hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
口腔癌の顎骨浸潤に関する実験的研究-大研磨片のマイクロラジオグラフィ,ラベリング法,血管造影法と染色像による骨破壊像の観察-

すでに,平成7年度研究計画調書に記載した通り,平成5年度から実験を継続して,ウサギの口底部にVX2癌を移植して発癌させ,下顎歯肉から下顎骨に癌を進展させた.さまざまな期間と間隔でウサギに硬組織ラベリング剤を投与し,屠殺したウサギから下顎骨を摘出し,まず軟X線で撮影しX線像を観察した.次に,これを顎骨の各レベルで水平断し,各切片を樹脂包埋して研磨片を作製した.次に,このように作製した各研磨片を染色し,a)マイクロラジオグラム,b)蛍光顕微鏡像,c)染色像の写真を作製し,得られた成果を平成8年中に学会発表し,論文として報告する予定であった.しかし,昨年,a)マイクロラジオグラムの撮影と現像に思いもかけぬ重大な障害が生じていることが判明した.すなわち,マイクロラジオグラムの撮影に使用するKodak社のSpectroscopic plate 649-O type(ガラス乾板)が製造中止されていたことがKodak社への問い合わせで判明した.Kodak社は同じような問い合わせに,同じ乳剤を使用しているKodak high resolution film SO-343の使用を勧めているが,このフィルムを購入し実際にマイクロラジオグラムを撮影してみても,全くフィルムのコントラストが上がらず観察に堪えなかった.そこで,ここ数か月間,X線照射時間や管電圧,現像条件などを変えて撮影したが,以前のSpectroscopic plate 649-O typeで得られたような像が観察できていない.同じような装置を使用している数か所の施設にも問い合わせたが,みな同じ問題を抱えて研究がストップしているようである.そこでわれわれは購入予定の機器を変更し,低コントラストの像を顕微鏡から直接コンピューターに取り込む装置を購入した.現在,画像ソフトでコントラストを上げることが出来ないかテスト中である.この問題が解決されれば,平成8年度には学会報告が可能と考えている.実験動物としてウサギを用い,その口底部に癌を発生させる.口底癌は下顎歯肉に増生し下顎骨に浸潤するが,その破壊様式を硬組織ラベリング剤による時刻描記法と研磨片のマイクロラジオグラフィによって径日的に観察しようと試みた.まず,予備実験として0.5%DMBAアセトン溶液を週3回,ハムスターの舌下口底部に塗布と同時に擦過して実験的に癌を誘発した.この発癌実験では13週目以降,口底部に肉眼的に癌を思わせる変化が出現し,病理組織学的にも全例が扁平上皮癌であった.この病理組織学的ならびに免疫組織化学的研究結果は本年度の学会誌に掲載する予定である.しかし,この方法では【.encircled1.】発癌までに時間がかかりすぎること,【.encircled2.】効率が悪く発癌しない動物が生ずることのために,さらに良い発癌方法を検討した.そこで,現在われわれはVX2癌に注目し,これをウサギの口底部と頬側歯肉部に移植してその後の両者の変化を比較した.移植癌は極めて活発に増生し約5週で下顎骨に浸潤する.ただし,口底部の移植癌は舌を圧排して食餌摂取が不可能になる例があり,また,癌が頬側歯肉の深部(骨膜側)に移植されると早くも3週後には顎骨を破壊するため,経日的な観察が出来ない等の問題が生じている.現在さらにウサギを飼育中で,今後も引き続いて移植部位の決定と,癌を均一な深さに移植するための手段を検討する予定である.いずれにしても,現在まで屠殺したウサギは全例下顎骨を摘出し,軟X線像を撮影した.現在,下顎骨を歯軸に対して水平断して連続した試料とし,脱水樹脂包埋作業中である.本実験ではウサギの口底部にVX2癌を移植し,最長移植8週後までに屠殺し,摘出した下顎骨の軟X線写真を撮影した.次に,その一部は下顎骨を歯頚部から下縁のレベルまでのさまざまなレベルで水平断して樹脂包埋し,研磨片を作製した.すなわち,1匹のウサギの左右の下顎骨からそれぞれ45枚の水平断された研磨片が作製されることになる.このマイクロラジオグラムを観察すると,腫瘍に接した下顎の皮質骨表層はまず虫食い状に破壊され,骨髄側に穿孔すると,各所の骨髄は破壊されて腫瘍と思われる軟組織で占められる.しかもそれは,一見すると不連続性に進展しているように観察される.また,各所ではそれに反応するかのような周囲の骨の硬化像も観察された.しかし,一部では腫瘍がまだ,下顎の皮質骨を穿孔しない状態でも,骨髄腔内では腫瘍によると思われる骨の破壊像がが認められた.この腫瘍細胞がどこから骨髄内に進入したのかは,まだ染色像の観察が行なわれていないため,確定することは困難である.さらに,VX2癌が下顎骨の骨膜に進展した場合の骨膜の反応についてもまだ不明であって,実際の臨床では行なわれている骨の区域切除の意義についてもまだ結論を下すことは出来ない状態である.全ての研磨片からマイクロラジオグラフィを撮影し,これをさらに研磨してHE染色像から軟組織の変化を観察する予定である.状況によっては追加実験も必要となろう.すでに,平成7年度研究計画調書に記載した通り,平成5年度から実験を継続して,ウサギの口底部にVX2癌を移植して発癌させ,下顎歯肉から下顎骨に癌を進展させた.さまざまな期間と間隔でウサギに硬組織ラベリング剤を投与し,屠殺したウサギから下顎骨を摘出し,まず軟X線で撮影しX線像を観察した.

次に,これを顎骨の各レベルで水平断し,各切片を樹脂包埋して研磨片を作製した.次に,このように作製した各研磨片を染色し,a)マイクロラジオグラム,b)蛍光顕微鏡像,c)染色像の写真を作製し,得られた成果を平成8年中に学会発表し,論文として報告する予定であった.しかし,昨年,a)マイクロラジオグラムの撮影と現像に思いもかけぬ重大な障害が生じていることが判明した.すなわち,マイクロラジオグラムの撮影に使用するKodak社のSpectroscopic plate 649-O type(ガラス乾板)が製造中止されていたことがKodak社への問い合わせで判明した.Kodak社は同じような問い合わせに,同じ乳剤を使用しているKodak high resolution film SO-343の使用を勧めているが,このフィルムを購入し実際にマイクロラジオグラムを撮影してみても,全くフィルムのコントラストが上がらず観察に堪えなかった.そこで,ここ数か月間,X線照射時間や管電圧,現像条件などを変えて撮影したが,以前のSpectroscopic plate 649-O typeで得られたような像が観察できていない.同じような装置を使用している数か所の施設にも問い合わせたが,みな同じ問題を抱えて研究がストップしているようである.そこでわれわれは購入予定の機器を変更し,低コントラストの像を顕微鏡から直接コンピューターに取り込む装置を購入した.現在,画像ソフトでコントラストを上げることが出来ないかテスト中である.この問題が解決されれば,平成8年度には学会報告が可能と考えている.
ゲノム配列からの高次圧縮・クラスタリングによる知識発見

