCBをイソプロピルアルコールに溶かした凡そ1リットルの準実証化規模の光脱塩素化実験を行い、PCBが時間とともに脱塩素化され、最終的に無害なビフェニールにまでほぼ完全に脱塩素化されることを確認したことである。今後は、新考案の多極磁場中多相交流グロー放電を応用したプラズマ紫外線源を用い,PCB実試料を用いた照射試験を行うとともに、実用化を目差した脱塩素無害化試験装置を設計・製作し実験を継続したいと思っている。PCB実試料については、県の環境政策課の監督・指導・許可の下、電力会社より提供を既に受けている。商用周波数多相交流(6相)電源を製作し、水素雰囲気中の放電により紫外線を発生させ、ベンゼン環の水素原子が何個か塩素原子で置換されている簡単な構造の有機塩素系物質(トリクロロベンゼンなど)および三塩化ビフェニールを主成分とするポリ塩化ビィフェニール(KC300)を用いて、紫外線照射実験を行い、更に、ガスクロマトグラフ質量計を用いた分析を行った。三相交流電源の各相入力を正相および逆相接続した2台の単相変圧器の一次側に接続し、変圧器二次側の6個の出力を星形結線することにより、商用周波数対称6相電源を構成した。各相の出力を、真空装置内(φ100×500)に正6角形状(一辺;40mm)に配置した6本の電極(チタンパイプ;φ10)にそれぞれ給電した。時間分解できるビデオカメラを用いて、放電が電極間を一秒間に電源周波数回(60Hz)だけ回転しながら発生することを確認した。更に、分光器を用いて発光スペクトルを観測し、水素ガスを用いた放電において紫外領域に発光が集中するプラズマを生成できることが分かった。石英試験管(φ10×70)に入れた有機塩素系試料を、6本の電極で囲まれた中心部に固定された別の真空シール用の石英管(φ50×500)内部に挿入し、プラズマから放射される紫外光線を円周方向から一様に照射した。クロロベンゼン、ジクロロベンゼンおよびトリクロロベンゼンをそれぞれイソプロピルアルコールに溶解させた試料への照射実験では、ガスクロマトグラフ質量計による分析の結果、短時間で塩素が脱離することが分かった。次ぎに、ポリ塩化ビフェニール(KC300)を用いて同様な実験を行った結果、脱塩素化は極めてゆっくり進行するが、長時間照射(紫外線照射強度を同様にして)の後、ほとんどが無害なビフェニールにまで脱塩素化されることが確認された。

二年間の研究により、地球環境や社会に深刻な影響を与え焼却処理や化学処理が困難な有機塩素系有害物質の一つであるPCBについて、非燃焼的にこれを無害化処理する方法として、多相交流グロー放電を応用した低コスト・高効率・大容量プラズマ紫外線源より光脱塩素無害化処理する技術を開発した。光源部と処理部を一体にしたコンパクトで移動可能な、実用化を意識した処理装置を設計・製作した。プラズマの閉じ込めを改良した新6極磁場中において、6相交流水素グロー放電により紫外線を発生させ、PCB(KC300)をイソプロピルアルコールに溶かした凡そ1リットルの試料液の光脱塩素化実験を行った。ガスクロマトグラフ質量計を用いた分析の結果、時間とともに脱塩素化が進行し、最終的には無害なビフェニールにまでほぼ完全に脱塩素化されることが確認された。チタン製の6枚の円弧状電極(長さ518mm、幅50mm、厚さ0.5mm)を水冷式二重壁構造のステンレス円管(外径φ141、内径φ106、長さ500mm)の内壁に、絶縁シート(厚さ0.4mm)を介し密着してセットした。電極が壁面を通して冷却されるので、大きな電力を長時間安定して電極へ供給できた。装置外壁側面に櫛型状に永久磁石(表面残留磁場4000Gauss)を配置し、装置上下端からのプラズマの流失を無くした改良型多極磁場を構成した。プラズマの閉じ込めが向上し紫外線の発生効率が上がるとともに、プラズマが電極表面の領域に集中して発生し発光強度が大きくなった。PCB試料液を入れた石英管(外径φ50、内径φ46、長さ500mm、内容積1 liter)を電極に囲まれた装置中心に挿入した。試料液温度を冷却(調製)する為に、石英管内部にスパイラル状に巻いた銅パイプ(全長1200、外径φ3、スパイラル外径φ22)を浸し、そのパイプの中へ水を流した。石英管内側の試料にも効果的に紫外線が照射されるように石英管中心に撹拌翼(外径φ30)をセットし回転(250rmp)させた。光脱塩素化過程は、1時間ごとに試料を採取しガスクロマトグラフ質量分析計を用い、試料中のPCB各成分の変化を測定し調べた。
マウスの組織データベースを活用した安静時機能MRI法の神経回路推定モデルの開発

安静時機能MRI法は近年の脳科学で広く使用されるようになった脳機能計測法の一つであり、世界各地で進行するコネクトームプロジェクトの基軸となる手法である。しかし、その神経科学的な基盤は不明のままである。本研究では、公開されているマウスの組織データベースを活用して、本法の神経科学的な裏付けを進めた上で、組織データに最も相関するMRI計測法の開発を行い、更に機械学習等を用いた解析を通して、機能MRI信号のみから、神経回路情報が推定可能な計算理論モデルを開発する、事を目的とする。
新自由主義の歴史的展開に関する比較史的考察

