hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
専門高校卒業生の継続的な学びの支援に関する研究

平成29年度は,主に1工業高校卒業生への追跡調査を実施,次年度の2高校・大学双方の大規模調査に向けた準備を行った。1工業高校卒業生への追跡調査では,研究分担者及び協力者と共に学びの支援に関する質問項目を設定し,卒業後5年以上の工業高校卒業生を対象に選択及び自由記述形式で調査を実施した。現在集計・分析を行っており,平成30年度においてまとまり次第成果を公表する予定である。(計画通りの進捗)2大学・高校双方の全国調査に向けては,フィールドワークの実施,及び質問項目の検討を行った。フィールドワークでは,進学実績の多い全国5校の工業高校を訪問し,進学支援の実態や課題点等を聞き取り調査している。平成30年度に向けた全国調査の質問項目の選定においては,高校・大学双方が求める工業高校卒業生像について,学習指導要領や社会人基礎力等の文献を基に検討している。(計画通りの進捗)本研究は,専門高校卒業生の継続的な学び支援の検討を目的としている。専門高校進学者において多様な学びが求められる中,「専門高校(本研究では工業高校に着眼)卒業」=「就職」の枠組みとは別の視点での進路指導の必要性が指摘できる。また卒業後の継続的な学びを支援するための高校・大学・社会の在り方を検討する必要がある。本研究では,1工業高校卒業生への追跡調査(就職・進学者ともに)を実施し,現在の職業と学び直しや継続的な学びの必要性について俯瞰的に明らかにする。その上で,2工業高校からの大学進学に着眼し,大学側と高校側双方の調査を経て,専門高校段階において継続的な学びを考慮した新たなカリキュラムの検討,また大学接続に向け身につけるべき学力,志向すべき資質,能力の明確化と枠組みを作成する。当該年度は,1前年度実施した工業高校卒業生への追跡調査の結果(工業高校卒業後530年程度の社会人を対象)を集計・分析し,結果を学会等において公表した。また上記の回答者から1名の卒業生を選定し,半構造化面接法による面接調査を実施した。2工業高校から大学への進学について全国約500校の工業高校を対象に調査を実施した。研究協力者らと質問項目を設定し,現行の教育課程の状況を含めて郵送による調査を実施している。合わせて,工業高校卒業生を受け入れる全国約200校の理工系大学,職業能力開発大学校等を対象に,受け入れの体制等について調査を実施した。1工業高校卒業生への追跡調査では,卒業後の学びについて,工業高校を卒業した5年30年程度の社会人,50名を対象に実施した調査の集計,分析を行った。過去(先行研究)に行われた全国規模の調査との比較も加味した考察では,工業高校卒業生は,社会に出た後,再度大学等の教育機関で学びたいと考えている割合が高いことが認められた。その目的としては現在の仕事に関する先端的な学び,視野を広げたいといったことから,専門性,広い知見を獲得したいという思いが挙げられた。また1名の面接調査からは,高度化する技術への対応や職場での待遇改善及び新しい技術の導入による企業としてのコスト削減が,社会人として大学等で学びたいという意欲の喚起につながるのではないかという考察が得られている。
細胞内記録によるサッケード信号形成機序の解析

サッケードジェネレー夕を構成する最も重要な神経要素は、バーストニューロンとポーズニューロンであり、いずれも極めて特徴的な発射パタンを示す。前者はサッケードに一致してバースト発射し、その頻度はサッケード速度をコードする。ポーズニューロンは注視時に高い発射活動を示し、バーストニューロンを持続的に抑制しているが、サッケードに一致して活動を休止し、その結果抑制が解除されてバーストニューロンの発火が可能になる。ポーズニューロンの活動休止はサッケードの持続を決める最も重要な信号であるが、どのようなメカニズムにより活動休止が生ずるかは明らかにされていない。本研究では、覚醒ネコを用い、実際にサッケードが起こる際のポーズニューロンの膜電位変化を細胞内記録法により調べ、活動休止がどのようなシナプス入力により引き起こされるかを解析した。その結果、膜電位はサッケードに先行して急激な過分極性変化を示し、この膜電位変化はクロールイオン注入により脱分極性応答に逆転したことから、抑制性入力により生ずるIPSPであることが明らかにされた。定量解析の結果、IPSPの持続時間はサッケードの持続に等しく、その振幅の時間経過は眼球速度の時間経過とよく一致することが示された。このことは、ポーズニューロンが眼球速度をコードするニューロン、すなわちバーストニューロンからの抑制性入力を受けることを意味する。以上の結果から、バーストニューロンとポーズニューロンの間に相互抑制が存在すること、この相互抑制によりバーストの持続とポーズの持続は自動的に等しくなることが結論された。
音声障害の検査・訓練システムの開発研究

1.持続母音の基本周期を正確に抽出する新しい方法を開発した。まず、母音区間から予め求めた平均ピッチ周期を手掛かりにして1周期ごとに離散的AMD関数(Average magnitude difference function)の最小点を探索する。次にその周りで両側線形内挿によってAMD関数の最小値を推定し、最小値を与える時間をピッチ境界とするものである。ランダム雑音を含む合成音母音を用いてこの方法の精度を調べたところ、従来の内挿を行わない場合に比べて格段に精度が良くなることが分かった。2.上で述べた方法を用いてピッチ境界を求めた後に、1ピッチ周期の波形をフ-リエ級数に展開し、基本周波数と低次の三つのホルマント周波数の付近での振幅と位相の周期ごとのゆらぎを測定した。次ぎにこれまでに収録した音声障害のデ-タベ-スを用いて、これらのゆらぎの値と耳鼻科の専門医の音声障害の程度に関する聴覚的な評価尺度(GRBAS尺度)との相関分析を行ったところ、高次ホルマント付近の高調波成分の振幅のゆらぎ(Shimmer)が音声障害の聴覚的評価に関連していることが分かった。3.音声信号に含まれる音声障害に関連した加法的雑音成分を推定するための適応コムフィルタ法について検討し、波形の切断に伴う周波数スペクトル歪みを軽減する方法を考案した。4.上に述べた今年度の研究成果とこれまでの知見をもとに、音声境害の高速分析システムをデイジタル信号処理チップを用いたハ-ドウエアとして実現すると共に、ホストコンピュ-タと接続して、音声障害の収録・分析・検査・訓練・表示などを一貫して行うことのできる検査・訓練システムを作成した。声門乱流雑音成分と概周期的声帯振動に伴う高調波成分に分離し、声門雑音成分の全周期内での大きさの時間的変化特性と、周波数特性について調べた。その結果、音声障害によってピッチ周期内での雑音成分の大きさが大きくなるだけでなく、大きさの時間変化パタンが、正常な場合と違うことが明らかになった。特に、声門の一番狭くなる区間と広くなる区間での境界が不明瞭になることが分かった。一方、スペクトル特性は、正常な場合に比べて大きな違いはなく、むしろ高調波成分との相対的な関係が重要であることが分かった。これらの知見を得て、声門雑音成分の時間特性・スペクトル、高調波成分の波形・スペクトルを表示する方法を考案した。高調波成分については、各高調波の振幅・位相の時間的変化特性を正確に測定する方法を検討した。チャープZー変換と内掃による基本波周波数の高精度測定法を組み合わせることによって、40KHzの標本化周波数でも小さい誤差で、二つの変動特性が測定できることを、シミュレーションによって明らかにした。次にこれらの変動の大きさを測定すると、従来広く用いられてきた、変動指数(PPQ、APQ)に比べて、音声障害の傾向をより適切に検査できることが明らかになった。以上の新しい知見については、今後もっと多くの音声障害の例数について分析・検討すると共に、高精度・高速分析アルゴリズムについても考察し、音響的検査システムに組み込んで行きたい。また、本年度は訓練のためのバイオフィードバック法について、十分検討する余裕が無かったので、この点次年度に重点的に進めたい。検査システムの基本設計は終えているので、訓練システムもいっしょにしたトータルシステムの完成を急ぎ、臨床での実験に入りたい。
現代中国の社会変容と「伝統の組み替え」に関する研究

