hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
糸状性シアノバクテリアにおける新奇センサ-PASドメインの同定

前年度までに、私は糸状性シアノバクテリアの比較ゲノム解析により、25個の推定センサーPASドメインを見出し、その機i能を探索した。特にヘム結合・フラビン結合PASドメインについてセンサーとしての機能を同定した。それ以外にも、分子内あるいは分子間ジスルフィド結合を形成するPASドメインも見出し、レドックスセンサーとしての機能が予測された。本年度においては、これら22個のPASドメインについてゲル濾過による分子量決定を行った。PASドメインの中には、二量化に機能するものも報告されており、今回の22個のPASドメインの中にも二量化に機能するものがあるかを探索した。その結果、6つのPASドメインは二量体として存在し、二量化ドメインとして機能している可能性が高い。続いて、本年度は新たにPASドメインと近縁なGAFドメインに着目した。GAFドメインもPASドメイン同様、配列の保存性は低いものの、立体構造は高度に保存されている。その立体構造はPASドメインとよく似ており、近年はPAS/GAFスーパーファミリーとして認識されている。GAFドメインの中でも、特に開環テトラピロールを結合する光受容体型GAFドメインに着目した。光受容体型GAFドメインは、そもそも高等植物における赤色光吸収型と遠赤色光吸収型の問を変換する光受容体、フィトクロムにおいて見出された。シアノバクテリアには、フィトクロムのGAFドメインと似て非なるGAFドメインが豊富に存在した。そこで、これらの多様なGAFドメインの網羅的なクラスター解析を行い、それぞれのサブクラスの代表的なGAFドメインについて網羅的に生化学解析を行った。その結果、フィトクロムのGAFドメインとは全く異なる新規の緑色一赤色光吸収型光受容体、紫色一緑色光吸収型光受容体などが多数検出された。これら以外にも多様な光受容体型GAFドメインがシアノバクテリアには存在するので、今後もさらなる新規光受容体の同定が期待できる。先行研究において、我々は糸状性シアノバクテリアAnabaena sp.PCC 7120の網羅的比較ゲノム解析により、25個のPASドメインを推定センサーPASドメインとして見出してきた。この中には、1つの推定ヘム結合PASドメインと2つの推定フラビン結合PASドメインが存在した。推定ヘム結合PASドメインに関しては、レドックスに応答しうるセンサーであることを明らかにした。本研究においては、2つの推定フラビン結合PASドメインと全く機能が予測できない22個のPASドメインに関して、センサーとしての機能を探索した。Anabaena 7120には3つの推定フラビン結合PASドメインが存在し、2つは近縁種とオルソログ間で保存されているのに対し、残り1つは保存されていない。これらについて大腸菌でヒスタグ融合タンパク質として発現・精製したところ、前者2つは実際にフラビンを結合し、青色光に応答したのに対し、後者は全くフラビンを結合しなかった。このことは、先行研究における「進化的に保存されたPASドメインがより機能を保持する」という予測を裏付ける結果となっている。青色光に応答する2つのPASドメインに関しても、光応答性において有意な違いが検出され、機能分化していることが明らかとなった。全く機能が予測できない22個のPASドメインに関しても、全て大腸菌でヒスタグ融合タンパク質として発現・精製した。その結果、1つのPASドメイン以外全て精製することに成功した。これらの精製タンパク質について、吸収スペクトルの測定とICPによる金属定量により、新奇のリガンドの同定を目指したが、現在までのところ、新たなリガンドの同定には至っていない。今後、HPLCなどにより、更なるリガンドの同定を目指す。また、いくつかのPASドメインについて、DTT有無でのSDS-PAGEにより、酸化還元状態に応答して分子内・分子間ジスルフィド結合を形成することが明らかとなった。これらのPASドメインはレドックスセンサーとして働いている可能性が考えられる。

その結果、フィトクロムのGAFドメインとは全く異なる新規の緑色一赤色光吸収型光受容体、紫色一緑色光吸収型光受容体などが多数検出された。これら以外にも多様な光受容体型GAFドメインがシアノバクテリアには存在するので、今後もさらなる新規光受容体の同定が期待できる。
現代型訴訟における裁判官による法形成

アメリカ合衆国、西ドイツ、日本の先進諸国における共通した司法制度課題である裁判による法形成の問題は、とりわけ現代型訴訟と呼ばれる訴訟類型において顕著である。この領域では、紛争はただ単に原告、被告の訴訟当事者にとどまらず、訴訟外の第三者に対しても、一定の波及的効果を及ぼす。この波及的効果は、とくに法秩序の形成に寄与し、立法による法形成とは異なり、判例による法形成を意味する。しかしながら判例による法形成の問題は、判例の法源性、判例の拘束性と相並び古くてかつ新しい問題であるが、その中味については、必ずしも理論的解明がなされていない。とりわけ、裁判官の役割についての考察が欠如している。本研究は、こうした理論における「欠缺」を、アメリカ合衆国、西ドイツ、日本の比較を通して、うめ合わせるべく一つの仮説を提示しようとするものである。成果は、一冊のモノグラフィ-として、出版社より、「民事訴訟における裁判官の役割」と題する本を出版する予定である(本年5月刊行)。また比較研究は、「比較裁判論の試み」と題するモノグラフィ-を用意している。研究助成の中から、4回の研究会を開催し、アメリカ合衆国のバ-ガ-助教授、西ドイツのギレス教授、オランダのブランケンブルク教授、日本の小島教授を呼び、共同研究を行った。その中の第一回の成果は、ジュリスト誌に掲載してある。これらの研究を通して、一定程度の寄与を学会になしえたのではないかと考えている。
ウイルス移行タンパク質により細胞膜上に誘導される細管状構造の形成メカニズムの解明