本研究は、歴史学の立場から新自由主義時代を把握し、新自由主義の同時代史的分析にとどまらず、古典的自由主義時代からの連続面と断絶面の双方を明らかにした。また、新自由主義の世界史を構想するさいの方法として、新帝国主義という視角を検証し、それが構造化の特徴を把握するさいに有効であることを確認した。また、社会史研究、ファシズム研究の方法を新自由主義の研究に応用する視点を確立した。今年度の研究成果は以下の通りである。第一に、文献収集・整理については、新自由主義に関連する書籍・論文・映像資料を収集した。このうち書籍・映像資料を目録化し、ウェブサイトに掲載した。今後、論文等についても随時、目録化しウェブに掲載する予定である。地域的には、インド、アフリカ、ラテンアメリカに関する文献収集を重視した。第二に、フィールド調査については、ブラジル(鈴木)、オーストリア(小沢)、ドイツ(小沢・浅田)の三か国に対して実施した。それぞれ、ルーラ政権の政策と歴史認識、社会国家の変容との関係、反新自由主義の思想と運動、という観点から調査を行った。また、小沢は別のプロジェクトとの関連からベトナムで研究調査を行い、新自由主義との関連についても文献収集・研究交流を実施した。第三に、研究活動としては、今年度は、古典的自由主義および社会的自由主義との関係を重視し、若手研究者を交えた研究会を四度開催した。特に自由主義の思想・運動と地域社会との関係を分析した。また、小沢は比較教育社会史研究会の春季大会で、新自由主義と教育との関連を問う報告と研究交流を行った。栗田は、スーダン情勢との関連で、新帝国主義の構造を分析する研究報告を行った。橋川はイギリス帝国の支配構造とオーストラリアの位置を検討し、粟屋は、新自由主義下南インドの地域社会とその変容を分析した。今年度は、主として五つの分野で研究を遂行した。第一は、前年度に引き続き19世紀から20世紀初頭の中部ヨーロッパをフィールドとして、古典的自由主義の諸問題を四人の若手研究者に報告を求め、ともに検討した。これを通じて、古典的自由主義と新自由主義の連続性をとくに行為規範の観点から明らかにした。第二に、社会的自由主義の抱えていた問題や現代福祉国家の源流を検討するため、オーストリアから研究者を招聘し、「1934年2月事件」「赤いウィーン」を主題として、千葉大学・東京外国語大学の二ヵ所で講演会を主催した。この研究会を通じて、新自由主義の形成期に批判の対象となっていた社会国家論の特性を社会民主主義運動との関係で明らかにした。第三は、新自由主義および新自由主義時代の歴史研究のあり方を比較史の観点から考察するため、日本近世史研究者に報告を依頼し、「新自由主義時代の近世史研究」について研究会を開催した。これは、新自由主義時代という現状認識が、前近代社会の歴史研究にどのような影響を与えているかを検討したものである。第四は、新自由主義に関する映画資料の検討を行った。カナダ大使館との共催でカナダ映画『包囲-デモクラシーとネオリベラリズムの罠』の上映会を開催し、小沢が解説を行った。また、韓国映画『外泊』の上映会を千葉大学で開催し、小沢が新自由主義との関連で主旨説明を行った。さらに、東京外国語大学で鈴木と小沢が新自由主義に関連する5本の映画の上映と解説を行った。第五は、文献データの集積であり、今年度までに単行本400冊、論文500本の目録を作成した。論文点数はまもなく1200本に拡充される予定である。第一は、前年度に引き続き19世紀から20世紀中葉の中部・東部ヨーロッパをフィールドとして、古典的自由主義および社会的自由主義の諸問題について三人の若手研究者に報告を求め、ともに検討した。第二に、新自由主義時代の歴史研究のあり方を探るため、小沢はアムステルダムで開催された国際歴史学会議において、グローバル・ヒストリーの方法論に関わる部会に参加し、討論を行った。栗田はバルセローナで開催された世界中東研究会議で新帝国主義の時代から古典的帝国主義を捉える報告を行った。第三は、新自由主義をもたらした資本主義の構造転換を産業資本主義から知識資本主義への転換ととらえ、その観点から現在の高等教育の変動を把握した。この成果は歴史学研究会総合部会で小沢が報告した。第四は、比較史の方法から新自由主義時代の歴史研究の方法を検討した。小沢・粟屋・栗田は、「韓国併合」百年を契機とする歴史研究の見直しを新帝国主義という観点から検討し、中東・北アフリカの社会変動を「民主化」ではなく、むしろ新自由主義への異議申し立てという観点から解釈する論考などを発表した。第五は、文献データの集積であり、前年度の単行本約400冊から今年度は、さらに75冊を加えた。論文点数はなお整理中であるが、最終的には1500本を越える見込みである。
3次元functional MRI を用いた顎口腔機能時の脳機構の解析

能の機能局在論による脳機能マッピングが、各分野で盛んに行われている。MRスキャナを用いて脳機能を画像化する方法が近年普及し、fMRIとして広く能科学の分野で利用されている。これらを用いて特殊感覚についての脳機能マッピングが行われており、1991年に初めて視覚野での機能画像を取得することに成功したが、ヒトにおける味覚刺激によるfMRIでの大脳皮質野の賦活領域に関する研究はこれまでほとんどなされておらず、味覚野の機能に関しては知られていない。そこで今回我々はfMRIを用いて、大脳皮質における味覚野を同定する可能性について検討することを目的とした。対象は、神経学的に異常の認められない右利きボランティア5名とした。撮像シーケンスは、2次元のシングルショットのEPI法を使用した。撮像範囲は、側脳室を中心に前頭洞を避けるように6スライス設定し、賦活時と安静時をそれぞれ20回ずつ撮像した。賦活領域を解剖学的位置と比較するため、スピンエコー法を用いたT1強調画像で、本法と同部位の撮像を行った。それぞれのデータをMVOXへ転送し、三次元化し重ね合わせた。味覚刺激は、4%塩酸キニーネを使用した。被験者の全員において、左右いずれかの島及び弁蓋部付近に賦活領域が認められた。