(1)本研究は国際学術研究『現代中国の産業化における基層文化の変容と展開』(課題番号:09041023、1997・98・99年)によって収集された資料を整理し、これにもとづいて社会変動に関する試論的枠組みを検討した。(2)資料を整理し、報告書としてまとめた。報告書の目次は、以下の通りである。1.はじめに(調査の目的、方法、試論的枠組み)、2.調査地域の社会概要、3.資料から見る村落社会の構造と変容(資料を読む手引き、馬起乏の事例、西柳家屯の事例)、4.現代家族の構成・生活・婚姻圏、5.村の私営企業家、6.「外地人」、7.人々の暮らしと風俗(廟会と民間信仰)、8.おわりに(資料からわかる中国村落社会の構造と秩序)、9.資料(概況地図など)10.参考資料リスト(3)学術研究会を2度開催し、資料をもとに理論的な枠組みを検討した。平成12年4月27・28日中国側研究者2名を招聘し、神戸大学文学部にて研究会を開催した。テーマは「現代中国の社会変動...基層構造の持続と変容」。文学部の教官、大学院生をはじめ、関心を持つ方々に参加を呼びかけた。参加者は20名。平成13年1月11・12日中国研究者3名を招聘し、神戸大学滝川会館にて研究会を開催した。テーマは「中国の社会変動に関する理論的枠組みの可能性について」。参加者は25名。(4)以上の研究成果にもとづいて、論集の公刊を準備している。東方書店から出版することに同意を得ることができた。参加者は20名。参加者は25名。(1)本研究は国際学術研究『現代中国の産業化における基層文化の変容と展開』(課題番号:09041023、1997・98・99年)によって得られた資料を整理し、これにもとづいて社会変動に関する試論的枠組みを検討することに目的がある。本年度は、3年間に収集された資料の整理に力を注いだ。(2)資料の内容は以下のとおりである。(1)解放前の民族誌。(2)解放後から今日に至る村の歴史的体験。(3)村の企業経営とリーダー、私営企業の経営。(4)外来者の受け入れ。(5)今日の村の行政組織と活動。(6)2村の家族の移動と職業に関する調査票。資料の形態は、聞き取りノート、地方誌からの抜粋記録、手書き地図、関係機関からの統計資料、調査票による聞き取り資料など各種にわたる。これらを統一した形式で整理できるよう、その方法を検討した。(3)聞き取りノートなどの手書き記録、民族誌および史料はワープロで統一フォームのもとに整理した。また、戸票による資料は、統計ソフトを使って整理した。手書き地図は、判読できるよう再整理した。これらの整理と編集によって、各自が収集した資料を共同研究者が共有できるようにした。(4)来年度は、以上のように整理された資料を読み込むことによって、中国の社会変動に関する試論的な枠組みを検討する。

1.はじめに(調査の目的、方法、試論的枠組み)、2.調査地域の社会概要、3,資料から見る村落社会の構造と変容(資料を読む手引き、馬起乏の事例、西柳家屯の事例)、4.現代家族の構成・生活・婚姻圏、5.村の私営企業家、6.「外地人」、7.人々の暮らしと風俗(廟会と民間信仰)、8.おわりに(資料からわかる中国村落社会の構造と秩序)、9.資料(概況地図など)10.参考資料リスト(3)学術研究会を2度開催し、資料をもとに理論的な枠組みを検討した。平成12年4月27・28日中国側研究者2名を招聘し、神戸大学文学部にて研究会を開催した。テーマは「現代中国の社会変動---基層構造の持続と変容」。文学部の教官、大学院生をはじめ、関心を持つ方々に参加を呼びかけた。参加者は20名。平成13年1月11・12日中国研究者3名を招聘し、神戸大学滝川会館にて研究会を開催した。テーマは「中国の社会変動に関する理論的枠組みの可能性について」。参加者は25名。(4)以上の研究成果にもとづいて、論集の公刊を準備している。東方書店から出版することに同意を得ることができた。
生体用Fe-Pt系磁性材料の開発

