hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
協調学習の情報抽出とグループを超えた再利用の研究

協調学習(CSCL)発言の自動参照支援を目的とし、自然言語処理および人手による参照情報付加を行うシステムを開発した。まず、単文中のSVO情報(主語-述語-目的語)を付加する機能を実現した。既存の自然言語処理結果を補完するため、発言者にSVO情報を提示し、それを修正するインタフェースを開発した。次に、複数文の意味関係を顕在化させるため、修辞構造理論に基づいた文間関係候補を提示し、発言者が修正する機能を開発した。既存のCSCL環境では提供されていない、eラーニングにおいて多様な学生が自由かつ自発的に学習/議論/知識交換を行う事を支援する学習支援環境を構築する事が目的である。これを実現するため、本研究では以下の技術開発を行う。(1)Webサービスを用いたLMS間の自動データ交換:サーバ間で情報交換を行う標準的なプロトコルであるWebサービスを用いて、LMS間で自動的に協調学習データやその関連情報を検索・交換できる機能を開発する。(2)自然言語処理を用いた協調学習ログからの情報構造の抽出と共有:日本語の形態素解析・構文解析ツールを利用し、ログから議論の情報構造を抽出する機能を開発する。(3)視覚的な知的メンタリング:発言順序,議題,発言内の単語を分析し,他の学習グループが議論を把握しやすい視覚的表示機能を開発する。また上記の実験環境を複数の大学に展開し、その有効性を技術的あるいは教授法的な面から検証する。19年度は関連研究調査、システム仕様の規定、試験システム実装を行った。協調学習データの再利用性を高める研究はLeGE-WGなど複数のeラーニンググリッドプロジェクトで行われていることが調査の結果明らかになったが、自然言語処理を用いて発言や単語のタグ付けを行う研究は発見されなかった。また協調学習データをLMS間で共有する実験は散見されるが、組織名などのメタデータを付与して体系的なデータとして整理蓄積するフレームワークは提案されていない。このため、まずCOLCOXと呼ぶメタデータ仕様を規定した。これは協調学習を実施する組織から、発言の単語に至る階層を表現するメタデータであり、XML記述を伴う。また自然言語処理で付与される発言や単語の意味や役割(深層格)をRDFで表現する機能を持つ。試験システムでは、まずこのCOLCOXで記述された協調学習データをLMS間で共有し、議題名を自動検索して学習者に告知する機能を実装した。これを実現するためWebサービスを導入し、SOAPを用いてLMS間通信を自動的に行う機能を実現した。また複数LMSの所在や蓄積情報を一元管理するディレクトリサーバUDDIを実装し、各LMSに蓄積された協調学習データを検索可能とした。また、試験システム中に学習者の発言を自然言語処理で解析し、深層格を付与する機能を実装した。これらの付加情報はCOLCOX形式で蓄積され、SOAPを通じてLMS問で共有することができる。既存のCSCL環境では提供されていない、eラーニングにおいて多様な学生が自由かっ自発的に学習/議論/知識交換を行う事を支援する学習支援環境を構築する事を目的とする。20年度は以下の項目の研究開発を行った。(a)Webサービスを用いたLMS間の自動データ交換:サーバ間で情報交換を行う標準的なプロトコルであるWebサービスを用いて、LMS間で自動的に協調学習データや関連情報を検索・交換する機能を開発した。またLMS間でデータ項目の一貫性を保つため、XMLで協調学習向けのデータスキーマを開発し、このスキーマの項目単位にデータ交換を可能とした。(b)自然言語処理を用いた協調学習ログからの情報構造の抽出と共有:日本語の形態素解析・構文解析ツールを利用し、ログから議論の情報構造を抽出する機能を開発した。発言の役割を単語や文節、あるいはそれらの連結から自動的に類推する機能を開発した。また、複数の発言間の関連を視角化し、第三者が容易に既存の議論をトレースできる補助機能を検討した。これについては21年度も継続して研究開発を続ける必要がある。(c)スクリプト制御や自然言語処理を用いた知的メンタリング:予備研究で実施したスクリプトによるコントロールに加え、上記(b)の自然言語処理技術を用いて議論の文脈を解析し、これによって動的に学習者の議論をコントロールする発言をLMSが自動的に挿入する機能を検討した。21年度は、研究テーマ全体を細分化した機能として(1)協調学習資源の再利用・再参照を促す可視化システム、(2)LMS間で学習資源を相互参照するシステム、(3)自然言語処理により学習者発言を解析し、意味や役割を付与するシステム、の3サブシステムを開発した。(1)では基礎的な議論構造をリアルタイムで可視化し学習者グループにフィードバックする機能を開発した。また可視化したグラフの発言部分をクリックすると発言内容がポップアップ表示され、発言の参照性を高める機能を追加した。

(2)では相互参照を自動で行う際に、学習者の許諾により参照の可否を設定する機能や、有用な情報に限って参照させる機能を設け、情報流通の意味的な効率を向上させた。(3)では深層格解析による発言の役割推定を試みたが、精度が5060%と低く、実際の学習活動にあたっては人手介入が必要なレベルであることが判明した。このため、発言入力にあたって部分的に自然言語処理を適用するが、発言における文間の意味的な関係や、文における節の意味的構造を人手で追加入力する機能を今後追加する必要がある。これにより発言間の意味的なマッチングや関連発言の検索・表示といった高度な議論支援が自動的に行われる基盤とする。協調学習発言の自動参照支援を目的とし、自然言語処理および人手による参照情報付加を行うシステムを開発した。まず、単文中のSVO情報(主語-述語-目的語)を付加するシステムでは、既存の係り受け解析によるSVO情報の不十分さを補完するため、発言者にSVO情報を提示し、それをマウス操作で修正するインタフェースを開発した。特に、節にSVOを含むような階層的な文に対しても表示・修正できる機能を追加した。次に、複数文の意味的な関係を顕在化させるため、修辞構造理論(Rhetorical Structure Theory : RST)に基づいた文間関係候補を提示し、発言者が修正するシステムを開発した。接続詞などから機械的に判断できる表層の文間関係は精度が低く、推定したRST関係は発言者の意図を反映していない危険性がある。これに発言者の意図を反映することで、RST関係の意味的な精度が向上する。以上2種類のシステムによる解析・修正結果はデータベースに保存され、発言-文-SVO-単語の階層と各々の属性が付加されたツリー構造として表現される。上記システムの評価は少人数による実験的な規模に留まっており、今後大人数を対象にした実験を通じて評価する必要がある。具体的にはインタフェースの操作性、修正の容易さ、また人手修正によるSVO・RSTパラメータの改善度合いを評価する。また現在格納されているデータのツリーは非定型であるため、リレーショナルデータベースへの格納は効率が悪いことが判明している。今後XMLでの表現とXMLデータベースへの格納を計画している。
独自な分子設計に基づく光学活性カルコゲン化合物のエナンチオ面識別プロトン化反応

