hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
導電性三角格子磁性体のフラストレーション効果

平面三角格子の磁性体では、原子の磁気モーメントの方向が一義的に決まりにくいフラストレーション効果が現れる。そのような磁性体を特徴づける量として、従来の「磁化」以外に「カイラリティ」が重要と考えられる。本研究では金属伝導を示すPdCrO2の単結晶を用いて特異なホール効果を発見し、カイラリティの役割を明らかにした。さらに層間磁気抵抗の巨大な面内磁場方向依存性も見出し、これは磁性に依らない導電性三角格子物質に共通の性質であることを明らかにした。H21年度には、本研究の中心対象物質であるPdCrO2の良質単結晶の育成方法を確立できたとともに、非従来型の異常ホール効果が生じていることを発見したどいう二つの大きな進捗があった。1.二次元三角格子磁性体PdCrO2の単結晶育成方法の確立PdCrO2はの二次元三角格子磁性体金属で、フラストレート磁性研究には標準的な物質と考えられるが、これまで単結晶の育成報告は一例もなかった。我々は準備期間から1年間以上の試行錯誤を経て、遂にフラックス法で単結晶が育成できることを見出した。更に育成条件を最適化して、単結晶育成方法の確立に成功した。この結果は磁化率や電気抵抗率などの本質的物性の解明に繋がっただけでなく、二次元三角格子磁性体で初めての非従来型異常ホール効果を発見する礎となった。2.PdCrO2における非従来型異常ホール効果の発見育成したPdCrO2の単結晶を用いて、磁場を[001]方向に印加し、電流を[110]方向に流した時のホール抵抗の磁場・温度依存性を調べた。その結果、局在Crスピンが120度構造に反強磁性秩序化するTN=37.5Kより低温のT*=20Kから、ホール抵抗の磁場依存性に従来のホール効果では説明できない非線形性を見出した。更に、T*では磁化率や比熱にも異常があることや、同構造で同価数・非磁性めPdCoO2のホール効果には40K以下の低温で非線形性が現れないことも明らかにした。これらの結果より、PdCrO2のT*以下のホール効果がスピン構造の変化と密接に関係する可能性を浮き彫りにした。これは近年フラストレート磁性金属のホール効果で注目されている「スピン配置の幾何学性」を起源とする新奇なホール効果と関係する可能性がある。しかし二次元三角格子系では、単純な磁気構造の場合はそのようなマクロなホール効果は出現しないことが理論的に指摘されてきた。従って、本研究により初めて実験的に非従来型の異常ホール効果を検証した点は重要である。二次元三角格子は幾何学的フラストレート格子の中でも最も基本的な構造を持つため、本成果は今後フラストレート磁性金属の磁性と導電性の相関を研究する上でも重要な情報を提供することが期待される。3.この他、共同研究により、導電性のない三角格子フラストレート磁性体の研究も進めた。(1)単結晶育成:育成時の石英管内圧を系統的に変化させ、低圧環境であるほど結晶が大型化する傾向にあることを見出した。この最適化により1.0×1.0×0.2mm^3クラスの単結晶の安定供給を可能にし、低温物性測定のほか中性子散乱実験等への試料供給も可能にした。単結晶育成の成果はJournal of Crystal Growth誌でその詳細を公表した。(2)異常ホール効果:これまでの面間方向(c軸)に磁場を印加し、面内方向(ab面, [110]方向)に電流を流したときのホール効果に加え、新たに面内方向の磁場、面間方向の電流でも調べた。その結果、従来の配置では、磁気秩序化温度TN=37.5Kよりも低温の20K近傍から非従来型の非線形性が出現する(Phys.Rev.Lett.論文として公表)が、新たな配置ではそれが40K近傍から出現すると分かった。これらの結果から、単純なホール抵抗率の異方性だけでなく、磁場方向と磁気構造も重要と分かる。実際、共同研究の中性子散乱の結果から120度スピン構造の面はゼロ磁場中ではc軸方向を含む面上にあるため、面内方向の磁場ではキャント成分が誘起され易いと示唆される。本研究でホール効果の磁場方向依存性が明らかになってきた点は重要である。今後の中性子散乱や他の実験から、キャントした成分からのスカラー・スピンカイラリティの寄与を明らかにする手掛かりに成り得る。(3)角度依存性磁気振動(AMRO)の研究:層間抵抗(Rzz)の印加磁場の角度依存性を調べた結果、角度分解光電子分光や理論計算で示唆される六角形の筒状フェルミ面と符合する結果を得た。また、面内磁場ではRzzが10倍以上に増強されることを見出した。

このRzzの増大は非磁性参照系のPdCoO_2でも観測されるため、電子系に本質的な重要な性質であることが分かった。(1)単結晶育成:昨年度論文で公表した育成方法に沿って、単結晶大型化を目指して条件のさらなる最適化を図った。育成時の石英管内圧を系統的に変化させ、低圧環境であるほど結晶が大型化する傾向を見出した。この最適化で1.0×1.0×0.2mm^3クラスの単結晶の安定育成ができ、低温物性測定のほか中性子散乱実験等への試料供給も可能にした。(2)異常ホール効果:これまで得られた面間方向(c軸)磁場・面内方向(ab面,[110]方向)電流でのホール効果に加え、新たに面内磁場・面間電流でも調べた。その結果、従来配置では、磁気秩序化温度TN=37.5 Kより低温の20 K近傍から非従来型の非線形性が出現する(Phys.Rev.Lett.論文としてすでに公表)が、新配置では40 K近傍から出現している。これらから、単純なホール抵抗率の異方性だけでなく、磁場方向による磁気構造の変化も重要と分かる。実際、中性子散乱の結果から120度スピン構造の面はゼロ磁場中ではc軸方向を含む面上にあるため、面内磁場ではキャント成分が誘起され易いと示唆される。本年度の研究でのこの成果は重要で、今後の中性子散乱や他の実験から、キャントした成分からのスカラー・スピンカイラリティの寄与を明らかにする手掛かりに成り得る。(3)角度依存性磁気振動(AMRO)の研究:層間抵抗(Rzz)の印加磁場の角度依存性を調べた結果、角度分解光電子分光や理論計算で示唆される六角形の筒状フェルミ面と符合する結果を得た。また、面内磁場ではRzzが10倍以上に増強されることを見出した。このRzzの増大は非磁性参照系のPdCoO_2でも観測されるため、電子系に本質的な重要な性質である。この新たな成果について論文投稿の準備中である。また英国のグループとの共同研究にて、PdCoO_2の低温電気抵抗率が極めて小さいことに関連する論文を投稿中である。
磁気軸上電子サイクロトロン電流駆動