前年度までの実験で、孔辺細胞において移行タンパク質が原形質連絡(PD)に局在せず、細胞質に凝集する変異体(91-10)が単離された。本年度はこの91-10の変異原因遺伝子のマッピングを行なった。まず、91-10(Colombia-0バックグラウンド)をエコタイプLerdsbergと交配を行いF2個体群の中から表現系を示す74個体を集め遺伝子マーカーによるマッピングを行なった。その結果シロイヌナズナ第一染色体の18.40 Mbpから19.45 Mbに原因遺伝子が存在していることが示された。91-10変異体のこの領域を次世代シーケンスによって配列解析すると、データベース上のColumbia-0ゲノム配列と比較して、タンパク質コード領域の非同義置換変異が4箇所存在することがわかった。さらに、遺伝子の発現量とエチルメタンスルホン酸で誘導される変異の傾向を考慮すると4箇所の変異のうち2箇所の変異のいずれかが原因である可能性が高いと考えられた。さらにウイルス移行タンパク質のPD局在に関わる可能性の高いタンパク質としてsynaptotagmin 1 (SYT1)が知られているため、SYT1の解析を合わせて行った。SYT1は動物や酵母で小胞体-細胞膜接着部位に存在することが知られているが、植物細胞においてはその細胞内分布は詳細に調べられていない。そこで共焦点顕微鏡と全反射蛍光顕微鏡を用いてSYT1の細胞内局在を観察したところ、SYT1は小胞体上の管状の領域に局在した。さらに動画を観察すると、SYT1が局在している領域は静止しており、SYT1が局在していない小胞体の領域は活発に細胞内を動いていることがわかった。この小胞体上の動かない領域が小胞体-細胞膜接着部位であると考えられた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の1年目の計画では原形質連絡上に細管状構造を形成するウイルス移行タンパク質を蛍光タンパク質と融合させクローニングし、誘導プロモーター制御下で発現可能な形質転換シロイヌナズナとBY-2培養細胞を作出作成する予定であった。これらの形質転換体を用いてi)ウイルス移行タンパク質形質転換シロイヌナズナを用いた細管状構造形成変異体の単離、ii)形質転換BY-2を用いた細管状構造の形成時の細胞骨格の変化の観察、を行う計画であった。しかし4種類のウイルスの移行タンパク質について一過的発現系でその局在を観察したところ、いずれも原形質連絡もしくは細胞膜に局在したものの、原形質連絡から細管状の構造を形成するものが存在しなかった。i)ウイルス移行タンパク質形質転換シロイヌナズナを用いた細管状構造形成変異体の単離細管状の構造を形成する蛍光タンパク質融合移行タンパク質を得るのに時間がかかると判断されたため、4種ウイルスのうち原形質連絡への局在が確認された移行タンパク質をシロイヌナズナに形質転換し、誘導プロモーター制御下で発現する個体を作出した。この形質転換個体は発現を誘導すると一過的発現時と同様に原形質連絡に特異的に局在したことから、この個体から得られた種子を変異原処理し、原形質連絡へ局在することができなくなる個体を選抜することとした。現在は変異現処理した種子の当代(M1)の個体を育成している段階であり、次代(M2)で局在に変化がないかスクリーニングを実際に行う予定である。ii)形質転換BY-2を用いた細管状構造の形成時の細胞骨格の変化の観察細胞骨格をラベルするBY-2形質転換体を得たものの、細管状構造を形成する蛍光タンパク質融合移行タンパク質が確立できていない。このため下記に示す方法によって対策を行い現在実験を進めている。蛍光タンパク質を融合したウイルス移行タンパク質を発現させ局在を確認したが、原形質連絡には局在したものの、既報とは異なり細管状構造の形成を確認することができなかった。1つ目の実験計画である、「ウイルス移行タンパク質形質転換シロイヌナズナを用いた細管状構造形成変異体の単離」については、原形質連絡に局在する移行タンパク質を用い変異体をスクリーニングすることとした。こちらの計画はウイルス移行タンパク質を誘導プロモーター下で発現する形質転換シロイヌナズナの確立に成功し、変異原処理は当初の計画通りに遂行できている。しかし、2つ目の実験計画である「BY-2細胞における細管状構造の形成時の細胞骨格の変化の解析」については計画より遅れている。実験計画では原形質連絡(PD)上に細管状構造を形成する移行タンパク質を蛍光タンパク質標識し、誘導プロモーター制御下で発現する形質転換シロイヌナズナを作出し変異原処理を行う予定であった。しかし、形質転換したシロイヌナズナでは移行タンパク質がPDに局在する様子は観察されたものの、予想と異なり細管状構造を形成する様子が観察されなかった。複数種類のウイルスの移行タンパク質を形質転換し検討を行ったが、結果として細管状構造を安定的に形成する形質転換シロイヌナズナを得ることはできなかった。原因の究明には大幅な研究計画の遅延が予想されたため、研究計画を変更し、細管状構造を形成しない個体を用いて変異原処理を行い、移行タンパク質のPDへの局在が異常になる変異体を単離することとした。

変異原処理を行った種子の次代について約200ラインの移行タンパク質のPDへの局在を確認したところ、PDがないとされる孔辺細胞において移行タンパク質がアグリゲーションを形成する変異体が単離された。また実験計画では、誘導プロモーター制御下で、蛍光タンパク質標識された移行タンパク質を発現する形質転換BY-2培養細胞を作出する予定であった。しかし、BY-2培養細胞に形質転換を行い抗生物質で選抜を行ったが、得られた形質転換ラインは誘導をかけてもいずれも蛍光を発さなかった。おそらく、これらのBY-2細胞は形質転換されているにもかかわらず、蛍光タンパク質融合移行タンパク質を発現していないと考えられた。ウイルス移行タンパク質が細管状構造を形成しなかったため、原形質連絡への局在性を指標とする変異体スクリーニングに変更を行った。また、BY-2培養細胞でウイルス移行タンパク質を発現する予定であったが計画通りに発現せず、発現ベクターの検討を行っている。前年度までの実験で、孔辺細胞において移行タンパク質が原形質連絡(PD)に局在せず、細胞質に凝集する変異体(91-10)が単離された。本年度はこの91-10の変異原因遺伝子のマッピングを行なった。まず、91-10(Colombia-0バックグラウンド)をエコタイプLerdsbergと交配を行いF2個体群の中から表現系を示す74個体を集め遺伝子マーカーによるマッピングを行なった。その結果シロイヌナズナ第一染色体の18.40 Mbpから19.45 Mbに原因遺伝子が存在していることが示された。91-10変異体のこの領域を次世代シーケンスによって配列解析すると、データベース上のColumbia-0ゲノム配列と比較して、タンパク質コード領域の非同義置換変異が4箇所存在することがわかった。さらに、遺伝子の発現量とエチルメタンスルホン酸で誘導される変異の傾向を考慮すると4箇所の変異のうち2箇所の変異のいずれかが原因である可能性が高いと考えられた。さらにウイルス移行タンパク質のPD局在に関わる可能性の高いタンパク質としてsynaptotagmin 1 (SYT1)が知られているため、SYT1の解析を合わせて行った。SYT1は動物や酵母で小胞体-細胞膜接着部位に存在することが知られているが、植物細胞においてはその細胞内分布は詳細に調べられていない。そこで共焦点顕微鏡と全反射蛍光顕微鏡を用いてSYT1の細胞内局在を観察したところ、SYT1は小胞体上の管状の領域に局在した。さらに動画を観察すると、SYT1が局在している領域は静止しており、SYT1が局在していない小胞体の領域は活発に細胞内を動いていることがわかった。この小胞体上の動かない領域が小胞体-細胞膜接着部位であると考えられた。ウイルス移行タンパク質が細管状構造を形成しなかった原因として、融合させた蛍光タンパク質が関係しているのではないかと考えている。対策として、現在は蛍光タンパク質を融合させない移行タンパク質をクローニングしている。BY-2細胞の輪郭が細胞骨格マーカーで区別できるため、蛍光タンパク質を付加せずに細管状構造を形成したBY-2細胞を判別することができると考えられる。BY-2に形質転換をして試すと時間がかかると考えられるため、パーティクルボンバードメントの一過的発現系で、細管状構造が確認されるか試す予定である。
古代日本語述語形式における語彙と文法の交渉に関する研究