また、同部位では、安静時より賦活時は信号強度が平均15.5%上昇していた。賦活領域は5人全てで有意差が認められ、5人の信号強度の変化率の平均6%であった。今回の研究により臨床機を用いたfMRIによる味覚野の同定の可能性が示唆された。また、賦活部位を三次元化することで、より明瞭に把握することが可能であった。研究目的)臨床用MRIスキャナ(1.5T、GE社製Signa Horizonを)使用し、顎口腔機能時のfunctional MRIを撮像し、三次元化ソフトウェアM-are社製MVOXを使用することによって、脳機能の解析を三次元的にマッピングすることにより、顎口腔機能時の脳の状態を詳細に検討することを研究目的とした。研究方法)研究に対するインフォームドコンセントを得られた脳神経学的に異常のない右利きのボランティア10名に対しFunctional MRIを行った。装置は1.5T臨床用MR装置Signa Horizonを使用し、受信には通常のHead Coilを使用した。taskの方法は、水、20%食塩水、4%塩酸キニーネを含ませた綿棒を用いて、安静時は口腔外に留置し、賦活時は口腔内の舌尖部に綿棒が降下するように設置した。研究結果)右側の島付近に賦活領域が認められた。また一部の対象では前頭部にも賦活領域が認められた。塩酸キニーネを用いると対象の全員で島及び弁蓋部付近に賦活領域が認められた。食塩水では5人中3人で、水では5人中1人で賦活領域が認められた。賦活領域は5人全てで有意差が認められ、5人の信号強度の変化率の平均は約6%であった。まとめ)本法を用いて、顎口腔機能時の脳昨日の解析を行えることが示唆された。
アミロイドβセクレターゼの機能制御機構の解析

βセクレターゼBACE1はアミロイドβタンパク(Aβ)の生成に関わる膜結合型プロテアーゼであり,アルツハイマー病の治療薬開発の標的として重要である。しかし,生体におけるBACE1活性の制御機構は不明である。我々はこの点を明らかにするため,BACE1と相互作用するタンパクを同定し,それらがBACE1機能に及ぼす影響を調べた。BACE1の細胞内外の動態についても解析した。まず,C末にタグを付加したBACE1を安定発現する神経芽細胞腫SH-SY5Y細胞を樹立した。その細胞より抽出したタンパクを,ショ糖密度勾配遠心、免疫沈降法により分離し,質量分析により解析した。その結果,複数の候補タンパクが得られ,膜タンパクNogo-B(Reticulon4B)とBACE1との関連性が強く示唆された。遺伝子導入細胞を用いる免疫共沈実験によりBACE1とNogo-Bあるいはその類縁体Reticulon3(RTN3)の間の結合を確認した。Nogo-B, RTN3のAβ生成に及ぼす影響について変異型アミロイド前駆体タンパク(APP)を発現するHEK293細胞を用いて検討した結果,これらのタンパクの発現により,Aβ40,Aβ42分泌が有意に減少することが判明した。しかし,APPのC末断片を発現する細胞からのAβ分泌には影響しなかった。BACE1発現細胞の培養上清中には,細胞外切断により生じる可溶性BACE1に加えて,全長BACE1が存在することを見出した。この全長BACE1は可溶性BACE1と同時に放出されること,可溶性BACE1の生成を阻害すると増加することなどを示した。以上,新たなBACE1の制御因子を同定し,全長BACE1の細胞外放出という新たな現象を発見することができた。βセクレターゼはアルツハイマー病(AD)の病原因子と考えられるアミロイドβタンパク(Aβ)の生成に関わるプロテアーゼである。βセクレターゼは膜結合型のアスパラギン酸プロテアーゼBACE1であること、BACE1には相同性の高いホモログBACE2が存在することがわかっている。BACE(特にBACE1)はAD治療の標的として非常に重要な分子である。本研究ではBACEの機能制御機構の解明を目的とし、BACEと相互作用する未知のタンパクの同定を試みた。また、可溶性BACEの生成に伴うプロセシング機序を解析した。まずC末にタグを付加したBACE1を過剰発現する神経芽細胞腫細胞、同様なタグを有するBACE2を発現するHEK293細胞を樹立した。これらの細胞から膜分画を調整し、ショ糖密度勾配遠心、免疫沈降法によりBACE1、BACB2と結合しているタンパクを分離、抽出し、質量分析法により部分シーケンスを同定した。この解析により、BACE1、BACE2の結合タンパクの候補が得られた。また、BACE1、BACE2の一部が分泌された後に膜に残存するC末断片のアミノ酸シーケンス解析を実施した。その結果、BACE1、BACE2の分泌時の切断部位を決定することができた。さらに、阻害剤を用いる実験により、BACE1分泌がメタロプロテアーゼによることが示唆された。今後は上記で得られたBACE結合タンパクについてBACEとのタンパク相互作用を検証し、BACE機能との関連について分析を行う予定である。アミロイドβタンパク(Aβ)の生成に関わるプロテアーゼであるβセクレターゼBACE1の活性制御機構を明らかにするため,BACE1と相互作用するタンパクを同定し,それらがBACE1機能に及ぼす影響を調べた。BACE1の細胞内外の動態についての解析も並行して行った。