1.電子供与性あるいは電子吸引性の置換基を導入したアリールセレノキシド誘導体に,広く応用可能な合成法を確立した.2.上記で合成した光学活性γ-ヒドロキシセレノキシドを用いて,不斉プロトン化反応を行なったところ,電子供与性の置換基を導入したアリール誘導体でeeの向上が見られた.3.不斉プロトン化反応のエナンチオ面選択性に対する反応温度や溶媒,エノレートの金属など反応条件を検討し,至適条件をほぼ確立した.臭化亜鉛エノレートを基質とし,(S_<Se>)-セレノキシド(Ar=p-MeOC_6H_4)をキラルプロトン源として用いた場合に,89% eeという高いエナンチオ面選択性を達成した.キラルプロトン源は、定量的に回収された.4. (R_<Se>)-と(S_<Se>)-セレノキシド(Ar=p-MeOC_6H_4)を不斉プロトン源として用いたところ,予期に反して,いずれも(S)-2-ベンジルシクロヘキサノンがエナンチオ選択的に得られた.このことより,セレン原子のキラリティーとボルニル基の両方が不斉誘起に関与していると推察される.5.この反応を種々のエノレート(2-アルキルシクロヘキサノン,2-アルキルシクロペンタノン,2-アルキル-1-テトラロンのエノレート)に適用した.6.セレノキシドのセレニニル酸素と水酸基間の分子内水素結合,および,セレニニル酸素,水酸基,メタルエノレート間のカレーション効果が,本反応のエナンチオ面選択性発現に寄与していると考えられる.申請者らが現在までに達成したeeおよび化学収率は,実用的には十分満足できるものであり,単離した光学活性セレノキシドを不斉反応に初めて活用した意義は大きい.1.電子供与性あるいは電子吸引性の置換基を導入したアリールセレノキシド誘導体に,広く応用可能な合成法を確立した.2.上記で合成した光学活性γ-ヒドロキシセレノキシドを用いて,不斉プロトン化反応を行なったところ,電子供与性の置換基を導入したアリール誘導体でeeの向上が見られた.3.不斉プロトン化反応のエナンチオ面選択性に対する反応温度や溶媒,エノレートの金属など反応条件を検討し,至適条件をほぼ確立した.臭化亜鉛エノレートを基質とし,(S_<Se>)-セレノキシド(Ar=p-MeOC_6H_4)をキラルプロトン源として用いた場合に,89% eeという高いエナンチオ面選択性を達成した.キラルプロトン源は、定量的に回収された.4. (R_<Se>)-と(S_<Se>)-セレノキシド(Ar=p-MeOC_6H_4)を不斉プロトン源として用いたところ,予期に反して,いずれも(S)-2-ベンジルシクロヘキサノンがエナンチオ選択的に得られた.このことより,セレン原子のキラリティーとボルニル基の両方が不斉誘起に関与していると推察される.5.この反応を種々のエノレート(2-アルキルシクロヘキサノン,2-アルキルシクロペンタノン,2-アルキル-1-テトラロンのエノレート)に適用した.6.セレノキシドのセレニニル酸素と水酸基間の分子内水素結合,および,セレニニル酸素,水酸基,メタルエノレート間のカレーション効果が,本反応のエナンチオ面選択性発現に寄与していると考えられる.申請者らが現在までに達成したeeおよび化学収率は,実用的には十分満足できるものであり,単離した光学活性セレノキシドを不斉反応に初めて活用した意義は大きい.1.電子供与性あるいは電子吸引性の置換基を導入したあり-ルセレノキシド誘導体に、広く応用可能な合成法を確立した。2.上記で合成した光学活性γ-ヒドロキシセレノキシドを用いて、不斉プロトン化反応を行なったところ、電子供与性の置換基を導入したアリール誘導体でeeの向上が見られた。3.不斉プロトン化反応のエナンチオ面選択性に対する反応温度や溶媒、エノレートの金属など反応条件を検討し、至適条件をほぼ確立した。臭化亜鉛エノレートを基質とし、(S_<se>)-セレノキシド(Ar=p-MeOC_6H_4)をキラルプロトン源として用いた場合に、89%eeという高いエナンチオ面選択性を達成した。キラルプロトン源は、定量的に回収された。4.(R_<Se>)-と(S_<Se>)-セレノキシド(Ar=p-MeOC_6H_4)を不斉プロトン源として用いたところ、予期に反して、いずれも(S)-2-ベンジルシクロヘキサノンが、エナンチオ選択的に得られた。このことより、セレン原子のキラリティーとボルニル基の両方が不斉誘起に関与していると推察される。5.相当する光学活性γ-ヒドロキシセレニドをプロトン化反応に用いても、不斉誘起がほとんど見られなかったことから、セレノキシドのセレニニル酸素と水酸基間の分子内水素結合が、本反応のエナンチオ面選択性発現に寄与していると考えられる。申請者らが現在までに達成したeeおよび化学収率は、実用的には十分満足できるものであり、単離した光学活性セレノキシドを不斉反応に初めて活用した意義は大きい。

1.電子供与性あるいは電子吸引性の置換基を導入したアリールセレノキシド誘導体に,広く応用可能な合成法を確立した.2.上記で合成した光学活性γ-ヒドロキシセレノキシドを用いて,不斉プロトン化反応を行なったところ,電子供与性の置換基を導入したアリール誘導体でeeの向上が見られた.3.不斉プロトン化反応のエナンチオ面選択性に対する反応温度や溶媒,エノレートの金属など反応条件を検討し,至適条件をほぼ確立した,臭化亜鉛エノレートを基質とし,(S_<Se>)-セレノキシド(Ar=p-MeOC_6H_4)をキラルプロトン源として用いた場合に,89%eeという高いエナンチオ面選択性を達成した.キラルプロトン源は、定量的に回収された.4.(R_<Se>)-と(S_<Se>)-セレノキシド(Ar=p-MeOC_6H_4)を不斉プロトン源として用いたところ,予期に反して,いずれも(S)-2-ベンジルシクロヘキサノンがエナンチオ選択的に得られた.このことより,セレン原子のキラリティーとボルニル基の両方が不斉誘起に関与していると推察される.5.この反応を種々のエノレート(2-アルキルシクロヘキサノン,2-アルキルシクロペンタノン,2-アルキル-1-テトラロンのエノレート)に適用した.6.セレノキシドのセレニニル酸素と水酸基間の分子内水素結合,および,セレニニル酸素,水酸基,メタルエノレート間のキレーション効果が,本反応のエナンチオ面選択性発現に寄与していると考えられる.申請者らが現在までに達成したeeおよび化学収率は,実用的には十分満足できるものであり,単離した光学活性セレノキシドを不斉反応に初めて活用した意義は大きい.
鎮痛オピオイド受容体のアフィニティラベリングによる活性化分子起動メカニズムの解明