本研究では、古代日本語について以下の三点を論じた。第一は、これまで理論的な位置づけが明確とはいえなかった述語形式の位置付けである。大きく二種に分ける理解を提案し、そのうちの一種(アスペクト及びパーフェクトに関わるもの)が動詞語尾との強い関連(歴史的・原理的な連続性)を持つ点で、ヴォイスに関わる形式と共通点があることを示した。第二は、「文法化」研究のあり方の検討である。「けり」を中心に、述語形式の意味変化と体系とのかかわりの問題を検討した。第三は、動詞基本形の問題である。アスペクト形式(「つ」「ぬ」)が持つ用法の広がりとのかかわりについても見通しが得られるような、基本形の理解を追究した。今年度前半期には、昨年度来行ってきた調査を踏まえ、さらに「つ」「ぬ」の用法の検討をすすめ、話手の判断を表している側面(山田文法で言う「統覚の運用を助くる」複語尾に位置づけられそうな面)と、動詞語彙の転換を行う側面(同じく山田文法で言う「属性の作用を助くる」複語尾に通ずる面)の両面を、以前の論文で「たり(り)」や「(ら)る」の理解について示唆してあった方向(動詞の派生語尾から転換したものとして理解する)に従って理解する可能性を追求した。このような方向の検討によって、代表者の「(ら)る」(「(ら)ゆ」)に関する理解をより大きな文脈に位置づけることが可能になり、代表者の議論に対してなされた批判に答えることが出来ると考えてのことでもあった。さて一方、「つ」「ぬ」を考える際の大問題として、その振る舞いの特殊性がある。野村剛史「源氏物語のテンス・アスペクト」(『講座源氏物語研究8源氏物語のことばと表現』おうふう, 2007)や鈴木泰『古代日本語時間表現の形態論的研究』(ひつじ書房, 2009)が指摘するように、「つ」「ぬ」が使われそうな環境で、現れず、基本形があらわれることがあるのである。この問題を考える過程で、運動動詞の基本形(終止・連体形)による終止について再考する必要が生じた。そこで、今年度後半期は基本形終止の問題に重点を移して検討を行った。「つ」「ぬ」の意味の広がりの記述、基本形終止の問題、いずれについても、いくつか検討すべき問題が残ったため、今年度中の活字化には至らなかったが、基本形終止の問題については、日本語文法学会第14回大会シムポジウム「動詞基本形を考える」(2013年11月30日)での口頭発表に結実した。申請時の予定では、今年度は古代語の「(さ)す」(と他動詞語尾との関係)と「つ」「ぬ」「ふ」といった文法形式を中心に扱っていく予定であり、前提となる理論的研究や先行研究の整理と、関係する現象についての用例の採取と整理をすすめ、研究の進展によっては、逐次、議論の活字化を進めていく予定でいた。しかしながら、理論的研究を整理していく過程で、文法形式の意味変化(これは従来も考えてきたポイントである)について、もう少し考えを固めていく必要をおぼえたこと、本研究課題の前提の一つとなっている「(ら)る」に関する研究(「出来文」説への疑問をふくむ)について、「出来文」説の支持者の一人である川村大氏から批判を受け(「動詞ラル形述語文と無意志自動詞述語文との連続・不連続について」国語と国文学89-11/2012年11月)、その対応を検討する必要が生じたこと、の二点によって、当初の予定以上に、研究の基礎や前提の部分の考察に時間をかけることとなった。「(ら)る」について自説の全面的な変更が必要であるかどうかについては今のところ結論が出ていないが、文法形式の意味変化については徐々に見通しを得ており、国立国語研究所共同研究プロジェクト「日本語文法の歴史的研究」の研究発表会(於:国立国語研究所2012年9月4日)において、成果の一部を利用した発表を行った。昨年度までの準備作業にもとづいて、三つの点を追究した。第一は、「つ」「ぬ」との対立を意識した基本形理解の深化である。昨年度の研究発表を展開し、基本形についての考えを論文化した(「「無色性」と「無標性」ー万葉集運動動詞の基本形終止、再考ー」日本語文法14-2)。研究代表者のこれまでの研究を見直し、本研究課題(および今後の研究)につなげる位置にあるような議論ができたと考える。

第二は、これまでその特異性が指摘されながら、その中身があいまいなままであった中間的性質を持った述語形式(中間的複語尾)の性質に関する検討を行った(成果は、『日本語文法史研究2』ひつじ書房に掲載の論文として公表)。大きく二種に分類し、第一種(「ず」「べし」)は文末にのみ現れる形式と共通性を持ちつつ別の解釈が可能なもの、第二種(「つ」「ぬ」「たり(り)」)は動詞の語尾と歴史的にも性質的にも連続性を持つ点で「(ら)る」「(さ)す」「しむ」などと共通点を持つものと理解した。この二つ目の点は、「文法化」研究に対して視点を提供する議論でもあると同時に、古代語の述語体系を考える研究代表者の長期的な研究目標にとっても重要なものであり、体系記述に当たって懸案となってきた問題の一つに見通しを得ることができたと考えている。さらに第三の課題として、第一の点、第二の点に関する成果を踏まえ、その見通しを具体化すべく、個々の中間的な複語尾について、個別の検討を行った。具体的な業績を上げるには至らなかったが、その記述と説明の方針について、見通しを得ることができた。第三の点について、具体的な成果を提示できない憾みは残ったが、今年度の研究によって、本研究課題について、所期の目的を果たし、一定の成果を挙げることが出来たと考える。日本語学・日本語史昨年度は、研究代表者の「(ら)る」(「(ら)ゆ」)の議論に対してなされた批判に対する応答を検討していたこともあり、本来のテーマの追求に関しては出遅れていたが、今年度は、その問題をより大きな文脈に位置づけることによって、代表者自身のこれまでの研究や、本研究の本来的なテーマと関連づける糸口を見出した。残念ながら、いまだ活字化には至っていないため、目標を完全に達成したとは言いがたい状況だが、研究のまとめとして位置づけている来年度に向けて、ある程度の見通しは得られたと考えている。今年度については申請時の段階から、基礎作業(理論的研究や先行研究の収集と検討、用例の採取と整理)を中心にした研究を行う予定であったから、その意味では予定通りである、ともいえる。基礎作業の段階とはいえ、研究成果の公表(とくに論文化)は行っていくことを考えていた。しかし、「研究実績の概要」欄にも記したような状況の変化により、研究の対象に多少変化が生じたこともあって、研究課題の前提部分の検討(自説の再考や理論的背景の考察)を、今年度の研究の中心とせざるをえなくなった。結果として、予定していた個々の文法形式に関する事実整理と検討を終わらせるまでには至らなかった。また、研究が進展した部分(文法形式の意味変化の過程に関する考察)に関しても、研究会などでの発表を行って議論を詰め、成果をブラッシュアップしている段階であって、いまだ研究を論文にまとめるには至っていない。自説の再検討作業の過程で、別途考えがすすんだ部分があり、必ずしも研究が遅れているともいえないが、当初の研究計画からすれば、「やや遅れている」と判断することになるかと考える。今年度、検討してきた個別形式の課題(基本形の問題、「つ」「ぬ」の問題)については、いくつか積み残した問題があり、活字化に至らなかった。そうした問題について、調査と検討を行い、課題の細部を詰めていきたい。一方、より大きな問題(「つ」「ぬ」などを述語体系にどう位置づけるかという問題)については、問題を検討する中で、話手の判断を表している側面(山田文法で言う「統覚の運用を助くる」複語尾に位置づけられそうな面)と、動詞語彙の転換を行う側面(同じく山田文法で言う「属性の作用を助くる」複語尾に通ずる面)の両面を持った述語形式にも、いくつかの類型が考えられることが明確になってきた。
整形外科領域の再生医療におけるiPS細胞由来間葉系幹細胞の役割