DNA配列,たんぱく質配列に対する高圧縮率な圧縮アルゴリズムを開発した.既存の手法ではLZ77圧縮法を元にし,配列中のあいまい一致や回文構造を利用したものが用いられていたが,これと文脈木重み付け法を組み合わせることでDNAに対する圧縮率を改善できた.またたんぱく質に関しては既存の手法ではほとんど圧縮できていなかったが,文脈木重み付け法とあいまい一致を考慮したLZ77法を組み合わせることで高い圧縮率を達成できた.またLZ77圧縮のためのハッシュや接尾辞配列を用いた高速なアルゴリズムも考案した.ゲノム配列データベースは巨大になっているが,これを圧縮したまま高速に検索するデータ構造を考案した.これは接尾辞配列を圧縮したものを用いており,データベース全体を走査することなく任意の文字列を検索できる.またデータベース中の任意の部分を高速に復元するアルゴリズムや,データマイニングで用いられる索引をコンパクトに格納する方法を考案した.実験により,圧縮された配列や文書と,検索のための索引のサイズの合計を元の文書のサイズより小さくできることを示した.このデータ構造を用いてゲノム配列中のあいまい一致を高速に求めるアルゴリズムなどを実現できるため,類似配列の検索などのさまざまな演算を効率よく行うことができる.DNA配列,たんぱく質配列に対する高圧縮率な圧縮アルゴリズムを開発した.既存の手法ではLZ77圧縮法を元にし,配列中のあいまい一致や回文構造を利用したものが用いられていたが,これと文脈木重み付け法を組み合わせることでDNAに対する圧縮率を改善できた.またたんぱく質に関しては既存の手法ではほとんど圧縮できていなかったが,文脈木重み付け法とあいまい一致を考慮したLZ77法を組み合わせることで高い圧縮率を達成できた.またLZ77圧縮のためのハッシュや接尾辞配列を用いた高速なアルゴリズムも考案した.ゲノム配列データベースは巨大になっているが,これを圧縮したまま高速に検索するデータ構造を考案した.これは接尾辞配列を圧縮したものを用いており,データベース全体を走査することなく任意の文字列を検索できる.またデータベース中の任意の部分を高速に復元するアルゴリズムや,データマイニングで用いられる索引をコンパクトに格納する方法を考案した.実験により,圧縮された配列や文書と,検索のための索引のサイズの合計を元の文書のサイズより小さくできることを示した.このデータ構造を用いてゲノム配列中のあいまい一致を高速に求めるアルゴリズムなどを実現できるため,類似配列の検索などのさまざまな演算を効率よく行うことができる.
集団主義的傾向の個人差と集団活動との関係についての研究

集団主義的傾向を測定する集団主義下位尺度と,非個人主義的傾向を測定する非個人主義下位尺度からなる集団主義尺度を成人集団に実施した。同時にマ-ラビアンの親和欲求尺度および拒否に対する感受性尺度、スナイダ-らの独自性欲求尺度,ロ-ビンバ-グの自尊心尺度,スナイダ-のセルフ・モニタリング尺度,鎌原らの統制の所在欠度を実施した。また,SーA創造性検査も別の日に実施した。これらの諸尺度には,次の関係があることが予想された。(1)個人が自分の利益よりも集団の利益を優先させる傾向,すなわち集団主義的な傾向を示す一つの理由は,他者の存在下で,報酬を期待するためと考えられる。したがって、集団主義的な傾向の強い者ほど,親和傾向を強く示すであろう。(2)個人が自分の利益よりも集団の利益を優先させる傾向を示すもう一つの理由は,他者からの罪を恐れることであると考えられる。すなわち,傾者から拒絶されることを恐れるために,集団の利益を自分のものよりも優先させることが考えられる。したがって,集団主義的傾向の強い者ほど,拒否に対する感受性が強いと予想される。(3)集団主義的傾向の強い者ほど集団の意見に同調する傾向が強いと考えられる。そして,そのような傾向は個人の意見や行動の独自性を求める欲求とは両立しないものである。したがって,集団主義的傾向の強い者ほど,独自性欲求が低いであろう。(4)集団主義的傾向の強い者ほど,セルフ・モニタリング傾向が強い,(5)集団主義的な傾向の強い者ほど,外的統制感をもつこと,(6)集団主義的傾向の強い者ほど,創造性が低くなること,などが予想された。456名から得られたデ-タを分析したところ,上記予想の(1),(2),(3)が支持された。集団主義尺度試作版のうち半数の項目について,逆転項目を作成し,新たに約500名に対して実施した。同時に,Mehrabianの作成した親和傾向と拒否に対する感受性尺度,C.R.Snyder&Fromkinの作成した独自性欲求尺度,Triandisの作成した個人主義ー集団主義尺度などを実施した。その結果,集団主義尺度に関しては,半数の逆転項目を含むものも十分な信頼性を持っていることを,Cronbachのαを算出することによって確認した。さらに,この集団主義尺度は,試作版と同様に既成の尺度と予測どおりの有意な相関を示していた。具体的には,他者の存在する状況で報酬を期待する傾向(親和傾向)および他者の存在する状況で罰を予期する傾向(拒絶に対する感受性)の両方の傾向と有意な正の相関は示していた。したがって,個人の集団主義的傾向はグル-プの他者から報酬を期待する傾向と,グル-プの他者から拒絶されることを恐れる傾向の二つから成っているという仮説は支持されたと言えよう。さらに,集団主義的傾向は独自性欲求と負の相関を持っていることも確認された。これは,集団主義的傾向が独自性欲求を低下させることを示唆している。さらに,高齢者ほど高い集団主義尺度得点を示すことも確認した。一方,Triandisの作成した個人主義ー集団主義尺度は,親和傾向尺度と正の相関を持ち,独自性欲求尺度とは負の相関を持つという点で集団主義尺度と同じ傾向を示した。しかし,拒否に対する感受性尺度および年齢とは有意な相関を示さなかった。この点で集団主義尺度と異なっていた。このことから,集団主義尺度の弁別的妥当性も確認されたと考えられる。