本研究は、鎮痛作用に関わるオピオイド受容体のペプチドリガンドに付加したNpys基と受容体のCys残基間でのチオールジスルフィド交換反応により、オピオイド受容体をアフィニティラベリングすることで受容体-リガンド複合体を作製し、構造活性相関を解析するものである。本年度は、δオピオイド受容体に13個存在する全てのCys残基をAla残基に変異させ、かつGタンパク質もしくは蛍光タンパク質であるGFPを融合させたコンストラクトを作製した。それらの発現解析およびリガンド結合性と受容体活性化能を評価した。さらに、ラベルされた受容体タンパク質の生物活性も評価した。その結果、Cys273およびCys303のAla置換において著しいラベル能の低下がみられた。一方、第2細胞内ループに存在するCys151をAla置換すると、全くラベリングが起らなくなった。これらの結果をさらに検証するために、リガンドのN末端アミノ基の結合部位の同定を試みたところ、Asp128であることが判明した。そこで3次元構造をもとにアフィニティリガンドと受容体との相互作用について推察したところ、Cys151はリガンド結合部位から遠く離れていることから、Cys273およびCys303がラベルされるCysであることが同定された。また、Cys151を変異させると細胞膜上への発現が阻害され、リガンド結合性には影響がないが、受容体活性化能が著しく低下することが示された。アフィニティラベリングの結果と併せて考察すると、通常GPCRではC末端でパルミトイル化が起るが、δオピオイド受容体ではCys151が第2のパルミトイル化サイトとして構造および機能を制御している可能性が示唆された。本研究では、δオピオイド受容体のCys残基に関する系統的な解析を実施し、構造と活性との相関関係を分子レベルで検討し、受容体起動の構造要因の一端を明らかにすることができた。モルヒネの受容体であるオピオイド受容体は、δ-,μ-,κ-型の3種のサブタイプが存在し、いずれも鎮痛作用などの生理作用を発現するため、活性化機構や阻害機構の解明が急がれている。本研究は、オピオイドペプチドに付加したNpys基と受容体のCys残基間でのチオールジスルフィド交換反応により、オピオイド受容体をアフィニティラベリングする技術を用いて受容体-リガンド複合体を作製し、これを結晶化、立体構造解析するものである。そして最終的には、オピオイド受容体の立体構造および受容体活性化の分子機構を解明することを目的としている。本年度はまず、ラベルされるCys残基を同定することを目的として、δ-オピオド受容体に存在するすべてのCys→Ala変異受容体を作製および発現させた。そして、2種のアゴニスト性アフィニティリガンド,Enk-Cys(Npys)とLeu-(S)-EnkがラベルするCys残基が、それぞれ第7および第5膜貫通領域に存在する303位,232位のCys残基であることを同定した。これらのCys残基は同時に、受容体タンパク質内でジスルフィド結合を形成せず、側鎖遊離チオール基が存在していることを示す。また、細胞外ループに存在するCys残基を変異させると受容体タンパク質は発現しないことが判明した。さらに、ラベルされた受容体の構造状態についての検証を効率的に実施するために、δ-オピオド受容体とGαoタンパク質を遺伝子操作により融合させたコンストラクトを作製した。これを用いて、アフィニティラベルされた受容体に対する[^<35>S]GTPγS結合試験を実施した。その結果、アゴニスト性のアフィニティリガンドでラベルされた受容体は、リガンドの濃度依存的な活性化状態にあることが判明した。さらに、アゴニスト/アンタゴニストの刺激に対して顕著に異なる応答を示した。このような手法により、アフィニティラベルされた受容体に対する生物活性を評価し、その構造状態についての知見を得た例は他に類をみない。モルヒネの受容体であるオピオイド受容体には、δ-,μ-,κ-型の3種のサブタイプが存在し、いずれも鎮痛作用などの生理作用を発現する。本年度は、特にμ-オピオイド受容体に対しラベルされるCys残基を同定することを目的として、膜貫通領域に存在するCys→Ala変異受容体を8種類作製し、発現させた。アゴニスト性アフィニティリガンド4種に対する受容体結合試験を実施したところ、リガンド結合能はいずれの変異受容体においても野生型とほぼ同等であり、変異導入によるリガンド結合性への影響は見られないことが判明した。現在、最も強い結合親和性を示したEnk-Cys(Npys)に対してアフィニティラベリングを実施し、ラベルされるCys残基の同定を3種の異なるトレーサーを用いて試みている。また、研究課題を遂行するにあたり更なる実験技術の向上と発想の転換を目的として、共同研究先のイタリア国立衛生研究所に短期留学した。イタリアの研究室が所有しているコンストラクトを用いて、日本では作製不可能なオピオイド受容体コンストラクトの構築に成功した。

さらに、ラベルされた受容体の構造状態についての検証を効率的に実施するために、μ-オピオド受容体とGαoタンパク質を遺伝子操作により融合させたコンストラクトを作製した。これを用いて、アフィニティラベルされた受容体に対する[^<35>S]GTPγS結合試験を実施した。その結果、アゴニスト性のアフィニティリガンドでラベルされた受容体は、リガンドの濃度依存的な活性化状態にあることが判初めて明した。δ-のみならずμ-オピオイド受容体でも、アフィニティラベルされた受容体に対する生物活性を評価し、その構造状態についての知見を得ることに成功した。本研究は、鎮痛作用に関わるオピオイド受容体のペプチドリガンドに付加したNpys基と受容体のCys残基間でのチオールジスルフィド交換反応により、オピオイド受容体をアフィニティラベリングすることで受容体-リガンド複合体を作製し、構造活性相関を解析するものである。本年度は、δオピオイド受容体に13個存在する全てのCys残基をAla残基に変異させ、かつGタンパク質もしくは蛍光タンパク質であるGFPを融合させたコンストラクトを作製した。それらの発現解析およびリガンド結合性と受容体活性化能を評価した。さらに、ラベルされた受容体タンパク質の生物活性も評価した。その結果、Cys273およびCys303のAla置換において著しいラベル能の低下がみられた。一方、第2細胞内ループに存在するCys151をAla置換すると、全くラベリングが起らなくなった。これらの結果をさらに検証するために、リガンドのN末端アミノ基の結合部位の同定を試みたところ、Asp128であることが判明した。そこで3次元構造をもとにアフィニティリガンドと受容体との相互作用について推察したところ、Cys151はリガンド結合部位から遠く離れていることから、Cys273およびCys303がラベルされるCysであることが同定された。また、Cys151を変異させると細胞膜上への発現が阻害され、リガンド結合性には影響がないが、受容体活性化能が著しく低下することが示された。アフィニティラベリングの結果と併せて考察すると、通常GPCRではC末端でパルミトイル化が起るが、δオピオイド受容体ではCys151が第2のパルミトイル化サイトとして構造および機能を制御している可能性が示唆された。本研究では、δオピオイド受容体のCys残基に関する系統的な解析を実施し、構造と活性との相関関係を分子レベルで検討し、受容体起動の構造要因の一端を明らかにすることができた。
コンポジット前装ジルコニア修復物の臨床応用に向けた基礎的研究