これまでの研究によりFe-Pt系永久磁石合金が鋳造性、表面粗さ、磁気特性および耐食性に優れ、これらの特長を活かした歯科補綴物への応用が有望であることがわかった。臨床応用を図るためには、生体適合性ならびに磁気特性の優れた構造体が望まれる。そこで、磁石およびそのキーパーとして本系合金を、あるいはキーパーに高耐食性を有するステンレス鋼を用いた場合の磁性、耐食性、鋳造性を調べ、両者を組み合わせた磁石構造体の可能性を追究した。Fe-Pt系磁石合金は熱伝導度の大きな鋳型に鋳造すると非常に良好な表面粗さと溶体化処理状態に近い良好な軟磁気特性を示すが、これに時効処理しても高い磁気特性は得られない。Pt量を減少したFe-Pt系合金を溶体化処理すると保磁力が小さく、優れた軟磁気特性を示し、電気化学的性質も良好であるため、キーパーとして使用できる。これらを組合せた状態の吸引力の最適値を求めるため、永久磁石の着磁方向と方法を磁場解析プログラムによって解析した結果、円板状の永久磁石の厚さ方向に四極着磁し、直径が上回るキーパーを用いた場合に高い吸引力が得られることが判明した。キーパーをステンレス鋼によって構成した場合、構造体としての耐食性は低下することがわかった。結晶組織に対する微量元素の添加効果は、軽元素が結晶粒の微細化を促進し、加工性、機械的性質が向上した。粉末をプレスした試料では磁気特性が得られなかった。これらを総合すると、良好な電気化学的性質を示すFe-Pt系合金を組み合わせた磁石構造体は、生体適合性に優れ、臨床応用可能であることが示唆された。様々な形態を有する合金を作製するには精密鋳造法が適しているが,この方法で作製したFe-Pt系合金の鋳造材には鋳造欠陥が含まれ,磁気特性は不安定であった。代表者等は,少量の添加物を含む合金の鋳造性,磁気特性を探求し,NbとSiを少量含む合金が優れている事を見出し,今回,Si量は0.1%以下が望ましい事を確認した。磁気特性は今年度購入の振動試料型磁力計によって測定し,また,耐食性は永久磁石および磁性ステンレス鋼単体ならびにそれらを電気的に接続した状態における溶出試験と電気化学的性質を測定して評価した。なお,この合金系の円板状試料は磁性ステンレス鋼に対して平均500gf,最大約710gfの吸引力を示し,この値は補綴学的に応用可能であることを示している。ここで,本系合金の応用性を検討するため,着磁方向と方法,キーパーならびにヨーク材の形態と寸法を磁場解析プログラムを用いて解析中である。現在は,円板状試料を想定して寸法比,着磁法等を変化させ,漏洩磁場の低減を目指している。キーパー材あるいは保護材にステンレス鋼等の異種金属を使用することは耐食性に関して不利となるため,本系合金のみからなる構造体が実現することは,非常に望ましい。そこで,次年度の課題として本系合金の組織と相状態を詳細に探求する。最終的には,生体適合性に優れ,歯科は基より,医療用インプラントへの応用可能な,高機能性磁石構造体の開発を目指す。優れた耐食性を有するFe-Pt系永久磁石合金の歯科・医療応用を図る場合、キーパー材に異種金属を用いると耐食性が低下する事が明らかだが、これは、同種のFe-Pt系合金を適用して解決できる可能性がある。そこで、本系合金が、組成により、溶体化処理によって軟磁気特性を示す事を利用し、両者を組合わせた磁石構造体の開発を目指している。合金の作製には精密鋳造法を用い、通常のマグネシア系鋳型材の他に冷却能の高いグラファイトカーボンも試用し、また、試料には鋳造性改善に効果のあるNb,Siおよび耐食性を向上させるCrを少量添加した。グラファイトカーボン鋳型を用いた場合、鋳造材の鋳肌は非常に滑らかになったが、磁気特性に対する有効性は明らかでない。

得られた合金の電気化学的性質は、単体においては従来の高耐食性が保たれ、両者を組合わせた場合は、単体には及ばないがステンレス鋼に勝る事が判った。なお、上記の添加物は、その量がNbでは1%、Siは0.2%、Crは5%を越えると磁気特性の劣化に結びつき、多量添加が有効でない事も確認された。微量添加物を含む合金は、鋳造材に多く見られる微小クラックや湯境等の鋳造欠陥が比較的少なく、Pt量が少ない軟磁性合金において、減面率70%を超える冷間加工性がある事も判った。これらの結果を基に、磁場解析シミュレーションを行って、永久磁石の着磁方向と方法、キーパーあるいはヨーク材として軟磁性合金を組合わせた場合の形態と寸法等の最適化をそれぞれ進めている。一例として、円板状試料に四極着磁した場合、漏洩磁束が少なく、高い吸着力が得られる事が確認されたが、これは実験結果と良く一致する。今後、結晶組織、磁気特性の安定化を目指して結晶粒の微細化を、冷間加工性および機械的性質の向上等を図り、生体適合性に優れた歯科・医療用高機能磁石構造体の開発を目指す。これまでの研究によりFe-Pt系永久磁石合金が鋳造性、表面粗さ、磁気特性および耐食性に優れ、これらの特長を活かした歯科補綴物への応用が有望であることがわかった。臨床応用を図るためには、生体適合性ならびに磁気特性の優れた構造体が望まれる。そこで、磁石およびそのキーパーとして本系合金を、あるいはキーパーに高耐食性を有するステンレス鋼を用いた場合の磁性、耐食性、鋳造性を調べ、両者を組み合わせた磁石構造体の可能性を追究した。Fe-Pt系磁石合金は熱伝導度の大きな鋳型に鋳造すると非常に良好な表面粗さと溶体化処理状態に近い良好な軟磁気特性を示すが、これに時効処理しても高い磁気特性は得られない。Pt量を減少したFe-Pt系合金を溶体化処理すると保磁力が小さく、優れた軟磁気特性を示し、電気化学的性質も良好であるため、キーパーとして使用できる。これらを組合せた状態の吸引力の最適値を求めるため、永久磁石の着磁方向と方法を磁場解析プログラムによって解析した結果、円板状の永久磁石の厚さ方向に四極着磁し、直径が上回るキーパーを用いた場合に高い吸引力が得られることが判明した。キーパーをステンレス鋼によって構成した場合、構造体としての耐食性は低下することがわかった。結晶組織に対する微量元素の添加効果は、軽元素が結晶粒の微細化を促進し、加工性、機械的性質が向上した。粉末をプレスした試料では磁気特性が得られなかった。これらを総合すると、良好な電気化学的性質を示すFe-Pt系合金を組み合わせた磁石構造体は、生体適合性に優れ、臨床応用可能であることが示唆された。
EGFRシグナル伝達系の活性化増強機構の解明によるウシ卵子の発生能向上