集団主義的傾向を測定する集団主義下位尺度と,非個人主義的傾向を測定する非個人主義下位尺度からなる集団主義尺度を成人集団に実施した。同時に,マ-ラビアンの親和欲求尺度および拒否に対する感受性尺度,スナイダ-らの独自性欲求尺度,ロ-ゼンバ-グの自尊心尺度,スナイダ-のセルフ・モンタリング尺度,鎌原らの統制の所在尺度を実施した。また,SーA創造性検査も別の日に実施した。これらの諸尺度には,次の関係があることが予想された。(1)個人が自分の利益よりも集団の利益を優先させる傾向,すなわち集団主義的な傾向を示す一つの理由は,他者の存在下で、報酬を期待するためと考えられる。したがって,集団主義的な傾向の強い者ほど,親和傾向を強く示すであろう。(2)個人が自分の利益よりも集団の利益を優先させる傾向を示すもう一つの理由は,他者からの罰を恐れることであると考えられる。すなわち、他者から拒絶されることを恐れるために,集団の利益を自分のものよりも優先させることが考えられる。したがって,集団主義的傾向の強い者ほと,拒否に対する感受性が強いと予想される。(3)集団主義的傾向の強い者は,集団の意見に同調する傾向が強いと考えられる。そして,そのような傾向は個人の意見や行動の独自性を求める欲求とは両立しないものである。したがって、割団主義的傾向の強い者ほど,独自性欲求が低いであろう。(4)集団主義的傾向の強い者ほど,セルフ・モニタリング傾向が強い,(5)集団主義的な傾向の強い者ほど、外的総制感をもつこと,(6)集団主義的傾向の強い者ほど,創造性が低くなること,などが予想された。456名から得られたデ-タを分析したところ,上記予想の(1),(2),(3)が支持された。
英語史における語彙拡散

語彙拡散は,言語変化がどのように進行するかについての理論として提起されてきたが、具体的な事例に則した語彙拡散の研究は多くはなされていない。本研究では、英語史におけるいくつかの言語変化を語彙拡散の観点から考察するという試みの中で、種々の理論的、実践的な問題が生じた。多くの言語変化の過程は語彙拡散が理論的に予想する以上に複雑であり、複数の要因に分解した上で各要因の貢献度を慎重に吟味する必要のあることが明らかにされた。英語史に見られる複数の言語変化について語彙拡散(Lexical Diffusion)の視点から記述と説明を与えることを目的とする本研究の趣旨に沿い、本年度は名詞複数形の歴史的発展について、(1)初期中英語における異形態の分布、(2)現代英語における外国語由来の異形態の分布、に焦点を当てた。(1)の研究では、方言間にみられる分布の共通点と相違点について二つの論考をおこなった。一つは、語彙拡散理論の予想とは一見すると異なる分布を示す南部方言の状況を、複数のテキストの分析により明らかにしたものであり、理論の可能性と限界を示唆することができた。結論として、語彙拡散理論は個々のテキストの文献学的な分析による裏付けと修正のもとに発展されてゆくべきであることが確認された。もう一つは、やはり南部方言を中心としつつも方言全体の異形態の分布を分析することにより、語彙拡散を進行させた二つの主要因を同定することができた。量化された客観的な分析から主要因を同定できたことは、語彙拡散の視点から本問題に取り組むことの正当性を示したともに、本問題が広く語彙拡散の理論的発展に貢献しうることをも示した。次に(2)の研究では、同じ名詞複数形の問題ではあるが、時代を20世紀の現代英語期に移し、外国語由来の特殊な名詞複数形のs複数形への規則化という言語変化を論じた。複数の辞書とコーパスを用いて20世紀の通時的変化を俯瞰した結果として、非常に緩やかな速度ではあるが着実に規則化の方向へ流れていることが判明した。語彙拡散の予想するS曲線を想定するのであれば、当該変化はいまだ変化の初期段階である。今後この傾向が続いてゆくのであれば、変化を推し進める主要因は何であるか。(1)の研究とも呼応し、語彙拡散の理論的発展に関係しうる新たな問題が生じた。英語史に見られる複数の言語変化について語彙拡散(Lexical Diffusion)の視点から記述と説明を与えることを目的とする本研究の趣旨に沿い、本年度は(1)これまで焦点を当ててきた初期中英語期における名詞複数形の歴史的発展を総括し、(2)鍵となりうる説教詩Poema Moraleの言語を文献学的に分析することで、複数形の歴史に具体的な肉付けを施した。また、名詞複数形の他にも広く英語史における語彙拡散の事例を観察するという目的から、形態論と意味論の接点である接尾辞の歴史的拡大について研究を行なった。(1)については、2009年出版の自著の自己批評により生じた問題(初期中英語期のイングランド南部方言における複数形態の分布の推移)に取り組み、事例の量的な分析により、先に提起していた語彙拡散による説明を補足した。これにより、言語変化のより小さな側面においても語彙拡散による説明が有効であるとの示唆を得ることができた。(2)の文献学的研究では、Poema Moraleは複数のヴァージョンで現存する数少ない初期中英語テキストの1つであり、その複数形態やその他の形態の分布を文献学的な観点から考察することで、間接的に(1)の語彙拡散の理論的主張に説得力をもたせることが狙いであった。(3)語彙拡散は形態論以外の言語変化も同様に説明できると見込まれ、形態論が意味論に隣接する接尾辞の問題に注目した。軽蔑的な意味を伴うことの多い接尾辞-ishを取りあげ、その歴史的拡大をOEDからの事例によって跡づけた。語彙拡散が前提とする顕著な拡大期が中英語期にあったことが明らかになり、今後の語彙拡散研究に新たな展望が開かれた。本年度の研究の目的は、語彙拡散の視点から英語史上の複数の言語変化の事例を質的・量的な観点から記述し、同時に語彙拡散を理論として洗練させることであった。扱った研究題目は、(1)「中英語期の名詞複数語尾sの発展」と、(2)「同時期の形容詞語尾eの衰退」の2点のほか、新たに(3)「近代英語期の名前動後を示す単語ペアの増加」を加えた。(1)については、中英語説教詩Poema Moraleの異本比較がs複数の発展の研究に寄与するとの判断から、現存する7異本の分析を進めてきた。写本参照のためにケンブリッジ大学に訪れてテキストの理解を深めることにより、間接的にs複数の発展を明らかにする準備が整ってきた。来年度は、既存の電子コーパスも援用し、より直接的にs複数及び関連する言語項目の分布を調査する予定である。現在、関連する論文が審査中。

