hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
変形性関節症における骨棘形成機序

5細胞にITS (インスリン-トランスフェリン-亜セレン酸ナトリウム)を添加した軟骨細胞分化過程において、Adam12の発現がピークに達した後に軟骨細胞の肥大化期のマーカー遺伝子であるCol10a1の発現の亢進を認めた。CRISPR/Cas9systemを用いて作成したAdam12-KO ATDC5細胞ではwild typeと比較し分化誘導後にIgf-1のmRNAの発現が抑制され、一方でRunx2やCol10a1のmRNAの発現が亢進した。さらに、Adam12-KO ATDC5細胞において、wild typeと比較しRunx2やX型コラーゲンの蛋白の発現が亢進した。Adam12-KO ATDC5細胞では、wild typeへのTGF-β1刺激により誘導されたIgf-1の亢進やRunx2の抑制が阻害された。さらに、Adam12を過剰発現することにより、Igf-1の発現は亢進する一方でRunx2の発現は抑制された。OA軟骨変性の進行や骨棘形成過程に内軟骨性骨化が関与しているとされ、軟骨細胞の分化の制御はOAの治療ターゲットとして重要である。ADAM12はRUNX2やX型コラーゲンの発現を制御することで、軟骨細胞の分化過程において重要な働きをしていることが示唆された。CRISPR-Cas9systemを用いたADAM12-KOマウスの作成に難渋しているため、相同組み換えによる既存のADAM12-KOマウスの受精卵を用いて、動物実験を進める予定である。Adam12-KOマウスの作成に難渋しており、今後はADAM12の上流シグナルであるmicroRNAについて研究を進めていく予定である。研究結果の解析を再度行う必要があり、予定通りに研究が終了しなかったためである。引き続き、実験試薬やサンプルの保管費用に用いる予定である。
帯磁率異方性が示す粒子配列の決定要因-X線CT法と薄片の自動画像解析法による検証

本研究は,砂粒子以下の細粒堆積物の粒子配列を示すとされる帯磁率異方性(AMS)を決定する要因を,薄片の自動画像解析法やX線CT法との比較から明らかにすることを目的とした.平成18年度は,平行葉理中の粒子配列を3つの方法で比較し,砂床上昇速度が平行葉理の形成および粒子配列に与える影響を明らかにした.プレーンベッド形成領域で砂床上昇速度を変化させると,砂床上昇速度の増加に伴って平行葉理の幅が増加し,シャープな葉理境界が漸移的な境界へと変化する.X線CT法で得られた3次元の粒子データを扱うために,粒子の形と向きを同時に扱う5次元クラスター解析を新たに開発した.その結果,給砂量が粒子の形と向きの組み合わせに影響を及ぼしていることがわかった.さらに同じサンプルについて薄片の自動画像解析法とAMS測定を行った結果,ほぼ同じインブリケーション角が得られる事がわかった.平成19年度なAMSを担う鉱物についてさらに詳しく検討した.水路実験でよく使われる豊浦珪砂を磁性の強さによって分離し,それぞれの組成ならびに磁気特性を調べた結果,豊浦珪砂には石英,斜長石,カリ長石,角閃石,ガーネット,ルチル,黒雲母,イルメナイト,マグネタイトが含まれている事がわかった.磁性を担う鉱物としては,イルメナイトが圧倒的に多い.鉱物の化学組成と密度からそれぞれのX線線吸収係数の理論値を求め,X線CT画像上で磁性鉱物と磁性を持たない鉱物を分離することができた.その結果得られた粒子配列を薄片やAMSと比較した.沈降実験の解析結果は,AMSが示すインプリケーション角は粒子全体よりむしろ磁性鉱物の長軸分布により近い値を示した.粒子流実験の解析結果は3つの方法から得られるインプリケーション角にばらつきがみられた.この原因として今回のサンプルが粒子流堆積物内の粒子の分布の偏りを反映する大きさであった事が考えられる.本研究は,砂粒子以下の細粒堆積物の粒子配列を示すとされる帯磁率異方性(AMS)を決定する要因を,薄片の自動画像解析法やX線CT法との比較から明らかにすることを目的とした.平成18年度は,平行葉理中の粒子配列を3つの方法で比較し,砂床上昇速度が平行葉理の形成および粒子配列に与える影響を明らかにした.プレーンベッド形成領域で砂床上昇速度を変化させると,砂床上昇速度の増加に伴って平行葉理の幅が増加し,シャープな葉理境界が漸移的な境界へと変化する.X線CT法で得られた3次元の粒子データを扱うために,粒子の形と向きを同時に扱う5次元クラスター解析を新たに開発した.その結果,給砂量が粒子の形と向きの組み合わせに影響を及ぼしていることがわかった.さらに同じサンプルについて薄片の自動画像解析法とAMS測定を行った結果,ほぼ同じインブリケーション角が得られる事がわかった.平成19年度なAMSを担う鉱物についてさらに詳しく検討した.水路実験でよく使われる豊浦珪砂を磁性の強さによって分離し,それぞれの組成ならびに磁気特性を調べた結果,豊浦珪砂には石英,斜長石,カリ長石,角閃石,ガーネット,ルチル,黒雲母,イルメナイト,マグネタイトが含まれている事がわかった.磁性を担う鉱物としては,イルメナイトが圧倒的に多い.鉱物の化学組成と密度からそれぞれのX線線吸収係数の理論値を求め,X線CT画像上で磁性鉱物と磁性を持たない鉱物を分離することができた.その結果得られた粒子配列を薄片やAMSと比較した.沈降実験の解析結果は,AMSが示すインプリケーション角は粒子全体よりむしろ磁性鉱物の長軸分布により近い値を示した.粒子流実験の解析結果は3つの方法から得られるインプリケーション角にばらつきがみられた.この原因として今回のサンプルが粒子流堆積物内の粒子の分布の偏りを反映する大きさであった事が考えられる.本研究は,従来行われている砂粒子以下の細粒堆積物の粒子配列解析法の中で最も簡便な帯磁率異方性(AMS)測定について,薄片の自動画像解析法による粒子配列の解析とX線CT法との比較を行ない,AMSを決定する要因を探ることを目的とする.解析対象として特に平行葉理堆積物を取り上げ,砂床上昇速度が平行葉理の形成および粒子配列に与える影響を明らかにする.まず初めにプレーンベッド形成領域で堆積物供給量すなわち砂床上昇速度を変化させて平行葉理を形成する実験を行った.その結果,砂床上昇速度が10cm/minに達しても平行葉理が形成されることが確認された.砂床上昇速度の増加に伴って平行葉理の幅が増加し,葉理の境界はシャープな境界から漸移的な境界へと変化する.一方,薄片の自動画像解析では,粒子数マッピングや粒度分布の変化から平行葉理を認識できることがわかった.X線CT法によりこれらの実験平行葉理堆積物の粒子配列を調べた結果,全体としては,流れに長軸が平行で水平あるいは上流側へ緩く傾く粒子,および,流れに直交して水平な粒子が卓越していた.長軸の上流側への傾きの平均値には,砂床上昇速度の変化に対して非常にわずかな変化しか見られなかった.粒子の形と向きを組み合わせて卓越した集団を探す5次元クラスター解析の手法を用いて解析すると,どの条件でも流れに平行でほぼ水平ないしは上流側へ緩く傾くクラスターと流れに直交して水平なクラスターが見られた.