iPS細胞由来間葉系幹細胞(Msenchymal Stem Cells:以下MSC)を用いる前に、ヒトプライマリーMSCを用いた骨・軟骨・脂肪への分化誘導法を計画した。今後のin vivoでの細胞移植研究で骨欠損をモデルを用いた骨再生を計画しており、MSCから骨への分化誘導法については短期間かつ簡便に分化誘導できる方法について検討した。またヒトiPS細胞とゲノムバックグラウンドを共有する人からMSCを抽出する方法について検討した。MSCの抽出法についてこれまでの報告されている論文を参考にしながら、抽出から培養、保存までの細胞培養方法について調査し検討した。ヒトiPS細胞由来のMSCを細胞移植治療に用いる場合、未分化細胞の残存に伴う合併症(奇形腫形成など)の可能性が懸念される。我々が分化誘導に成功したヒトiPS細胞由来MSCをin vivoにいて細胞移植し、移植した細胞が腫瘍形成しないかどうかを検証する実験を計画した。移植動物は免疫不全マウスに決定し、マウス飼育環境の準備、および細胞移植に必要な実験・研究施設の選定を行った。また細胞移植の際に使用する担体(キャリアー)の種類について検討し、MSCの生着条件の良い担体の種類について過去の論文を調査し検討し、コラーゲンスポンジを候補の一つとし、今後コラーゲンスポンジを含めた幾つかの担体を購入し細胞移植前の担体内での細胞培養が可能かどうかについて検討する予定である。このような検討項目を元に、平成31年度につながる実験計画の作成、実験場所の確保を行った。間葉系幹細胞の培養条件などが一定せず、条件検討に時間が要している。研究に対する時間を増やし、研究をより前に進めるように努力する。臨床と研究とのバランスを保ちながら、研究がより前に進めるように努力する。このような検討項目を元に、平成30年度につながる実験計画の作成、実験場所の確保を行った。細胞移植実験に必要な環境(動物施設細胞培養施設)の整備に時間がかかっている。今後は協力研究者の確保や共同研究も模索しながら、早期にin vivo実験に着手できるようにしていく予定である。ヒトiPS細胞を用いた研究は、実験準備や環境整備に時間と費用がかかることが課題である。ヒトiPS細胞由来MSCの分化誘導を京都大学iPS細胞研究所と共同研究で行うことで、研究の加速化と効率性を改善することを検討している。また京都大学iPS細胞研究所との共同研究の中で、同一遺伝子プロファイルを持ったヒトiPS細胞由来MSCとヒトプライマリーMSCの作成方法を検討するとともにそのようなMSCがすでにあるかについても議論を重ねていく。

動物実験に関して、骨欠損モデルを安定して作成するには技術が必要であり、国内のすでに骨欠損モデルを作成している研究施設に出向き、同モデル作成の方法について指導を受けることで、より効率的に動物実験モデルを作成できるように準備を進める方針である。研究に対する時間を増やし、研究をより前に進めるように努力する。臨床と研究とのバランスを保ちながら、研究がより前に進めるように努力する。平成29年度は具体的な研究は実施せず、研究計画の作成および実験の場所の確保のため検討するために時間を要した。平成30年度以降、細胞培養に必要な機材や培地の購入および実験動物の購入に研究費を使用する予定である。また、データ解析に関するパソコンや統計ソフトの購入を計画している。研究計画に遅れが生じているために、研究機器・試薬の購入が滞っているため次年度に研究費を持ち越すこととなった。次年度は研究最終年度であるため、十分な計画のもと研究を行う予定である。
原子の誘電体表面相互作用のエヴァネセント波による分光的研究

Cs原子を封入した高真空プリズム付きセルを製作し、実験によりエヴァネセント光の特性を調べ、表面近傍ではCs原子の発光もエヴァネセントモードになることを確認した。以下研究成果をまとめると1)周波数安定化半導体レーザーを用いて表面近傍のCs原子をクロスビーム法で分光し、ドップラーフリー信号に近い信号を得た。この結果より、エヴァネセント光の波数ベクトルの表面に垂直成分k_zは虚数であり、その侵入深さが波長以下であることを確認した。2)半導体レーザーのエヴァネセント光を用いて表面近傍のCs原子の吸収実験を行い、Cs原子の熱運動によるドップラー幅が入射角とともに増加することを始めて確認した。これはエヴァネセント光の波数ベクトルの表面に平行成分k_xが入射光の波数ベクトルk_0より大きいことを示している。いいかえればCs原子が受け取るエヴァネセント光の光子の運動量はhk_0より大きくなるという興味ある現象を実証している。3)光が誘電体から入射し、真空との境界面で全反射するときの臨界角をθ_cとする。もし表面近傍のCs原子が孤立していれば、そのCs原子の発光は必ずθ<θ_cのみに観測されるはずである。逆にCs原子の発光した光子が表面分極と相互作用し、エヴァネセントモードにあればθ>θ_cでも発光が観測されることになる。我々は実験的にCs原子の発光をθ>θ_cで始めて確認し、Cs原子の発光がエヴァネセントモードにあることを示した。しかも、スペクトルの拡がりや周波数シフトと思われる信号も観測した。以上の結果はエヴァネセント光の性質を明らかにするとともに表面近傍原子と表面分極との相互作用が実験的に測定できたことを示している。
骨粗鬆症と大理石骨病モデルマウスの耳小骨リモデリング異常による聴覚障害の検討