(2)では、中英語テキストKyng Alysaunderを対象として、複数のパラメータを設定し、e語尾の有無を量的に調査した。この成果は日本英文学会全国大会にて発表した。その後、電子コーパスを用いて広く初期中英語テキストを対象とした同種の研究が進行中である。その成果は、来年度の学会及び論文にて公表予定。(3)は、本年度より新たに加えた研究題目であり、本研究計画の趣旨に照らし、目下、大きく期待できる題目である。(1),(2)とは異なり、現代英語でまさに進行中の事例であるため、語彙拡散を結果としてとらえるだけでなく過程として観察することができるという利点も期待できる。この題目についてすでに論文を1本公表しており、現在、来年度の学会及び論文での公表にむけて準備中である。以上、語彙拡散の立場から、英語史上の3つの問題の共通項をくくりだし、英語史記述に新たな可能性を与えるべく努めている。本年度の研究の目的は、(1)中英語期の名詞複数語尾sの発展、(2)中英語期の形容詞語尾eの衰退、(3)近代英語期の名前動後の強勢を示す単語ペアの増加、という英語史上に生じた言語変化の各々について、語彙拡散の観点から質的・量的に記述することであった。以下に、それぞれの研究課題に関する実績を報告する。(1)過年度からの研究により蓄積されていた名詞複数形の諸データに加え、初期中英語コーパスA Linguistic Atlas of Early Middle English (=LAEME)から引き出された語彙頻度表の情報をかけあわせることによって、言語変化の進行する順序と語の頻度との関係を探った。その結果、低頻度語がこの言語変化を牽引していることが明らかにされた。この成果は、2013年5月にスペインで開催される国際学会ICOME-8にて公表する予定である。(2)上記LAEMEコーパスを用いた調査と分析を行ない、その成果を、2012年4月に国内学会で、8月に国際学会ICEHL-17にて発表した。同内容は論文の形でも公表した。(3)過年度までに蓄積してきた名前動後のデータを総合し、4世紀半におよぶその発展の歴史を記述し、歴史言語学的な立場から説明しようと努めた。これにより語彙拡散の事例の1つが相当に詳しく記述されることとなった。語彙拡散の理論的な発展にも重要な基盤を与えることになると確信している。本年度中に、関連する研究発表をおこない、その内容は論文としても公表された。さらにもう一本の論文の公表が2013年7月に予定されている。本年度は、以上3点の研究を平行して遂行することにより、語彙拡散の事例の記述に厚みを出すことに成功した。これは、語彙拡散の理論的な発展を目指す上で、手堅い基盤が用意されたことを意味する。「研究の目的」では、(1)語彙拡散を理論として洗練させる、(2)異なる時代にまたがる言語変化の諸事例を扱う、(3)質的・量的な観点から記述する、の3点を目標に掲げたが、(1)は上記「研究実績の概要」の第3の研究にて一定の成果をあげている。(2)については、3つの異なる研究題目により初期中英語から現代英語までの広い時代幅を覆っている。(3)では、写本を参照しながらの異本比較で質重視の研究を、コーパス利用により量重視の研究を、それぞれ遂行した。24年度が最終年度であるため、記入しない。
くし型列状円柱群を越流するボア状流れの運動エネルギー減衰効果

海岸林のくし型列状の伐採による防潮機能への影響を明らかにするために,樹幹部を平面上に直立する円柱群で,また,樹冠部をスチールウ-ルでそれぞれモデル化した模型に対して,これを越流する流れの模型実験と可視化実験を実施した.更に,画像処理による流れ場の計測を行い,流れのエネルギーの減衰効果を定量的に測定した.1.可視化画像は,高速度カメラにより毎秒250コマで撮影された.この画像データに対して,相関法に基づくPIV用画像処理専用ソフトウエアであるnexus90000を適用し,流れ場を計測した.この際に対流れに対して最適な画像処理設定項目の組み合わせを明らかにした.2.海岸林の伐採前を現す連続配置モデル,伐採後の状態を現す部分配置モデル等の各模型について画像処理を行い,平均速度ベクトル・乱れ強さ・時間平均レイノルズ・瞬時うず度の流れ場の特性を測定した.これより,1)部分配置モデルの流れの乱れは連続配置モデルの場合より強められる,2)樹冠部上で生じた大きなレイノルズ応力が樹冠部の下流域に流れ下ってくる,3)樹林帯間及び海岸林直後での流れの巻き込みにより生ずるうずが下流に流れていく.3.海岸林下流域を通過する流れの全エネルギー(流れの運動エネルギーと位置エネルギーの和)が測定され,全エネルギーの比較より海岸林の防潮林機能の弱まりを表した.即ち,全エネルギーは,海岸林を伐採しない連続配置モデルについて最も小さく,くし型に伐採した部分配置モデルについては大きくなる.更に,海岸林の伐採部分が広くなると全エネルギーは増加する.海岸林のくし型列状の伐採による防潮機能への影響を明らかにするために,樹幹部を平面上に直立する円柱群で,また,樹冠部をスチールウ-ルでそれぞれモデル化した模型に対して,これを越流する流れの模型実験と可視化実験を実施した.更に,画像処理による流れ場の計測を行い,流れのエネルギーの減衰効果を定量的に測定した.1.可視化画像は,高速度カメラにより毎秒250コマで撮影された.この画像データに対して,相関法に基づくPIV用画像処理専用ソフトウエアであるnexus90000を適用し,流れ場を計測した.この際に対流れに対して最適な画像処理設定項目の組み合わせを明らかにした.2.海岸林の伐採前を現す連続配置モデル,伐採後の状態を現す部分配置モデル等の各模型について画像処理を行い,平均速度ベクトル・乱れ強さ・時間平均レイノルズ・瞬時うず度の流れ場の特性を測定した.これより,1)部分配置モデルの流れの乱れは連続配置モデルの場合より強められる,2)樹冠部上で生じた大きなレイノルズ応力が樹冠部の下流域に流れ下ってくる,3)樹林帯間及び海岸林直後での流れの巻き込みにより生ずるうずが下流に流れていく.3.海岸林下流域を通過する流れの全エネルギー(流れの運動エネルギーと位置エネルギーの和)が測定され,全エネルギーの比較より海岸林の防潮林機能の弱まりを表した.即ち,全エネルギーは,海岸林を伐採しない連続配置モデルについて最も小さく,くし型に伐採した部分配置モデルについては大きくなる.更に,海岸林の伐採部分が広くなると全エネルギーは増加する.
ナノチップによる巨大環状DNA１分子の実時間ダイナミクス解析