まず,昨年度得られたBACE1と相互作用する候補タンパクのうち,BACE1との関連性が最も強く示唆された膜タンパクNogoB(Reticulon4B)に注目し,ヒトNogoBのcDNAをIMAGE cloneより取得し,発現ベクターに組み込んだ。NogoBのC末部に対する特異抗体も作製,精製した。また,NogoBの類縁体Reticulon3(RTN3)とBACE1の関連が報告されたので,ヒトRTN3 cDNAを取得し,RTN3に対する抗体を作製した。BACE1を安定発現するSH-SY5Y細胞の培養上清中には,細胞外切断により生じる可溶性BACE1に加えて,全長BACE1が存在することを見出した。この全長BACE1は可溶性BACE1と同時に放出されること,可溶性BACE1の生成を阻害すると増加することなどを示した。以上,新たなBACE1の制御因子を同定し,全長BACE1の細胞外放出という新たな現象を発見することができた。
ラムダハイパー核電磁分光で探るバリオン力

これまでに米国ジェファーソン研究所(JLab)で収集したラムダハイパー核実験の結果をベースとして、さらに本課題でH29年度に実施したラムダハイパー核電磁分光実験の概念設計、シミュレーション結果を加味して、次世代ハイパー核電磁分光実験であるJLabE12-15-008実験のセットアップの最適化を進めた。我々が国内で設計、製作しJLabに設置した高分解能K中間子検出器(HKS)とJlab Hall-A実験室常設の高分解能検出器HRSに加え、新たに正負荷電粒子を分離するセプタム電磁石を導入することにより4.5GeVまで入射電子エネルギーを上げることが可能となる。これにより制動放射、メラー散乱におる背景雑音をより前方にブーストし、検出器のアクセプタンス外に追いやることができる。このため電磁相互作用に起因する背景雑音を圧倒的に減らすことが可能となる。セプタム電磁石制作のためのコストを低減するために、ジェファーソン研究所に既存のAPEX電磁石を部品として再利用することを検討したが、東北大学がハイパー核電磁分光実験に特化した別の電荷分離電磁石(PCSM)を新たに製造することが決まったため、APEX磁石ではなく、PCSM電磁石をベースにアタッチメントを追加することで本研究に最適化した磁石に組み上げるように設計を変更した。APEX磁石の利用はしないこととなったが、APEX実験との共同研究体制は維持し2019年度初頭にデータ収集を行った。また、2018年冬にはジェファーソン研究所においてトリチウム標的を用いたΛ-核子3体系探索実験のデータ収集も成功裏に行った。マインツ大学においては電子ビームエネルギー精密測定技術に関する基礎研究、東北大学電子光理学研究センターにおいては軽いハイパー核の寿命測定実験に関する実験準備も進めた。予算の制限によりセプタム電磁石をゼロから新規に作成することが難しいことが分かったが、ジェファーソン研究所に既存のAPEX電磁石をベースとして、大幅に改造することで必要となる正負荷電粒子を分離できるデザインを進めてきた。2018年度、東北大学がハイパー核電磁分光実験に特化した別の電荷分離電磁石(PCSM)を新たに製造することが決まったため、APEX磁石ではなく、PCSM電磁石をベースにアタッチメントを追加することで本研究により最適化した磁石に組み上げることにした。このため磁石の改造計画は2019年度にずれ込み、若干遅れたが、当初予定していたよりも性能の良い電磁石を製作することが可能となった。また、ジェファーソン研究所において2018年度に予定していたトリチウム標的を用いたラムダ-核子3体系電磁生成実験のデータ収集に成功した。これは三重水素標的、水素標的といった低温標的に加え、標的場所依存性校正用炭素標的とJLabのHRS磁気スペクトロメータ2台を用いてラムダ-核子3体系の欠損質量を求めることで、その存否を明らかにするという実験である。現在、日米の解析チームが十分な情報交換の上、解析を進めている。また、APEX(ダークフォトン探索実験)のデータ収集も2019年初頭にジェファーソン研究所において無事、成功裏に終了した。こちらについてもデータ解析を進めている。よって、研究は概ね順調に進んでいると言える。本予算の範囲内で新たな電荷分離セプタム電磁石を製作することは当初から不可能であることは分かっていたため、JLabのAPEX実験が所有するセプタム電磁石を部品として本実験に必要な電磁石を製作することとしていた。しかし、東北大学が新たにハイパー原子核電磁生成研究に特化した電荷分離双極電磁石(PCSM)を製作することになった。この電磁石をベースにアタッチメントを新たに追加することで、より性能の良い電磁石を得ることが可能であることが分かった。このため、APEX磁石の改造は行わず、その代わりにPCSMへのアタッチメント部品を2019年度に製作することにした。2019年度、本課題では負電荷粒子側、正電荷粒子側それぞれのアタッチメント部の機械設計を進め、そのモデルを下に、詳細な三次元磁場計算を遂行する。得られた磁場マップをモンテカルロシミュレーションコードに取り込み、スペクトロメータとしての性能を確認した上で、製作を進める。また、2018年度にジェファーソン研究所において収集したラムダ-核子3体系に関するデータは今年度も日米の解析チームが密接な情報交換の上、独立に解析を進める。また、Ca40, 48標的のホルダー等も米国側研究者、技術者との情報交換を密に行い、設計、製作を進める。これまでに米国ジェファーソン研究所(JLab)で実施したラムダハイパー核分光実験の経験をベースに、既に採択された次世代ハイパー核分光実験であるE12-15-008実験のセットアップの最適化を行った。我々が、国内で設計・製作しJLabに設置した高分解能K中間子検出器(HKS)とJLab Hall-A実験室常設の高分解能検出器(HRS)を組み合わせて使用し、入射電子エネルギーを4.5GeVまで上昇させるために正負荷電粒子を分離するセプタム電磁石が必要である。これにより制動放射、メラー散乱による背景雑音を前方にブーストし、検出器のアクセプタンス外に追いやることが可能となり、電磁相互作用に起因する背景雑音を圧倒的に抑制することが可能になる。H29年度は正負荷電粒子を分離するために必要となるセプタム電磁石のビーム光学計算、概念設計を進めた。このために有限要素法を用いた精密三次元磁場計算のベースとなるモデルを作成し、モンテカルロ計算で必要となる磁場マップを作成した。このモンテカルロシミュレーションコードを駆使して、セプタム電磁石作成の予算を抑制するために既存の電磁石(APEXセプタム)を部品として利用する可能性を検討した。