破骨細胞が増加しているOpgKOマウス(骨粗鬆症マウス)は難聴を呈するが、骨粗鬆症薬を投与し形態、機能ともに予防させた。また破骨細胞が減少している大理石病モデルマウスでも難聴があることを見いだした。この結果、骨粗鬆症を有する難聴者に対して骨粗鬆症薬を投与する臨床研究を開始している。1.破骨細胞増加と難聴Osteoprotegerin(以下Opg)というサイトカインが、破骨細胞の分化制御に関わるだけではなく、耳小骨の維持のために重要であることをわれわれは示していた。慢性中耳炎や耳硬化症などの難聴疾患において、耳小骨の形態異常には破骨細胞が減少し、opgが関与していることを明らかにした。進行性難聴を呈するOpgノックアウトマウス(Opg-/-マウス)に対して、骨粗鬆症薬であるビスフォスフォネートを9週間に投与したところ、対照群(Opg-/-マウスで生理食塩水を投与した群)に比べて、耳小骨の形態変化を予防し、進行性難聴を予防しえた。MCTの測定において、耳小骨の狭小化、短小化、骨容積の低下を予防し、特につち骨柄、きぬた骨長脚、アブミ骨脚、底板などの形態を正常に近い形態に保持することが可能であった。さらにOpg-/-マウスの腰骨においてもビスフォスフォネート投与によって、骨梁の正常化を示していたことがμCTによって示された。この知見は、真珠腫性中耳炎による耳小骨の骨溶解、耳硬化症におけるアブミ骨の海綿状変化・などに対して骨粗握症薬が予防効果を示す可能性があることを示している。2.破骨細胞欠損と難聴一方、破骨細胞が欠損した大理石骨病マウスモデルとしてRANKLノックアウトマウス、Fosノックアウトマウスを用いたが、どのマウスにおいても、耳小骨容積が増加し、高度難聴を呈していた。ただし、アブミ骨底板、内耳骨包への変化は認められなかった。耳小骨は人体において最も小さい骨であり、機能的には中耳において音を伝導させる上で重要である。一般的に骨はリモデリングという機構をもち、常に骨を壊して再構築することを繰り返しているが、耳小骨におけるリモデリングについては報告がなく、リモデリングの異常がどんな病態をひきおこすかも不明である。そこで、われわれは、破骨細胞が増加しているOsteoprotegerinpノックアウト(以下OpgKOと略す)マウスは骨粗鬆症モデルマウスとして知られているが進行性難聴を呈していること、その原因としてアブミ骨と内耳骨包の固着が存在することから耳硬化症モデルとして考えられることを発見した。このOpgKOマウスに対して、9週間かけて骨粗鬆症薬を腹腔内注射で投与したところ、ツチ骨柄の狭小化やアブミ骨と内耳骨包の固着を予防し、機能的にも難聴の進行を予防することができた。また、全身の骨の密度が改善されていた。本研究に用いた骨粗鬆症薬がすでに臨床応用されている薬剤であることから、本実験結果に基づいて骨粗髪症を有する耳硬化症患者に対して骨粗鬆症薬を投与する臨床研究を開始している。一方、Fos, RANKLなどの破骨細胞を分化させる因子が欠損すると破骨細胞が減少することが知られており、大理石病モデルと考えられる。FosKOマウス、RANKLKOマウスとも共通して耳小骨の骨径が太くなり、難聴があることを見いだした。この結果から、破骨細胞数が過剰でもあるいは、過小でも難聴をきたすことが解明された。耳小骨の骨リモデリングという概念が聴力機能にも重要であると結論づけた。
対数ピカール多様体の幾何と応用

本研究課題では、対数アーベル多様体の幾何学、および、その応用として、対数ピカール多様体に関する研究を実施した。得られた成果は次のとおりである。弱対数アーベル多様体という概念を導入し、そのような多様体は有限表示であることを示し、またその多様体の完備モデルを構成した。対数ピカール多様体に応用し、ある退化ピカール多様体のコンパクト化が得られる。なお、対数アーベル多様体に関する研究は加藤和也氏、中山能力氏との共同研究である。本年度、実施した研究はおもに、完備離散付置環上の対数アーベル多様体の研究、対数アーベル多様体の射影モデルの研究、ピカール多様体の自己双対性の研究である。対数アーベル多様体に関する研究は、加藤和也氏(米国、シカゴ大学)、中山能力氏(一橋大学)との共同研究である。完備離散付置環上の対数アーベル多様体の研究において、ファイバーごとの偏極可能性を弱めて、許容対合を利用した弱対数アーベル多様体を導入した。弱対数アーベル多様体は、複素解析的な類似で言えば,代数的な対数複素トーラスに対応する概念である。完備離散付置環上の弱対数アーベル多様体に関して、部分的な偏極を課した対象のなす圏を完備離散付置環やその分数体上で考える。このとき、これらの圏の間の圏同値が得られた。さらに偏極を課した対数アーベル多様体の圏への拡張を現在、研究中である。対数アーベル多様体の射影モデルを偏極から構成するために、双拡大を利用して研究を進めた。対数構造に付随して定義されるいくつかの双拡大を利用して、テータ関数から射影モデルを構成する方法がわかった。現在、詳細を検討中である。対数ピカール多様体について、上述の圏同値を利用して、自己双対性などの幾何的な性質を示すために、対数アーベル多様体と並行して、双拡大を研究した。自己双対性を証明するために必要な双拡大の性質が明らかになった。このように、対数アーベル多様体に関する圏同値にはさまざまな応用があり,重要である。本年度に得られた主な研究成果は2つある.1つは,対数アーベル多様体の有限表示性であり,もう1つは,完備離散付値体上の対数アーベル多様体の完備性である.対数ピカール多様体の幾何を研究するために,この種の多様体の完備性は重要である.対数ピカール多様体は対数アーベル多様体なので,より一般に,対数アーベル多様体の完備性に関して,研究を実施した.対数アーベル多様体に関して,加藤和也氏(米国,シカゴ大学),中山能力氏(一橋大学)との共同研究も実施している.以下,研究成果について説明する.まず,対数アーベル多様体の有限表示性を証明した(上記,共同研究).対数アーベル多様体のこの性質により,整数環上有限生成な環の上で定義された多様体に帰着できる.また完備性を議論する上で必要な性質でもある.なお,対数アーベル多様体は代数多様体ではなく,対数構造を利用して定義した対数代数空間であることに注意する.次に,完備離散付値環上の一定のトーラス階数を持つ退化から定まる対数アーベル多様体について,その台空間にあたる空間の完備性を証明した.具体的には,対数1モチーフの場合に帰着し,付値体上の切断を付値環に一意的に延長されることを示した.後者のポイントは対数アーベル多様体に付随する対合の許容性である.この結果により,完備扇に伴う対数アーベル多様体のモデル(これは対数構造を持つ代数空間)が完備であることがしたがう.また,対数ピカール多様体の場合,半アーベル多様体であるようなピカール多様体のコンパクト化が,対数構造を用いて自然に構成されたことを意味する.本年度,実施した研究は主に,対数アーベル多様体の特別なモデルの構成,弱対数アーベル多様体に関連した双拡大,半安定曲線の対数ピカール多様体における双対性である.対数アーベル多様体に関する研究は,加藤和也氏(シカゴ大学,米国),中山能力氏(一橋大学)との共同研究である.対数アーベル多様体には,アーベル多様体の退化に現れるトーラスの指標群に関係した対応する自由アーベル群上の対合がある.これを用いて,従来の代数空間や代数多様体で,対数アーベル多様体を生成するモデルの研究を実施した.具体的には偏極の条件を少し弱めた形で課した,弱対数アーベル多様体における特別なモデルの研究を進め,いくつかの特別な扇を構成した.この扇は,退化アーベル多様体の構成に利用されており,本研究において重要である.次に,完全退化の場合に,対数アーベル多様体上の双拡大と,トーラスの指標群の間の対称な準同型との関係を明示的に与えた.この関係を対角線集合に引き戻した主束を,テータ関数と同様の関係式で表されることが結論できた.