EGF受容体(EGFR)シグナリング伝達系の活性化増強は卵子の発生能獲得において重要であるが、その機序については詳細になっていない。本研究で経腟採卵に先駆けたFSH投与が卵子の発生能を向上させること、これには、EGFRシグナリングの活性増強が関与していることをRNA-seqにより明らかにした。体外でFSH投与を模倣するため、FSHのセカンドメッセンジャーであるcAMPモジュレーターで卵丘細胞卵子複合体を前培養したところ、EGFRシグナリングの増強と、卵子の発生能向上が認められた。以上、EGFRシグナル伝達系の活性化増強にはcAMPが関与していることが示唆された。本研究課題では卵丘細胞における上皮成長因子(EGFR)シグナル伝達系の活性化増強メカニズムを明らかにすることでウシ卵子の品質向上を目指す.初年度ではEGFRシグナル伝達系の活性化増強におけるcAMP-PKA系の関与について解析した.cAMPモジュレーターであるforskolin, dbcAMPあるいはIBMXで卵丘細胞-卵子複合体(COCs)を2時間処理(pre-IVM)した.その後,無添加,FSH,あるいはAREG添加成熟培地で22時間の体外成熟培養をを行った.体外受精/体外発生培養7日目の胚盤胞形成率を算出した.結果,dbcAMP+IBMXで2時間pre-IVMを施した後,FSH添加成熟培地で成熟培養することで,最も高い胚盤胞形成率が得られた.pre-IVM区においてFSHやAREGといったリガンドを含まない場合,胚盤胞形成率が低かったことから,dbcAMP+IBMXのpre-IVMを実施することでFSHあるいはAREG依存的な卵成熟が誘導されることが示唆された.また,卵丘細胞のmRNA発現解析の結果,dbcAMP+IBMXでpre-IVMを実施することで,EGFRのmRNA発現が増加すること,さらにFSH刺激後のEGF様ペプチド関連遺伝子AREGおよびEREG,細胞外マトリックス(卵丘膨化)関連遺伝子HAS2, TNFAIP6およびPTGS2の発現がpre-IVM未処理区に比べ有意に増加した.以上,cAMPモジュレーターを用いたpre-IVMによるcAMP-PKA系のパルス刺激は卵丘細胞のEGFRシグナリンの活性化増強に関与し,卵子の発生能を向上することが明らかになった.初年度はEGFRシグナル伝達系の活性化増強におけるcAMP-PKA系の関与を明らかにすることを目的としていたが,研究実績の概要に記載した通りcAMP-PKA系の関与が明らかとなり当初の目的は十分達成できたと考えられる.平成28年度はEGFRシグナリング伝達経路における卵子分泌因子(OSFs)の関与を解析した.リコンビナントBMP15,リコンビナントGDF9,リコンビナントBMP15/GDF9ヘテロダイマー,リコンビナントGDF9変異体をpro-mature複合体として精製・作成した.精製・作成は研究協力者に依頼した.これら作成した卵子分泌因子およびEGRFのリガンドであるEGF様ペプチド(AREG)を卵子成熟培地に添加し,卵子の発生能を卵割率および胚盤胞形成率として評価した.結果,BMP15/GDF9ヘテロダイマーとAREGを添加した場合で最も胚盤胞形成率が高かった.一方,GDF9+AREGでは発生率の向上は認められなかった.このことはBMP15/GDF9ヘテロダイマーがEGFRシグナル伝達経路を増強させたことを示唆している.さらに,SMAD2/3およびSMAD1/5/8の阻害剤であるSB50512(SB),LDN193189(LDN)の影響を解析した結果,成熟培地へのSBおよびLDNの同時添加により発生率が低下した.すなわち,BMP15/GDF9ヘテロダイマーによって刺激されたEGFRシグナリングの活性化増強にはSMAD2/3およびSMAD1/5/8双方が協調的に関与していることが示唆された.BMP15/GDF9ヘテロダイマーを成熟培地へ添加することで,生育可能ウシ卵子の効率的生産が可能になりうる.平成28年度の計画通り研究が進められた.しかし,予定していた卵丘膨化関連遺伝子の発現解析が終了しなかったため次年度にそれを実施する必要がある.EGF受容体(EGFR)シグナル伝達系の活性化増強は卵子の発生能獲得において重要であることが明らかとなっているが、その機序については詳細になっていない。本研究において経腟採卵(OPU)に先駆けた卵胞刺激ホルモン(FSH)の漸減投与による卵胞発育処理、卵子の発生能が向上することを明らかにした。この高発生能卵子を取り囲む卵丘細胞の分子生物学的特徴をRNA-seqにより網羅的に解析した結果、EGF様ペプチドの応答性が増強していること、卵丘細胞の遊走・移動が抑制されていること、抗炎症作用が向上していることが明らかになった。すなわち、FSHによる卵胞発育処理が卵丘細胞-卵子間コミュニケーションを向上させることEGF受容体シグナリングを増強させることが示唆された。そこで、このFSH処理を体外で模倣するため、FSHのセカンドメッセンジャーであるcAMPモジュレーター(dbcAMPとIBMX)で卵子を全処理(pre-IVM)したこところ、体外成熟培養後の卵子の発生能が向上した。pre-IVMによりFSHもしくはEGF様ペプチド刺激後のEGF受容体リグナリングが増強し、また、卵丘細胞-卵子間の共役が向上した。

さらに、卵子分泌因子とEGFRシグナリングの活性化増強の関係を解析するため、GDF9、BMP15もしくはGDF9とBMP15のヘテロダイマー(cumulin)を成熟培地に添加したところ、cumulin添加培地においてEGF様ぺプチドによって誘導されるウシ卵子の発生能が向上した。以上の結果、EGF受容体シグナリングはcAMPあるいは卵子分泌因子によって活性化増強されること、また、cAMPモジュレーターにより卵子を前培養する、あるいは卵子分泌因子を成熟培地へ添加することで体外でもEGFRシグナル伝達系を増強できる可能性が示された。EGF受容体(EGFR)シグナリング伝達系の活性化増強は卵子の発生能獲得において重要であるが、その機序については詳細になっていない。本研究で経腟採卵に先駆けたFSH投与が卵子の発生能を向上させること、これには、EGFRシグナリングの活性増強が関与していることをRNA-seqにより明らかにした。体外でFSH投与を模倣するため、FSHのセカンドメッセンジャーであるcAMPモジュレーターで卵丘細胞卵子複合体を前培養したところ、EGFRシグナリングの増強と、卵子の発生能向上が認められた。以上、EGFRシグナル伝達系の活性化増強にはcAMPが関与していることが示唆された。本年度ではEGFRシグナル伝達系の活性化増強における卵子分泌因子(OSFs)の関与について解析する.すでに,前倒しで初年度の途中から本年度の研究を開始している.研究の遂行に必須な合成OSFsの作製も完了し,研究を進めている.したがって,本年度は当初の計画以上に研究が進展することが予想される.平成29年度は予定通りEGFRシグナル伝達系の活性化増強におけるcAMP-PKAおよびSMADsの相乗作用について解析する。これまでの研究成果からcAMP-PKAの刺激にはdbcAMP+IBMX,SMADsの刺激にはBMP15/GDF9ヘテロダイマーを用いてその相乗効果を解析する.また,昨年度終了しなかった卵丘膨化関連遺伝子の発現解析も合わせて行う.動物生殖学H28年度予定してた遺伝子発現解析が終了しなかったため次年度実施するため.繰り越し分は遺伝子発現解析用試薬の購入に充てる.
スポーツイベントのレガシー効果に関する観光地理学的研究

日本の地方都市で開催された大規模スポーツイベントのレガシー効果を検証し,今後の地域スポーツイベントの開催戦略を提起する。具体的に,国際スピードスケート大会を断続的に開催する北海道帯広市,1992年アジア競技大会開催都市・広島市,1995年夏季ユニバーシアード開催都市・福岡市,1998年オリンピック・パラリンピック開催都市・長野市を対象とする詳細な事例調査を通じて,各スポーツイベントおよびそれにかかわる施設整備等のレガシー効果を詳細に把握し,それらを比較考察したうえで,日本の地方都市における大規模スポーツイベントの開催戦略について検討,提起する。
発がん過程においてDNAメチル化プロファイル異常が惹起される分子機構の解明