その結果として、新たに新しい磁石をゼロから作成する場合と比較して、非常に大きくは性能を落とさないデザインが可能であることを見いだした。そして、この電磁石を所有するAPEX国際共同研究グループと協力して磁石の具体的な改造法の検討を進めた。また、JLabの4.5GeV, 50μAの強力なビームにより破壊されないように安全な標的ホルダーのデザインをJLab標的エキスパートと強力して開始した。さらに、マインツ大学、東北大学ELPHにおいて軽いハイパー核研究の予備実験の検討を進めた。特にマインツ大学においてはアンジュレータを用いたビームエネルギー精密決定実験を遂行した。これまでにジェファーソン研究所で収集した実験データをベースに、K中間子検出器、散乱電子検出器、新たに導入するセプタム電磁石の現実的なモンテカルロシミュレーションコードを開発した。新規に導入するセプタム電磁石は三次元磁場計算を行い、磁場マップを作成し、モンテカルロシミュレーションコードに組み入れることで、これまでの解析的に求めた単純な磁場マップよりも精度の上がった議論が可能になった。予算の制限によりセプタム電磁石をゼロから新規に作成することが難しいことが分かったが、ジェファーソン研究所に既存のセプタム電磁石をベースとして、大幅に改造することで必要となる正負荷電粒子を分離できるデザインが可能であることが分かった。電磁石をゼロからデザインするよりは、他実験に最適化された磁石を本研究向けに改造することは技術的には難しいが、ジェファーソン研究所、磁石の持ち主であるAPEX国際共同研究グループ(我々もこの磁石を使用するため、本年度から研究に参加することにした)のサポートを得ることで概ね順調に計画は進展している。電磁石以外の標的周りの設計、電子ビームエネルギーの精密測定技術の開発に関しては問題なく順調に進展している。標的ホルダーに関してはキャリブレーション用の固体標的と主標的であるCa40, Ca48標的を安全にマウントし、超強力な電子ビームを照射しても熱により溶けることがないような冷却システムの概念設計を行った。Ca48標的は極めて高価なため、できるだけ小さな半径で標的を製作したいが、熱的デザインと矛盾しないように今後も研究を進める。さらに、今年度はマインツ大学においてアンジュレータを用いた電子ビームエネルギー精密測定実験の予備的データを収集した。今後、ハイパー核分光実験に応用可能であると期待できる。これまでに米国ジェファーソン研究所(JLab)で収集したラムダハイパー核実験の結果をベースとして、さらに本課題でH29年度に実施したラムダハイパー核電磁分光実験の概念設計、シミュレーション結果を加味して、次世代ハイパー核電磁分光実験であるJLabE12-15-008実験のセットアップの最適化を進めた。我々が国内で設計、製作しJLabに設置した高分解能K中間子検出器(HKS)とJlab Hall-A
先端的細胞・組織構築のための3次元マイクロ構造の製作に関する研究

マイクロ流体デバイスを用いて細胞培養を行えば、従来のディッシュやボトルを用いる方法と異なって、細胞接着面積を大きくとることができるだけでなく、能動的に培養液を潅流することによって、生体内の環境に近い条件で培養を行うことが可能である。このような利点を活かし、本研究では、主としてソフトリソグラフィ法ならびに3次元マイクロ光造形法を用いた細胞培養のためのマイクロ構造の製作について重点的な検討を行った。フォトリソグラフィを用いて製作するエアスペクト比の柱状構造からなる鋳型に対してシリコーン樹脂の一種であるPDMS (polydimethylsiloxiane)を流し込み、型どりを行うことによって、高さ方向に厚みのあるデバイスの製作を試みた。培養液の潅流時における流動抵抗を見極めるため、数値計算によって最大流量の見積もりを試みると同時に、3次元マイクロ光造形法を用いて製作したアクリル樹脂製の構造や、従来の粒子除去法によって製作したポリ乳酸樹脂製のポーラス構造との実験的な比較を試みた。その結果、PDMS製のマイクロ構造が他の材料に比べて有利であることが明らかになった。製作したPDMS製のマイクロ構造を用いて細胞培養実験を行い、その原理的な適用可能性を確認した。このような利点を活かし、本研究では、主としてステレオリソグラフィ法を用いた3次元マイクロ構造の製作について重点的な検討を行った。各種光硬化性のポリマー材料について、露光時間と硬化範囲やその程度を実験的に調べ、必要な加工精度(造形精度)を得るための加工条件の絞り込みを行うと同時に、その条件を実現可能とするように加工装置のチューニングを進めている。また、たとえば数センチ□といった大面積を対象とした造形については、現状では加工速度に問題があり、特に微細な加工を行う際にはきわめて長時間を要するので、これをどのように改善するかにも検討課題の一つである。具体的には、フォトリソグラフィを用いて製作する2次元的な鋳型と発泡性のポリマーとの組み合わせることによって、物質供給については2次元的な流路構造によって行い、3次元的な培養については発泡性の材料によって形成されるポーラス構造を利用する方式が考えられる。このようにして本年度は主として細胞培養に用いることができるような3次元マイクロ構造を光造形法によって製作する際の諸課題を明らかにすると同時に、その解決方法を探ることに重点をおいて、研究を行った。本年度は主として細胞培養に用いることができるような3次元マイクロ構造について、材料の細胞との親和性の検討を行うと同時に、2次元的な微細構造を用いて細胞培養実験を行い、その原理的な適用可能性を確認した