最後に,半安定射影曲線の対数ヤコビ多様体において,テータ因子で定まる主偏極の拡張を研究した.この偏極は自己双対性に関係した重要な偏極であり,一般ヤコビ多様体の拡大に対して,その上の主偏極の構成に帰着されることがわかった.本研究では,対数アーベル多様体における完備モデルの理論を確立し,対数アーベル多様体やピカール多様体の上の偏極に関する基礎的な成果が得られた.数物系科学本研究の目的は退化多様体のピカール多様体を対数構造の観点から研究することである。この目的のために、半安定多様体のピカール多様体を対数アーベル多様体として拡張する研究を進めている。これまでの研究により、完備離散付値環上の対数アーベル多様体の族に関するマンフォードの構成の一般化が整備されつつある。対数ピカール多様体にこの対数アーベル多様体の理論を応用することで、従来のピカール多様体に関する研究が自然に拡張される。研究実績の概要のとおり、対数アーベル多様体の基礎理論の進展により、ピカール多様体に関する自己双対性の研究が進展しているので、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。本研究の目的は退化多様体のピカール多様体を対数構造の観点から研究することである.この目的を達成するために,半安定多様体のピカール多様体を対数アーベル多様体として拡張する研究を進めている.今年度の研究により,対数アーベル多様体の有限表示性と,完備性に関する成果が得られた.本年度の予定は,対数ピカール多様体の構成や,その多様体を代表するモデル(代数多様体)の研究であった.研究実績の概要のとおり,対数ピカール多様体の構成や幾何学の基礎研究が進展したので,本研究はおおむね順調に進展していると考えられる.対数ピカール多様低の完備性、射影性、それらのモデル、および双対性を、対数アーベル多様体の観点から研究を遂行する。射影性では、対数アーベル多様体上の対数構造に付随する主束や双拡大を利用する。また、このような束に関して、完備離散付値環上の形式的な対象と代数的な対象の比較定理を研究する。最終的には、完備離散付値環や完備離散付値体上の対数アーベル多様体のなすいくつかの圏の間の圏同値の証明を目指す。これらの対数アーベル多様体に関する研究は、加藤和也氏(米国、シカゴ大学)、中山能力氏(一橋大学)との共同研究であり、現在、進行中である。次に、これらの研究を、対数ピカール多様体の研究に応用する。とくに圏同値を用いて、なめからな射影多様体における幾何を対数的なめらかな退化多様体の幾何へ、自然に拡張できることが期待される。このような幾何として、対数的なめからな曲線に関する自己双対性を研究する。従来の方法では、自己双対性を拡張する際、退化多様体のピカール多様体のコンパクト化に対して、その双対多様体の構成が複雑である。そのため、自己双対性などの幾何を扱うのが難しくなる。対数アーベル多様体論を用いた本研究では、よい退化アーベル多様体まで含めた双対対数アーベル多様体など、従来の理論が自然に拡張されることを目標としている.したがって、これまでの退化多様体のコンパクト化に付随した個別な議論が簡易化されることが期待される。今後も引き続き,対数ピカール多様体の完備性,およびその対数多様体のモデルの完備性を対数アーベル多様体の観点から研究を遂行する.対数ピカール多様体や対数アーベル多様体は対数代数空間という対象である.これらは代数多様体ではないが,研究の手段として,そのモデル(代数多様体)が豊富にある.それらのモデルは扇から定まる.とくにモデルが完備である場合が重要であると考えられる.
傾斜不均質層による弾性反射波の合理的エネルギ計算法に関する研究

不均質層の非破壊検査に関連し、弾性波の多重反射透過に関連する研究が多く報告されてきている。今日的な傾斜機能材料の力学的理論解析は、数値的な解法に依らなければ一般には難しなる。不均質体の解析のほとんどは、2種類の接近法に分類することが出来る。一つは薄い均質な層を数多く積み重ねて近似するもので、数値計算量のかなり多くなりがちな接近法となる。もう一つは、材料内部の不均質特性を表現する限定された関数を導入して、理論解析する接近法である。この際の関数は、支配方程式が理論的に扱えやすい解をもつように、選ばれたものでなければならない。いずれも満足できる接近法ではないので、これらを改善するために、本課題研究では新しく考えた基本要素を導入し、線形不均質層要素(LILE)と命名した。LILEの音響インピーダンスは、厚さにわたって要素ごとに独立に線形変化させることが出来るので、この積み重ねによるモデルは、少ない要素数で実際のいろいろな不均質体に対応でき、積層モデルの適応性をかなり改善する。そして多層構造に積み重ねる定式化は、伝達マトリックス法によって組織的に行われる。例としてLILE積層モデルを、傾斜不均質層に斜めに入射するSH波の反射透過問題に応用して示した。積層モデルをつくる手順を説明し、反射波強度の計算結果をエネルギー保存則を満足することを示し、このモデルが音響インピーダンスの変動にすぐれた適合性を有することを確認した。これらの結果より、従来の均質層を重ねる手法に比較して有利であり、LILEは不均質材料の難しい動的問題の解析要素として有望である。現時点で、積層要素の厚さが非常に薄いとき、LILEの基本解の関数値を評価することが難しくなる問題が浮上している。これは、LILEの適用性を更に拡大するためにも、解決しなければならない点となっている。本課題研究を円滑にするため、従来の研究蓄積を基に、論文にまとめて公表した。すなわち、傾斜不均質層による反射と透過の問題を、具体的にSiC-TiC組成の傾斜機能材料を例にして解析し「傾斜不均質介在層に対する弾性波の反射エネルギー計算」と題して(日本機械学会論文集:1994年,A編、第60巻、1579-1584頁)公にした。その後この解法を、弾性波が斜め入射する場合に拡張して、その成果を「傾斜不均質層界面層による弾性SH波の反射(動弾性二次元解析)」と題して(日本機械学会材料力学部門講演論文集,No.940-37,Vol.A,p.28)研究発表した。更に、逆傾斜を有する不均質体、すなわち波の伝播と共に、音響インピーダンスの小さくなる不均質体の場合の解法を整理した。従来の手法をそのまま用いると、線形不均質要素層に対して解析解として与えられる基本解の評価が難しくなるが、座標変換を併用することによって評価を可能にした。これによって任意に変動する不均質体の解析へ、大きく研究が前進した。この成果は、ウィーン(オーストリア)で1995年4月10日14日に開催予定の国際会議Second International Conference on Mechanics of Jointed and Faulted Rock(MJFR-2)に受理され、“Reflection of Elastic Waves by a Gradient Inhomogeneous Layer"と題して発表予定である。以上は本課題に関する平成6年度の研究実績である。反射強度の周波数依存性に基づく巨視的傾斜不均質性の解明は、本研究で導入された線形不均質要素の利用法研究として、所期の目的の通りに進んでいる。