この研究は、生体親和性および機械的強度に優れたジルコニアセラミックスを使用した歯の修復物(被せもの)が、口腔内で長期間安定して機能できることを目的としている。本研究結果から、修復物のフレームとなるジルコニアに、歯の色調や形態を付与するために使用するセラミックスやレジンを築盛した修復物は、臨床で長期安定性を獲得できると考える。また、ジルコニアフレームの形態を工夫することで、さらに安定した長期安定性を得ることが可能である。フレームワークの形態の違いによるインプラント支持のコンポジット前装ジルコニアクラウンの破壊抵抗に関する検討を行った。インプラント上部構造としてジルコニアオールセラミッククラウンおよびジルコニアフレームに間接修復用コンポジットを前装したクラウン(以下、コンポジット前装ジルコニアクラウン)の2種類を用いた。ポリエステル樹脂にインプラント体を植立後、チタン製アバットメントを、トルク圧32 Nにてインプラント体に装着した。歯科用CAD/CAMでジルコニアフレームを作製した。フレーム形態として、1)ジルコニアフレームの厚さを均一に0.5 mmにしたもの(以下、CON)、2)前装材料を均一な厚みにしたもの、3)前装材料を均一な厚みにし、さらに隣接面から舌側にかけて高さ5.0 mmで前装材料をサポートする形態を付与したものの3種類とし、前装材料の違いで2群に分け、計6条件とした。それら試料に対して、万能試験機を用いて破壊強度試験を行った。破壊強度試験後、光学顕微鏡および走査電子顕微鏡(SEM)にて破壊面の観察を行った。ジルコニアオールセラミッククラウン、コンポジット前装ジルコニアクラウンともにCONは、他のフレーム形態に比較して、有意に低い破壊強度であった。この結果から、前装厚さを均一にすることがインプラント上部構造の破壊強度の向上に有効であることが示唆された。また、全てのフレーム形態においてジルコニアオールセラミッククラウンとコンポジット前装ジルコニアクラウンの破壊強度において、有意差は認められなかった。したがって、コンポジット前装ジルコニアクラウンはジルコニアオールセラミッククラウンと同程度の破壊強度を有することが示唆された。インプラント支持のコンポジット前装ジルコニア修復物の破壊抵抗に関する検討、評価を行った.大臼歯欠損に対するインプラント治療を想定し,インプラント体をポリエステル樹脂に植立し,チタン製アバットメントをインプラント体に装着した.インプラント上部構造は,1ジルコニアフレームに間接修復用コンポジットを前装したクラウン(コンポジット前装ジルコニアクラウン),2ジルコニアフレームに陶材を焼き付けたクラウン(ジルコニアオールセラミッククラウン),3金属フレームに陶材を焼き付けたクラウン(陶材焼付金属冠)の3種類を製作した。さらに,コンポジット前装ジルコニアクラウンはエステニアオペークプライマー(EOP)塗布の有無で2群に分け,計4条件とした。それらに対して,破壊強度試験を行った。その結果,EOP塗布群のコンポジット前装ジルコニアクラウンの破壊強度(2.8 kN)は,陶材焼付冠(3.1 kN),ジルコニアオールセラミッククラウンの破壊強度(3.1 kN)と有意差は認められなかった。したがって,EOP塗布群のコンポジット前装ジルコニアクラウンは陶材焼付冠,ジルコニアオールセラミッククラウンと同程度の破壊強度を有することが示唆された。EOP未塗布群のコンポジット前装ジルコニアクラウンの破壊強度(2.5 kN)は,他のグループに比較し有意に低い値を示した。また,ジルコニアオールセラミッククラウン,EOP塗布群のコンポジット前装ジルコニアクラウン同様の破壊形式であったが,EOP未塗布群のコンポジット前装ジルコニアクラウンは,フレームからの前装部分の剥離が他の郡に比較し多く観察された。以上より,ジルコニアに間接修復用コンポジットを前装する際に,疎水性リン酸エステルを含むプライマーによる表面処理を行うことがコンポジット前装ジルコニアクラウンの破壊強度の向上に有効であることが示唆された。インプラント支持のコンポジット前装ジルコニアクラウンの長期経過安定性獲得の要件の検証のため,加速劣化試験後の破壊強度を評価した.下顎第一大臼歯欠損に対するインプラント治療を想定し,インプラント体をポリエステル樹脂に植立した。そのインプラント体に既製のチタン製アバットメントを装着した。インプラント上部構造は,1)ジルコニアフレームに陶材を焼き付けたクラウン(ジルコニアオールセラミッククラウン,ZAC),2)ジルコニアフレームに間接修復用コンポジットを前装したクラウン(コンポジット前装ジルコニアクラウン,ZIC)とし,さらに,ZICはエステニアオペークプライマー(EOP, ZIC-E)とクリアフィルフォトボンド(CPB, ZIC-P)の2種類のプライマーにてジルコニアフレームを処理後,前装を行い,計4条件とした.それら実験試料に対して,加速劣化試験(水中熱サイクルおよび繰り返し荷重負荷)後に,破壊強度試験,破壊形式の観察,光学顕微鏡および走査電子顕微鏡での分析を行った。

その結果,ZAC群の破壊強度(3.05 kN)は,ZIC群(2.37 kN)とZIC-E群(2.43 kN)に比較して有意に高い値を示した.また,ZIC群,ZIC-E群およびZIC-P群(2.72 kN)間に有意差は認められなかった.ZIC群は,ジルコニアフレームおよび前装材料ともに破折が多く認められたが,その他の群ではジルコニアフレームと前装材料間での混合破壊が認められた.以上より,ジルコニアフレームを疎水性リン酸エステル系モノマー(MDP)を含む重合開始剤を含むプライマーで表面処理をして間接修復用コンポジットを前装したクラウンは,ジルコニアオールセラミッククラウンに匹敵する長期破壊抵抗を示すことが明らかとなった.医歯薬学平成25年度は、フレームワークの形態の違いによるインプラント支持のコンポジット前装ジルコニアクラウンの破壊抵抗に関する検討、評価を行うことが当初の予定であった。研究は予定通り順調に進行しており、研究結果の解析、分析等も終了し、論文原稿作成も終了して、現在国際誌に投稿中である。平成24年度は,インプラント支持のコンポジット前装ジルコニア修復物の破壊抵抗に関する検討、評価を行うことが当初の予定であった。研究は予定通りに進行して,研究結果の解析,分析,さらには論文作成まで終了している。また,研究成果については,論文作成を行い,現在,国際誌に投稿中である。さらに,次年度の研究予定である,インプラント支持のコンポジット前装ジルコニア修復物の長期安定性についての研究もすでに着手して,進行中である。交付申請書に記載された研究計画にしたがい、研究を進行させる。今後は、平成24および25年度に研究した内容を発展させ、インプラント支持のコンポジット前装ジルコニアクラウンの長期安定性を検討する。具体的には、修復物に熱サイクルおよび繰り返し荷重を負荷し、破壊抵抗の検討をする。これらにより、臨床応用に必要なコンポジット前装ジルコニアクラウンの長期経過安定獲得のためのフレームデザインおよび臨床術式を確立する。交付申請書に記載された研究計画したがい,平成24年度の研究を発展させる。インプラント支持のコンポジット前装ジルコニアクラウンの長期経過安定獲得の要件を検討する為に,平成24年度に実験した条件に加え,クラウンに対して繰り返し過重および熱的過重を付与し,クラウンの破壊強度の耐久性を評価する。さらに,ジルコニアフレームワークの形態の違いによるインプラント支持のコンポジット前装ジルコニアクラウンの破壊抵抗に関する検討を並行して行う。この研究を遂行し,より臨床的に長期間安定したコンポジット前装ジルコニアクラウンの製作方法を明らかにし,インプラント上部構造としてのコンポジット前装ジルコニアクラウンの臨床応用を進める準備を進める。今年度も昨年度と同様に,破壊試験を行うために消耗品(インプラント体,試料作製材料(包埋材、石膏),ジルコニアフレーム,前装材料(陶材、間接修復用コンポジット)など)を購入して,実験を継続する.昨年度,今年度で得られた研究成果を取りまとめて,国内および国際歯科学会にて,これまでに研究成果を発表する予定である.そのための旅費が発生する.
心筋における非電位依存性のCa^<2+>流入経路の同定とその制御