本研究は,ヒトDNAメチルトランスフェラーゼ1(DNMT1)と結合して発がん過程におけるDNAメチル化プロファイル異常形成に寄与する分子の同定を目的としている.まず,RT-PCR法ならびにウエスタンブロット法を用いてヒト培養がん細胞におけるDNMT1発現を解析し,DNMT1を高発現する細胞として,ヒト肝細胞がん由来細胞HepG2を選択した.また,複数の抗ヒトDNMT1抗体のうちから免疫沈降法に最も優れた抗体を選定し,HpG2細胞の核抽出液を用いて抗DNMT1抗体による免疫沈降法を施行した.SDS-PAGEによって沈降物を展開したところ,DNMT1のバンドと共に,DNMT1とは異なる分子量のバンドが確認された.抗ヒトDNMT1抗体による免疫沈降物を2 Dimensional Image Converted Analysis of LCMS (2D-ICAL法)で解析し,DNMT1と共同沈降する分子の候補として,DNMT1との結合が未だ報告されていない分子を同定した.培養がん細胞の抽出液において,これらの分子に対する抗体を用いた免疫沈降法を行い,DNMT1との結合を確認し,候補分子がDNMT1の分布異常を介してDNAメチル化プロファイル異常を惹起し得るかの検討を予定している.本研究は,ヒトDNAメチルトランスフェラーゼ1(DNMT1)と結合して発がん過程におけるDNAメチル化プロファイル異常形成に寄与する分子の同定を目的としている.まず,RT-PCR法ならびにウエスタンブロット法を用いてヒト培養がん細胞におけるDNMT1発現を解析し,DNMT1を高発現する細胞として,ヒト肝細胞がん由来細胞HepG2を選択した.また,複数の抗ヒトDNMT1抗体のうちから免疫沈降法に最も優れた抗体を選定し,HpG2細胞の核抽出液を用いて抗DNMT1抗体による免疫沈降法を施行した.SDS-PAGEによって沈降物を展開したところ,DNMT1のバンドと共に,DNMT1とは異なる分子量のバンドが確認された.抗ヒトDNMT1抗体による免疫沈降物を2 Dimensional Image Converted Analysis of LCMS (2D-ICAL法)で解析し,DNMT1と共同沈降する分子の候補として,DNMT1との結合が未だ報告されていない分子を同定した.培養がん細胞の抽出液において,これらの分子に対する抗体を用いた免疫沈降法を行い,DNMT1との結合を確認し,候補分子がDNMT1の分布異常を介してDNAメチル化プロファイル異常を惹起し得るかの検討を予定している.本研究は,ヒトDNAメチルトランスフェラーゼ1(DNMT1)と結合して発がん過程におけるDNAメチル化プロファイル異常形成に寄与する分子の同定を目的としている.まず,ウエスタンブロット法などを用いてヒト培養がん細胞におけるDNMT1発現を解析し,DNMT1を高発現する細胞として,ヒト肝細胞がん由来細胞(HepG2, KYN2, Alexanderなど)を複数選択した.これらの細胞の核抽出液を用いて抗DNMT1抗体による免疫沈降法を施行し,SDS-PAGEを行ったところ,DNMT1のバンドと共に,DNMT1とは異なる分子量のバンドが確認された.そこで,抗DNMT1抗体による免疫沈降物を2 Dimensional Image Converted Analysis of LCMS (2D-ICAL法)で解析し,DNMT1と共同沈降する分子の候補として,DNMT1との結合が未だ報告されていない分子を複数同定した.現在,これらの分子に対する抗体による免疫沈降法等により,DNMT1との結合を確認している.これらの分子とDNMT1との結合が確認されたら,これらの分子を発現していない培養細胞に強制発現させ,あるいはこれらの分子を高発現している培養細胞においてsiRNAなどを用いて発現抑制し,その前後でDNAメチル化プロファイルが変化することを確かめる.本研究は,ヒトDNAメチルトランスフェラーゼ1(DNMT1)と結合して発がん過程におけるDNAメチル化プロファイル異常形成に寄与する分子の同定を目的としている.まず,ウェスタンブロット法を用いてヒト培養がん細胞におけるDNMT1発現を解析し,DNMT1を高発現する細胞として,ヒト肝細胞がん由来細胞(HepG2, KYN2, Alexanderなど)を複数選択した.これらの細胞の核抽出液を用いて抗DNMT1抗体による免疫沈降法を施行し,SDS-PAGEを行ったところ,DNMT1のバンドと共に,DNMT1とは異なる分子量のバンドが確認された.抗DNMT1抗体による免疫沈降物を2 Dimensional Image Converted Analysis of LCMS(2D-ICAL法)で解析し,DNMT1と共同沈降する分子の候補として,DNMT1との結合が未だ報告されていない分子を複数同定した.培養がん細胞の抽出液において,これらの分子に対する抗体を用いた免疫沈降法を行い,DNMT1との結合との確認を試みている.また,抗DNMT1抗体の抗原認識部位が目的分子との結合によって塞がれている場合,免疫沈降法で有効な共同沈降物が得られない可能性があるため,抗原認識部位の異なる新規抗DNMT1抗体の作製を準備している.
複製複合体を含む膜小胞でのC型肝炎ウイルスの複製メカニズムの解析