LILEの柔軟な利用法をめざし、不均質パラメータの適用範囲を広げて検討したところ、虚数次変形ベッセル関数の精度を確保することが、新たな課題として浮上した。これは用いる要素(LILE)の厚さを極端に薄くした時に生ずる。更なる研究を続けることが肝要である。いずれにしても、研究の進展に伴って現れるこのような問題があっても、LILEを使用する方法の優位性に変わりはない。
匂い情報処理の高度化ためのQCM匂い計測装置の開発と匂い情報処理への応用

本研究では、水晶振動子(QCM)を用いた匂い計測装置を新たに開発し、計測データに独立成分分析による匂い信号の独立成分を抽出した。さらに、それらの独立成分で類似したものを自己組織化特徴地図法でクラスタリングし、匂いの基本成分を求めた。また、ガスクロマトグラフィ(ガスクロ)を用いて、匂いの基本要素の化学組成の抽出を行った。匂いの基本成分で匂いを表現する匂い分解および匂いの基本要素の化学組成を匂いの分解係数で重み付けを行った匂い合成を行った。本研究の目的は、水晶振動子(QCM)を用いた匂い計測装置を新たに開発し、計測データに知的信号処理やガスクロマトグラフィ(ガスクロ)を用いて、匂いの基本要素の算出やその化学組成の抽出を行い、匂いの分解・合成・識別を行うとともに小型匂い識別器を作製して産業分野での異常検知、食品の品質検査などへ応用し、その有用性を定量的に検証することである。本年度は水晶振動子(QCM)を用いた匂い計測装置を新たに開発し、計測データに知的信号処理を用いて、匂いの基本要素の算出やその化学組成の抽出を行うために、QCMセンサの作製と匂い計測装置の開発を行った。化学的知見やQCMセンサに関する知識や経験に基づき、匂い分子をQCMの表面に吸着させる超薄膜を作成し、吸着する匂い分子数によるQCMの固有振動数の変化量で匂いを計測するセンサを新たに作製した。また、金属酸化物半導体ガスセンサで、QCMセンサの識別精度を向上させるために、市販の金属酸化物半導体を購入するとともに、新たにp型半導体を用いて酸化チタンと酸化マグネシウムをクロメート処理する新たなセンサも開発した。これらのQCM匂いセンサおよび金属酸化物半導体センサをアレイ状に多数配置した計測装置を作製した。とくに、QCNの高周波計測のために必要な電子回路をFPGAで行い、パソコンとはUSB接続でデータ転送するシステムとし、様々な匂い膜や匂いの種類に対する匂いデータベースを構築することができる状況までになっている。本研究の目的は、カラー画像の分解と合成で中心となる赤(R)緑(G)青(B)という3原色のように、匂いの素を抽出し、匂いの分解・合成・識別を行うために、水晶振動子(QCM)を用いた匂い計測装置を新たに開発し、計測データに知的信号処理やガスクロマトグラフィ(ガスクロ)を用いて、匂いの基本要素の算出やその化学組成の抽出を行い、匂いの分解・合成・識別を行うとともに小型匂い識別器を作製して産業分野での異常検知、食品の品質検査などへ応用し、その有用性を定量的に検証することである。本年度は水晶振動子(QCM)センサと匂い計測装置を用いて匂いデータを多数計測し、匂いデータベースを構築した。1.匂いデータの計測と匂いデータベースの構築:QCMセンサをアレイ状に多数配置した計測装置を用いて、匂いデータベースを計測した。2.匂いデータベースの構築と独立成分分析による基本要素の考察:様々な匂い膜や匂いの種類に対するデータベースを構築し、匂いデータにICAを適用して独立成分を求め、基本要素抽出のための手法について検討した。本研究の目的は,カラー画像の分解と合成で中心となる赤(R)緑(G)青(B)という3原色のように、匂いの素を抽出し、匂いの分解・合成・識別を行うために、水晶振動子(QCM)を用いた匂い計測装置を新たに開発し、計測データに知的信号処理やガスクロマトグラフィ(ガスクロ)を用いて、匂いの基本要素の算出やその化学組成の抽出を行い、匂いの分解・合成・識別を行うとともに小型匂い識別器を作製して産業分野での異常検知、食品の品質検査などへ応用し、その有用性を定量的に検証することである。本年度は最終年度であるため、これまでに構築された匂いデータベースの匂いデータに独立成分分析(ICA)を適用して独立成分を求め、競合型ニューラルネットワークの自己組織化特徴地図(SOM)でクラスタに分類し、匂いの基本要素を算出した。また、ガスクロマトグラフィを用いて基本要素の化学組成を求めた。同じ処理を種々の匂いに対して行い、それらの基本要素の化学組成をクラスタリングして、匂いの素を抽出した。さらに、匂いを基本要素で表現する匂い分解、分解係数の割合で匂いの素を混合する匂い合成、分解係数を特徴量とする競合型ニューラルネットワークの学習ベクトル量子化(LVQ)で識別する匂い識別を行って、種々の匂い識別問題へ応用してその有用性を検証した。研究計画は、当初の研究計画に沿って進んでいる。現在までに、独立成分分析による独立成分の抽出はできた。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、研究実施計画に則り、匂いの素の抽出・匂い情報処理への応用を行う予定である。なお、これまでに得られた独立成分分析による独立成分が匂いデータによってかなり異なっているため、その化学組成と比較検討することが必要である。そのためには化学の技能が不可欠であるため、適切な研究協力者に協力を依頼する予定である。
移動計算機環境のためのシステムソフトウェアに関する研究-Peer to Peerモデルアプリケーションへの適応-