近年、多くの種類の細胞において、ストア依存性Ca^<2+>流入(SOC)経路やリガンド活性化型のCa^<2+>流入経路が見いだされ、それが細胞内Ca^<2+>調節に重要な働きをしていることがわかってきた。一方、横紋筋では、膜電位依存性Ca^<2+>チャネル(VDCC)が大量に存在する為、VDCCがCa^<2+>流入の主体であろうと考えられてきたが、我々は骨格筋にもSOCが存在し、その寄与はVDCCに比べてずっと大きいことを見いだした。また心筋細胞にも膜電位依存性Ca^<2+>チャネル以外に流入経路があり、低温保存時などのCa^<2+>オーバーロードにも関与する可能性が示された。そこで我々は心筋におけるVDCC以外のCa^<2+>流入経路について、共焦点顕微鏡やエバネッセント顕微鏡を用いた光学的測定と、Rapid Cooling Contracture(RCC)法による筋小胞体Ca^<2+>含量測定から検討した。ラットおよびモルモット心筋を材料として調べたところ、この流入には強い温度依存性が見られた。次に種々のCa^<2+>流入経路の阻害剤の効果を調べた。nifedipineやKB-R7943ではこの流入は抑制されなかったので、L型Ca^<2+>チャネルやNa^<+>/Ca^<2+>交換反応の逆回転によるものではないと考えられた。またSOC阻害剤することが知られている2-aminoethoxydiphenyl borate(2-APB)はあまり効果がなかったが、TRPV5を阻害すると報告されているeconazoleで部分的に抑制された。RT-PCRを用いた検討より一部はTRPV6である可能性が考えられた。一方骨格筋では、2-APBが強力な抑制を示したのに対し、econazoleは効果が弱かったので、骨格筋と心筋の非電位依存性のCa^<2+>流入経路の実体は異なっていると考えられた。今後はさらに流入部位と経路の特定を進めていきたいと考えている。最近、多くの非興奮性細胞においてストア依存性Ca^<2+>流入経路(SOC)が見出され、細胞内Ca^<2+>調節に重要な役割を持つことがわかってきたが、その実体や調節機構は依然不明である。また心筋や骨格筋では、電位依存性Ca^<2+>チャネル(VDCC)が大量に存在する為、それ以外のCa^<2+>流入経路の存在は確認が困難であった。しかし我々は、骨格筋にもSOCが存在することを見出した。今回その性質を調べたところ、その流入経路は、VDCCではないこと、またVDCCに比べCa^<2+>流入活性はずっと高いことがわかった(文献1)。続いて我々は、心筋におけるCa^<2+>流入を調べた。生理的な心筋の性質を保つため、単一心筋細胞でなく多細胞の乳頭筋標本を用いた。細胞外Na濃度を低くすると、静止時にCa^<2+>含量の増加が見られたが、それはCa拮抗薬でもNi^<2+>その他のNa-Ca交換体阻害剤でも抑制されなかったので、VDCCやNa-Ca交換反応以外のCa^<2+>流入経路が心筋に存在すると考えられた。これがストア依存性であるかどうかは現在検討中である。

共焦点顕微鏡やエバネッセント顕微鏡でこの流入を観察しようとしたが、標本周辺の結合組織のため、高倍率では細胞に焦点が合わず観察できなかった。この点については今後は酵素処理をして結合組織を除く予定である。一方、低倍での共焦点顕微鏡観察では、これまでは心筋多細胞組織では観察不能であった細胞内のCa^<2+> waveが観察された。Ca^<2+>waveは細胞間をほとんど伝わらなかった。これらのwaveは大きさがほとんど同じで頻度のみが条件により大きく変わるため、筋小胞体のCa^<2+>含量がwaveの発生の鍵となることが示唆された。この共焦点顕微鏡による観察はCa^<2+>waveと不整脈の関連を研究するのに非常に重要な手段となると思われた。この結果については、現在投稿準備中である。(文献2、3)近年、多くの種類の細胞において、ストア依存性Ca^<2+>流入(SOC)経路やリガンド活性化型のCa^<2+>流入経路が見いだされ、それが細胞内Ca^<2+>調節に重要な働きをしていることがわかってきた。一方、横紋筋では、膜電位依存性Ca^<2+>チャネルが存在する為、それらの存在の検出は困難であるが、心臓では心筋保護液中に心臓を保存した場合に、しばしばCa^<2+>過負荷による不整脈が起こることから、心筋細胞にも膜電位依存性Ca^<2+>チャネル以外に流入経路がある事が示唆された。そこで我々は心筋における膜電位依存性Ca^<2+>チャネル以外のCa^<2+>流入について、共焦点顕微鏡やエバネッセント顕微鏡を用いた光学的測定と、Rapid Cooling contracture(RCC)法による筋小胞体Ca^<2+>含量測定から検討することにした。モルモット心筋において、細胞外液Na^+濃度を下げNa^+/Ca^<2+>交換反応によるCa^<2+>排出を低下させると、心筋Ca^<2+>含量の増加が見られた事から、Ca^<2+>流入が起こっていることが示された。心筋細胞の2次元リアルタイムCa^<2+>シグナルを観測したところ、Ca^<2+>含量増加に伴いCa^<2+>waveが発生し始め、その頻度は次第に頻繁となっていったが、これは可逆的だったので、不可逆的筋傷害が流入のせいではないと考えられた。またCa^<2+>流入には強い温度依存性が見られた。次に種々のCa^<2+>流入経路の阻害剤の効果を調べた。nifedipineやKB-R7943ではこの流入は抑制されなかったので、L型Ca^<2+>チャネルやNa^+/Ca^<2+>交換反応の逆回転によるものではないと考えられた。興味深いことにこの流入はeconazoleで部分的に抑制されたので、一部はECaC(上皮細胞Ca^<2+>チャネル)系のチャネルを介する可能性が示唆された。今後はさらに流入部位と経路の特定を進めていきたいと考えている。近年、多くの種類の細胞において、ストア依存性Ca^<2+>流入(SOC)経路やリガンド活性化型のCa^<2+>
サイトケラチンによるヒト尿路移行上皮癌の診断および微小転移検出法に関する研究