C型肝炎ウイルス(HCV)、ポリオウイルス、サーズコロナウイルス等のプラス鎖RNAウイルスは複製複合体を含む膜小胞(Double membrane vesicle(DMV))を形成し、その中で複製複合体を形成し、複製することが知られている。本研究ではHCVの複製に必須な膜小胞形成メカニズムの解析を行った。HCVNS4BはHCV複製に関与する膜小胞の形成に重要な役割を果たしていることが知られているので、NS4Bと結合する膜タンパクを同定し、そのタンパクの膜小胞の形成における役割について解析した。プロテオーム解析およびsiRNAスクリーニングにて、NS4B結合膜タンパクとしてSurfeit 4 (Surf4)を見出した。SURF4はCOPIを介した小胞輸送(メンブレントラフィック)に関与するタンパクとして知られている。各種解析から、Surf4とNS4Bとの相互作用が複製に重要であることを示した。電顕観察でSurf4 siRNA処理細胞ではDMVの数が大きく減少していたことから、Surf4はDMV形成を介してHCV複製に関与している可能性が見出された。また、ポリオウイルスレプリコンをsiRNAで処理すると複製が減少し、デングウイルスでは減少しなかった。ポリオウイルスはDMVを形成し複製することが知られている、一方、デングウイルスではDMVを形成しないことから、Surf4はHCV、ポリオウイルス、サーズコロナウイルス等のプラス鎖RNAウイルスに共通の複製コンポーネント形成に作用する可能性が示された。ポリオウイルス, SARSコロナウイルス,マウス肝炎ウイルス等のプラス鎖RNAウイルスは複製複合体を含む膜小胞を形成しその中で複製することが知られているが、そのメカニズムについては不明である。本研究ではC型肝炎ウイルス(HCV)をモデルに、プラス鎖RNAウイルスの複製の場である膜小胞形成および複製のメカニズム解析を目指す。HCVNS4BはHCV複製に関与する膜小胞の形成に重要な役割を果たしていることが知られているので、NS4Bと結合する膜タンパクを同定し、そのタンパクの複製における役割について解析した。プロテオーム解析およびsiRNAスクリーニングにて、NS4B結合膜タンパクとしてprolactin regulatory element binding protein (PREB)を見出した。PREBはSec12とも呼ばれ、COPIIを介した小胞体輸送に関与するタンパクとして知られている。免疫沈降、免疫染色、proximity ligation assayにて、NS4Bのaa141-190とPREBのaa1-110領域が結合していることを確認した。HCV擬似ウイルス、レプリコン、HCVJFH1株を用いた解析により、PREBはHCVの侵入、翻訳、粒子形成の過程には関与しておらず、複製に重要な役割を果たしていた。レプリコン細胞の免疫染色により、PREBはNS4Bと結合することにより、新規HCVRNA合成を示すBrUTPおよびdouble-strand RNAと共局在が観察され、生化学的な解析により、PREBはNS4Bと結合し複製複合体が含まれる界面活性剤不溶性分画に移行することが見出された。HCVNS4B結合膜タンパクとしてPREBを見出した。PREBはHCV複製に重要な役割を果たしていると考えられ、そのメカニズムの解析を目指す。以上のように、HCV複製に関与する因子を見出し、当初の目的は達した。本研究の目的はC型肝炎ウイルス(HCV)の複製に関与する宿主因子を見い出し、ウイルス複製のメカニズムを明らかにすることである。プラス鎖RNAウイルスは複製複合体を含む膜小胞(Double membrane vesicle)を形成し、その中で複製複合体を形成し、複製することが知られている。昨年度までにHCV複製に関与する膜小胞(Double membrane vesicle)の形成に重要な役割を果たしているNS4Bと結合する膜タンパクとして小胞輸送(メンブレントラフィック)に関与するERタンパク(COPII)、Golgiタンパク(COPI)を見出した。そこで、本年度はメンブレントラフィックがHCV増殖に関与している可能性を考えて、COPIIおよびCOPI関連タンパクSec23, Sec24, Sec13, Sec31, SAR1, Sec16, RAB1, CSNK1のsiRNAをレプリコン細胞に導入しウイルス複製に与える影響を調べたところ、Sec31 siRNAがウイルス複製を抑制した。SEC31のshRNAレンチウイルスを使って、FVC細胞に感染し、SEC31-KO細胞株を作成した。MOI1でJFH1株を感染させ、ウイルスの感染増殖は強く抑制されたことから、ウイルスの生活環に関わる新規宿主因子としてSec31が見出された。

小胞輸送(メンブレントラフィック)は細胞の恒常性維持に重要な役割を果たしていると考えられ、HCVはその一部を利用することで、その生活環(感染、翻訳、ゲノム合成、粒子形成、放出)を行っているものと考えられた。HCVの生活環に関与する新規宿主因子Sce31を見出し、概ね順調に進展していると言える。プラス鎖RNAウイルスは複製複合体を含む膜小胞(Double membrane vesicle)を形成し、その中で複製複合体を形成し、複製することが知られている。本研究ではHCVの複製のメカニズム解析を目指ている。HCVNS4BはHCV複製に関与するDouble membrane vesicleの形成に重要な役割を果たしていることが知られているので、NS4Bと結合する膜タンパクを同定し、そのタンパクの複製における役割について解析した。我々はこれまでに、プロテオーム解析およびsiRNAスクリーニングにて、NS4B結合膜タンパクとしてprolactin regulatory element binding protein (PREB)およびSurfeit 4 (SURF4)を見出した。PREBおよびSURF4はそれぞれSec12、ERV29とも呼ばれ、COPII、COPIを介した小胞輸送(メンブレントラフィック)に関与するタンパクとして知られている。このことから小胞輸送がHCV複製複合体を含む膜小胞の形成に重要な役割を果たしている可能性が考えられたので、COPIIおよびCOPI関連タンパクのHCV複製における役割を解析した。そしてHCV増殖に関与するタンパクとしてCOPII関連タンパクのSec31を新たに見出した。C型肝炎ウイルス(HCV)、ポリオウイルス、サーズコロナウイルス等のプラス鎖RNAウイルスは複製複合体を含む膜小胞(Double membrane vesicle(DMV))を形成し、その中で複製複合体を形成し、複製することが知られている。本研究ではHCVの複製メカニズム解析を目指す。HCVNS4BはHCV複製に関与するDMVの形成に重要な役割を果たしていることが知られているので、NS4Bと結合する膜タンパクを同定し、そのタンパクの複製における役割について解析した。我々はこれまでに、プロテオーム解析およびsiRNAスクリーニングにて、NS4B結合膜タンパクとしてSurfeit 4 (Surf4)を見出した。SURF4はCOPIを介した小胞輸送(メンブレントラフィック)に関与するタンパクとして知られている。Surf4はHCV RNA複製複合体が存在する脂質ラフト膜で検出され、レプリコン細胞内のウイルスdsRNAと共局在した。しかしながら、NS4Bに結合する能力を欠くSurf4d1は、dsRNAと共存しなかった。全長Surf4の発現によりHCV複製が増加し、一方Surf4d1では変化なかったことから、Surf4とNS4Bとの相互作用が複製に重要であることを示した。
グリコシダーゼの分子機構および分子進化に関する研究