本研究課題の目的は,ノート型PCや携帯端末等のモバイル機器で構成される計算機環境において,情報を柔軟に共有できるシステムソフトウェアを研究/開発することである.本研究の独創的な点は,各種サーバ計算機から情報を共有する従来までの方式とは異なり,モバイル機器がPeer to Peerで情報を共有する柔軟で効率的な共有方式の実現を目指していることにある.現在までに,本システムの実現に必要な,(1)P2P環境上での効率的な情報管理技術,(2)無線通信上での省電力通信を実現する情報交換技術の研究を行った.具体的には,(1)では、情報のインデックスが格納される2次元ハッシュテーブルを、Peerで分散して管理し、検索時には、対象情報のハッシュを持つPeerに問い合わせることで、サーバが不要でスケーラブルな情報検索を実現する。この情報管理技術を実現するために必要な関連技術を設計/開発した。またモバイル機器の位置情報を、周期的方式とオンデマンド方式のハイブリッド方式を用いて効果的に管理する技術についても提案し、そのプロトタイプシステムを構築して評価を行った。(2)においては,情報を交換するための省電力指向の通信ミドルウェアを研究/開発した.従来までの省電力無線通信技術では,局所的な通信をトリガーとして通信デバイスを省電力モードへ切り替えているために,電力を無駄に消費することが実験により明らかになった.本通信ミドルウェアは,通信におけるTCPスループットに着目して通信デバイスを制御することにより,通信時のスループットの低下を防ぎ省電力効果を高めることができる.本研究課題の目的は,ノート型PCや携帯端末で構成されるモバイル環境において,情報を柔軟に共有するシステムソフトウェアを研究/開発することである.本システムでは,各種サーバ計算機から情報を共有する従来までの共有方式とは異なり,モバイル機器がPeer to Peerで情報を共有する柔軟で効率的な共有方式の実現を目指している.現在までに,本システムの実現に必要な,(1)アドホックネットワークを含む分散ネットワーク環境上での効率的な情報管理技術,(2)無線通信環境を想定した省電力通信技術の研究を行った.具体的には,(1)ではモバイル機器が持つ情報とモバイル機器の位置とを関連づけて,その情報を効率的に管理する技術を開発し,システムを利用するユーザが柔軟に情報を特定できる枠組みを提供する.開発した管理技術の基本的なアイデアは,従来までの周期的管理方式とオンデマンド管理方式を組み合わせ,これらの方式の長所を利用することである.これにより提案した方式では,モバイル環境で問題となる管理オーバヘッドを削減し,モバイル機器の高精度な位置を管理することができる.(2)においては,(1)で発見した情報を収集するための省電力指向の通信ミドルウェアを研究/開発した.従来までの省電力無線通信技術では,局所的な通信をトリガーとして通信デバイスを省電力モードヘ切り替えているために,電力を無駄に消費することが実験により明らかになった.本通信ミドルウェアは,通信におけるTCPスループットに着目して通信デバイスを制御することにより,通信時のスループットの低下を防ぎ省電力効果を高めることができる.本研究課題の目的は,ノート型PCや携帯端末等のモバイル機器で構成される計算機環境において,情報を柔軟に共有できるシステムソフトウェアを研究/開発することである.本研究の独創的な点は,各種サーバ計算機から情報を共有する従来までの方式とは異なり,モバイル機器がPeer to Peerで情報を共有する柔軟で効率的な共有方式の実現を目指していることにある.現在までに,本システムの実現に必要な,(1)P2P環境上での効率的な情報管理技術,(2)無線通信上での省電力通信を実現する情報交換技術の研究を行った.具体的には,(1)では、情報のインデックスが格納される2次元ハッシュテーブルを、Peerで分散して管理し、検索時には、対象情報のハッシュを持つPeerに問い合わせることで、サーバが不要でスケーラブルな情報検索を実現する。(2)においては,情報を交換するための省電力指向の通信ミドルウェアを研究/開発した.従来までの省電力無線通信技術では,局所的な通信をトリガーとして通信デバイスを省電力モードへ切り替えているために,電力を無駄に消費することが実験により明らかになった.本通信ミドルウェアは,通信におけるTCPスループットに着目して通信デバイスを制御することにより,通信時のスループットの低下を防ぎ省電力効果を高めることができる.
ラングミュア膜にサスペンドした金属クラスタの2次元配列状態とその電気物性

超微粒子の研究が始まって30年以上になるが,その応用に成功した例は多くない。その原因は超微粒子の取り扱い方法(ハンドリング技術)が確立していないことにある。ここでは,超微粒子を種々の有機媒質中にサスペンドさせることによってこの問題を解決しようと努力した。有機媒質として,ラングミュア膜を利用すれば,超微粒子を2次元的に配列できることを期待したが,物性値を測定できる程度に大きな領域で配列した試料は今のところ得られていない。超微粒子がランダムの有機媒質中に分散した系,および,超微粒子が基板上にランダムに堆積した系を作りだし,その光電的性質,ガス吸着応答,フオノン物性などを実験的に研究した。上述の系は現在の物理学の中では,不均質・不均一系としてとらえることができ,応用的見地のみならず純粋学問的にも極めて興味深い研究テ-マになっている。金属超微粒子と有機媒質という複合系を考えたが,ラングミュア膜それ自体が一種の不均質系であることに注目し,また,ラングミュア膜中でのフオノン伝導,電気伝導等の運動学的性質が微視的によく分っていないことを考慮して,その計算機シミュレ-ションも当該研究の重要な作業項目として追加することにした。超微粒子のサイズとアモルファス系での中距離相関がほぼ同程度であることから,超微粒子との堆積系の構造はアモルファス構造と関連していると考え,アモルファス系での電気物性の実験も当該研究と平行して行い,両者の実験結果を比較検討した。超微粒子の応用的研究を行うためにそのハンドリング技術を確立する必要性を感じ、ランゲミュア膜のような2次元的に限られた空間を利用して、超微粒子を我々の意図するままに整列制御する技術の研究を行っている。研究はコンピュ-タシミュレ-ションによって、限られた空間での超微粒子の配列過程を動的に追跡する作業とそのような系をほんとうの実験で実現し、その電気物性を計測する作業に分かれる。本年度は主に前者に重点を置いて研究を行った。大規模計画を能率よく行うために専用のワ-クステ-ションを導入し、そのデ-タが汎用計算でも処理できるように通信回線を整備した。分子動力学的なアプロ-チとモンテカルロ法的なアプロ-チを併用して、長時間にわたる緩和過程を追跡できるように工夫した。また低次元系に特有な緩和時間の増大とその分布に対応できるようにモンテカルロ法のアルゴリズムを工夫した。超微粒子の配列状態をその密度をパラメ-タとして整理する作業を行っている。十分におおきな系での実験では、アルダ-転移のように純粋に統計力学的なもの以外に、もっと現実的な、例えば、デイスロケ-ション、グレンバウンダリ-などの動的な発展過程かとらえられることを予想し、さらに大規模のシミュレ-ションを計画している。その原因は超微粒子の取り扱い方法(ハンドリング技術)が確立していないことにあると考え,超微粒子を有機媒質中に種々の幾何学的形態にサスペンドさせることを試みた。有機媒質としてラングミュア膜を利用すれば,超微粒子を2次元的に整配列できることを期待したが,現在のところこれに成功していない。超微粒子がランダムに有機媒質中に分散した系,および,超微粒子がランダムに堆積した系を作りだし,その光電的性質,ガス吸着応答,フオノン散乱などを実験的に研究した。上述の系は現在の物理学の中では,不均一系,不均質系としてとらえることができ,応用的見地のみならず純粋学問的にも極めて興味深い研究テ-マになっている。いわゆるメゾスコピック系である。