しかし,クラスターを形成する粒子の形状は,給砂量の最も多い場合と少ない場合で異なる.すなわち,給砂量が形と向きの組み合わせに影響を及ぼしていると考えられる.さらに同じサンプルについて薄片の自動画像解析法とAMS測定を行った結果,薄片の自動画像解析法とX線CT法で求められた長軸方向の平均値はほぼAMS楕円体の長軸と一致することがわかった.本研究は,砂粒子以下の細粒堆積物の粒子配列を示すとされる帯磁率異方往(AMS)を決定する要因を,薄片の自動画像解析法やX線CT法との比較により明らかにすることを目的としている.本年度はAMSを担う鉱物とその寄与度についてさらに詳しく検討することを目的とした.水路実験でよく使われる豊前珪砂を対象として,その組成ならびに磁気特性を調べた上で,帯磁率測定,X線CT法,薄片を用いて粒子配列を調べ比較した.豊浦珪砂に含まれる・磁性鉱物は微量なので、まずそれらを3種類の磁力の違う磁石(ferrofilter,cormax,neomax)で取り出し,最後に残った鉱物ならびに豊浦珪砂全体の2種類を加えた合計5種類の試料を用意した.さらにそれらに対して沈降実験と粒子流実験を行い,10種類の試料を作製した.それぞれの試料についてヒステリシス解析・磁化率異方性測定を行い,さらにFE-SEMによる半定量解析及びX線粉末回祈解析を行った.その結果、豊浦珪砂には右英,斜長石,カリ長石、角閃石,ガーネット,ルチル,黒雲母,イルメナイト、マグネタイトが含まれている事がわかった.磁性を担う鉱物としては,イルメナイトが圧倒的に多いこともわかった.X線CT像の撮影は(財)高輝度光科学センター大型放射光施設(SPring-8)のX線CT装置(SP-μCT,BL20XU)で行った。鉱物の化学組成と密度からLACの理論値を求め,得られたCT画像のLAC値のヒストグラムと比較してすることにより磁性鉱物と磁性を持たない鉱物を画像上で分離した.その結果得られた粒子配列を薄片やAMSと比較すると,X線CTと薄片の結果は似通っているが,AMSはサンプルにより大きく異なる結果を示すものがあった.強い磁性を持つ鉱物の存在率が高いと,それらのサンプル内での空間的分布がAMSに影響を与える可能性がある.
林部刺激に応答して薬物の放出を制御するマイクロカプセルの開発

外部刺激例えばpHに応答して薬物の放出を制御できる、高度に機能化された新規なマイクロカプセルを作製した。平成2年度においては、ポリイオンコンプレックスカプセルの物質透過性のpHによる制御について調べた。ポリアクリル酸とポリエチレンイミンから、粒径6mmのポリイオンコンプレックスカプセルを作り、エチルジメチルアミノプロピルカルボジイミドを用いて部分的に橋かけすることによって膜の強度を上げた。透過物質としてpートルエンスルホン酸(TSA)を用い、カプセルからの放出のpH依存性を調べた。その結果、中性付近では透過性は小さいが、酸性領域で透過性が著しく増大することがわかった。透過性の増大するpH領域がポリアクリル酸のpKaと一致することから、酸性領域においてはカルボキシル基がプロトン化され、電荷がなくなるため、ポリイオンコンプレックスが解離しち密な膜構造が壊れ、その結果TSAの透過速度が上昇するものと考えられる。種々の物質のカプセル膜透過係数のpH依存性を調べた結果、KC1やLiClのpH依存性は小さいが、TSAやフェニルエチレングリコ-ルでは大きなpH依存性を示すことがわかった。これらの無機イオンではそのサイズが細孔サイズに比べて小さいため、pHによる膜構造の変化が透過性にあまり影響をおよぼさないのに対して、TSAやフェニルエチレングリコ-ルではその分子サイズが細孔サイズと同程度であるため、膜構造の変化が透過性に大きな影響をおよぼしたものと考えられる。つぎに透過性変化の可逆性についてpH7と2.5で調べたところ、カプセル膜の透過性は外相のpHにすばやく応答して、可逆的に変化することがわかった。以上の結果から、ポリアクリル酸/ポリエチレンイミンポリイオンコンプレックスカプセルは外相のpHに応答して膜透過性を可逆的に変化させる高機能カプセルであることが明らかになった。
パピーウォーカー経験が家族関係に与える影響;盲導犬候補子犬の育成と別れ