1磁気流体力学的(MHD)不安定性の観測のための軟X線カメラ、同データー収集装置、及び解析法の整備を行って、以下のWT-3トカマクにおける電子サイクロトロン加熱(ECH)及び電流駆動に伴うMHD不安定性の測定と解析を行った。2低域混成波電流駆動による直流電場の無いプラズマをターゲットとして、56GHzジャイロトロンにより磁気軸上でECHを行うと、ポロイダルモード数m=2/トロイダルモード数n=1のMHD振動が励起されたが、磁気軸の周辺でECHを行うと、m=2/n=1のプリカーサを伴う鋸歯状振動が出現した。3オーミック加熱プラズマに低域混成波電流駆動を行った場合にも、m=2/n=1のプリカーサを持つ鋸歯状振動の崩壊が出現した。これに続いてm=3/n=2のプリカーサを持つ崩壊現象も出現し、これらに伴う熱の流れ、m=2/n=1及びm=3/n=2モード間の結合などについて5方向軟X線カメラによるコンピュータトモグラフィで調べ、2の結果と合わせて、通常観測されるm=1/n=1のプリカーサを伴う鋸歯状振動の崩壊の場合と比較した。4新ジャイロトロン(88GHz、200kW)によるWT-3トカマク用の新ECHシステムを構築した。これは、ガウスビーム理論にもとずいた準光学伝送系、及び強集束入射アンテナを備えている。今後これを用いて磁気軸上電子サイクロトロン電流駆動による磁気流体不安定性の研究をさらに進展させる予定である。1本年度は2年計画の初年度であり、現有ジャイロトロン(56GHz)による予備実験、MHD不安定性の軟X線カメラによる測定系・データ解析法の整備、及び新ジャイロトロン(88GHz)を使った新しい電子サイクロトロン加熱/電流駆動系の設計を行った。2低域混成波電流駆動プラズマをターゲットとし、現有ジャイロトロン(56GHz)によるミリ波を電子サイクロトロン加熱/電流駆動入射アンテナにより入射し、磁気軸上電子サイクロトロン電流駆動を試みた。その結果、磁気軸近傍MHD不安定性が励起される事が見つかった。その時間的な変化は鋸歯状振動に類似しているが、ポロイダルモード数はm=2であり、現在その振舞いを軟X線コンピュータトモグラフィにより調べている。3 CAMAC規格の多チャンネル高速データ収集装置により軟X線カメラからの信号(計100チャンネル)をワークステーションに取り込み、つづいて解析し表示するオンラインデータ解析・表示装置が完成し、放電直後にプラズマのMHD不安定性の軟X線コンピュータトモグラフィ像を画面上に表示できるようになった。4新ジャイロトロン(88GHz)を使った電子サイクロトロン加熱/電流駆動実験のためのミリ波伝送系、及び入射アンテナの設計を進めた。赤外線カメラによりジャイロトロンからのミリ波の出力パターンを測定した結果、それが軸対称ガウスビームである事がわかり、現在、ガウスビームによる伝送・入射を基本とした方式による伝送・入射アンテナの具体的設計を行っている。1本年度は2年計画の最終年度であり、WT-3トカマク(大半径65cm,小半径20cm、最大トロイダル磁場1.75T)のオーミック加熱プラズマ及び低域混成波電流駆動プラズマをターゲットとして磁気軸上電流駆動実験を推進すると共に、新ジャイロトロン(88GHz、200kW)による新ECHシステムを立ち上げた。2低域混成波電流駆動による直流電場の無いプラズマをターゲットとして、現有のECHシステム(56GHz,200kW)により磁気軸上でECHを行うと、ポロイダルモード数m=2/トロイダルモード数n=1のMHD振動が励起された。さらにEC加熱層をずらし、磁気軸近傍のECHを行うと、鋸歯状振動が出現した。但し、この鋸歯状振動は通常観測されるm=1/n=1のプリカーサでなくm=2/n=1のプリカーサを伴っていることが5方向軟X線カメラによるコンピュータトモグラフィにより判明し、崩壊に伴う熱の流れも、通常の鋸歯状振動の崩壊と異なる事が分かった。

これらの結果は、磁気軸上の安全係数q(0)がECHにより小さくなった事、あるいは磁気軸近傍のq分布が変化した事によると推測された。15EA03:3オーミック加熱プラズマに低域混成波電流駆動を行った場合にも、2で述べたのと同様のm=2/n=1のMHD振動がプリカーサとなる鋸歯状振動の崩壊が見つかった、この場合はさらにつづいてm=3/n=2がプリカーサとなる崩壊現象も出現した。これらに伴う熱の流れ、m=2/n=1及びm=3/n=2モード間の結合などについて5方向軟X線カメラによるコンピュータトモグラフィで調べ、2の結果と合わせて、通常の鋸歯状振動の崩壊の場合と比較した。
口腔扁平上皮癌に関わる新規ストレス応答キナーゼASK2の機能解析

口腔領域の悪性腫瘍の大半を占める口腔扁平上皮癌については、診断ならびに治療法が着実に進歩しているものの、癌細胞の悪性度や抗癌剤に対する感受性などの多様性がいまだに治療の大きな障壁となっている。また、発癌機構についても不明な点が多く残されている。われわれは本研究において、ノックアウトマウスならびにマウス由来培養細胞を用いた解析により、新規ストレス応答キナーゼASK2が癌の抑制に働く機構を明らかにした。本研究では,新規ストレス応答キナーゼASK2が,口腔扁平上皮癌の発癌過程に関与し,個々の症例における癌細胞の何らかの生物学的性状を規定しうる分子であるとの仮説のもと,その分子機能を明らかにすることを目的としている。2段階(DMBA+TPA)皮膚腫瘍形成モデルにおいて,ASK2ノックアウト(KO)マウスが野生型マウスと比較して明らかに腫瘍形成が亢進していることをすでに確認しているが,本年度は,ASKIKOならびにASKI/ASK2ダブルKO(DKO)マウスを用いて同様の実験を行った。その結果,いずれのマウスも野生型マウスと同程度にしか腫瘍を形成しないことが分かった。以前我々は,ASKIKOマウス由来の細胞ではASK2の発現が著しく低下していることを確認していることから,ASK2の欠失,ないしはASK2の発現が低下した状態での腫瘍形成の亢進はASKIに依存していることが示唆された。一方,ASKIKOマウス由来の初代培養ケラチノサイトはASK2KOケラチノサイトと同様,DMBAによるアポトーシス誘導に対して抵抗性を示すことが明らかとなったことから,ASKIはケラチノサイト以外の細胞において腫瘍形成に対して促進的に働いているものと考えられた。そこで,ASKIKO,ASK2KO,ASKI/ASK2DKOの3系統のマウス皮膚のTPAに対する応答を検討したところ,ASKIKOおよびASKI/ASK2DKOマウスにおいてTPAによる炎症誘導が著しく減弱していることが明らかとなった。このことから,ASK2がケラチノサイトのアポトーシスを誘導することで抗腫瘍作用を発揮するのに対し,ASKIは炎症を亢進させることで腫瘍形成を亢進させるといった,同じファミリーに属するキナーゼながら,互いに拮抗する機能をもつことが強く示唆された我々は、新規ストレス応答キナーゼASK2が、口腔扁平上皮癌の発癌過程に関与し、個々の症例における癌細胞の何らかの生物学的性状を規定しうる分子であるとの仮説のもと、その分子機能を明らかにすることを目的として本研究を遂行した。前年度までのノックアウトマウスの発癌モデル解析から、ASK2が少なくともマウスにおいては癌抑制因子として働くことが示されていた。そこで本年度、ヒトASK2 mRNAの発現を高感度かつ定量的に解析する方法を確立し、子宮頸癌、口腔癌、食道癌、胃癌、大腸癌の細胞株各10株以上について、ASK2 mRNAの発現レベルを詳細に検討した。その結果、口腔癌、食道癌、胃癌、大腸癌の細胞株の多くが、コントロールとして用いた正常組織における発現レベルと比較して、明らかにASK2 mRNAの発現レベルが低下していた。その傾向は食道癌細胞株において特に顕著であった。そこで、ヒトASK2を特異的に認識するモノクローナル抗体を作製し、約100例の食道癌原発巣におけるASK2のタンパク質発現レベルを検討したところ、約半数の組織において、周囲正常組織と比較してASK2の発現が明らかに低下していることが明らかとなった。この結果から、ASK2がマウスモデルだけではなく、ヒトにおいても癌抑制因子として機能しでいることが強く示唆される。現在、口腔扁平上皮癌におけるASK2のタンパク質発現についても検討を進めている。
昼食後の短時間仮眠がその後の運動パフォーマンスに与える効果に関する研究