本研究では、生体内で重要なDNAの形態である環状DNA1分子をリアルタイムに直接イメージングを行うためにナノ・マイクロ流体チップを開発し、生化学反応や周囲環境、熱力学的要因によって、環状DNA1分子の構造・形態変化のダイナミクスを新規に解析した。当該チップを用いて環状DNA1分子レベルでの凝縮をリアルタイムに観察して重要な知見を得ることに成功し、またDNA1分子レベルでDNA損傷を高感度に計測できることに成功し、先駆けてDNA1分子を輪の状態で生体ダイナミクスのイメージングに基づく解析を達成した。環状DNAを輪としてリアルタイムでのダイナミクスを観察するための2次元観察法を構築するために、ナノメートルの厚みを持つマイクロ流体チップ(以下、ナノチップ)の構造による2次元観察の有用性について実験的な確認を行った。厚みを400nmとしたナノチップ流路を作製し、検討した結果、環状DNAを輪の状態でリアルタイムに1分子観察が可能であることが分かった。溶液厚さをナノメートルのオーダーまで小さくすることで、巨大環状DNAの1分子を輪の状態で、リアルタイムでイメージングする手段として有効であることが実証できた。また、マイクロ流体チップ中で環状DNA1分子を伸張させリアルタイム観察を行う1次元観察手法を構築することについて、環状DNA1分子を流路内の基板に固定するために巨大環状DNA1分子の特定箇所にビオチンなどの化学修飾を施すのは収率上困難であるため、非修飾(天然の状態の)環状DNA1分子をそのまま基板へ固定する技術について検討を行った。その結果、基板上に突起構造を形成することで環状DNAの輪を突起構造に引っ掛ける要領で固定化することが可能となり、1次元観察手法に有用であることが分かった。環状DNA結合酵素の機能解析について、上記イメージング技術との組合せにより環状DNA1分子レベルで当該酵素機能の解析を実施するため、当該酵素を取得するために大腸菌発現系での発現・精製について検討を実施した。環状DNA1分子をリアルタイムかつ直接にダイナミクスを観察するための2次元観察法と1次元観察法を構築するために、ナノメートルオーダーのナノ流体チップを作成し、当該チップ構造によるリアルタイム・ダイナミクス観察の有用性とチップ構造の最適化について実験的な確認を行った。1次元観察については、マイクロ流体チップにより環状DNAの伸張手法の確立と形態変化ダイナミクスの解析を達成した。当該手法をより天然なDNA分子(DNAの化学修飾や物理的な接触がない状態)に適用することを目的としてナノ流体チップに展開するため100nm程の流路幅および深さを有するナノ流体チップの検討も併せて行った。統計解析をするためには容易に多量のナノ流体チップを作製する必要があるため、PDMSによるナノ流体チップを作製するための鋳型の検討を中心に行った。PDMSナノ流体チップの鋳型作製の検討がほぼ終了することができ、来年度にナノ流体チップ作製の見通しを得て、ナノ流体チップによる1次元解析を実施する見込みである。また、2次元観察においては、昨年度の400nmの深さを持つナノ流体チップよりもさらに小さい深さを持つナノ流体チップの作製を行い、より完全な輪の状態に近づけるための検討を実施し、400nmの深さを持つナノ流体チップよりも、より完全な輪の状態に近づけた巨大環状DNAのリアルタイム・イメージングを達成し、それによる解析とリアルタイム・イメージング手法の確立を進展させることができた。厚みを400nm以下としたナノチップ流路を作製し、検討した結果、環状DNAを輪の状態でリアルタイムに1分子観察が可能となった。また、マイクロ流体チップ中で環状DNA1分子を伸張させリアルタイム観察を行う1次元観察手法を構築も試みた。線形DNA分子とは異なり、ビオチンなどの化学修飾を施すのは困難であるため、非修飾(天然の状態の)環状DNA1分子をそのまま基板へ円周上の1箇所のみを固定する技術について検討を初めに行った。突起物構造を持つ生体タンパク質等で作製したで環状DNA分子の1箇所にすることについて、流路内に微細加工した突起物を作製し、環状DNAの輪を突起構造に引っ掛ける要領で固定化することが可能となった。ただ突起物のサイズや構造にバラツキが大きいため、今年度は微細加工技術により均一な突起物を流路内に作製することで環状DNAの輪を輪投げの要領で引っ掛けてイメージングできる分子輪投げチップの作製に成功した。これにより、ポリアミン等による凝縮剤により環状DNA1分子レベルでの凝縮過程をリアルタイムに観察し、線形DNA1分子との差異について重要な知見を得ることに成功し、また凝縮系を例に先駆けてDNA1分子を輪の状態で生体ダイナミクスのイメージングを達成した。一時的な担当業務の変更により、当初見込んでいたよりも当該研究課題に割くエフォートが少なくなってしまったため。

ナノバイオサイエンス研究を効率的に推進するため、名古屋大学大学院工学研究科、同志社大学生命医科学部、香川大学工学部(共同研究およびナノテクノロジープラットフォーム・微細加工プラットフォームの活用)と連携し、ナノ流体チップの作製や1分子ダイナミクス解析ついて連携・協力していく。科研費申請後につくば本部への出向があり(2013年1月2013年12月の1年間)、研究部門との兼任ではあったが、その間、研究本拠地の四国センターを離れ、つくばセンターへ異動していたため、当初予定していた研究内容を効率的に実施することができなかったため。一時的な担当業務の変更により、当初見込んでいたよりも当該研究課題に割くエフォートが少なくなってしまったため。研究を効率的に推進するため、名古屋大学大学院工学研究科の馬場嘉信教授や同志社大学生命医科学部の吉川研一教授と、とくにナノチップの作製や1分子DNAのダイナミクスについて、連携・協力していくこととした。今年度推進予定のナノチップ製作費やナノチップを用いることによる1分子リアルタイム光学系の改良、分子生物学試薬等の購入、学会発表等の旅費に主として使用する。これにより、一時的な担当業務の変更により実施できなかったナノチップによる環状DNA観察手法をナノチップ作製により確立し、当該ナノチップによる熱力学的なダイナミクスや核酸結合酵素等との相互作用について研究を実施することで、研究計画期間全体でみた当初計画通りの研究推進が達成できる見込みのため。申請後に発生した産総研つくば本部への短期異動(2013年1月12月の1年間)により、研究本拠地の産総研・四国センターでの研究を効率に実施できなかったため、次年度使用額が生じた。外部との連携・協力により研究を効率的に推進し、今年度分と来年度分の計画を来年度に実施するために次年度使用額を使用する。
恩恵チャネルに注目した身体活動プロモーション戦略の開発と効果検証