盲導犬パピーウォカー(PW)経験が、家族関係に与える影響について調査を行った。その結果、家族がまとまり、家庭での話題が増え、ストレスが軽減され、喧嘩が減り、障がい者のことを考えるようになったということが明らかにされた。また、子どもは、盲導犬候補子犬(パピー)を育成することで、共感性や責任感や忍耐力が身につくことが分かった。さらに、パピーとの別れの悲しみを乗り越えていくことで、家族関係が以前より親密になったことが明らかにされた。盲導犬育成ボランティアのひとつに候補子犬を1年間家庭で育成するパピーウォカー(PW)がある。このPWの家族を対象に、盲導犬候補子犬の育成と1年後の別れの経験が、家族関係や子どもの発達に及ぼについて明らかにすることを目的として研究を行っている。具体的な調査方法としては、10組の小学生の子どもがいるPWの家族を対象とし、縦断的に3時点、計30回の面接調査を実施している。対象家族構成員は、父母と子であり、家族全員に面接を行う。3時点とは、パピーを家庭内で飼育している時、パピーが盲導犬訓練センターに入所する前、パピーが盲導犬訓練センターに入所した後に各家庭に訪問して行っている。現時点では、1回目の調査が終了し引き続き調査を行っている。面接調査の内容は、パピーへの愛着や関わり、家族への影響について調査を行っている。分析方法は、面接調査の逐語記録を量的、質的な側面から心理学的に分析を行う。主な分析の視点としては、盲導犬候補子犬の育成経験が、家族構成員や家族関係に与える心理学的影響、盲導犬候補子犬の喪失の経験家族構成員や家族関係に与える心理学的影響、PWのボランティア経験による家族関係の心理学的な力動的変化や発達である。第1回目の面接調査から、家族とパピーは親密な関係を結んでいたことが分かった。また、PWの経験は家族の結束を強め、子どもの感の発達に与していたことが示唆された。このことから、盲導犬育成という事業は視覚障害者のための事業であるばかりではなく、PWという経験がもたらす家族への心理的な影響という視点でも有意義であることが示唆された。子どもの発達には、様々な多様な経験が必要であるが、核家族化が進み人と人との交流が減少した現在において、PWのように愛着と喪失の経験が子ども達や家族にとって重要であると考えられた。今後は、2、3回目の縦断調査を通して変化を検討していく。盲導犬育成ボランティアであるパピーウォカー(PW)の家族を対象に、盲導犬候補子犬(パピー)の育成と別れの経験が、家族関係や子どもの発達に及ぼす影響について明らかにすることを目的として研究を行った。10組の小学生の子どもがいるPW家族を対象とし、縦断的に3時点の面接調査を実施した。カテゴリ分析を行った結果、パピーへの愛着に関わるカテゴリでは、「快適なかかわり」、「家族をつなぐ役割」、「ストレス軽減」、「社会をつなぐ役割」、「健康促進」、「社会貢献」が認められた。また、子どもへの影響に関わるカテゴリでは、「成長」、「緩衝する役割」、「情操教育」、「世話」、「社会貢献への意識」が認められた。この結果から、PW経験は、家族の凝集性を高め、家族の緩衝剤となり、ストレス軽減に役立っていたことが分かった。また、ボランティアであるので、社会貢献に参与することで喜びや満足感を得ていることが分かった。子どもにとっては、責任感や共感性の発達に関与していたと考えられた。一方、質的に分析した結果、パピーが家にきた当初は、世話やしつけをめぐって家族が混乱するが、パピーへの愛着を基盤として、話し合いや取り組みを通して、徐々に家族で解決していくと考えられた。また、パピーとの別れという喪失を受け入れることに役立っていたのは、家族の支え合いや、盲導犬使用者の視覚障がい者の話を聞く機会、パピーが訓練施設に元気に入所する様子を見ることであった。以上から、パピーに愛着を抱き、愛着対象を喪失するという一連のプロセスから、PW経験によって家族が発達していくことが示唆された。いいかえれば、PW経験は、家族が向き合い、相談し、協力して取り組む楽しい経験であり、家族がより凝集し、愛着対象を喪失する経験を乗り越え発達していく機会となることが明らかにされた。
リーマン幾何学におけるハルナックの不等式

リーマン多様体は、リーマン距離をもつ距離空間であると同時にリーマン測度とエネルギー形式によって定まる正則ディリクレ空間である。後者の視点から研究代表者と分担者久村裕憲氏との共同研究で導入されたスペクトル収束の概念を中心に研究した。ソボレフ、ボアンカレ、ハルナック不等式などの解析的不等式が重要な役割を果たす。以下成果を要約する。(1)スペクトル距離はGromov-Hausdorff距離を"dominate"すること(2)スペクトル距離は、エネルギー形式の一種のガンマ収束の形で表現できること(3)リッチ曲率とスペクトル収束の解析:リッチ曲率が一様に下から押さえられている族はあるいはより一般にこの計量と一様同値なくラスの場合,極限のディリクレ形式は,"carre du champ"空間となり,さらに局所スペクトル収束の成立,および開集合上のラプラス方程式の解-境界条件を満た調和関数-収束が成立する。さらに非正の曲率を持つ完備多様体をターゲットとする写像空間とそのエネルギースペクトルを考察し、スペクトル収束において、エネルギースペクトルの連続性および調和写像の収束を示す。また多様体全体ではなく収束する領域に視点を置いて、調和写像に関するディリクレ問題の解の収束も同時に示す。これらの応用として、アルバネーゼトーラスおよびアルバネーゼ写像の連続性を示す。この事実は、極限間の位相的性質を反映している事実であると期待できる。以下成果を要約する。研究代表者は久村憲裕氏(静岡大理学部)との共同研究で、リーマン多様体の熱核を用いてスペクトル収束の概念を導入し、いくつかの基本的事実を示した。さらに小倉幸雄氏(佐賀大理工学部)とも共同して、確率論的視点からも研究を行った。スペクトル距離収束は、点を時間変数を加えての熱流の「ループ」とみなして実現され、ソボレフ、ポアンカレ、ハルナック不等式などの解析的不等式が重要な役割を果たす。リーマン多様体の極限に現れる正則ディクレ空間の例として、一般には拡散型ではなく、不連続な径路に測度を持つジャンプ型のものが構成できる。今年度の研究において,次のことを明らかにした:放物型ハルナック不等式の一様成立条件の下に,(i)極限空間の熱核,測度、距離(リーマン距離の極限としての内在的距離)は密接に関連しており,ガウス型評価が成り立つ.とくに距離空間としての極限と位相的には一致する.さらに極限のディリクレ形式は拡散型である.(ii)収束列の体積の非退化条件を仮定すると,熱核と距離の間にバラダンタイプの漸近公式が成立する.(iii)熱核の視点からのリー群の作用の連続性が保証される.(iv)極限空間が熱核の視点から等質的であれば,極限は実際等質リーマン多様体である。その他の成果として,極小曲面の共形変形,特異楕円型方程式の解の構造と変形における解析的不等式の役割,リッチ曲率の役割の多様体の幾何解析における役割,接続計量と磁場をもつシュレ-ジンガー作用素との関連(例えば,スペクトル収束の視点からのトンネル現象の考察)等に関して,いくつかの新しい知見を得た.リーマン多様体は、リーマン距離をもつ距離空間であると同時にリーマン測度とエネルギー形式によって定まる正則ディリクレ空間である。研究代表者と分担者久村憲裕氏との共同研究で導入されたスペクトル収束の概念を中心に研究を行った.今年度の研究実績を要約する:(1)スペクトル距離はGromov-Hausdorff距離を"dominate"する.実際スペクトル距離に関するコンパクトリーマン多様体のコーシー列を考える.この列は,ある正則ディリクレ空間にスペクトル収束(熱核の収束)するが,リーマン多様体を距離空間と考えたときのGromov-Hausdorff距離に関するコーシー列を部分列に含む.このとき,極限空間上にある連続擬距離が定まり,スペクトル近似写像は同時にHausdorff近似になる.この擬距離によって自然に定まる距離空間(商空間)が,GH距離極限である.一般に擬距離は一意に決まらない.すなわちGHコーシー列を部分列は族として現れる.各擬距離に関するリプシッツ関数の空間はディリクレ形式の定義域に入り,リプシッツ条件でエネルギー評価される;