タンパク質のフォールディング、ダイナミクス及び分子認識に関与する水和構造

特定領域研究「水と生体分子」では水と生体分子の相互作用が中心テーマであり、水分子ネットワークはタンパク質のフォールディングやダイナミクスにも関与していると考えられ、基本的なタンパク質の周囲を取り巻く水分子のネットワークおよびそれと相互作用する水素結合の詳細を調べるため中性子回折実験を行うことにした。以下、今年度の成果をまとめて述べる。1)ウシRNaseAの中性子解析と活性部位の水和構造A Wlodawer et al.の結果が従来の酵素反応の機構とは異なる結果を出したのはPO4を含んだ構造に依るのではないかと考えて、PO4を含まない結晶構造解析を行ってみたが、結果はやはり同じでHis 12のN〓はやはりプロトネーションしていた。しかし,その後の精密な解析でNtのプロトネーションの占有率は測定のpH(=5.8)では8%程度であり、2%のNtは脱プロトン化していることが判明した。これが酵素反応に寄与していると考えれば矛盾はなくなる。2)タンパク質の水素結合中性子解析では水素原子位置が決定されるので、水素結合を(X-H----Y)と表記し、水素原子を原点、HXを横軸の負の方向に取り、アクセプターYを探索し、プロットしてみた。その結果:1)Xとアクセプター、Yを結ぶ直線上に水素原子が乗る例は殆ど無い。2)水素とアクセプター結合距離(r)と水素結合角(θ1)の間には相関がある。タンパク質の水素結合は何故水素原子がドナーとアクセプターを結ぶ直線上に乗らないのか。タンパク質の水素結合の強度を示す一般的な表式はあるのか。その原因を解明する試みが現在進んでおり、新たなパラメータとして角HYZ(θ2)を導入するとr,θ1、θ2間に相関があり、アクセプターのYの孤立電子対方向がこれらの相関に関与していることが判明しつつある。特定領域研究「水と生体分子」では水と生体分子の相互作用が中心テーマであり、中性子回折法による生体高分子の構造解析は当該研究を遂行するのに最適な実験手法の一つである。中性子回折実験では最低約1mm立法の体積のタンパク質単結晶が必要である。タンパク質大型結晶育成は、溶解度曲線を含む相図を決定し、それを基に結晶品質を評価しながら行うのが的確である。Proteinase Kは1分子あたり2原子のCa^<2+>を取り込んで安定な分子を形成する。Ca^<2+>をはずすと分子の熱安定性は減るが活性に変化はない。これについてX線回折法で認識部位に構造変化は起きるが活性部位には構造変化が無いからと説明されている。またそれには水和水の構造も関与する。我々はProteinase KのCa^<2+>の存在する状態としない状態での結晶成長相図を作製した。○pH6.6でのインスリンの中性子構造解析インスリンには2個のHisがある。今回のpH6.6はHisのpK値(6.0)に近いので、そのプロトン化、脱プロトン化は最も注目された。その結果、両方のHisがプロトン化していることが判明した。これらのプロトンは他のアミノ酸残基や水分子と水素結合していることが判明した。それ以外のイオン性ないしは極性アミノ酸残基はすべてそれのpK値から推測されるようなプロトン化、脱プロトン化が観測された。X線結晶構造解析の結果ではGluB13(B鎖の13番目のGlu)がpH5.7でカルボキシ基のプロトン化を示唆する報告がなされていたが、我々の結果はpH6.6ではあるがGluB13は脱プロトン化していた。
1万コア以上を用いる並列探索アルゴリズムで囲碁名人に勝つ

グラフ探索アルゴリズムは何らかのグラフから条件を満たす節点や経路を発見する問題であり、最短経路探索などから組み合わせ最適化まで多くの応用がある。わかりやすい例の一つがゲームAIであり、当初の目的の一つとして探索の並列化によって囲碁プログラムを強化することを狙ったが、周知のように他の研究グループによって囲碁においては目的が達成された。そこで目的の残りの部分である並列探索アルゴリズムの性能向上、応用範囲の拡大に集中した。深さ優先探索アルゴリズムとハッシュテーブル型探索アルゴリズムについて性能向上を得、特に深さ優先型探索アルゴリズムの並列版では実用的な問題において非常に良好な性能を達成した。計画通りモンテカルロ木探索の大規模並列化の研究を行い、特に囲碁を含む現実の問題で高性能を発揮することを目標としている。2013年度当初までの申請者らの研究では仮想的なゲームでは4,800コアで約3,200倍、2,400コアで約1,600倍の高速化を達成していたが、囲碁に適用した場合は1,200コアで300倍程度の高速化にとどまっていた。これはデータ構造の大きさや分岐数が一定でないことによるもので、多くの実際の問題でも障害となると思われる。2013年度の主たる成果として、当初の研究計画でも挙げていた通信の負荷を減少させる改良などによって囲碁においても2,400コアで約1,350倍という仮想ゲームの性能にかなり近い高速化を実現した。