昼食後の眠気による作業効率低下対策として知られている短時間仮眠が,その後の運動パフォーマンスやそれを支える基礎的な生理機能に与える効果について,包括的かつ実践的な検討を行った。結果として,1)昼食後に睡眠ステージ2までの浅い短時間仮眠(napと呼ばれ,10-20分程度)をとると,覚醒したまま安静で過ごすよりも,スポーツ競技時に必要と想定される脳の情報処理能力や視力に正の効果がありそうであること,2)昼食後に睡眠ステージ4まで含む1時間程度のより深い仮眠をとると,安静やnapをとる過ごし方よりも,無酸素性最大発揮パワーに正の効果がありそうであること,の2点が示唆された。今年度は,昨年度のnapに熟睡(以下,"ds"と呼ぶ:睡眠ステージ4までの深い睡眠)条件を加え,より実践的な能力・機能に関連する項目を追加し,睡眠ステージの違いがそれらに与える効果について検討した。9名の男性被験者は普段通りの睡眠(平均:7.4時間)をとった後に,10時から実験に参加し,16時過ぎに終了した。その間,12時20分から標準化された昼食をとり,13時20分から,1rest条件:1時間の覚醒状態を保つ条件,2nap条件:最初の40分間はrest条件と同様な覚醒状態を保ち,最後の20分間は静寂・低照度な恒温室のベッドでnapをとる条件,3ds条件:napと同条件のベッドで1時間の深い睡眠をとる条件,のいずれかを行った。nap/ds中は脳波を測定し,その睡眠ステージを実験後に判定した。基礎的な能力として,指での選択反応時間(光3色刺激),周辺視・跳躍視・瞬間視・追従視といった各種の眼球運動能力,基礎的な機能として,静止・動体視力,皮膚痛覚閾値,味覚(甘味・塩味・酸味)閾値,また主観的な眠気や集中力といった自覚症状を表すVASと,心拍数・血圧・体温といった生理指標を,主要な時刻で測定した。睡眠の質の解析結果は,nap条件でほぼ全員,睡眠ステージ1・2を示した。ds条件では,全員少なくとも1回は睡眠ステージ3・4に到達しており,熟睡に至っていたことが確認された。以下,睡眠に関する3条件の前後の変化についての主な結果のみを記すと,VASにおいては, ds後で眠気が有意に改善し, rest後で集中力が有意に低下した。選択反応時間では,ds後に遅くなる傾向がうかがわれた。4種類の眼球運動能力には,3条件共に有意な変化はなかった。動体視力は,nap後に有意な改善があった。皮膚痛覚においては,rest後に有意な閾値の低下が認められた。本年度は,最終的な目的である,スポーツ競技場面の実験的模擬とした実験を行うこととした。具体的な場面として,午前中に予選,午後に決勝(本選)があるような,陸上・競泳競技をイメージしたスケジュール想定を行った。運動は,最大無酸素性能力テスト(自転車エルゴメータによる10秒間の3段階の全力最大運動を2分間の休憩を挟んで3回繰り返して行う)を実施し,最大無酸素性パワー(AnP:ワット)を算出した。若い男性被験者(8名)は3回の実験に参加した。それぞれでは,12時過ぎに標準化された昼食をとり,13時20分から,1rest条件:1時間の覚醒状態を保つ,2nap条件:最初の40分間はrest条件と同様な覚醒状態を保ち,最後の20分間は静寂・低照度な恒温室のベッドでnapをとる,3ds条件:napと同条件のベッドで1時間の深い睡眠をとる,のいずれかを行った。nap/ds中は脳波を測定し,睡眠ステージを判定した。運動は11時と15時より行い,その前に全身反応時間を測定した。睡眠の質は,nap条件でほぼ全員,睡眠ステージ1・2を示した。AnPは,午前中の測定値では3条件間に有意な差はみられなかった。午後のAnPでは,rest後,午前中と比較して低下傾向であった(P=0.06)。午前のAnPを基準として午後のrest/nap/ds後の相対的変化を求めてみると,ds条件の変化率(102.0±3.8%)は,rest条件(96.6±4.7%)と比較して有意に高値であった。全身反応時間は3条件共に有意な変化はなかった。若い男性においては,napよりもむしろ,深い睡眠ステージを含むより長い時間の午後の仮眠(ds)が,その後のスポーツパフォーマンスに何らかの正の効果を与える可能性が示唆された。脳の情報処理能力とスポーツに関与する視力に対する短時間仮眠(nap)の効果について検討した。