(2)スペクトル距離は,エネルギー形式の7種のガンマ収束の形で表現できる.これらはまたレゾルベント収束,ポアソン方程式の解の収束と同等である.この事実は基本的である.今後幾何学的に興味ある多様体の族を研究する上で出発点になるものと期待している;(3)リッチ曲率とスペクトル収束の解析リッチ曲率が一様に下から押さえられている族あるいはより一般にこの計量と一様同値なクラスの場合,極限のディリクレ形式は."carre du champ"空間になり,さらに局所スペクトル収束の成立.および開集合上のラプラス方程式の解-境界条件を満たす調和関数-の収束が成立する.リーマン多様体は、リーマン距離をもつ距離空間であると同時にリーマン測度とエネルギー形式によって定まる正則ディリクレ空間である。研究代表者と分担者久村憲裕氏との共同研究で導入されたスペクトル収束の概念を中心に、前年度の成果(1)スペクトル距離はGromov-Hausdorff距離を"dominate"すること(2)スペクトル距離は,エネルギー形式の一種のガンマ収束の形で表現できること(3)リッチ曲率とスペクトル収束の解析を基に研究を行う。今年度の研究実績を要約する:リッチ曲率が一様に下から押さえられている族あるいはより一般にこの計量と一様同値なクラスの場合,極限のディリクレ形式は,"carre du champ"空間になり,さらに局所スペクトル収束の成立,および開集合上のラプラス方程式の解ー境界条件を満たす調和関数ーの収束が成立する。さらに非正の曲率を持つ完備多様体をターゲットとする写像空間とそのエネルギースペクトルを考察し、スペクトル収束において、エネルギースペクトルの連続性および調和写像の収束を示す。また多様体全体ではなく収束する領域に視点を置いて、調和写像に関するディリクレ問題の解の収束も同時に示す。これらの応用として、アルバネーゼトーラスおよびアルバネーゼ写像の連続性を示す。この事実は、極限空間の位相的性質を反映している事実であると期待できる。
ファインバブルの機能性解明と産業基盤技術の構築

ファインバブルの独特な機能性発現メカニズムの解明を行い、ファインバブル技術を基盤とした産業創生を促すために、水中に長期間存在するウルトラファインバブルの特性を明らかにするための基礎研究を行った。とくに(1)可視化が困難なウルトラファインバブルの最適な計測技術、(2)ウルトラファインバブルによる壁面付着物の除去メカニズムの解明、(3)ウルトラファインバブル水のキャビテーションによるラジカル発生の検証、(4)ウルトラファインバブル水からのマイクロバブル発生の解明、(5)ウルトラファインバブル液相トレーサーの開発、を実施し成果を得た。ファインバブルの特有の機能性発現メカニズムの解明のために、本年度はファインバブル径測定法の比較と最適化、ファインバブルを含んだ水による洗浄効果の検証を試みた。水中でのウルトラファインバブルの生成および長期間の存在状態の確認および実証を行うため、フィルターでろ過された空気をウルトラファインバブルとして超純水中に懸濁させた。それらのシステムをすべてクリーンベンチ内で操作し、得られたサンプル中のウルトラファインバブルの粒径分布および数密度をレーザー散乱式ナノサイズ粒子分析装置および他の方式の測定装置で測定し、得られた結果の比較によりし、測定原理による測定操作上の特徴を得ることができた。この研究成果により、超純水中でもウルトラファインバブルの存在が確認でき、さらに2か月以上にわたり常温または冷蔵下において密封容器内の静止水中でウルトラファインバブルが安定に存在しうることを確認できた。さらに、ウルトラファインバブルを含む水(以下、UFB水と呼ぶ)により壁面に付着した有機物(デンプン)の洗浄をも実験的に測定できる装置を試作した。対照実験としてウルトラファインバブルを含まない超純水による洗浄も行った。付着デンプンの洗浄においてはデンプン表面の液体流速の影響がみられた。液が静止して状況ではUFBの有無により洗浄率に差異は観察されなかった。一方、デンプン表面に接する水に流れがある場合には、UFBを含まない水よりもUFB水は高い洗浄性能を示した。1.ウルトラファインバブル水への超音波照射によるラジカル生成ウルトラファインバブルの圧壊に伴うラジカル発生によるソノケミカル反応の促進効果を検証し、化学反応プロセスへの適用を検討した。反応器にモデル有機物として仕込んだメチレンブルー水溶液中に超音波振動を付与した。発生したラジカル量はKI法を用いて吸光度変化から定量化した。ウルトラファインバブル無添加の水溶液でにソノケミカル反応にくらべてウルトラファインバブル添加の水溶液中ではソノケミカル反応の促進によりメチレンブルーはより高速に分解できた。これは有害廃棄物処理をバブル添加のみの改良で迅速化できるプロセスの可能性を示唆しておりその重要性は非常に高い。2.ウルトラファインバブル水からのマイクロバブル発生の可視化過飽和にガスが溶存した水に刺激を与えると気泡が析出する。一方ウルトラファインバブルは水中で溶解せずに準安定的に長時間存在するが、可視光の回折限界を超えるため水中では無色透明である。ガス過飽和水またはウルトラファインバブル水に超音波をパルス照射し、その後の状態を高速度ビデオで撮影して観察を行った。超音波刺激付与後に発生した観測可能なマイクロバブルの個数は、ウルトラファインバブル水よりもガス過飽和水の方が多く、刺激付与後のウルトラファインバブル水中にはより多くのウルトラファインバブルが存在していた。これは水中の溶存ガスを原料としてマイクロバブルが発生する際に、多数のウルトラファインバブルが存在するとそれらが核となって一様に成長するかあるいは新たにウルトラファインバブルが発生したため、気泡の膨張は小さく、観測可能なサイズまでに達しない。一方、ガス過飽和水ではわずかな個数の核に溶存ガスが供給されて膨張するため、可視できるマイクロバブルは増加した。これはウルトラファインバブルの数密度制御技術に寄与する重大な成果である。ほぼ予定通りの成果が得られているのは、当初の交付申請での研究計画が極めて妥当で十分に洗練されていることに加え、研究代表者および研究分担者の研究能力ならびにマネージメント能力が優れているためと自己評価できる。ウルトラファインバブルによる液相トレーサーの開発直径1ミクロン以下のウルトラファインバブルは直径1100ミクロンのマイクロバブルと異なり浮力による上昇運動はほぼ無視することができ、周囲の液体に同伴して運動する。ウルトラファインバブルは気体であるため、微小固体や微小液滴をトレーサーとして用いる場合に比べて液との化学反応や分離操作において優位性がある。そこで本研究ではドイツ・ハンブルク工科大学に設置されたウルトラファインバブル発生装置で超純水中にウルトラファインバブルが浮遊するサンプルを作成した。サンプル中のウルトラファインバブルの数密度を同大学が所有する分析装置で解析し、数週間にわたって水中でウルトラファインバブルが安定に存在することを確認した。またレーザーによってウルトラファインバブルの存在位置を可視化することにも成功し、液相運動のトレーサーとしての利用の可能性を研究協力者のハンブルク工科大学シュルーター教授とともに確認した。さらにドイツのウルトラファインバブル計測機器メーカー、ベルリン工科大学、ブラウンシュバイク工科大学ならびにドイツの企業を訪問し、ファインバブルに関する研究開発にかんする情報収集を実施した。本研究で得られた多くの基礎的知見は成書「ファインバブル入門」にまとめて、今後のファインバブルを学ぶ若手研究者への教育にも寄与した。最新の研究成果は複数の国内および国際会議で公表し活発に討論され、査読つき学術論文で報告した。とくに(1)可視化が困難なウルトラファインバブルの最適な計測技術、(2)ウルトラファインバブルによる壁面付着物の除去メカニズムの解明、