昨年度より症例数を追加して再検討した。対象は1998年4月から2001年10月までに当科で診断された膀胱癌29例,腎盂癌13例,尿管癌7例の49例で,年齢は4686歳(中央値70歳)である.病理組織は移行上皮癌41例,移行上皮癌+扁平上皮癌3例,移行上皮癌+腺癌2例,移行上皮癌+扁平上皮癌+腺癌2例,不明1例であった.抹消血7mlからRT-PCRを施行し,血中にサイトケラチン(CK)19および20の産生細胞の存在を検出した.原発巣の病理組織においてGrade 1:5例,Grade2:38例,Grade3:10例のうち,CK19陽性がそれぞれ1例,15例,5例,CK20陽性が2例,22例,7例,pT1:2例,pT2:11例,pT3:9例,pT4:4例のうち,CK19陽性が2例,3例,3例,3例に対し,CK20陽性が2例,6例,6例,4例であった.pN-:31例,pN+:12例中CK19陽性が12例,6例に対し,CK20陽性が17例,10例であった(P=.05).採血時リンパ節転移を有していた13例中CK19陽性が4例,CK20陽性が10例で,遠隔転移を有していた3例中CK19陽性が2例,CK20陽性が3例であった.再発した16例中CK19陽性が6例,CK20陽性が15例,癌死あるいは転移巣を有して生存している15例中CK19陽性が5例,CK20陽性が12例であった.以上より,サイトケラチン20が尿路上皮癌の予後因子になりうることが示唆された.対象は1998年4月から2001年2月までに当科で診断された膀胱癌26例,腎盂癌9例,尿管癌3例の38例で,年齢は4986歳(中央値71歳)である.病理組織は移行上皮癌31例,移行上皮癌+扁平上皮癌2例,移行上皮癌+腺癌2例,移行上皮癌+扁平上皮癌+腺癌2例,不明1例であった.抹消血7mlからRT-PCRを施行し,血中にサイトケラチン(CK)19および20の産生細胞の存在を検出した.原発巣の病理組織においてGrade1:5例,Grade2:28例,Grade3:4例のうち,CK19陽性がそれぞれ1例,12例,2例,CK20陽性が2例,17例,3例,pT1:1例,pT2:10例,pT3:5例,pT4:3例のうち,CK19陽性が1例,2例,1例,2例に対し,CK20陽性が1例,5例,3例,3例であった.pN-:22例,pN+:10例中CK19陽性が8例,4例に対し,CK20陽性が9例,9例であった(p=.02).採血時リンパ節転移を有していた12例中CK19陽性が3例,CK20陽性が9例で,遠隔転移を有していた2例中CK19陽性が1例,CK20陽性が2例であった.再発した10例中CK19陽性が3例,CK20陽性が9例,癌死あるいは転移巣を有して生存している12例中CK19陽性が3例,CK20陽性が9例であった.以上より,サイトケラチン20が尿路上皮癌の予後因子になりうることが示唆された.昨年度より症例数を追加して再検討した。対象は1998年4月から2001年10月までに当科で診断された膀胱癌29例,腎盂癌13例,尿管癌7例の49例で,年齢は4686歳(中央値70歳)である.病理組織は移行上皮癌41例,移行上皮癌+扁平上皮癌3例,移行上皮癌+腺癌2例,移行上皮癌+扁平上皮癌+腺癌2例,不明1例であった.抹消血7mlからRT-PCRを施行し,血中にサイトケラチン(CK)19および20の産生細胞の存在を検出した.原発巣の病理組織においてGrade 1:5例,Grade2:38例,Grade3:10例のうち,CK19陽性がそれぞれ1例,15例,5例,CK20陽性が2例,22例,7例,pT1:2例,pT2:11例,pT3:9例,pT4:4例のうち,CK19陽性が2例,3例,3例,3例に対し,CK20陽性が2例,6例,6例,4例であった.pN-:31例,pN+:12

例中CK19陽性が12例,6例に対し,CK20陽性が17例,10例であった(P=.05).採血時リンパ節転移を有していた13例中CK19陽性が4例,CK20陽性が10例で,遠隔転移を有していた3例中CK19陽性が2例,CK20陽性が3例であった.再発した16例中CK19陽性が6例,CK20陽性が15例,癌死あるいは転移巣を有して生存している15例中CK19陽性が5例,CK20陽性が12例であった.以上より,サイトケラチン20が尿路上皮癌の予後因子になりうることが示唆された.
LED光源を用いた光照射器に関する研究

LED光でコンポジット・レジンを硬化させた場合,ハロゲン光で硬化させた場合よりも硬化深度,重合率共に上まわることはすでに報告した.また,歯質を透過させた場合の光強度はカンファーキノンの最も反応する波長域においてLED光がハロゲン光を上回り,照射器光源として有効であることが示唆された.しかし,これらの実験に用いているLED光源は光強度が小さく,さらなる光強度の増加が課題であった.そこで,レーザーに用いられているパルス発振に着目した.LEDはハロゲンランプと違い,電気的にパルス発光とすることが可能であり,パルス発光とした場合,負荷電圧を上昇させることができる.これを利用して光強度の増加をはかることを目的として実験を行った.現在までレーザーをパルスとして照射した報告はあるが,LEDおよびハロゲンランプによるパルス照射の影響については報告されていない.そのため今回はパルス光による照射がコンポジットレジンの重合にどのような影響を及ぼすのかを主眼において実験を行った.その結果,光強度を同一とした場合,連続照射よりもパルス照射の方が硬化深度,重合率ともに上回り,パルス照射が有効であることが示唆された.青色高輝度発光ダイオード(日亜化学社製)、SQW型(ピーク波長476nm)を用いて集合型光源の試作を行った。同一基板上に複数個のダイオードを配列し、発光面積を規定した光源を制作したが、集光が困難であったために十分な光強度返られなかった。現在、チップ型の発光ダイオートを用いて光源を試作中である。また、ダイオードの特性を生かし、パルス発光させた場合のコンポジットレジンの重合深度を測定し、発光形式の差が重合に与える影響について検討中である。今後、LED光源を用いて各種接着システムの歯質に対する接着強度を検討する予定である。LED光でコンポジット・レジンを硬化させた場合,ハロゲン光で硬化させた場合よりも硬化深度,重合率共に上まわることはすでに報告した.また,歯質を透過させた場合の光強度はカンファーキノンの最も反応する波長域においてLED光がハロゲン光を上回り,照射器光源として有効であることが示唆された.しかし,これらの実験に用いているLED光源は光強度が小さく,さらなる光強度の増加が課題であった.そこで,レーザーに用いられているパルス発振に着目した.LEDはハロゲンランプと違い,電気的にパルス発光とすることが可能であり,パルス発光とした場合,負荷電圧を上昇させることができる.これを利用して光強度の増加をはかることを目的として実験を行った.現在までレーザーをパルスとして照射した報告はあるが,LEDおよびハロゲンランプによるパルス照射の影響については報告されていない.そのため今回はパルス光による照射がコンポジットレジンの重合にどのような影響を及ぼすのかを主眼において実験を行った.その結果,光強度を同一とした場合,連続照射よりもパルス照射の方が硬化深度,重合率ともに上回り,パルス照射が有効であることが示唆された.
ロシアン・チャイナにおけるロシア文学の研究