被験者は健康な男性10名で、実験は静寂な恒温室で行った。脳の情報処理能力はメモリーサーチ課題(PCを用いた数字の短期記憶測定プログラム:10分間を1セット)により、そのタスク処理能力で評価した。被験者は午前11時から、それを3セット続けて行った。12時から基準化された昼食をとり、12時40分から午前と同様な課題を3セット行った。その後、被験者は13時30分から、(1)nap条件:低照度な実験室で20分以内のnapをとる条件、(2)rest条件:覚醒・安静状態を保つ(ジグソーパズルを行う)条件、のいずれかを行った。napあるいはrestの後、14時10分からさらに3セットの課題を2回繰り返して行った。プロトコール中を通して、VAS(Visual Analogue Scale)による眠気や集中力といった自覚症状、ならびに静止・動体視力を測定した。nap中は脳波を測定し、その睡眠ステージを実験後に判定した。全被験者のnap中の睡眠の質は、睡眠ステージ3もわずかに含まれた者が1名はいたものの、ほぼ睡眠ステージ1・2であり、napをとっていたことが確認された。タスク処理能力、視力、VASなど測定した全ての項目において、napあるいはrestをとる以前では、2条件間に有意な差はみられなかった。napをとった後はrest条件に比較して、VASにおいては眠気、だるさが有意に減少し、頭の冴え、やる気、集中力が有意に増加した。動体視力においては、2条件間で有意差は認められなかったが、静止視力はrest条件と比較してnapをとった後に改善する傾向がうかがわれた。タスク処理能力は、napとrest後の2条件間に有意な差異が認められ、おおむねnap条件の方が良い結果であった。この2年間で,「スポーツパフォーマンスを支える基礎的な能力・機能に対する,napを中心とした仮眠の効果」について明らかにすることを目的とした計画された2つの実験を,初年度はnapのみ,2年目には熟睡条件も加えて,行うことができた。新たな知見としては,従来から,産業保健で言われているようなnap特有な効果のみならず,若い被験者では,より深く長い睡眠でも,類似した効果(影響)のある可能性が,今年度の結果から示唆された。そこで現在,以下の項目:「今後の研究の推進方策」で述べるような検討を行い,最終年度の実験計画を策定中である。初年度に計画された実験は行った。その結果として,先行研究での知見の追試である,脳の情報処理能力への正の効果を確認した。あらたな知見としては,静止視力への正の効果の可能性が示唆された点である。一方,予備実験として,ランプ負荷運動試験へのnapの効果も実験的に検討したが,運動遂行時間や最大酸素摂取量への効果には一貫性が認められなかった。そこで現在,以下の項目:「今後の研究の推進方策」で述べるような検討を行っている。上記の項目:「現在までの達成度」で述べたように,最終年度の実験では,最終的な目的である,スポーツ競技場面の実験的模擬としての運動タスクを課す予定である。現在のところ,午前中に予選,午後に決勝(本選)があるような(陸上競技,競泳競技をイメージした)スケジュールを想定し,午前中の予選に相当するものの代用として,最大無酸素性能力テスト(基準的な方法に準拠して,自転車エルゴメータによる10秒間の3段階の全力最大運動を2分間の休憩を挟んで3回繰り返して行う)を実施し,最大無酸素性パワーを算出する。
カントの超越論的哲学の成立と、その発展の解明―想像力を中心に

研究はI・カントの超越論的哲学の成立と発展を、想像力の概念史研究を軸として明らかにすることを目的としている。平成21年度の研究成果は、(a)1770年代のカントの講義ノートの整理と読解、(b)そうした作業にもとづく超越論的哲学の成立過程の精査であった。この成果に基づき、平成22年度の研究は「1780年以降の超越論的哲学の発展における想像力の役割の明確化」を目的として遂行された。研究方法として採用されたのは、「『実践理性批判』ならびに『判断力批判』から想像力をめぐる記述を精査し、それが『純粋理性批判』の想像力の理論と比較していかなる変化を遂げているかを明らかにする」ことである。以上の研究目的・研究方法のもと、具体的には以下のような研究がなされた。まず、「覚知」という働きがバウムガルテン美学に由来していることを文献調査によって示し、後期批判期において、カントが理論的な「総合」とは根本的に異なる活動に照明をあてていることを立証したのである。このような研究は『判断力批判』における「構想力の自由」と「形式主義」の両立可能性を示すのみならず、構想力の活動を批判期以前におけるバウムガルテン受容から、後期批判期における美学理論に至る発展的理論として提示することに成功した。そして、悟性の概念的規定から独立した構想力の「覚知」は、同様に悟性から独立して「表出」される美的理念の理論へ、そしてそのような理論によって示される道徳論へ、申請者の今後の研究を導くことになった。本研究はI・カントの超越論的哲学の成立と発展を、想像力の概念史研究を軸として明らかにすることを目的としている。申請書で示したように、平成21年度の研究目的は「カントの想像力がバウムガルテンの『美学』に根ざしつつ、超越論的哲学にあって独自の発展を遂げていることを示す」ことであった。そして研究方法としては(a)1770年代のカントの講義ノートの整理と読解、(b)そうした作業にもとづく超越論的哲学の成立過程の精査が提起されていた。報告者はこうした研究目的・方法にしたがいつつ以下のような研究をおこなった。(1)まず報告者は『形式と原理』(1770)から『純粋理性批判』(1881)にいたる講義ノートを整理しつつ、想像力を軸とする概念史研究を遂行した。具体的にはバウムガルテンの影響下にある『形而上学講義』を精査することで、想像力の「総合」の理論的発展が『純粋理性批判』の超越論的観念論の基礎にあることを示した。その成果は論文「総合の理論をときほぐす-『純粋理性批判』における想像力の多層的活動-」として『実践哲学研究』第32号に公表され、国内外をとおして希少な「想像力」の概念史研究としての意義を評価されている。(2)続いて報告者は『純粋理性批判』以降の想像力の発展、とりわけカント倫理学における想像力の働きについて検討してきた。具体的には(イ)『実践理性批判』の時点では想像力の活動は『純粋理性批判』の総合理論の枠内にとどまっていること、(ロ)しかし他方、『実践理性批判』は行為の図式の「象徴」ならびに「表出」といった論述において『判断力批判』における美感的想像力を予告し、これを要請すらしていることを明らかにした。この研究成果は「カントの道徳判断論-「判断の包摂モデルにそくして-」として関西倫理学会で口頭発表され、会場から高い評価を得ている。報告者は以上の研究成果に基づきつつ22年度以降も想像力の概念史研究を進める予定である。(1)まずは批判期の道徳哲学における想像力の役割を考察するために、『実践理性批判』ならびに『道徳形而上学の基礎付け』の定言命法の理論が能力心理学的観点から批判的に検討された。そこで明らかになったのは、(a)これらの著作では道徳的価値の基礎付けは試みられていても、その価値にもとづく道徳的判断の実践が欠落していること、(b)そしてそのような欠落の背景には、判断作用を支える自発性としての想像力の作用契機の看過が認められることである。(2)続いて、カントがそうした「看過」の後にふたたび想像力の理論を発展させたことを主張するために、『判断力批判』の「美の分析論」が分析された。