(3)ウルトラファインバブル水のキャビテーションによるラジカル発生の検証、(4)ウルトラファインバブル水からのマイクロバブル発生の解明、(5)ウルトラファインバブル液相トレーサーの開発、を実施し成果を得た。本年度の交付申請で研究目的とて挙げた「(A)ウルトラファインバブル水の粒径測定原理の比較と検証」で予定していたウルトラファインバブル測定原理の最適化および検証実験について、レーザー散乱方式のナノバブル測定装置を取得して既設の他の原理の装置との比較を実現することができ、目的を完遂した。さらに予定していた「(B)ウルトラファインバブル水による壁面に付着した無機塩結晶の除去」では、ウルトラファインバブルの最も有効な機能の一つである洗浄効果の検証を行った。洗浄対象として無機塩結晶だけでなくさらに有機物まで拡張することができ、付着デンプンの洗浄効果のメカニズム検討までを達成することができているので、順調に進展している。次年度は当初の予定通り、ウルトラファインバブルを液相トレーサーとして応用するために必要な物性計測ならびに評価を行う予定である。ウルトラファインバブルは液中で浮上せず液相の運動に同伴して移動する。また水中での存在可能時間は数か月以上に及ぶこともある。可視光は回折・散乱しないがが短波長光では散乱が起こるため緑レーザーを光源にすれば液の運動に同伴するウルトラファインバブルを観測や撮影でき、液速度をトレースできる。一方マイクロバブルは、非常に遅い浮上速度をもつが急速に内包ガスを液中に溶解させる性質を持つ。そこで酸素マイクロバブルを水中に導入して急速溶解させると、局所的な酸素高濃度スポットを作成できる。溶存酸素を呈色させれば液の流線の軌跡を観察できる。これらの技術開発を実現させるために、研究協力者で気液混相流の可視化技術の世界的権威であるドイツ・ハンブルク工科大学のSchlueter教授との国際共同研究を実施する。そのため研究代表者はハンブルク工科大学に数か月間滞在して実験ならびに討論を行う予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。化学工学次年度についても研究計画で予定している内容を順調に進める予定としている。本年度中に購入したい機器や消耗品の経費としては少額すぎて使用ができなかった。次年度の旅費の一部として使用を計画している。
FGF-9の培養神経細胞に対する効果:難治性神経疾患の治療へのアプローチ

FGF-9の大脳基底野ニューロンおよび脊髄前角細胞に対する効果は、(1)最も効果的なFGF-9の濃度は100ng/mlで、これはin vivoの濃度としては極端に高い値であること、(2)培養ラット大脳基底野ニューロンおよび脊髄前角ニューロンはFGF-9mRNAを発現していること、(3)培養皿中にFGF-9ブロッキング抗体を添加することで有意にコリンアセチルトランスフェラーゼ活性が低下すること、が一連の研究から証明された。このことから、FGF-9はautocrine/paracrineのメカニズムで大脳基底野ニューロン、脊髄前角細胞に対して栄養因子効果を示しているものと結論した。これらの成果は欧文誌に原著論文として掲載された。アルツハイマー病あるいは筋萎縮性側索硬化症患者への実際の臨床応用のためには、FGF-9が血液脳関門(BBB)を通過しうるか否かの検証が必要であるが、125lにて標識したFGF-9は、ポリカーボネート膜と培養脳毛細血管由来内皮細胞からなるBBBモデルをほとんど通過しないことが明かとなった。このため、BBB通過のための手段として(1)ポリアミン、(2)抗トランスフェリン抗体、との結合を試みた。FGF-9はポリアミンと結合し、BBBモデルを通過しうることが明らかとなったが、FGF-9のgrowth factorとしての活性の維持に若干の問題があり、現在、栄養因子効果を維持しつつ有効なBBB通過を期待できる結合条件の設定実験が進行中である。FGF-9を大脳基底野コリン作動性神経細胞のprimary cultureに投与したところ、(1)コリンアセチルトランスフェラーゼ活性の有意な上昇(2)AChE陽性細胞の生存数の増加(3)AChE陽性細胞の突起伸展効果、が確認された。この効果はNGFとの間で相乗効果があり、FGF-9はNGFとは異なったメカニズムで大脳基底野コリン作動性神経細胞の生存維持に働いていることが明らかとなった。また、FGF-9のコリンアセチルトランスフェラーゼに対する効果はすでに大脳基底野コリン作動性神経細胞への効果が知られている他の神経栄養因子(NGF、GDNF、CNTF、bFGFなど)に較べて有意に高く、この点もアルツハイマー病の治療薬として期待しうる結果であった。FGF-9がin vivoでもラット大脳基底野コリン作動性神経細胞に染色性が明らかに見られ、FGF-9 mRNAが発現していることを確認した。このことは、FGF-9はparacrineあるいはautocrineのメカニズムで大脳基底野コリン作動性神経細胞を維持していることを示しているものと考えられた。FGF-9の大脳基底野ニューロンに対する効果がさらに明らかになった。NGFとの相乗効果はほぼコリンアセチルトランスフェラーゼ活性増強効果にとどまるが、FGF-9単独あるいはNGF単独で処理した培養細胞のコリンアセチルトランスフェラーゼ活性の和よりもさらに高い値を得、FGF-9がNGFとは異なったメカニズムで大脳基底野ニューロンに効果を示すことが考えられた。前年度の検索でラット大脳基底野ニューロンはin vivoでFGF-9のmRNAを発現し、抗FGF-9抗体で染色されることを明らかにしたが、今年度は培養細胞によって(1)最も効果的なFGF-9の濃度は100ng/mlで、これはin vivoの濃度としては極端に高い値であること、(2)培養大脳基底野ニューロンはFGF-9mRNAを発現していること、(3)培養皿中に抗FGF-9ブロッキング抗体を添加することで有意にコリンアセチルトランスフェラーゼ活性が低下することを証明し、この結果、FGF-9はautocrine/paracrineのメカニズムで大脳基底野ニューロンに対して栄養因子効果を示しているものと結論した。上記の成果は現在欧文誌に投稿中である。125Iにて標識したFGF-9は、ポリカーボネート膜と培養脳毛細血管由来内皮細胞からなる血液脳関門(BBB)モデルをほとんど通過しない。