当初の計画以上に進展している。すなわち、データベースについては、ほかの研究者の実用に供せるような、試用版が完成した。このデータベースに基づいて、また、亡命文学・ディアスポラ文学理論関係の資料から得られた知見を応用しつつ、読解・分析なども継続して行い、その理論的解釈を深め、成果がいつくかの論文にまとまりつつある。現在までに図書に収録された論文が一本。平成21年度中に出版予定のものが二本ある。満州におけるロシア文学に関する資料、テキストを購入、外国出張の際に複写、また、遠隔地の図書館に複写依頼をするなどして、収集を開始した。ハルビンには20世紀初頭の文化的資料はあまり残っておらず、むしろロシアに保存されていることが分かってきたので、平成18年7月26日から7月31日、及び10月27日から11月6日は、モスクワに出張し、ロシア国立図書館、同分室、歴史図書館ほかで資料閲覧、収集した。亡命文学・移民の文学に関する理論関係図書の購入も進め、そこから得られた知見に基づき、収集したテキストの分析を始めた。研究補助のための各種の機器類、パソコン周辺機器などを購入し、テキスト収集の便をはかり、分析の効率化を図っている。ハルビンなどにおける文学を、演劇・音楽・思想などにおける文化的背景と比較しながら、立体的に理解するため、旧満州の文化の総合的歴史的理解をめざしているが、その理解は深まりつつある。ハルビンの文化活動はモダニズム的色彩が強いが、その理由は何なのかを、上海モダニズムと連動させつつ、考察を加えている。また、白系ロシア、ユダヤ系、カフカス系、バルト系のロシア人(あるいはロシア語話者)の間のダイナミックスがどのようなものであったかも、分析の軸としている。このような分析の成果を発表するために、平成18年12月27日から平成19年1月2日までは米国に出張し、フィラデルフィアにおいてアメリカ近代語学会年次大会に参加し、「ロシアン・チャイナのロシア文学について」とのテーマで研究の成果報告を行った。また、あわせて、ニューヨーク公立図書館、コロンビア大学総合図書館にて資料閲覧、収集した。前年度に引き続き、資料の購入・収集・複写を進めた。それに基づいて資料の読解・分析なども継続して行った。文学理論・文化理論関係の書籍も購入・収集し、資料の分析に応用を試みた。平成20年1月18日から20日までは、東京に出張し、東京大学総合図書館・都立中央図書館にて資料閲覧・収集を行った。ロシアン・チャイナにおけるロシア文学という、研究上、未開拓の領域についてのさまざまな新資料も発掘され、あらたな知見が得られつつある。また、その理論的検討も新しい視野から進みつつある。こうした研究の成果に基づき、平成19年7月25日から8月14日には、リオ・デ・ジャネイロ大学にて開催された国際比較文学会世界大会に参加し、成果報告の研究発表を行った。同報告は平成20年度には研究報告書として刊行される予定である。また、サンパウロ公立図書館、移民記念館にて資料の閲覧・収集に従事した。また、平成19年12月26日から31日には米国シカゴ、シェラトンホテルにて開催された、アメリカ近代語学会年次大会にて、成果発表の報告を行った。ウラジオストクにて、ロシア極東科学アカデミーの編纂で刊行された論集『第21回日露極東学術シンポジウム』に研究成果の一環として論文「マトヴェーエフ一家の生涯と作品」を発表した。それに基づいて資料の読解・分析なども継続して行い、さらに、最終年度の研究総括を行った。ロシアン・チャイナにおけるロシア文学の概要のデータベース化、また、亡命文学・ディアスポラ文学理論からの、当該文学の理論的意味付けも達成され、報告、刊行の形で発表されるか、されつつある。平成20年6月4日より6月8日まで,スロロヴァニア国リュブリャーナ市スロヴァニア科学アカデミーにて開催された、国際比較文学会文学理論部会に参加し、成果発表報告を行った。平成20年11月17日より11月24日まで、アゼルバイジャン国バクー市バクー・スラブ大学にて行われた国際会議「文化と文学におけるステレオタイプ」に参加し、成果報告の発表を行った。平成21年2月13日、甲南大学人間科学研究所にて共同研究「心の危機の見極めと実践的ネットワークの創造」研究会に参加し、成果報告の発表を行った。平成21年3月13日より3月24日までロシア連邦およびラトビア国に出張、シチェドリン名称公立図書館とラトビア大学中央図書館にで資料の収集を行うとともに、成果報告の講演を行った。平成19年度にウラジオストクに出張し、第23回日露極東学術シンポジウムに参加し、成果報告の発表を行ったが、その報告原稿が論文として上記シンポジウムのプロシーディングスに収録され、刊行された。国際比較文学会文学理論部会での発表は、ハンガリー科学アカデミーより、国際会議「文化と文学におけるステレオタイプ」での発表はバクー・スラブ大学より、刊行される予定である。『東亜詩学と文化交流--川本浩嗣先生
複合系におけるトポロジカル超伝導体とマヨラナ粒子の理論的研究