綿密なテキスト・クリティークから示されたのは、(a)『判断力批判』では構想力が認識論的な「総合」の理論からの脱却を遂げていること、(b)そのような脱却を前提として初めて「美的経験における形式主義」と「想像力の自由」の両立可能性が理解できることである。(1)の成果は雑誌『倫理学研究』に、(2)の成果は雑誌『日本カント研究』にそれぞれ研究論文として掲載が決されている。研究はI・カントの超越論的哲学の成立と発展を、想像力の概念史研究を軸として明らかにすることを目的としている。平成21年度の研究成果は、(a)1770年代のカントの講義ノートの整理と読解、(b)そうした作業にもとづく超越論的哲学の成立過程の精査であった。この成果に基づき、平成22年度の研究は「1780年以降の超越論的哲学の発展における想像力の役割の明確化」を目的として遂行された。研究方法として採用されたのは、「『実践理性批判』ならびに『判断力批判』から想像力をめぐる記述を精査し、それが『純粋理性批判』の想像力の理論と比較していかなる変化を遂げているかを明らかにする」ことである。以上の研究目的・研究方法のもと、具体的には以下のような研究がなされた。まず、「覚知」という働きがバウムガルテン美学に由来していることを文献調査によって示し、後期批判期において、カントが理論的な「総合」とは根本的に異なる活動に照明をあてていることを立証したのである。このような研究は『判断力批判』における「構想力の自由」と「形式主義」の両立可能性を示すのみならず、構想力の活動を批判期以前におけるバウムガルテン受容から、後期批判期における美学理論に至る発展的理論として提示することに成功した。そして、悟性の概念的規定から独立した構想力の「覚知」は、同様に悟性から独立して「表出」される美的理念の理論へ、そしてそのような理論によって示される道徳論へ、申請者の今後の研究を導くことになった。
炎症関連遺伝子と肺がんに関するゲノム疫学研究

本研究は2004年より開始されたinternational Lung Cancer Consortium (ILCCO)国際共同研究の一環として、日本人肺がんにおける炎症反応関連遺伝子の役割と喫煙と炎症反応関連遺伝子多型の交互作用を明らかにすることを目的として行われた。我々は炎症関連遺伝子について文献的考察を行ったところ、インターロイキン(IL)1が肺がん発症に重要な役割を果たしていることが示された。これは、IL1がサイトカインカスケードの初発に関与していることから炎症反応において中心的な役割を果たしているためと考えられる。IL1には現在IL1AとIL1Bの2種類が同定されているが、生体におけるIL1の約90%はIL1Bである。IL1Bには機能的な一塩基多型(SNP)がいくつか報告されているが、その中でIL1Bの生産と関連しているrs1143634(3954C>T)に注目した。性、年齢、教育、飲酒、喫煙を調整したTT多型(リスク多型)のCC多型に対するオッズ比(OR)は3.31(95%信頼区間(CI)=0.71-15.3)であった。喫煙と飲酒ともにサイトカインの産生に関与しているこをが示唆されているので、この多型と喫煙あるいは飲酒との交互作用について検討した。喫煙経験者は非喫煙者に比べて、肺がんリスクは2.73倍(95%CI=1.92-3.89)上昇していた。喫煙者でリスクアレルTを有す者では肺がんリスクは5.45倍(95%CI=2.77-10.69)上昇していた。しかし、このリスク上昇は喫煙によるリスク上昇の関与が大であると考えられる。統計学的(相乗的)交互作用は有意ではなかったが、生物学的(相加的)交互作用は有意であった(P=0.02)。一方、過度の飲酒者(エタノール20g/日以上)でリスクアレルTを有す者では肺がんリスクは2.48倍(95%CI=1.36-4.54)上昇していた。過度の飲酒者の適正飲酒者に対する肺がんリスクは1.75倍(95%CI=1.27-2.41)であった。飲酒の場合は、統計学的、生物学的交互作用はともに有意ではなかった。2004年より開始されたInternational Lung Cancer Consortium (ILCCO)国際共同研究の一環として、日本人肺がんにおける炎症反応関連遺伝子の役割と喫煙と炎症反応関連遺伝子多型の交互作用を明らかにすることを目的として行われた。本年はIL1B rs16944、rs1143627、rs1143634と肺がんとの関連性について検討した。いずれの遺伝子多型もHardy-Weinberg平衡からのずれは認められなかった。rs16944は、CC多型あるいはTC型のTT型に対する調整オッズ比(OR)は2.53(95%信頼区間(CI)=0.72-8.88)および1.44(95%CI=0.44-4.67)であった。Cアレルは肺がんリスクの上昇に関連していた。CC型の(TC+TT)型に対する調整オッズ比は1.96(95%CI=0.77-5.00)であり、統計学的には有意ではないが、肺がんリスクの高まりに関連していた。rs1143627は、Tアレルが肺がんリスクの上昇に関連しており、リスクアレル数と肺がんリスクとの間の傾向性は有意であった(P=0.02)。TT型は(CC+TC)型に比べて肺がんリスクは355倍(95%CI=1.24-10.2)高くなっていた。rs1143634はTアレルが肺がんリスクの上昇に関連していたが、rs16944と同様に有意な関連性は示さなかった。肺がんとの有意な関連性が認められたrs1143627と喫煙との交互作用について検討した。喫煙者でTT型を有する者では肺がんリスクは9.17倍(95%CI=1.94-43.4)上昇していた。相乗的交互作用は有意ではなかったが、相加的交互作用は有意であった。つまり、喫煙者でTT型を有す者の肺がんリスクの高まりの69%(95%CI=17-121%)は相加的交互作用に起因していた。2004年より開始されたIntemational Lung Cancer Consortium (ILCCO)国際共同研究の-環として、日本人肺がんにおける炎症反応関連遺伝子の役割と喫煙と炎症反応関連遺伝子多型の交互作用を明らかにすることを目的として行った。本年度は、interleukin 6 (IL6)とtumor necrosis factor alpha (TNFα)の遺伝子多型と肺がんとの関連性について、マーナーアレルの頻度が0.1以上でかつ遺伝子多型が機能的であるものを文献的に検索し、解析した。IL6 rs1800796(-572G>C)遺伝子多型においては、CC型に対してCG型とGG型の性、年齢、喫煙、飲酒と教育歴を調整したオッズ比(調整OR)とその95%信頼区間(95%CI)はそれぞれ1.08 (0.77-1.52)と1.51 (0.71-3.24)でありた。