本研究は、α-グルコシダーゼが一次構造・基質認識を異にする2つのファミリー(I型とII型)からなること(収斂進化)、さらに各々の相同酵素が存在すること(発散進化)に着目した。この事実は、両ファミリーの構造・機能に関する知見が、他のグリコシダーゼに適用できることを暗示している。本課題の目的は、ファミリー間の基質認識・機作の相違をアミノ酸レベルから分子解剖し、得た知見を相同酵素に発展させることである。1)I型酵素に自殺酵素法と点突然変異法を適用させ、解離型の触媒基を含む3つの触媒アミノ酸の推定に成功した。II型酵素においても同手法で解離型触媒基を決定し、さらにプロトン供与型の触媒残基を初めて明らかにした。II型酵素の相同酵素であるα-キシラナーゼの遺伝子発現に成功した。前述の触媒基が作動していると判断された。2)II型酵素において、基質のグリコンやアグリコンの認識を行う数個のアミノ酸を解明した。グリコンの水酸基への認識を解析するため、各々の水酸基のデオキシ基質を合成した。II型酵素のみが2-デオキシ基質に作用できた。グルカール水和反応の相違(II型のみが水和)からも2位水酸基の認識が両酵素群で異なることが推定できた。I型酵素と相同のα-アミラーゼにおいて基質結合に重要なMet残基を決定した。3)立体構造が未知のII型酵素の結晶を得た。4)C-1水素を重水素にした基質を合成し、同位体効果を観察した。反応の遷移状態にオキソカルベニウム中間体の存在が示唆された。5)本計画により両ファミリーにおける基質認識や機作の相違を構造の視点で分子解析できた点は大きな成果であり、さらに相同酵素においてα-グルコシダーゼで得られた分子レベルの知見が適用可能であることが判明した。我々は、α-グルコシダーゼが異なる一次構造・基質認識を有する2つのファミリー(I型とII型)に分類できることを見い出した。糖質酵素では例のない"収斂進化"である。さらに、I型ファミリーの構造はα-アミラーゼなどと類似し、"発散進化"と捉えられる。II型酵素にも"発散進化"が見られ、α-キシラナーゼとα-グルカンリアーゼの構造と類似する。これらの事実は、α-グルコシダーゼファミリーの構造・機能に関する微視的な解析が、グリコシダーゼに適用できることを暗示している。本課題の目的は、ファミリー間の基質認識・機作の相違をアミノ酸レベルから分子解剖し、得た知見を相同のグリコシダーゼに発展させることである。本年度は以下に示す研究成果が得られた。(1)I型ファミリー酵素の触媒基推定にα-アミラーゼの三次構造情報が使用できる(2残基のAspと1残基のGluが触媒アミノ酸)。異種宿主発現が可能なミツバチ酵素を用いてAsp→Asn、Glu→Glnの置換を行った。組換え体の粗抽出液には活性が検出されなかった。現在、3種の変異酵素の精製を行っている。(2)II型ファミリーのうちで、発現が可能な分裂酵母の酵素を用いて、触媒アミノ酸を検討した。既に、2残基の酸性アミノ酸が触媒基と推定されている。本ファミリー(17種)のアミノ酸配列中に保存されている8残基の酸性アミノ酸を置換した。精製した組換え酵素の活性からAsp-481とAsp-647が触媒基であると判断された。Asp-647はプロトン供与体であり、II型酵素で初めて明らかにされた知見である。

(3)同位体効果測定のための基質としてフェニルα-マルトトリオシド-1,1",1′′′^2-H_3の合成に成功した。α-グルコシダーゼとグルコアミラーゼを作用させると、同位体効果が観察され、反応の遷移状態にオキソカルベニウム中間体の存在が示唆された。我々は、α-グルコシダーゼが異なる一次構造・基質認識を有する2つのファミリー(I型とII型)に分類できることを見い出した。糖質酵素では例のない"収斂進化"である。さらに、I型ファミリーの構造はα-アミラーゼなどと類似し、"発散進化"と捉えられる。II型酵素にも"発散進化"が見られ、α-キシラナーゼとα-グルカンリアーゼの構造と類似する。これらの事実は、α-グルコシダーゼファミリーの構造・機能に関する微視的な解析が、グリコシダーゼに適用できることを暗示する。本課題の目的は、ファミリー間の基質認識・機作の相違をアミノ酸レベルから分子解剖し、得た知見を相同のグリコシダーゼに発展させることである。本年度は以下に示す研究成果が得られた。計画は順調に進行している。(1)昨年度にI型ファミリー酵素で触媒残基と推定したアミノ酸の組換え体の精製に成功した。比活性が完全に消失し、触媒残基と確認できた。機能解析のため、組換え体(Asp→Ala/Gly、Glu→Ala/Gly、精製迅速化のためHis_6-tagを付した)を作製した。基質取り込みやChemical Rescueを解析し、触媒反応における求核基とプロトンドナー決定を行っている。(2)両ファミリーに属す酵素に関し、結晶化を試みた。立体構造が未知なII型ファミリー酵素において結晶が得られたので、結晶化の条件検討を行っている。(3)II型のファミリー酵素(分裂酵母由来)に完全保存されているTrpを各種アミノ酸に置換した。オリゴ糖への作用が変化しており、現在、精製を行っているが、基質のアグリコン部分認識に関与するTrpを決定できると期待している。基質グリコンの水酸基への認識解析のため、2,3,4,6位の-OH基のデオキシ基質を合成した。両ファミリー酵素の作用を比較している。グルカールの水和反応はII型酵素によりなされ、I型酵素は水和できないことが明らかになった。(1)α-グルコシダーゼの自殺酵素であるコンズリトールBエポキシド(CBEと略)をI型酵素に作用させ、1分子のCBEが1分子の酵素に結合することで失活することが判明した。CBEが結合する酸性アミノ酸を決定でき、触媒反応において解離し反応中間体であるオキソカルベニウムイオンを安定化させると想像された。相同酵素のα-アミラーゼにおいても解離型の触媒基との知見がある。(2)基質グリコンのデオキシ基質を合成し、I型とII型酵素の作用を比較した。I型酵素はデオキシ基質を加水分解できなかったが、II型酵素はグルコースの2-OHがデオキシとなった基質に作用できた。グリコンの2-OHの認識が両酵素群で異なることが明らかになった。(3)糖転移作用の高いI型酵素が存在する。転移能を高めている蛋白構造を究明するため、全アミノ酸配列の保存性が約7割の酵素とキメラ酵素を構築した。作製した多数のキメラ酵素の活性が低く、遺伝子発現の際に活性部位に糖鎖が付加したと考えられ、付加モチーフの破壊を行う必要がある。(4)II型ファミリーに属す2つの酵素の結晶が得られた。(5)II型酵素の相同酵素であるα-キシラナーゼ遺伝子の発現に成功した。
細菌の空間的すみ分けを組み込んだセルロース系バイオマス用高効率メタン発酵槽の開発

セルロースのメタンへの変換を効率化するため、まず槽内を緩速撹拌することにより基質中のセルロースとセルロース分解菌を反応槽底部に沈降させる。両者が長時間接触できる状態で、pHを変化させ、セルロース分解の最適pHを求める。続いて発酵槽上部に投入した担体表面にメタン生成菌を中心とした生物膜を形成させ、膜内にpH勾配が形成できる状態で、良好なセルロース分解とメタン生成が両立するpHを求める。このように同一反応槽内の上部と底部に細菌をすみ分けさせ、かつ存在様式(浮遊・沈降型と生物膜型)を多様化することで、効率的にセルロースをメタンへ変換できるシステムをつくり出し、最後に処理限界となる有機物負荷を求める。
精米の品質・食味向上に関する研究