このため、BBB通過のための手段として(1)ポリアミン、(2)抗トランスフェリン抗体、との結合を試み、現時点では前者との結合が確認されている。FGF-9の大脳基底野ニューロンおよび脊髄前角細胞に対する効果は、(1)最も効果的なFGF-9の濃度は100ng/mlで、これはin vivoの濃度としては極端に高い値であること、(2)培養ラット大脳基底野ニューロンおよび脊髄前角ニューロンはFGF-9mRNAを発現していること、(3)培養皿中に抗FGF-9ブロッキング抗体を添加することで有意にコリンアセチルトランスフェラーゼ活性が低下することが共通していることが一連の研究から証明された。このことから、FGF-9はautocrine/paracrineのメカニズムで大脳基底野ニューロン、脊髄前角細胞に対して栄養因子効果を示しているものと結論した。これらの成果は欧文誌に2編の原著論文として掲載された。アルツハイマー病あるいは筋萎縮性側索硬化症患者への実際の臨床応用のためには、FGF-9が血液脳関門(BBB)を通過しうるか否かの検証が必要であるが、125Iにて標識したFGF-9は、ポリカーボネート膜と培養脳毛細血管由来内皮細胞からなるBBBモデルをほとんど通過しないことが明らかとなった。このため、BBB通過のための手段として(1)ポリアミン、(2)抗トランスフェリン抗体、との結合を試みた。FGF-9はポリアミンと結合し、BBBモデルを通過しうることが明らかとなったが、FGF-9のgrowth factorとしての活性の維持に若干の問題があり、現在、栄養因子効果を保持しつつ有効なBBB通過を期待できる結合条件の設定実験が進行中である。
中高一貫校の教員としての社会化と教員文化に関する実証的研究

中等教育多様化の一環として設けられた中高一貫校は370校(平成21年4月)にのぼり、特に公立中高一貫校の誕生により、従来の中学校、高等学校につぐ第3の学校として年々認知度を増してきた。だが、中学校と高等学校はともに中等教育機関に位置づけられ教科担当制が敷かれている一方、入学選抜の有無や学修システムの有り様など、実務的に異なる点が多いのも事実である。本研究ではこうしたシステムの違いから生じる教員文化に焦点をあて、中高一貫校という新しいシステムでどのように教員文化が構築されるべきかを検討することを目的に、関西学院大学同窓教員を中心に質的調査をおこない以下の2つの観点から分析を試みた。(1)教科指導と生徒指導観公立中学校では教科指導よりも生徒指導の重要性が意識され、教科担当制であるにもかかわらず教科に対する専門意識が高くないことがわかった。公立高校では勤務する学校のタイプによって意識が異なり、進学校では教科指導に特化する傾向があるに対し、困難校では中学校同様に生徒指導に重きを置いた指導観を持っていた。だが一般的に高校教員は教科への専門意識が強いといわれており、困難校勤務の教員は、意識と現実のギャップに戸惑いを感じていた。私立中高一貫校では、公立高校の進学校タイプの指導観をさらに教科指導に傾斜したものとなり、生徒指導ができなくても教科指導ができれば問題なしとする指導観もみられた。公立中高一貫校では、公立高校の進学校タイプと同様の傾向がみられた。(2)専門職・教師としての自律性公立中学校では、学校・家庭・地域が文字通り一体化した教育活動が特に求められる。したがって管理職も含めた全教職員の協働が多くの場面で見受けられるが、一方で個々で取り組む場面が少なく自律性も低い。公立高校、私立中高一貫校、公立中高一貫校では、広域からの生徒募集であるため地域との関係を意識することは少なく、学校組織をあげて一致団結という場面は乏しい。だが、教科に対する専門意識の強さから教科集団としての結束力は強く、教科に関して他教科等からの干渉を受けないことが暗黙の理解となっている。以上のような学校文化の違いを解明することができたが、一般中学・高校と人事交流を深めながら進展していく公立中高一貫校において、そこに所属する教員の社会化については十分検討できたとは言い難い。引き続き今後の課題として検討を深めたい。
前頭側頭型痴呆およびアルツハイマー型痴呆における画像診断とアポリポ蛋白E多型

前頭側頭型認知症(FTD)およびアルツハイマー型認知症(AD)を対照として、以下の検討を行った。MRIでは、1)マルチショット拡散強調画像(MS-DWI)による海馬の内部構造の画像化を行い、海馬支脚などの幅を測定して比較した。その結果、ADよりもFTDの方が海馬の萎縮は強かった。とくに、意味認知症(SD)では最も高度であった。もう一つのMRIによる検討として、VSRAD(Voxe1-based Specific Regional analysis system for AD)を用いた大脳灰白質容積の定量を行い、海馬傍回の内嗅領野の灰白質容積の低下の程度を指標化して比較した。ここでも、ピック型、SDともにADより萎縮の程度は強く、とくにSDで著明であった。脳血流SPECTでは、Tc-99m-ECDと統計画像Easy z score imaging system(eZIS)による脳表および断層像の機能解剖について検討した。ピック型では前頭葉と側頭葉前部の血流低、SDでは側頭葉前部の血流低下が明瞭に描出され、簡便にADとの鑑別ができた。しかし、SDの一部の例では、ADの特徴である側頭葉後部から頭頂葉に血流低下部位が及んでおり、かつ後部帯状回の低下がみられる例があった。しかし、これらの例でも側頭葉前部が主病変であることにはかわりはなかった。ApoE多型では、E4を有する割合は、対照13%に対して、AD43%と有意に高く、とくに晩期発症型で59%と高率だが、早期発症型では中等度の頻度であった。一方、FTDでは38%とやや高頻度であり、ピック型では頻度が高くないが、症例数は少ないがSDでは60%と晩期発症型ADに匹敵する頻度であった。画像診断との関係で考えると、晩期発症型ADとSDはともに海馬、側頭葉を中心とした萎縮があることから、E4は、FTD、AD双方で、海馬の変性あるいは脆弱性と関係している可能性がある。前頭側頭型痴呆(FTD)とアルツハイマー型痴呆(AD)の画像診断上の相違点をみるために、1)マルチショット拡散強調画像(MS-DWI)を用いたMRIによる海馬の内部構造の画像化、および2)脳血流SPECTに新しい統計画像Easy z-score imaging system(eZIS)を組み合わせた脳表および断層像の機能解剖について検討した。さらに、3)Apoリポ蛋白E(A po E)多型についてFTDとADについて比較検討した。海馬MRIは、AD26例、FTD8例について検討した。ADでは病初期から海馬CA1および海馬支脚の菲薄化を認めるとともに、対照群に比して内部構造の乱れがみられた。また、ADの中では早期発症型では海馬萎縮は軽度の傾向があり、晩期発症型ではより萎縮が強い傾向がみられた。FTDでは、意味痴呆(SD)では海馬の萎縮はADよりも高度だが、ピック型では比較的軽度、FLD型では萎縮はみられず、FTDの亜型により異なっていた。したがって、海馬MRIは、AD、FTDの鑑別に役立つ可能性が高い。SPECTは、AD66例、FTD10例についてeZIS解析ができた。ADでは、早期発症型では後部帯状回の血流低下はより明瞭で、頭頂葉も低下が同時に低下する傾向があった。