本研究では、身体活動や運動実践へと誘う「恩恵」に注目し、ウォーキング行動の促進戦略の開発を試みた。まず、ウォーキングの恩恵認知尺度を開発し、信頼性・妥当性を確認した後に、「身体活動促進が健康だけでなく、環境保全にも役立つ」(身体活動のトロント憲章)との観点から、Eco-Friendly Attitude(EFA)と総身体活動量(150分以上/週)との関連についてロジスティック回帰分析によって検証し、EFAと身体活動との関連が明らかとなった。本研究によって、健康という恩恵を動機づけとした促進戦略には反応しない人々をウォーキング行動へと誘う効果的な方策の可能性が示唆された。平成25年度は、前年度調査のモニタを対象として、Webを用いた追跡調査を実施した。そのデータは現在分析中であり、投稿準備を進めているところである。ところで、本研究では、ウォーキング行動の促進に貢献する恩恵チャネルとして「健康」、「趣味余暇活動」、「社会とのつながり」、「環境保全」の4つの要素を設定したが、前年度の研究において「環境保全」の要素にも有意な効果が認められたことから、本年度は、「身体活動促進が健康だけでなく、環境保全にも役立つ」(身体活動のトロント憲章)との観点から、Eco-Friendly Attitude(EFA)と総身体活動量(IPAQ;150分以上/週)との関連についてロジスティック回帰分析によって検証した。その結果、EFAは5項目で偏りがみられたが、最終的に4項目で信頼性、妥当性が確認できた。ロジスティック回帰分析の結果、総身体活動量(150分以上/週)と有意に関連していたのは、EFA高群(OR=1.43,95%CI=1.15-1.78,p=0.001)であった。結論として、EFAと身体活動が関連していたことが明らかとなった。本研究では、身体活動や運動実践へと誘う「恩恵」に注目し、ウォーキング行動の促進に効果的な「恩恵チャネル」を探索することを目的としている。平成24年度には、ウォーキングの恩恵(メリット)認知尺度を開発し、各尺度スコアとウォーキング時間との関連を検証した。4064歳の日本人(n=3000)を対象にしたインターネット調査による横断研究を実施し、ウォーキングに関連する恩恵要素(8因子40項目)について回答を得た。それらについて探索的・確認的因子分析を行い,尺度の妥当性、信頼性を検証したところ、7因子構造(21項目)で,許容できる適合度指標の値を得た(GFI=0.942, AGFI=0.921, RMSEA=0.06).また,内的整合性を示す, Cronbachのα係数も,許容の範囲内であった(α=0.800.88).尺度スコアとウォーキング時間(身体活動の推奨基準に従い週150分以上・未満の2群に分類)との関連性を検証した結果,ウォーキング時間が週150分以上の群の方が,尺度スコアも高くなることが確認された.さらに、再検査法においても,尺度全体において強い相関が認められた(r=0.74, p<0.01).このことは、本研究で開発した恩恵認知尺度の信頼性・妥当性を示すものと言える。本研究で開発された恩恵認知尺度を活用することによって、健康という恩恵を動機づけとした促進戦略には反応しない人々をウォーキング行動へと誘う効果的な方策に関する示唆が得られることが期待されるとともに、ウォーキング以外の身体活動・運動への適用可能性の検討が期待される.本研究では、身体活動や運動実践へと誘う「恩恵」に注目し、ウォーキング行動の促進に効果的な「恩恵チャネル」を探索することを目的としている。まず、ウォーキングの恩恵(メリット)認知尺度を開発した。4064歳の日本人(n=3000)を対象にしてウォーキングに関連する恩恵要素についてインターネット調査を実施し、探索的・確認的因子分析を行って尺度の妥当性、信頼性を検証したところ、7因子構造(21項目)で、許容できる適合度指標(GFI=0.942、AGFI=0.921、RMSEA=0.06)ならびに内的整合性指標(α=0.800.88)を得た。また、ウォーキング時間が週150分以上の群の方が、尺度スコアも高くなることが確認された。さらに、再検査法においても、尺度全体において強い相関が認められ、本研究で開発した恩恵認知尺度の信頼性・妥当性が示された。次に、「身体活動促進が健康だけでなく、環境保全にも役立つ」(身体活動のトロント憲章)との観点から、Eco-Friendly Attitude(EFA)と総身体活動量(IPAQ;150分以上/週)との関連についてロジスティック回帰分析によって検証した。

ロジスティック回帰分析の結果、総身体活動量(150分以上/週)と有意に関連していたのは、EFA高群(OR=1.43, 95%CI=1.15-1.78, p=0.001)であり、EFAと身体活動が関連していたことが明らかとなった。本研究で開発された恩恵認知尺度を活用することによって、健康という恩恵を動機づけとした促進戦略には反応しない人々をウォーキング行動へと誘う効果的な方策に関する示唆が得られることが期待されるとともに、ウォーキング以外の身体活動・運動への適用可能性の検討が期待される。応用健康科学昨年春に提出した交付申請書に従って、着実に研究を進め、当初の計画通りの調査を実施した。また、この他に、環境保全の観点からの恩恵認知と態度に着目して、追加調査を行った。得られた結果に基づいて投稿準備中であり、次年度の研究進捗にも支障がない。昨年春に提出した交付申請書に従って、着実に研究を進め、当初の計画に従った恩恵認知尺度を開発し、信頼性・妥当性の検証を行った。これを活用して、次年度の研究を計画通りに進展させることが可能となった。平成26年度は、本研究の最終年度であり、これまでに得られた結果を解析し、学会発表・論文執筆に取り組むと共に、ウォーキング行動促進のための実践モデルを検証する予定である。平成25年度は、平成24年度調査のモニタを対象に、Webを用いて追跡調査を実施する(調査2)。追跡期間中ウォーキング行動の変化に基づき4群(ウォーキング非実施群、ウォーキング行動開始群、ウォーキング行動継続群、ウォーキング脱落群)に分類する。交絡因子の影響を調整した上で、ウォーキングの開始(非実施群と開始群の比較)に最も強く関与する恩恵因子と、ウォーキングの継続(継続群と脱落群の比較)に最も強く関与する恩恵因子を、それぞれロジスティック回帰分析により抽出する。この分析により、前年得られた横断的知見が、縦断的デザインの研究によっても再現されるかどうかを確認する。平成25年度に予定していた調査ならびに資料整理(論文作成)に関して、委託調査費用が当初の計画よりも安価に済んだことと、一部調査結果の分析が遅れて次年度に持ち越されたために、人件費の支出が抑制されたため。次年度(平成26年度)は、25年度から持ち越された結果解析ならびに成果発表のための人件費あるいは旅費に充当する計画である。該当なし
生物発光イメージングを用いた軟骨分化における生物時計の機能の解明

複数の遺伝子の発現を一細胞レベルでモニタリングできるシステムを構築し、時計遺伝子Bmal1とPer2の発現を同時にモニタリングすることに成功した。そのシステムを用いて軟骨分化におけるATPと酸素の変化をリアルタイムでモニタリングすることにより、ATPと酸素がカップリグしながら振動する代謝リズムが発見された。その代謝リズムの機能を調べた結果、代謝リズムは軟骨細胞への分化には関係なく、細胞の凝集に重要であることが分かった。この研究の目的は軟骨分化における生物時計の機能を解明し、それにより軟骨分化の分子機構を明らかにすることである。軟骨分化は長期間の過程であり、生体内でダイナミックな変化が引き起こされること、時計遺伝子の発現はダイナミックに変動することから本研究ではホタル発光酵素ルシフェラーゼによるイメージングシステムを用いてリアルタイムイメージングを行なうことを目指して研究を進めた。第一段階として時計遺伝子BmallとPer2と軟骨分化のマーカーCo12aとSox9のプロモーター領域をそれぞれ緑色、赤色のルシフェラーゼの遺伝子の下流に融合させ、それぞれの遺伝子をレトロウィルスベクタに導入することから多色発光レポーターを構築した。その多色発光レポーターを用いて軟骨分化中における時計遺伝子と軟骨マーカー遺伝子の複数遺伝子の発現をリアルタイムでモニタリングした結果、軟骨分化開始の2-3日後から検討したすべての遺伝子で6-8時間周期のウルトラディアンリズムが観察され、ピック位相まで揃っていることが分かった。この結果からウルトラディアンリズムは遺伝子発現を反映するのではなく発光反応の振動を反映している可能性が推測され、安定に発現するはずのActinプロモーター領域を赤色のルシフェラーゼの遺伝子の下流に融合させたレポーター遺伝子を細胞に導入し、軟骨分化におけるActinレポーター遺伝子の発光をモニタリングした結果、他の遺伝子と同じく6-8時間周期のウルトラディアンリズムが観察され、ウルトラディアンリズムは発光反応の振動を反映していることが明らかになった。生物のパターン形成において分子時計が重要な役割をすることが知られているが、骨格のパターン形成を調節する振動体はまだ見つかってない。それで、今回の実験で軟骨分化中に誘導されるウルトラディアンリズムが骨格のパターン形成を調節する新しい分子時計である可能性が考えられる。この研究の目的は軟骨形成に重要な分子時計システムを同定し、その機能を明らかにすることにより軟骨形成の分子機構を解明することである。軟骨分化モデル細胞に常時発現のActinプロモーターにそれぞれATPと酸素両方に依存して発光する鉄道虫ルシフェラーゼ遺伝子(PxRe)と酸素のみに依存するウミシイタケルシフェラーゼ遺伝子(ReBl)を融合した二つのレポーターを同時に導入し、リアルタイムで生物発光イメージングを行った結果、ATPが6-8時間周期で、また酸素が3-4時間周期で振動することが分かった。また、代謝物質を網羅的に分析した結果、解糖過程と酸化的リン酸化とに関与している代謝物質がATP振動のピックとトローフの間で有意に差があることが分かった。さらに解糖過程と酸化的リン酸化をそれぞれ阻害すると両方ともウルトラディアンリズムが抑制されることが分かった。これらの結果から軟骨分化中に代謝レベルで分子時計が存在し、それが重要な役割をすることが分かった。個々の細胞レベルでActin-PxReの発光強度をリアルタイムで計測した結果、軟骨分化誘導後にすぐにはATPのウルトラディアンリズムが誘導されないが三日後から急に個々の細胞が同調しながらATPのウルトラディアンリズムを誘導することが観察された。さらに、低倍率でリアルタイムイメージングした結果、ATPのウルトラディアンリズムが細胞間のリレーで長距離離れた細胞まで伝わり、ATP waveが誘導されることが明らかになった。この結果から、ATPのウルトラディアンリズムの誘導には細胞間のコミュニケーション-が重要な役割をすることが分かった。軟骨のパターン形成において分子時計が重要な役割をすることが知られているが、まだその分子時計は見つかってない。
遺伝子改変マウスを用いた子宮内発育遅延モデルの血圧調節プログラミング機構の検討