同様に、INFαrs1799724(-857T>C)遺伝子多型では、CC型に対してCT型とTT型の調整ORはそれぞれ1.18(0.84-1.70)と1.22(0.53-2.83)であった。両遺伝子多型の調整ORの傾向性は有意ではなかった。組織別の解析も行ったが、2つの遺伝子多型のリスクは腺癌、扁平上皮癌、大細胞癌、小細胞癌において統計学的な有意差は認められなかった。統計学的パワー80%以上を確保するために、喫煙に関しては喫煙経験有りと非喫煙に、遺伝子多型に関してはリスクアレルが1つ以上と0に分類した。rs1800796遺伝子多型では、喫煙者でリスクアレルを有する者では肺がんリスクは有意に上昇していた(調整OR=3.42,95%CI=2.19-5.35)。しかし、喫煙とこの遺伝子多型の交互作用は有意ではなかった。同様にrs1799724遺伝子多型の場合のそれは3.55(2.22-5.69)であったが、喫煙-遺伝子多型の交互作用は有意ではなかった。しかし、この2つの遺伝子多型の交互作用は有意であった(P=0.022)。本年度はIL10 rs1800871、IL13rs1800925、TNFR2 rs1061622、MPO rs2333227、CRP rs2794520、COX2 rs5275、PPARGrs13073869およびPPARGrs4135249の遺伝子多型と肺がんとの関連性について解析した。検討したすべて遺伝子多型は、対照群において、Hardy-Weinberg平衡からのずれは認められなかった。majorアレル/majorアレル型、majorアレル/minorアレル型およびminorアレル/minorアレル型の間に有意な傾向性(P = 0.003)が認められたのはCRP rs2794520のみで、性、年齢、喫煙、飲酒および教育歴を調整したOR(以降は調整OR)と95% CIはそれぞれ1.0 (基準)、1.59 (1.14 - 2.22)および1.92 (1.10 - 3.38)であった。検討した遺伝子多型において、majorアレル/majorアレル型に対する少なくともminorアレルを1つ有する調整ORは、CRP rs2794520遺伝子多型に加えPPARGrs13073869遺伝子多型で有意な関連性が認められ、それらの調整OR (95% CI)はそれぞれ1.64 (1.19 - 2.26)および0.72(0.52 - 0.99)であった。喫煙とMPO rs233227遺伝子多型(P = 0.058)あるいはPPARGrs13073869遺伝子多型(P = 0.083)の交互作用のみが有意であった。CRP rs2794520遺伝子多型は肺がん発症において重要な役割を果たしていることが示唆された。本年度の研究目的はほぼ達成できた。本年度の研究成果を同一年度内ではないが、論文としてまとめたり、学会発表を行ったりすることができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。IL1β、1L6やTNFαは炎症カスケード(ネットワーク)において上流にあり、炎症を経由した肺がん発症においては重要な役割を果たしていると考えられる。しかし、昨年度に解析したIL1B遺伝子多型と同様に、IL6やTNFαの遺伝子多型も単独では肺がんリスクへの有意な関与は認められなかった。今後はさらに、日本人におけるマイナーアレル頻度が0.1以上でかつ機能的な炎症関連の遺伝子の遺伝子多型についての検討を行うつもりである。最終的には適切なpathwayモデルを構築し、提示したいと考えている。
超音波を用いた筋損傷に対する新しい治療法の開発

本研究は、どのような超音波刺激が筋損傷からの回復を促進できるかどうかを検証した。8週齢のWistar系雄性ラットの前脛骨筋に対して、遠心性収縮による筋損傷を与え、その超音波刺激を与えた。筋損傷からの回復の評価には、機能的評価、組織学的評価、生化学的評価を用いた。その結果、超音波刺激を行うことで、足関節背屈トルクの回復と筋線維横断面積の回復が促進されることが分かった。また、超音波刺激を与えることで、筋衛星細胞の活性の指標であるMyoD、Myogeninタンパク質の発現量が増加することが分かった。以上のことから、超音波刺激は、筋損傷からの回復促進のための新しい治療法になると考える。再現性のある筋損傷モデルラットを用いて,超音波刺激が筋損傷からの回復を促進できるかどうかを検証し明らかにすることを目的とした.8週齢Wistar系雄性ラットをCON群,遠心性収縮(EC)により前脛骨筋を損傷させたEC群,遠心性収縮による筋損傷後に超音波刺激(US)を施行したEC+US群に分けた.前脛骨筋に対する遠心性収縮は,小動物用足関節運動装置を用いて角速度200 deg/secで足関節を他動的に底屈運動させることにより行った.超音波刺激は,周波数が3MHz,照射様式が間欠的照射,照射出力強度が0.5 W/cm2 ,照射時間が10分間とし,遠心性収縮2時間後に1回のみ行った.筋損傷からの回復過程の評価には,機能的評価,組織学的評価と生化学的評価を用いCON群,EC群,EC+US群を経時的に比較した.機能的評価として,経時的に電気刺激による最大等尺性足関節背屈トルクを測定した.組織学的評価として,遠心性収縮21日後にラット前脛骨筋を採取し,凍結横断切片を作製し,筋線維横断面積を測定した.また,生化学的評価として,Western blot法により筋分化調節因子であるMyoDおよびmyogeninの発現量の経時的変化を測定した.その結果,遠心性収縮14日以降のEC+US群の足関節背屈トルクは,EC群に対して有意に大きかった.EC群の筋線維横断面積はControl群と比較して有意に小さく,EC+US群とCON群の間には有意な違いはなかった.EC+US群のMyoDとmyogeninの発現量は,遠心性収縮96時間後からEC群と比較し多く発現している傾向がみられた.今回の実験から筋損傷後早期に1回だけ与える超音波刺激は,筋損傷からの回復を機能的にも組織学的にも促進する効果があることが分かった.また,この超音波刺激による筋損傷からの回復促進は,超音波刺激が筋衛生細胞の活性化に影響を与えたためと考えられた。超音波は、皮膚の創傷、腱損傷、骨折において、細胞の増殖やタンパク質の合成を促進し、組織の治癒を促進すると言われているが、筋損傷に対する効果については不明であった。しかし近年、超音波が骨格筋損傷からの回復を促進させる結果が報告された。ただ、効果的な刺激の方法、量、期間については不明であり、そのメカニズムについても不明な点が多い。そこで、平成24年度は、定量的な筋損傷量を持つモデル動物を用いて、筋損傷からの回復を促進するのに効果的な超音波刺激の方法、量、期間を、組織学的、生理学的手法を用いて定量的に評価した。まず、麻酔下にて、ラット(Wistar系雄)の足部を小動物用足関節運動装置の足底板にセットし、電気刺激装置と表面電極を用いて、ラット前脛骨筋に電気刺激を行い、筋収縮と同時に足底板を底屈方向へ回転させ、前脛骨筋に遠心性収縮を加えることにより筋損傷モデルを作製した。超音波刺激は、低強度の30 mW/cm2と、一般的な強度として用いられている0.5 W/cm2の2種類を用いた。実験期間を21日間とし、超音波刺激を行う時期を、損傷2時間後、48時間後、48時間後から毎日行う群を作製して比較した。筋損傷からの回復促進効果の評価には、麻酔下にて足関節背屈筋群の等尺性収縮時の足関節背屈トルクの測定と、筋線維横断面積の測定を用いた。その結果、筋損傷2時間後に0.5w/cm2の強度で超音波刺激を行うと、足関節背屈トルクの回復が促進し、21日後の筋線維横断面積が超音波刺激を加えない群に比べ有意に大きかった。よって、筋損傷2時間後に行う超音波刺激が機能的・組織学的に筋損傷からの回復を促進すると考えられた。平成24年度の研究実施計画では、筋損傷からの回復を促進するのに効果的な超音波刺激の方法、量、期間を評価することとなっていた。