一方、晩期発症型では、後部帯状回や頭頂葉の低下は目立たない傾向があり、海馬の血流低下が目立つ傾向があった。FTDについては、早期から前頭葉や前部側頭葉の血流低下が明瞭に描出され、簡便にADとの鑑別ができた。なお一部の例で、これと同時にADのように頭頂葉や後部帯状回の血流低下をみる例があり、今後の検討課題である。ApoE多型では、AD50例、FTD9例について測定し、E4を有する割合は、対照13%に対して、AD46%と有意に高く、FTDでもまだ少数例で予備的な結果ではあるが44%と高頻度であった。前頭側頭型痴呆(FTD)とアルツハイマー型痴呆(AD)の画像診断上の相違点をみるために、1)マルチショット拡散強調画像(MS-DWI)を用いたMRIによる海馬の内部構造の画像化、および2)脳血流SPECTに統計画像Easy z score imaging system(eZIS)を組み合わせた脳表および断層像の機能解剖について、昨年度と同様に検討した。海馬MS-DWI-MRIは、AD36例、FTD12例に増やして検討した。ADでは病初期から海馬CA1および海馬支脚の非薄化を認めたのは同様であった。また、海馬吻側よりも尾側でより萎縮が強い傾向があった。さらに、萎縮には、しばしば、左右差を認める例があり、ウェクスラー記憶検査の言語性記憶と視覚性記憶の乖離と対応している傾向があった。FTDの意味痴呆(SD)型では海馬の萎縮はADよりも高度でかつ左右差が目立っていた。また、側頭葉の殆どない側でも、海馬の萎縮はすでに起こっていた。SD型と比べると、ピック型では海馬の萎縮は比較的軽度、FLD型では萎縮はみられず、FTDの亜型により異なっていた。したがって、海馬MRIは、ADおよび、FTDの病型の鑑別に役立つ可能性が高い。SPECTは、AD66例、FTD20例に増やしてeZIS解析を行った。ADでは、早期発症型では後部帯状回の血流低下はより明瞭で、頭頂葉も低下が同時に低下する傾向があった。一方、晩期発症型では、後部帯状回や頭頂葉の低下は目立たない傾向があった。SDの一部の例では、側頭葉後部から頭頂葉に血流低下部位が及んでおり、かつ後部帯状回の低下がみられる例があった。しかし、これらの例でも側頭葉前部が主病変であることにはかわりはなかった。前頭側頭型認知症(FTD)とアルツハイマー型認知症(AD)の画像診断上の相違点をみるために、1)マルチショット拡散強調画像(MS-DWI)を用いたMRIによる海馬の内部構造の画像化、および2)脳血流SPECTに統計画像Easy z score imaging system(eZIS)を組み合わせた脳表および断層像の機能解剖について、昨年度と同様に検討した。ApoE多型では、E4を有する割合は、対照13%に対して、AD46%と有意に高く、FTDでも44%と高頻度であった。海馬MS-DWI-MRIは、AD36例、FTD15例に増やし、ピック型と意味認知症(SD)に分けて検討した。その結果、ピック型では両側の海馬支脚の有意な萎縮を認め、その程度は軽症ADと同等であった。SDでは、患側のみで海馬支脚の有意な萎縮を認め、健側では正常範囲であった。
超分子構築体の電子顕微鏡観察用の高分解能低温試料ホルダーの開発

生物試料の微細構造をありのままの姿で観察することは、生物学の基本的な目標の一つである。これまで電子顕微鏡法では試料を真空中に持ち込む必要があるため、脱水・乾燥の過程を経ざるを得なかった。しかし-150°C以下では水はガラス状の非晶質であり、しかも真空中で昇華しない。そこでガラス状の氷に包埋された凍結水和標本を低温ホルダー上で観察すれば、脱水・乾燥することなく生の状態の生物試料を観察できる。この方法はクライオ電顕法と呼ばれている。クライオ電顕法のために最も重要なものは、-150°C以下に温度をコントロールした低温ホルダーと凍結水和標本の作成法である。低温ホルダーは市販されているものもあるが、振動防止が不完全で、良い像が安定して得られなかった。既に報告したように、我々は、試料傾斜が±50°の範囲で可能な低温試料ホルダーの防震化のため様々な工夫と改良を行い、銅フタロシアニンの12.6Åの縞を直視できるようにした。これは低温ホルダーの振動を12.6Å以下に軽減できたことを意味している。我々は、更に振動軽減と像の安定化の努力を重ね、現在では銅フタロシアニンから4.2Åの格子に対応する分解能の像を得られるようになった。これは傾斜可能型低温ホルダーとして最も良い分解能である。この高分解能化の成功に伴ない、振動軽減以外にも重要な因子が存在することを知った。試料汚染の問題である。低温では真空中の残留ガス、特に水蒸気など凝固しやすい物質によって試料汚染が生じ、このことによって分解能が劣化する。この対策として試料近傍にコールド・トラップを導入しそれが有効であった。電顕真空の清浄化により更に本格的に試料汚染を防ぎたい。本研究では分解能4.2Åの低温ステージの開発に成功した。これは目標を越える性能である。今後これを凍結水和標本観察に役立てたい。
ヘテロ環分子設計のための新規1,3-双極子発生法の開発

基礎的知見を得ているシリル基の転位を利用する1,3-双極子発生を、他の典型金属や他のヘテロ原子に展開するとともに、(ポリフルオロ)シランの特性を活用する双極子発生法を検討した。また、新規な安定化環状1,3-双極子であるメソメリックベタインの発生法を検討した。1.α-スタニルイミンやアミドのスタニル基の分子内転位によるアゾメチンイリド中間体の発生を試みたところ、イミンの場合にケイ素誘導体よりも転位が速く進行し、効率よく1,3-双極子が発生することを見出した。その結果、本法の適用範囲が大きく拡張された。2.α-シリルアミドよりもチオアミドの方が転位が速く進行し、効率よくヘテロ環が合成できた。この効果から、今後チオアミドとスズの組み合わせが有望であることが示唆された。3.また、α-シリルアミドの窒素を硫黄に置き換えたα-シリルチオールエステルでもケイ素の転位が進行し、従来発生法が少ないチオカルボニルイリドの発生に成功した。4.α-シリルイミンを(ポリフルオロ)シランにより四級化、脱シリル化してアゾメチンイリドを発生させる方法や、アザアリルアニオンに(ポリフルオロ)シランを直接作用させ、シリル化、四級化、脱シリル化をone-potで一挙に達成させて活性種を発生する手法を開発した。5.ピロロあるいはイミダゾトリアゾリノンのアルキル化によって、単離可能な安定化アゾメチンイミンであるピロロあるいはイミダゾトリアゾリウムオラート型のメソメリックベタインの合成法を見出した。6.上記の1,3-双極子性活性種とアセチレン系親双極子剤とのシクロ付加を検討し、縮合ヘテロ8員環であるピロロあるいはイミダゾトリアゾシノンが合成できることを明らかにした。
網膜剥離術後の網膜上膜の進展形式と発症因子に関する臨床的研究