IUGRモデルとして、C57BL/6CrSlc系統マウスに妊娠5.5日より8%タンパク質含有の飼料を自由摂食させタンパク摂取制限を行なった。コントロールマウスには同日より20%タンパク質含有の飼料を自由摂食させた。胎仔の出生体重はコントロール群1.41±0.132g (n=24),IUGR群1.233±0.124g (n=41)で有意な減少を認めた(p<0.01)。このあと分娩した母獸を引き続き同様の飼料で飼育し授乳させ、約4週間後に離乳した後両群を通常飼料で飼育したところ、出生後20週の時点でもIUGR群の体重がコントロール群より有意に低く、いわゆるcatch upがおこらなかった。そこで、同様のプロトコールで分娩させた後、母獸を通常飼料で飼育し授乳させたところ、出生後4週目までには両群の体重差がなくなりcatch upした。離乳後は各群をさらに2分し、通常飼料および高脂肪食で飼育を行った。生後23週の時点でコントロール群およびIUGR群ともに高脂肪食負荷のマウスで通常飼料摂食群より有意に体重が増加したが、高脂肪食負荷IUGR群と高脂肪食負荷コントロール群では有意な差は認めなかった。同時点での血圧を測定したところ収縮期血圧には有意な差は認めなかったものの、平均血圧は通常飼料飼育コントロール群で71.6±10.2mmHg,通常飼料飼育IUGR群で80.3±7.7mmHgで有意な差を認めた(p<0.01)。また、高脂肪食負荷コントロールでは79.2±7.7mmHg,高脂肪食飼育IUGR群では83.2±7.8mmHgと両群とも通常食飼育群に比し有意に血圧が上昇した(p<0.01)。同時期に腹腔内注射による糖負荷試験を行ったが、4群の血糖値に有意な差はみられなかった。また空腹時のインスリン値を測定しインスリン抵抗指数(HOMA-R)を検討したが、4群に有意な差はみられなかった。
ディラック作用素のスペクトルの研究

今回の研究においては主として、質量項が関数である場合のディラック作用素のスペクトルと本質的自己共役性、さらにディラック方程式の強一意接続定理の研究を行った。先ず、質量項が関数m(x)である場合については、mおよびポテンシャルVが球対称であり遠方で増大する場合のスペクトル絶対連続部分の研究を行い、K. M. Schmidt氏との共著として提出した(1998).次に本質的自己共役性については、遠方での増大度には一般に無関係ということが知られているので、原点の近くでの特異性についてミュンヘン大学のHubert Kalf氏との共同研究を行いProc. Japan Acad.に投稿し、2000年3月に出版された。強一意接続定理については、De Carli-大鍛治の定理に関して、別証明をミュンヘン大学のH.Kalf氏と与えて、Publ. RIMS, kyoto Univ.に投稿した。これは間もなく出版される予定である。これらの研究のために、H.Kalf氏を、1999年10月に日本に招聘し、共同研究を行った。上記の研究のために、参考図書を当研究費で購入できたことは有益であった。H := ΣィイD63(/)j=1ィエD6αィイD2jィエD2 DィイD2jィエD2 + mβ+ V(x)IィイD24ィエD2( x∈RィイD13ィエD1, DィイD2jィエD2 = -IィイD7∂(/)∂xィイD2jィエD2ィエD7)今回の研究においては主として、質量項が関数である場合のディラック作用素のスペクトルと本質的自己共役性、さらにディラック方程式の強一意接続定理の研究を行った。本年度は、ディラック作用素H=α・D+m(x)β+q(x)の固有値の非存在と本質的自己共役性を中心に研究した。1.固有値の非存在に関しては、m(x)とq(x)が3次元空間で恒等的に等しく、遠方で正の無限大に発散する場合について、負の固有値が存在しないための一つの十分条件を与えた。ミュンヘン大学のK.M.Schmidt氏との共同研究、Schimidt-Yamada (1998)では、球対称性を仮定した場合に負のスペクトルが絶対連続であるための十分条件を、常微分方程式のスペクトル論に帰着させて考えたが、この結果では球対称性を仮定せず部分積分法だけで証明することを試みた。この結果については、1998年10月の信州大学における研究集会、京都大学数理解析研究所での作用素論セミナー、11月の愛媛大学における研究集会などで研究発表した。さらに、「Dirac作用素の固有値の非存在に関する一つの結果」として、立命館大学理工学研究所紀要に発表する。2. m(x)とq(x)が原点の近くで特異性を持つ場合のHの本質自己共役性については、ミュンヘン大学のH.Kalf氏との共同研究が進行中である。m(x)が定数であって、q(x)がクーロン力、すなわち、q(x)=e/rの場合のHの本質的自己共役性の必要十分条件は、|e|【less than or equal】√<3>/2であることは従来よりよく知られている。m(x)が原点でクーロン力より強い特異性を持つ場合は、q(x)の特異性もm(x)の特異性を超えない程度で強い特異性が許されることが分かった。この結果と従来の結果を統合して一般的な定理を与える論文を現在準備中で1999年3月にアラバマ大学バーミングハム校で開かれる国際研究集会に出席して、1、2の結果を研究発表する。今年度は主として、ディラック方程式の強一意接続定理とディラック作用素の本質的自己共役性の研究を行った。先ず強一意接続定理については、DeCarli-大鍛冶の定理に関して、別証明をミュンヘン大学のHubert Kalfと与えて、Publ.RIMS,kyoto Univ.に投稿した。また、7月の「作用素論セミナー」(京大)、8月の「夏の作用素論シンポジウム」(函館)でもこの結果について講演を行った。次に本質的自己共役性については、質量項が関数である場合についてH.Kalfとの共同研究を行いProc.Japan Acad.に投稿した。これも現在(2月末)校正の段階にある。