当該年度に実施した研究成果から、筋損傷2時間後に行う超音波刺激が筋損傷からの回復を促進することが分かり、おおむね研究の目的を達成できていると考えられる。平成25年度は、超音波によってマクロファージや筋衛星細胞などがどのような影響を受けるのかを、組織学的、生化学的に評価し、超音波による筋損傷からの回復促進効果のメカニズムを以下の方法を用いて明らかにする。(1)筋損傷モデルの作製方法:麻酔下にて、ラット(Wistar系雄)の足部を小動物用足関節運動装置の足底板にセットする。次に、電気刺激装置と表面電極を用いて、ラット前脛骨筋に電気刺激を行い、筋収縮と同時に足底板を底屈方向へ回転させ、前脛骨筋に遠心性収縮を加える。(2)超音波刺激の方法: 0.5 w/cm2の強度で筋損傷2時間後に超音波刺激を行う。(3)組織学的評価:一般的なマクロファージを同定するCD11b抗体、F4/80抗体、炎症性に働くM1マクロファージを同定するCD64抗体、抗炎症やサテライト細胞の活性などに働くM2マクロファージを同定するCD163やCD206抗体を用いて、どの種類のマクロファージが多く集積しているのかを測定する。また、筋衛星細胞を同定するPax7抗体、活性化した筋衛星細胞を同定するMyoD、Myogenin抗体を用いて、筋衛星細胞の活性化を評価する。消耗品の値引きにより、消耗品の支出が予定より少額となった。このため24年度に予定していた物品の購入は、平成25年度研究計画の予算と合わせて前半に予定することとした。
高校生対象ＩＣレイアウト設計とその自作ＩＣを用いた電子物性教育システムの開発

高校生のような初学者が基本的論理回路を学習するときには、電子の動きをトランジスタやICの構造と結びつけて学習することが望ましい。しかし、市販のICでは、あらかじめ動作が最適化するように設計されており、その応答特性を計測した結果から電子の挙動を学習することは難しい。そこで、ゲート幅やゲート長を変化させた電界効果型トランジスタから構成された論理回路を、高校生にICレイアウト専用CADシステムを用いて、レイアウト設計させた。ゲート幅/ゲート長比が9.3から93のトランジスタ、およびそれらのトランジスタ5000個を直列に接続したカスケードドライバを設計し、この設計データに基づいた、自作ICチップを得た。電子移動量の違いによるインバータ特性の違いや周波数(ゲート電圧印加時間)によるスイッチング特性の変化をデジタルオシロスコープを用いて計測した。電子顕微鏡観測やエネルギー分散型X線分光法による物性分析も併せて実施した。これら一連のICに関する教育プログラムをアンケート法によって評価した所、電子物性の理解に良好な教育効果が認められた。これらの研究成果を、事前教育やレイアウト設計教育などの先行研究結果と合わせて電子物性教育システムとして、タイで開催された関連国際学会で報告し、奨励賞を受賞した。さらに、電子物性教育システムの応用段階として、高校生がグループワークでレイアウト設計した簡単なロジック回路ICをものづくりに結び付ける取り組みを検討した。設計対象としては、飛翔体制御を選択し、カリキュラムの開発を進めた。これらの取り組みの結果、トランジスタの設計パラメータが非最適化な自作ICを用いた電子計測実験が電子物性を理解するための教育システムとして有効であることが明らかになった。今後、本教育システムの最終段階として、チームワークをベースとしたロジック回路設計、製作とそれを用いたものづくりのカリキュラムを提案していく予定である。
ＭｏｒｐｈｉｎｇＦｌａｐによる低騒音高揚力装置の研究

航空機の離着陸時の騒音低減のために、柔軟かつ連続的な形状変化を行うモーフィング技術を応用したMorphing Flapを開発した。低騒音風洞におけるマイクロホンアレイを用いた音源探査計測により、Morphing Flapによりフラップ端騒音をほぼ消滅させつつ、揚抗特性と騒音低減に効果的な形態を明らかにした。また、数値解析手法及び気流計測により騒音低減と流れ場変化の関係を明らかにするとともに、柔軟な素材と多リブ構造を利用した連続的舵角変形機構により、Morphing機構の実現性の見通しが得られた。本研究は、航空機の離着陸時の騒音低減に着目して、騒音低減と低抵抗特性を併せ持つ高揚力装置として、Flap-Edge-Noiseの低減を可能にする柔軟かつ連続的な形状変化を行うモーフィング技術を応用したMorphing Flapの騒音特性を明らかにするものである。本年度はまず、初年度の成果を踏まえて、フラップ内弦及び外弦部に連続的な変形部を有するMorphing flap舵角分布の生成を行った。この連続的な舵角分布を実現するために必須な、滑らかな形状変形機構を有する、変形機構の部分模型を製作して可動部の確認を行った。これをもとに、初年度に作成した風洞試験模型の改修として、滑らかな外径形状を実現する柔軟な素材と変形機構を有するMorphing flap模型の製作を行った。さらに、音源探査計測精度の向上のために、マイクロホンアレイに改良を加えた。その結果、前年度よりも高い空間分解能を有する計測が可能となった。以上の改良した風洞実験模型と音源探査計測システムを用いて、九州大学低騒音風洞において風洞実験を行い、Morphing flapの騒音特性及び空気力特性についての計測を行った。その結果、新しいMorphing flap形状では、従来のスロッテッドフラップで発生しているフラップ端部の騒音を低減することが可能であるとともに、翼胴結合部においての音源も低減することが可能であることが明らかとなった。さらに、数値的研究では、3次元CFD解析を行い、舵角によるスパン方向の揚力分布変化と翼まわりの気流等、風洞実験では得られない流れ場の把握を行った。また、これまでの成果をまとめて、国内及び国際学会において成果発表を行った。本年度はまず、前年度までの成果を踏まえて、低騒音・高揚抗特性を目指したMorphing flap形状の設定を行い、系統的な把握のために形状のパラメトリックな定義を行った。前年度までに製作した風洞実験模型を改修して、新たに創成したMorphing flap形状の模型を製作し、騒音及び空力特性の計測を九州大学低騒音風洞において実験を行った。騒音の音源探査計測にあたっては、幅広い周波数領域の騒音検出を行うためにマイクロホン配置の見直しを行い、直径の異なる3種類のマイクロホンアレイを製作した。また、音源探査解析手法に改良を加え、前年度までよりも高い解像度で騒音源の検出を行い、フラップ端部における騒音発生メカニズムを明らかにした。また、フラップ端部での後流での流れ場計測を行うために、5孔ピトー管と多点圧力センサによる空間的流れ場計測装置を構築した。数値的研究では、Morphing flap舵角形状による揚抗特性の変化を確認し、風洞試験で得られた騒音特性と揚抗特性の関連性に関する知見を得た。また、実機への適用性を考慮したMorphing flap機構についての検討を進め、スパン方向に連続的な舵角変化を実現するためのフラップ部リブ変形機構と舵角駆動機構を考案・製作し、実機主翼での実現性と課題を明らかにした。以上により、騒音低減に有効であるMorphing Flap舵角分布が明らかとなり、その成果について、国内の学会及び海外での学会で成果発表を行うとともに、webページによる公表を行い、成果を社会に発信した。初年度としてまず、基準翼として、内舷部後縁にスロッテッド・フラップを有する矩形翼を設定し、これを基にフラップ部の舵角及びスロット間隔を連続関数的に与えた基本Morphing Flapの形状を創成した。創成した、高揚力装置の無い基準翼形態、シングル・スロッテッド・フラップ形態、Morphing flap形態をパーツ交換で実験可能な翼幅1150mmの半裁翼模型を製作し、九州大学航空宇宙工学部門の2m低騒音風洞において風洞実験を行った。計測は6分力天秤による空気力計測及び騒音音源探査である。音源探査には32本のマイクをスパイラル形状に配置したマイクロホンアレイを製作し、ビームフォーミング法によって解析することで、高い音源探査の解像度を実現した。