特発性および網膜剥離術後の黄斑部網膜前膜(以下、黄斑前膜)の進展形式、および前膜剥離手術後の視機能の変化を解明するのを目的に、過去に網膜剥離手術を受けた裂孔原性網膜剥離症例を対象に術後の黄斑前膜の発症頻度と進展形式を臨床分類法で調査し、また、硝子体手術を受けた黄斑前膜症例の術前術後の視力・網膜感度の変化を経時的に調査した。まず、網膜剥離術後の黄斑前膜の発症頻度を連続する100眼について調査した結果では、術前に黄斑前膜がみられた症例が23%であったのに対し、術後1年では59%の症例に確認された。分類別では、重症黄斑前膜が9%にみられた。さらに、105眼を対象にして術後の黄斑前膜の頻度を程度別に術後1年まで経時的に追跡調査したところ、術後期間が経過するにつれて黄斑前膜の頻度は増加していき、術後6か月まで増加がみられ、術後9か月以降の発症はなかった。この増加曲線は指数回帰曲線を描くことが判明した。この研究では、最終的に半数の症例に黄斑前膜が発症した。次に、発症した重症黄斑前膜に対する手術療法の効果を判定するため、術後の視力経過に加えて、網膜感度を術後経時的に測定した結果、特発性黄斑前膜と続発性黄斑前膜に対する手術効果に差があることが判明した。前者に比較し後者のほうが、術後の視力・網膜感度の改善が良好であることがわかった。
大規模有機高スピン分子系に適した非経験的微細構造テンソル計算法の開発と応用

外部磁場の無い環境での三重項以上のスピン多重度を有する分子が示す磁気量子数の違いによるエネルギー準位の分裂を零磁場分裂(ZFS)と呼び,分子磁性の担い手である電子スピンの分布を反映する有用な情報を与える。このZFSを理論的に効率よく計算する方法を分子軌道法に基づいて開発することを目指す本計画では当初スピン非制限法に基礎を置く電子相関理論によるアプローチを採ったが,前年度までにスピン多重度間の混合による影響が過大であって満足な精度を得ることが困難なことが判明した。このためスピン混合なしに大規模な有機分子系を扱いうる理論的手法としてSAC-CI法に基づくプログラム作成に着手し,スピンースピン(SS)相互作用の寄与についてスピン密度表現での近似法を開発した。この近似では一次の縮約密度行列から定義されるスピン密度行列を利用する。SAC-CI法の特徴である効率性によりこれまで困難であった十数原子以上を含む有機分子の三重項励起状態のZFSを理論的に取り扱いうる現在唯一の方法である。カルベン,ナイトレン,含窒素ヘテロ環化合物の励起状態など,非結合性軌道に一個のスピンが局在した系ではこの方法は最大20%程度の誤差で実験値を再現できた。一方,三重項励起状態ベンゼンなどパイ系に二個の不対電子を持つ系では実験と満足な一致が得られない。以上の結果は一電子縮約密度行列による記述ではスピン間の相関した運動が平均化されるため,非常に接近したスピン間の相互作用の取り扱いに原因があると考えられる。スピン-軌道(SO)相互作用については後者の系においてCASSCF法に多参照二次摂動論を利用した計算を行い,SSとSOの寄与を含めた実験の再現性を確認した。スピンの相関を考慮したSS相互作用の取り扱いと,SOもSAC-CI法で扱うことが課題である。三重項およびそれ以上のスピン多重度を有する分子系、特に数十原子程度からなる有機分子への応用を想定し、スピン非制限分子軌道(UHF MO)に基づく微細構造テンソル(Dテンソル)計算のためのコンピュータプログラムを作成し、応用計算を行った。電子相関を取り込んだ計算においてはMP摂動論の二次のエネルギー(UHF-MP2)に対する二次の縮約密度行列からDテンソルの各成分を初めて計算し、UHF MOを用いた単一行列式参照型の近似的電子相関理論の水準において代表的な有機ラジカル分子系に対する計算が実験をどの程度再現しうるかについて検討した。1.スピンハミルトニアンの一次の寄与であるスピン-スピン双極子(SSD)相互作用のみ用いた計算では異なるスピン多重度の混合(spin contamination)が軽度である場合には実験値かち推定されるSSDの寄与の計算の精度は比較的高い。一方フェニル基を持つ三重項カルベンやナイトレンでは実験との隔たりが非常に大きい。これらの系ではSCF水準でのスピン二乗演算子の期待値が約2.7であり、五重項以上のスピン成分が相当に混入している。他の同様の傾向を示す系でも実験的に決定されたDおよびEのパラメータと比較して数十パーセントの誤差がある場合があり、計算は一般にかなり不正確である。二次の寄与であるスピン軌道相互作用(SO)の寄与を考慮するプログラムを作成中であり、引き続きこの問題について検討していく。2.最近密度汎関数法(DFT)の一電子スピン密度行列からDテンソルの計算が国内外のいくつかのグループで行われた。こうした計算の精度についても我々のプログラムを用いて現在検討中である。国外のグループによるUDFTよりRODFTの結果が優れているという報告についてはいくつかの分子の文献値を再現した。
強相関遍歴磁性体における光による高速磁性制御の理論

光照射により誘起される磁性の高速ダイナミクスを理論的に明らかにすることを目的として研究を遂行した.強相関遍歴磁性体の理論模型の一つである二重交換模型を対象として解析を行い,以下の成果を得た.(1)二重交換模型の強磁性金属相に光照射を行うことで,スピン間に反強磁性的な相互作用が誘起されること,ならびにこれが光照射下特有の電子状態におけるストーナー励起過程によって理解できることを明らかにした.光照射下の強磁性金属状態に注目し,マグノンのフロケ・グリーン関数をフント結合に関する摂動展開に基づいて計算した.光強度の増大とともにマグノンの分散関係はソフト化し,ある閾値強度において反強磁性的な不安定性が誘起されることを見出した.(2)二重交換系における光誘起反強磁性転移の実時間ダイナミクスにおいて,従来の計算よりも大きなサイズのクラスターに関して詳細な解析を行い,反強磁性状態が実現する前の過渡状態において有限のスカラー・ベクトルカイラリティを持つスピン構造が現れることを示した.この構造は有限のトポロジカル指数で特徴付けられ,初期状態に導入したランダムネスに大きく依存すること,ならびにクラスターサイズの増大とともに(準)安定化する傾向が見出された.(3)フント結合に関する弱結合領域からのアプローチとして常磁性金属状態を考え,フロケ・グリーン関数法を用いて光照射下の定常状態におけるスピン感受率の解析を行った.非平衡定常状態における感受率の表式を導出し,これを元に光振幅に関する最低次の補正項の解析的表式を得た.また,二次元正方格子ならびに一次元格子に関して具体的に感受率の数値計算を行った.解析の結果,光振動数がバンド幅と同程度以下の場合には複数のフロケバンドにフェルミ面が現れ,感受率にはフェルミ面間のネスティングベクトルに対応する波数に新たなピーク構造が現れること等が明らかになった.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。