これらの研究のために、6月にはカリフォルニア大学ロス・アンジェルス校の肥田晴三氏を、10月にはH.Kalf氏を日本に招聘し共同研究を行った。H.Kalf氏は「作用素論セミナー」(京大)などでも上記の結果を講演した。これらの研究のために、参考図書を当研究費で購入できたことは有益であった。研究代表者および研究分担者は、出来るかぎり多くの研究集会に出席して、関連する研究者との研究交流を行うように努めた。特に、研究代表者は、7月に韓国・光州市の全南国立大学で開かれた国際研究集会(The Fourth Workshop on Differential Equations)に出席し、立命館大学理工学研究所紀要(1998)に掲載された、ディラック方程式の固有値の非存在に関する結果を中心に講演した。H := ΣィイD63(/)j=1ィエD6αィイD2jィエD2 DィイD2jィエD2 + mβ+ V(x)IィイD24ィエD2( x∈RィイD13ィエD1, DィイD2jィエD2 = -IィイD7∂(/)∂xィイD2jィエD2ィエD7)
運動学習制御における内部モデル機能の長期記憶形成の解明に関する研究

プリズム適応課題において学習される短期記憶がどのような条件で長期記憶へ移行するのかについてヒトの行動実験で明らかにし(実験研究)、その結果に基づいて、理論的枠組みを構築し、クリニカルインデックスを開発する(理論研究)。このインデックスを使用して小脳に障害のある患者の短期記憶形成機能や長期記憶形成機能について分布を調査し記憶に関する小脳の障害を明らかにする(臨床研究)。以上の融合的研究により短期記憶の長期記憶への移行のメカニズムを解明することを目的とする。長期的に効果のあるリハビリテーションの開発の基礎的知見になることが期待される。
二重磁気共鳴法による希薄ドープ半導体の超低温・高磁場でのスピンダイナミクスの研究

磁気共鳴型量子コンピュータの有力な候補デバイスである、シリコン半導体中に希薄にリンをドープした試料(Si:P)について、量子計算のために必要とされる1 K以下の超低温および3テスラ以上の高磁場中で電子スピン共鳴(ESR)や核磁気共鳴(NMR)測定による基礎研究を行った。まず装置開発を行い、室温から0.1 K程度の超低温領域までの測定が可能なシステムを構築するとともに、特殊な共振器の開発により、ESR/NMR二重磁気共鳴測定が可能になった。このシステムを用いてSi:PのESR測定を行い、最大50%(熱平衡の数百倍)のリン核スピンの偏極を観測した。さらに詳細な測定を国際共同研究により行った。本研究の主たる目的は、シリコン半導体中に希薄にリンをドープした試料(Si:P)中の孤立ドナー電子スピンと核スピンのスピンダイナミクスを調べることである。Si:Pは磁気共鳴型量子コンピュータの有力な候補デバイスとされており、量子計算のために必要とされる1 K以下の超低温および3テスラ以上の高磁場中で磁気共鳴測定を行う。そこで、初年度は、共同研究者、研究協力者(外国人を含む)とともに以下の内容を行った。まず、希釈冷凍機を用いた超低温で測定可能な電子スピン共鳴(ESR)/核磁気共鳴(NMR)二重磁気共鳴測定装置の開発に着手した。共振器はNMRコイルを設置できるよう、凹球面と平面からなるオープンなミラー型共振器とし、多数の試作により、ESRを行うために適度な共振の鋭さ(Q値が5000程度)をもつ共振器形状、ならびに適度な結合度をもつカップリングホール形状を決定した。この共振器を使用して希釈冷凍機にホモダイン検波ESRシステムを組み上げ、125 GHz帯でSi:PのESR信号を検出した。さらに、平面ミラーを樹脂製の平板表面にメッキまたはスパッタリングによる金薄膜を形成させたものを用いても十分な共振が得られることを確認した。また、平板上でのマイクロ波の共振モードを乱さずにNMRコイルを設置できる位置を決定した。これらの成果により、本研究の最初の目的である1 K以下での低温でのESR/NMR測定の準備が整いつつある。また、国際的な共同研究によりフィンランドで行った実験において、動的核偏極効果により、リン核スピンの偏極度98%以上を達成するとともに、天然存在比5%のシリコン同位体(29Si)とリンとの相対的位置関係をスペクトル内で分解できることがわかった。これによりSi:Pを用いた量子計算におけるビット数拡張性の高さと量子計算実現の可能性の高さを示唆した。これらの成果を論文に公表した。昨年度までに、凹球面と平面からなるオープンなミラー型共振器の開発を行うとともに、希釈冷凍機ホモダイン検波ESRシステムを組み上げた。これを用いてSi:PからのESR信号は得られたが、信号強度が小さく、動的核偏極の観測には至らなかった。本年度は、前年度までの実績をもとに、共同研究者、研究協力者(外国人を含む)とともに、主に信号強度の改善に取り組んだ。まず前年度報告書記載の通り各パーツの点検等を実施し、減衰をより小さくした。また、実験上の問題として、共振器の共振周波数の温度変化を追えていないことの解決が必要と考えた。しかしSi:P試料が十分に絶縁体となる10 K程度以下まで冷却して調べる必要がある。そこで、ガラスデュワーを用いた共振器特性測定システムを作成して簡便に冷却できるようにした。ミラー型共振器の特性をミラー間距離やミラー平行度など詳細に調べ、十分に鋭い共振が得られる状態を見いだすことが出来た。標準試料として有機ラジカルDPPHおよびMgO中に希釈されたMn(II)イオンを用い、最低温度0.09Kまで約128 GHzでESR信号を観測することに成功した。およそ10の13乗スピン/ガウスの感度を達成した。並行して、NMRとの二重磁気共鳴のために必要な薄膜平面ミラーの製作方法の改善も試みた。スタイキャスト素材に金をスパッタする際に、母材の平面の平滑性が重要であることを見いだした。また共振特性(Q値等)の膜厚による変化を系統的に測定することにより、必要十分な膜厚を見いだした。当初は予期していなかったが、Si:P特有の問題により、共振器と試料の冷却を繰り返し行う必要が生じた。このために新たなプローブの作成が必要となった。そのために目標とする二重磁気共鳴測定には至っていないが、低温での共振器特性の測定ができるようになり、さらには十分に高い感度でESR測定に成功した。さらには二重磁気共鳴に必要な薄膜平面ミラーの最適化も進められている。以上から着実に目的とする超低温強磁場二重磁気共鳴測定へ進んでいると判断される。