計測結果より、Morphing Flapではフラップ端部で騒音発生が抑制され、翼全体として騒音低減に有効であることを確認した。また、風速、迎角、舵角と発生する周波数や音源位置との関係に関する基礎データを取得した。また、Morphing Flap部の可動機構を組み込んだ翼の部分模型の製作を行って検証した結果、機構的な実現性はあるものの、フラップ駆動部と気流との干渉や翼表面の滑らかな変形について解決すべき課題を明らかにした。さらに、数値的研究として、フラップ部に発生する渦現象を解明するために必要な計算格子と解析法の予備解析を行った。Morphing Flapのスパン方向に変化するスロット部の格子品質が解析精度に関するノウハウを取得し、解析に必要な計算環境の導入を行った。本研究は、航空機の離着陸時の騒音低減に着目して、騒音低減と低抵抗特性を併せ持つ高揚力装置として、Flap-Edge-Noiseの低減を可能にする柔軟かつ連続的な形状変化を行うモーフィング技術を応用したMorphing Flapの騒音特性を明らかにするものである。最終年度では、マイクロホンアレイによるMorphing Flapの音源探査計測に加えて、Morphing flap部の気流が騒音特性に与える影響を明らかにするために、フラップ端部における気流計測を実施した。前年度に構築した5孔ヨーメータ及び熱線風速計とトラバース装置による空間的気流計測装置を用いて、フラップ端部の下流位置の3次元格子点上で計測を行った。その結果、従来のスロッテッドフラップでは顕著なフラップ端渦が発生するのに対して、Morphing Flap形態では渦の発生を抑制されていることが明らかとなり、騒音低減との関連性を明らかにした。さらに、本研究成果について、国内の学会及び海外での学会で成果発表を行うとともに、webページによる公表を行い、成果を社会に発信を行った。以上4年間の研究により、低騒音風洞においてマイクロホンアレイを用いた音源探査計測を用いることによりMorphing Flapによる騒音低減効果を実証するとともに、揚抗特性と騒音低減に効果的なMorphing Flap舵角分布を明らかにした。また、数値解析手法及び気流計測により騒音低減と流れ場変化の関係を明らかにした。さらに、ねじり変形を伴うMorphing Flap部について、柔軟な素材を応用した連続的舵角変形機構を構築することにより、形状変更の実現性についての見通しを得ることができた。航空宇宙工学前年度の成果を元に、新たなMorphing flap形状を創成し、音源探査精度を改良したマイクロホンアレイを用いて、低騒音風洞において風洞実験を実施した。その結果、前年度よりも詳細に騒音発生メカニズムを明らかにすることができるとともに、騒音低減に有効なMorphing flap形状を創出することができた。Morphing変形の実現性検討においては、実機での変形を考慮した基本的な可動機構を構築し、実機での成立性に向けた検討を深めることができた。また、数値解析においては流れ場の解明を進めることができた。
光-分子強結合反応場を利用したタンパク質の光誘起結晶化

タンパク質の光誘起結晶化の研究を光-分子強結合場を用いて行った。光誘起結晶化とはタンパク質の光化学反応をきっかけとして核形成が始まり、結晶化が誘起されることである。その光化学反応はタンパク質中のTrpかTyr残基がラジカルとなり、他のタンパク質と共有結合性の安定なダイマーを形成することである。本研究ではアミノ酸を励起する方法として光-分子強結合場を用いた。光-分子強結合場として金ナノ構造を用いてタンパク質を励起した。その結果、結晶の出現頻度が高くなった。この機構を解明するために、タンパク質の結晶化の系を用いずアミノ酸の光化学反応に着目した。この実験では光-分子強結合場として金ナノコロイド粒子を用い、チロシン(Tyr)の多光子励起を試みた。その結果、チロシンは2ないし3光子反応で反応し、ジチロシンを生成することが判明した。実用的な検討を行うために、産総研のグループと共同研究を行い、ガラス基板上にナノ構造のグレーティングを構築し、プラズモン共鳴が起こりやすい基板を作成し、タンパク質の結晶化実験を試みた。その結果、室内光ほどの可視光の連続光でも、多光子反応によりタンパク質の結晶化が促進された。これらの研究結果をもとに、学会発表を国内外で行い、成果をJournal of Photochemistry and Photobiology A : Chemistryの特集号に論文掲載した。ハワイで行われたPacifichem2010において口頭講演を行い、ハイライト講演に選ばれた。北大電子研三澤教授のグループと「タンパク質結晶化装置」に関する特許を出願した。またこの特許は国際出願され、新規性が認められた。【序】タンパク質にUV光を照射し、タンパク質の光化学反応により結晶核を形成させ結晶化を促進させる研究を行ってきた。金ナノ周期構造を用いて可視・近赤外光照射を行うと結晶化が促進されることを見出し、その機構の解明を進めた。【研究成果】金ナノ構造基盤を用いタンパク質の光誘起結晶化を可視・近赤外光照射で成功した。また、金ナノコロイド溶液の凝集を反応場として利用できるか検討を行った。結晶化用プレートのウェルに金ナノコロイド溶液をドロップし、乾燥させて凝集を構築した。SEMで観測したところ金粒子の凝集が形成されていることがわかった。このウェルにタンパク質溶液をドロップし、可視・近赤外光照射を行うと結晶化促進が確認された。この機構を確かめるために光強度依存性を調べた。その結果、明確な光強度依存性が確かめられ、得られた結晶数と励起光の光子密度の関係は光子密度の3.5乗を示し、多光子反応であることが明らかとなった。【今後の展望】タンパク質の結晶化が促進される光化学反応のプロトタイプとして、アミノ酸の反応に注目する。現在反応を追跡するのに適した系を探索中である。この結晶化方法はタンパク質の結晶化を促進させる方法として最も簡便と思われるので実用化を検討する。