また、計算機の性能(特にネットワークの性能)がアルゴリズムの性能に与える影響を調査するため、複数の計算機環境で詳細な実験を行った。高速なネットワーク(InfiniBandなど)を用いた計算機(東工大TSUBAMEなど)と安価なギガビット・イーサネットで接続されたクラスタで性能を比較し、結果としてギガビット・イーサネットを用いた場合は120コア(8コアの計算機を15台接続)で45倍程度の高速化が限界であることを示した。(なお、探索の並列化の難しさを考慮すると、45倍程度でも十分に有用な成果であると言える。)また、研究目的でも挙げた他のグラフ探索への応用として、数値制約充足問題の並列ソルバの研究を行った。この分野では並列化が行われていなかったが2013年度の研究では256コアを用いて120倍程度の高速化を達成した。しかし大規模並列探索の実験中を通じて、耐故障性の重要性を認識した。コア数が数千に達すると、ハードウェア故障、ソフトウェアの不具合などに耐えて無事に動作する仕組みがより重要となる。今後は耐故障性の研究を目的に加えることを検討している。引き続き計画通りモンテカルロ木探索の大規模並列化の研究を行い、特に囲碁で高い性能を出すことを目標としているが、ゲーム以外への分野への応用も目的としている。2013年度までの研究で並列探索アルゴリズムの大枠は既に提案済みであったが、2014年度のアルゴリズム自体の実績としては主に(1)探索時間が短い場合の性能向上、(2)パラメータの動的変更の枠組みの用意を達成した。また、他の分野への応用として、(3)数値制約充足問題(NCSP)のソルバの大規模並列化を行った。(1)与えられた計算時間が短い場合、特に並列度が高くなると、性能向上が頭打ちになることは判明していた。総計算時間が短い場合、当然ながら情報の更新の頻度をより高める必要があるが、大きな通信オーバーヘッド無しにこれを行うことが難点であった。2014年度にはこの問題の解消のために、2013年度までに提案済みの並列探索アルゴリズムに大きく変更を加え、通信負荷を押さえたまま情報の更新の頻度を高める方法を提案した(投稿準備中)。(2)木探索の場合、探索木の形状などによってアルゴリズムの速度性能が大きな影響を受ける。もし事前に探索木の性質が判明していればそれに応じてパラメータを調整することが可能だが、実際には探索を始めるまでは性質が分からないことが多い。そこで、探索中にアルゴリズムのパラメータを変更することが考えられる。2014年度の成果として、予備実験によりアルゴリズムのパラメータは比較的単純なパラメータ数個に着目して調整することが有望であることが判明した。(3)数値制約充足問題のソルバを並列化する研究は2013年度から開始していた。2013年度の実験で既に256コアを用いて119倍の速度向上を達成していたが、2014年度はさらに性能を向上させ、東工大TSUBAMEの600コアを用いて最大で500倍以上の速度向上を達成した。2016年3月に、Google DeepMind社による囲碁プログラムAlphaGoが元囲碁世界王者に勝利した。これはモンテカルロ木探索と深層学習の組合せによってなされている。本研究課題のタイトルにある囲碁名人に勝利するという目標は、既に他者によって達成されたことになる。上記の出来事以前から、深層学習の有効性が明らかになりつつあり、昨年度は当初の計画をかなり変更し、研究時間の多くを深層学習に充てた。深層学習の探索への応用に関してはまだ研究途上である。取り組んだテーマは(1)深層学習の学習アルゴリズムの大規模並列化、(2)深層学習と探索アルゴリズムの組合せ、である。上記に加えて、引き続き並列探索の他分野への応用に取り組んだ。数値制約充足問題の並列化の学会発表に続き、類似技術を連続最適化へ応用した。また、頻出アイテム集合の列挙を大規模並列化し(これは2部グラフ極大クリーク列挙と等価)さらに多重検定アルゴリズムへ応用した。これらは深さ優先探索アルゴリズムを大規模並列化したものである。

さらにこれまでに得られた探索の並列化に関する成果を並列探索ライブラリとして提供することを目指して開発を開始している。具体的には、探索アルゴリズムの並列化を以下の3つのケースに分類し、それぞれに対するライブラリを作成する予定である。(1)深さ優先探索のスタック化による並列化:頻出アイテム集合検出、数値制約充足問題など、(2)ハッシュ表を利用した探索アルゴリズムの分散ハッシュ表による並列化:反復進化A*探索、モンテカルロ木探索など、(3)優先度付きキューを利用した探索アルゴリズムの分散キューによる並列化:ダイクストラのアルゴリズム、A*探索など。AlphaGoが公に明らかになったのは3月だが、実際には昨年度の早い時期から、深層学習の予想以上の有効性が判明しつつあり、深層学習の比重を高める方向に研究計画を大きく変更した。そのために研究の様々な部分に影響が出た。GPUを複数搭載したワークステーションの選定、購入など、及び新たに深層学習の理論と実践のノウハウを身につけることにかなりの時間を要した。逆に、昨年度当初計画していた対故障性に関する部分は先送りする方針としたため、対故障性に関しては進捗がない状態であり、遅れていると言える。GoogleDeepMind社による囲碁プログラムAlphaGoの成功を受けて当初の目的の一部であった囲碁名人への勝利は達成されたため、残る目的である並列探索アルゴリズムの研究に集中している。今年度は探索アルゴリズムの応用を広げるためモンテカルロ木探索の応用研究を行い、まだ投稿中ではあるが近日中に発表可能と期待される。