米の品質・食味向上について、調質問題を中心に貯蔵・精米加工面などから検討を加えた。その要点をまとめると次のようである。1)適切な水分に調質した精白米は評価点が高くおいしい米になる。炊飯前の洗米及び浸漬時のクラックのはいり方と澱粉の溶出による影響と思われる。2)水分による調質は加湿機又は高低水分粒の混合によるが、胴割れ発生を防止するためには加湿温度は25°C前後,速度は精白米で0.2%/h,玄米で0.3%/hが適当である。玄米はぬか層で粒内への水分浸入が緩和されるので、精白米よりやや高い値をとることができる。3)加湿後の水分の高い玄米及び精白米は貯蔵性が低下するので、消費者に渡る直前(最終流通時)に実施し、夏期の長い貯蔵はさけるべきである。なお、低水分のものほど貯蔵性が高いので、水分の多い玄米は低温庫を利用する必要がある。4)クリン米はぬか分がほぼ完全に除去されているので、脂肪分の分解と害虫発生がほとんどなく、夏の高温に対して貯蔵上有利である。また、容量減に伴う倉庫スペースの減少に役立つといえよう。以上の結果を総括すると、水分15%を適値とする玄米貯蔵流通の方式から過乾燥のクリン米貯蔵方式に転換せしめ、最終流通時に調質を行つのが最も敵切といえよう。この方法は常温貯蔵においても病害虫の発生をおさえ、古米化を防止することができるので、米の品質・食味向上が可能となるばかりか、流通面においてもコストを低減することができる。今後の問題としては、実施に移した場合の諸問題をコストエンジニアリングの見地から解明する必要がある。
電荷密度波の超流動性の探索

電荷密度波(CDW)の超流動性について研究を行った。当初、低次元導体TaS3、NbS3の微小リング結晶に磁場を通し誘導起電力による応答を機械振動子素子により検出する予定であったが、コマーシャル品の機械振動子素子では検出が難しいことがわかり、厚さ1マイクロメートル以下で固い擬一次元導体その物を機械共振子とみなし、その機械的振動を電流によって検知する基礎研究を行った。また、TaS3結晶のCDWダイナミクスを詳しく調べた結果、TaS3のCDW状態では2πの位相ソリトンが多数、液体状態のようにランダムな配置をとる可能性を提案した[Europhys. Lett. 109, 27005 (2015)]。電荷密度波ダイナミクスの基礎となる、電荷密度波位相ソリトンの効果を数値計算を用いて調べた。その結果、擬一次元電荷密度波系に自由に運動できるソリトン(ソリトン液体)が存在しうること、ソリトン液体の存在で衛星反射の構造を説明できること、電気伝導測定における新規ac-dc干渉が存在し、実験結果を説明できることが分かった。これらの結果をまとめて、Physical Review Letter誌に論文を投稿中である。異方的な電子構造を持つ遷移金属カルコゲナイド擬一次元導体は、電荷密度波状態を基底状態に持つことで良く知られている。電荷密度波状態は、超伝導状態と類似して、電子格子相互作用により電子とホールがペアを作りフェルミ波数の2倍の波数に凝縮する。電荷密度波の運動は、もともと量子的な起源にも関わらず、秩序変数の位相の自由度が、外部電場に応答する古典力学的粒子とみなすことで理解されてきた。これは現実の電荷密度波系(の結晶)では、サイズが有限であり、また有限な不純物を含んていることによると考えられる。無限に大きな結晶を作ることは不可能であるが、系をリング状にすることで、周期境界条件により実効的に無限サイズに出来ると考えられる。我々は電荷密度波結晶のリングを作成し、リング中での電荷密度波ダイナミクスを調べている。これまでの研究では、電荷密度波リング結晶として、室温で電荷密度波を示すNbS3、典型的な電荷密度波物質であるTaS3の二種類を作成し、その電気伝導測定を行った。リング結晶は直径が数10マイクロメートル、肉厚が数マイクロメートルあるため、ミリメーターサイズで有効な導電性ペースト等を用いた電極付けや、数マイクロメートルサイズで有効な電子ビームリソグラフィー法をそのまま用いることができない。本研究で、電子ビームリソグラフィー工程を見直し、高い成功率で電極作成を行う方法を確立した。また、リング状結晶中の電荷密度波の運動を無電極で調べるために用いる、自己検知カンチレバーの基礎的な実験を行った。その結果、極低温ではカンチレバー自身(カンチレバーのたわみを電気抵抗に変換する部位)の物性が、大きく変化することが分かった。これらの知見をもとに、測定の方法を詰めていく途上である。当初、低次元導体TaS3、NbS3の微小リング結晶に磁場を通し誘導起電力による応答を機械振動子素子により検出する予定であった。しかしコマーシャル品の機械振動子素子の共振周波数が1MHz以下と低いため、より高い周波数を持ち、高いQ値を持つ自己検知型機械振動子を作成する必要があることがわかった。そのため、厚さ1マイクロメートル以下で固い性質を持つ擬一次元導体その物を機械共振子とみなし、その機械的振動を電流によって検知する基礎研究を行った。この研究は現在進行途中であり今後も引き続き行う。また、TaS3リング状結晶に二端子電極を取り付け、CDW電流の時間揺らぎを測定した。その結果、CDW電流が二つの電流状態の間を数秒ごとに行き来すること、揺らぎには2つのモードがあり印加電圧によってモード間の遷移が起きること、モードの遷移には電圧ヒステリシスがあることを発見した。この複数の電流状態、揺らぎのモードは、CDWがリング結晶内に閉じ込められるために付加される境界条件に起因すると考えられる。この結果を現在論文投稿準備中である。また、リングではなく直線のTaS3結晶のCDWダイナミクスを詳しく調べた結果、TaS3のCDW状態では2πの位相ソリトンが多数、液体状態のようにランダムな配置をとって存在している可能性を提案した。また、そのソリトンがCDWダイナミクスに与える影響を数値シミュレーションによって示した。この結果はEurophysics letters誌にて発表を行った[T.Matsuura, et al., Europhys. Lett. 109, 27005 (2015)]。この論文で提案したソリトン液体モデルは、他の電荷密度波系においてもソリトンによる流動特性があることを示唆する。

凝縮系物理学昨年度は、電荷密度波リングに直接電極を取り付け、その電気伝導を測定する実験に焦点を当てて研究を行った。当初の目的であるカンチレバーを用いた誘導測定は設計見直しを行っており、今年度(最終年度)に実行する。カンチレバーによる基礎実験を行い、また、並行してNbS3リング結晶の電気伝導測定を行う基礎技術を確立した。電荷密度波リングにおける干渉効果・および電流の時間変動効果をそれぞれまとめて論文として発表する。カンチレバーを用いて電荷密度波リングの誘導電流を測定する実験を行う。結果は来年度以降に論文公表する予定。カンチレバー上にリング結晶などの微小試料を取り付け、カンチレバーの共振周波数が温度、外部磁場、外部電場によって変化するかどうかを検証する。カンチレバーを強制振動させる機構、またカンチレバーの振動を測定するシステムを構築する。また、引き続きリング結晶の電気伝導測定を行い、年度前半に結果を論文にまとめる。液体ヘリウム供給を必要としない無冷媒低温測定機を用いて実験を行えたので、冷媒の使用料が少なくて済んだため。最終年度には国際学会(国外)に参加し研究内容を発表する予定であるため、その旅費として使用する。消耗品(電子部品等) 230千円旅費300千円H24年度未使用額(63651円)は、年度末-年度始切り替え時に緊急に購入が必要な場合を想定して残したものである。今年度、消耗品(真空部品・電子部品)購入のために使用する予定である。