空間反転対称性のない結晶中に磁場を加えると、電流の大きさが順方向と逆方向では異なるという、非相反電流が生じ得る。前年度は、MoS2に代表される二次元遷移金属ダイカルコゲナイドが超伝導体化した際の、平均場転移温度直上の超伝導揺らぎ領域における非相反電流を考察していた。超伝導揺らぎ領域では、超伝導オーダーパラメーターの熱揺らぎによって電流が生じ、それは時間依存ギンツブルグ・ランダウ理論を用いることで計算可能である。遷移金属ダイカルコゲナイドにおいて、超伝導揺らぎ領域における非相反性は常伝導状態と比べ、フェルミエネルギーと超伝導ギャップの比の3乗程度増大することを示していた。今年度は、反転中心のない超伝導体の代表例である、二次元ラシュバ超伝導体の非相反電流を考察した。反転中心のない超伝導体の特徴の一つである、超伝導オーダーパラメーターのパリティ混合の影響を正しく取り込むために、二バンドに対応した二成分のギンツブルグ・ランダウ理論を用い、超伝導揺らぎ領域における非相反電流を計算した。その結果、遷移金属ダイカルコゲナイドの場合と同様に、常伝導領域に比べて非相反性が飛躍的に増大することがわかった。ここでの非相反性はパリティ混合の大きさとともに大きくなり、遷移金属ダイカルコゲナイドの場合は三回対称性由来のバンドの三角歪みに起因していたので、それらの非相反電流の起源は異なっている。また、トポロジカル絶縁体の表面状態が超伝導体化した際の非相反電流と、ラシュバ超伝導体においてパリティ混合に由来しない非相反電流の計算も行った。29年度が最終年度であるため、記入しない。(1)トポロジカル絶縁体上の磁壁構造に関する研究、(2)空間反転対称性を破った磁性トポロジカル絶縁体におけるスキルミオン生成に関する研究、(3)遷移金属ダイカルコゲナイド(TMD)と通常の超伝導体の積層構造に関する研究の3つを行った。(1)トポロジカル絶縁体はバルクが絶縁的で表面にのみ伝導状態があるという物質であり、それに磁性原子をドープした系を考察した。表面ワイル電子の媒介により磁気モーメント間にジャロシンスキー・守谷(DM)相互作用が生じ、ネール壁が安定化されることを示した。また、ネール壁の向きはディラック点の上下で変わるため、ゲート操作を用いればスピントロニクスへ応用できる可能性がある。(2)(1)から更に進んで、二次元的トポロジカル構造であるスキルミオンがトポロジカル絶縁体の表面で安定化される可能性について議論した。トポロジカル絶縁体(Bi,Sb)2Te3にCrなどの磁性原子をドープした系においては、ホールドープ領域のみでネール型のスキルミオンが安定化される領域が存在することを見出した。実験的にもこの系でのスキルミオン生成が観測されており、その起源を説明したという点でも意義がある。(3)単層TMDは面直方向にスピンをロックするスピン軌道相互作用を有する。その影響によりNbSe2のような超伝導TMDにおいては、面内方向の臨界磁場が、ゼーマン効果によって超伝導状態が破壊される磁場(パウリ限界)を大きく上回る。これを応用して、通常のs波超伝導体も常伝導TMDと接している場合に、近接効果によって臨界磁場が強められることを示した。また、トポロジカル超伝導がラシュバスピン軌道相互作用の強い物質とs波超伝導体との近接効果によって実現する機構との対比として、この系ではワイル超伝導が実現し、アームチェア端にマヨラナ状態が生じることを示した。当初の計画通り、トポロジカル絶縁体の表面状態に起因したDM相互作用によってスピン構造が非自明な振る舞いをするという効果を見出すことができた。それに加えて、高い臨界磁場やワイル超伝導を実現する系としてs波超伝導体・常伝導TMDの二層構造という新しい設定を提案することができた。空間反転対称性のない系においては、電流を流す向きが順方向か逆方向かによって電気抵抗が異なるという整流特性を持ちうる。そのような電流は非相反電流と呼ばれている。代表的な例はpn接合ダイオードであり、それはデバイスの構造が空間反転対称性を破っている。しかし、結晶でも空間反転対称性を破っていれば非相反電流が生じ得て、常伝導状態の系に関する先行研究はあった。我々は、空間反転対称性のない二次元超伝導体における非相反電流に関する研究を初めて行った。空間反転対称性のない二次元超伝導体として、遷移金属ダイカルコゲナイドの一種であるMoS2を取り扱った。第一原理計算や実験から全てのパラメーターがわかっているモデルから出発し、超伝導転移を現象論的に扱うギンツブルグ・ランダウ理論を導出した。その理論を用いて、超伝導秩序の熱揺らぎによって生じる超伝導揺らぎ電流を計算した。その結果、非相反性の大きさは従来の常伝導体の値よりも4桁から5桁程度にも大きくなることがわかった。この結果は実験結果の振る舞いと一致している。このような非相反性の増大は、常伝導状態の特徴的なエネルギースケールであるフェルミエネルギーと、超伝導状態における特徴的なエネルギースケールである超伝導ギャップの比が大きいことからきていると解釈できる。つまり、MoS2に限らず、Rashba超伝導体などの他の空間反転対称性のない超伝導体においても同じ効果が起きることが期待される。

今年度は急遽実験データの理論解析を行う必要が生じたため、当初予定していた研究課題とは異なったが、おおむね順調に成果を出すことができたため。空間反転対称性のない結晶中に磁場を加えると、電流の大きさが順方向と逆方向では異なるという、非相反電流が生じ得る。前年度は、MoS2に代表される二次元遷移金属ダイカルコゲナイドが超伝導体化した際の、平均場転移温度直上の超伝導揺らぎ領域における非相反電流を考察していた。超伝導揺らぎ領域では、超伝導オーダーパラメーターの熱揺らぎによって電流が生じ、それは時間依存ギンツブルグ・ランダウ理論を用いることで計算可能である。遷移金属ダイカルコゲナイドにおいて、超伝導揺らぎ領域における非相反性は常伝導状態と比べ、フェルミエネルギーと超伝導ギャップの比の3乗程度増大することを示していた。今年度は、反転中心のない超伝導体の代表例である、二次元ラシュバ超伝導体の非相反電流を考察した。反転中心のない超伝導体の特徴の一つである、超伝導オーダーパラメーターのパリティ混合の影響を正しく取り込むために、二バンドに対応した二成分のギンツブルグ・ランダウ理論を用い、超伝導揺らぎ領域における非相反電流を計算した。その結果、遷移金属ダイカルコゲナイドの場合と同様に、常伝導領域に比べて非相反性が飛躍的に増大することがわかった。ここでの非相反性はパリティ混合の大きさとともに大きくなり、遷移金属ダイカルコゲナイドの場合は三回対称性由来のバンドの三角歪みに起因していたので、それらの非相反電流の起源は異なっている。また、トポロジカル絶縁体の表面状態が超伝導体化した際の非相反電流と、ラシュバ超伝導体においてパリティ混合に由来しない非相反電流の計算も行った。バルクにワイル電子を持つというワイル半金属が実験的に発見されてきており、理論的にも注目が集まっている。トポロジカル絶縁体表面上の二次元的なワイル電子と比較して、磁性や超伝導との関係について研究を行うことを考えている。今後は角度分解光電子分光(ARPES)に、軌道角運動量を持った光であるラゲール・ガウシアンビームを用いることで、固体中の電子の幾何学的量であるベリー曲率が検出できないかどうかという可能性について考察する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。