主に2件の成果が得られた。1つは所望の構造を持つRNAシークエンスを探索によって発見する手法である。本来の問題は分岐因子が大きすぎるが、探索順序をランダムに限定した上で繰り返しモンテカルロ木探索を行うことによって、従来手法を大幅に上回る性能を達成した。2点目はシリコン-ゲルマニウム合金の最適な構造を発見する問題である。探索空間の大きさと探索時間によって動的にモンテカルロ木探索アルゴリズムの性質を調整する手法を開発し、熱伝導率最大化又は最小化する物質構造を高速に発見することに成功した。並列探索アルゴリズムの応用については引き続き進めている。統計的パターンマイニングへの応用については、手法の改良を行っている。昨年度までに既に、パターンが密である場合に非常に高い性能を達成していたが、今年度はパターンが疎である場合に向けた改良を検討した。また、昨年度までは適用対象が特徴量が0,1の2値である場合に限定されていたが、連続である場合にも対応可能な手法が発表されたため、それの並列化の検討を開始した。また並列深さ優先探索ライブラリの開発の一部として、頻出パターンマイニング手法に対象を限定としたライブラリを開発中であり、ほぼ完成している。方針転換と新たな問題への応用によって成果が出るまで時間がかかり、論文発表は課題期間終了後となる見込みである。グラフ探索アルゴリズムは何らかのグラフから条件を満たす節点や経路を発見する問題であり、最短経路探索などから組み合わせ最適化まで多くの応用がある。
本研究の目的は、高精度で形状制御されたナノ磁性体のスピンが創出する電磁場を用いて、革新的なソフトマテリアルの制御手法を開発することである。具体的には、磁性体表面上の水の濡れ性や対流などを通じて、ナノ磁性体中のスピンと流体が織りなす相互作用を定量的に明らかにし、同現象を各種液体やガス分子などの流体一般の制御技術へと高度化する。さらに、これらの系における量子力学的な相互作用をも引き出し、界面を介したスピン系と流体系の角運動量の受け渡し技術を開発する。流体とナノ磁性体との融合は、ソフトマテリアル系を活用したフレキシブル・スピントロニクスへの展開や特異な表面状態を反映した新量子物性現象など、これまで未開拓の新領域科学に切り込む格好の物質系である。加えて、スピン-動力の直接変換やマイクロ流体発電などの魅力的な工学的応用が期待できる。二年目は、初年度に特別注文した微量液滴の接触角測定装置を用いて、各種基板表面の接触角やその乾燥過程等を系統的に評価した。加えて、磁性体表面上の磁区構造の違いによる乾燥プロセスの違いなどの観測を目指した。当該装置の性能を十分発揮するには、それなりのスキルが必要であり、引き続き、実験を行う必要がある。これまでのところ、危惧していた磁性体表面の酸化の影響は小さいと考えられる。一方で、水滴の位置合わせに関して、更なる精度が必要であり、今後検討が必要である。また、磁性体表面の水分子の界面状態を記述できる数値プログラミングの開発を引き続き実施した。実験との比較より、計算結果の妥当性を評価する。特別に注文した接触角計により、高度な実験が可能となったが、水滴の蒸発や位置合わせ精度に少し改善が必要であることが判明した。結果として、多くの人員を注入して、実験を遂行した。また、共同研究者より、カー顕微鏡による磁区構造観察も可能となったので、いち早く、スピン構造と接触角の関係を明確にする。微量の水の乾燥に関しては、十分な対策ができておらず、この点を解決するのが、次の課題となる。また、水滴の位置合わせに関しても、少し改善が必要であり、関連のツールを購入して目的の観察実験を実施する。その後、より大きくの試料(磁性体パターン)で実験を実施し、各種の傾向や特徴を見出す。初年度は、フリンジ磁場を効果的に与える磁区構造の探索、および微量な水滴を基板上に滴下する装置の最適化を最優先で実施した。その結果、微量の水滴は極めて乾燥しやすいため、現象の観測を高速で行う必要があることが判明し、それを踏まえて、微量な液滴を高精度で所望の位置に滴下でき、高い時間分解能で撮影が可能な本研究専用の実験装置を開発した。また、磁性体表面の水分子の界面状態を記述できる数値プログラミングの開発に着手した。ナノ磁性体の磁区構造制御による接触角制御の予備実験は順調に進んでいたが、より明確な変化を求めて水滴量を減少させた場合、水滴が蒸発する現象に苦しんだ。しかしながら、新奇な装置を開発することで、その問題も解決された。
また、磁性体表面の水分子の界面状態を記述できる数値プログラミングの開発を引き続き実施した。実験との比較より、計算結果の妥当性を評価する。特別に注文した接触角計により、高度な実験が可能となったが、水滴の蒸発や位置合わせ精度に少し改善が必要であることが判明した。結果として、多くの人員を注入して、実験を遂行した。また、共同研究者より、カー顕微鏡による磁区構造観察も可能となったので、いち早く、スピン構造と接触角の関係を明確にする。新たに導入した実験装置により、今後、順調に実験が進展すると期待される。フリンジ磁界を大きくする材料や構造の開発も重要であるが、一般に磁化が大きい磁性体は比較的酸化しやすいことが知られているため、何らかの対策が必要な可能性がある。一方で、一連の実験から、表面化学反応に関する知見も得られる可能性も期待できる。微量の水の乾燥に関しては、十分な対策ができておらず、この点を解決するのが、次の課題となる。また、水滴の位置合わせに関しても、少し改善が必要であり、関連のツールを購入して目的の観察実験を実施する。その後、より大きくの試料(磁性体パターン)で実験を実施し、各種の傾向や特徴を見出す。