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「ゆらぎと構造の協奏：非平衡系における普遍法則の確立」のための国際活動支援

新学術領域研究「ゆらぎと構造の協奏:非平衡系における普遍法則の確立」の国際活動支援班では、国際共同研究加速基金の支援を受け、本領域の研究に関する国際共同研究の推進、若手研究者を中心とした海外派遣、本領域で達成された研究成果の世界へ向けた発信、外国人ポスドク研究員の採用などの事業を積極的に行った。また、領域会議の公用語を英語とし、外国人研究者の参加を促すなど、これまで全体で2回計画されていた国際シンポジウムだけでなく、通常日本人だけの出席で日本語で行われていた研究会も英語を基本とすることとした。27年度、国際活動支援班活動としては、外国人研究員2名を雇用し、海外派遣4名と海外からの招へい2名の事業を行った。その内訳は以下のとおりである。外国人研究員:Meyd Ferrier(小林研介グループ):人工原子にただひとつの電子を閉じ込めることによって、電子スピンと伝導電子が結合した量子多体状態(近藤状態)を形成することができる。本年度は、近藤状態における精密なゆらぎ測定を行い、理論との詳細な比較を行った。Ferrier氏を筆頭著者として、その内容をNature Physics誌に発表し(2016年3月号)、日本物理学会第71回年次大会のシンポジウムにおいて招待講演を行った(2016年3月20日)。外国人研究員:Somayeh Zeraati(竹内グループ):液晶乱流における不可逆転移のエントロピー生成計測に向けて、測定回路の試作・評価を共同で行った。また、東京大学の村下湧音氏に絶対不可逆性に伴うエントロピー生成についてセミナーを開催し、本研究課題について議論を行った。海外派遣:野口博司(東大准教授、アメリカ、9日間)、竹内一将(東工大准教授、2週間、滞在型研究会への参加と発表)、笹本智弘(東工大准教授、アメリカ、3週間、滞在型研究会への参加と発表)、荒川智紀(阪大助教、アメリカ物理学会での発表、6日間)理由初年度の予算は、11月末に開始となったが、外国人研究員の雇用や海外派遣、海外からの招へいなどは、事前に希望を募り準備していたため、比較的早く実施することができた。28年度、国際活動支援班活動としては、外国人研究員3名を雇用し、海外派遣10名と海外からの招へい3名の事業を行った。その内訳は以下の通りである。外国人研究員:Meyd Ferrier(小林研介グループ)量子デバイスを用いた近藤効果における電流ゆらぎ計測の研究を推進し、成果を得た。Somayeh Zeraati(竹内一将グループ)液晶対流系を用いたDirected Pecolationの実験と新規の理論の対応に関する研究を実施中である。Francis van Esterik(水野大介グループ)アクトミオシン再構成における非平衡ゆらぎ計測の研究を行っている。海外派遣:西上幸範(京大研究員、ロシア、11日間、国際会議参加・発表)、平岩徹也(東大助教、ドイツ、13日間、国際会議参加・発表と共同研究)、佐野雅己(フランス、9日間、国際会議講演)、竹内一将(東工大准教授、フランス、10日間、2つの国際会議参加・発表)、Somayeh Zeraati(東工大研究員、フランス、13日間、ワークショップ参加、国際会議参加・発表)、高橋雅裕(学習院大、助教、13日間、ワークショップ参加、国際会議参加・発表)、Yuriang Jin(大阪大学研究員、中国、9日間、国際会議参加・発表)、岡本隆一(首都大助教、フランス、17日間、国際会議参加・発表と共同研究)、大村拓也(京大学生、ドイツ・フランス、14日間、国際会議参加と研究議論)、吉野元(大阪大准教授、8日間、ワークショップ招待講演と研究交流)雇用した3名の外国人研究員は、国内のホスト研究者と密に連携を取り、順調に共同研究を展開している。また、そのうちの一部はすでに研究成果をあげており、計画はおおむね予定通りに進展している。特に、外国人共同研究者を加えたことで、領域会議や主な研究会は、全て英語で行うようになったことは、大きな変革であるととらえている。海外派遣についても、若手研究者の国際会議発表や国際共同研究に有効に利用されている。海外招へいについても同様である。本国際活動支援経費は、主として外国人研究員の雇用、日本人若手研究者の海外派遣や国際会議発表、外国人研究者の招聘などに有効利用することができた。外国人ポスドクの雇用では、小林研介氏(阪大)がMeydi Ferrier氏を雇用し、人工原子中量子液体の近藤効果における特異的なゆらぎの計測に成功した。また、水野大介氏(九大)がDr. Francis van Esterik氏を雇用し、脂肪由来幹細胞に関する共同研究を実施した。これにより、分化誘導により遷移状態に導いた胚性幹細胞を圧縮しつつ、マイクロレオロジー法により核の局所的力学特性を計測可能となった。竹内一将氏(東工大)は、Somayeh ZERAATI氏をポスドク雇用し、液晶電気対流系の電流ゆらぎの計測により、乱流相転移とエントロピー生成の関係の調査を行った。はじめに、電気対流現象における微弱な電流計測のための検出器を製作し、電流やエントロピー生成の平均値がDSM1・DSM2面積比で決まっており、示量性が成り立っていることを明らかにし、液晶乱流のエントロピー生成揺らぎを計測することに成功した。若手研究者の海外派遣では、岡本隆一氏(首都大学東京)をパリ第7大学に2週間程度派遣し、Fournier教授と、赤血球膜のダイナミクスに関する論文の打ち合わせを行った。

細胞骨格の格子構造や、溶媒や膜の流体力学などをあらわに取り入れた論文をPhys. Rev. Eに発表した。また、平岩徹也氏(東京大学)をソフトマター国際会議に派遣し、成果発表を行った。新学術領域研究「ゆらぎと構造の協奏:非平衡系における普遍法則の確立」の国際活動支援班では、国際共同研究加速基金の支援を受け、本領域の研究に関する国際共同研究の推進、若手研究者を中心とした海外派遣、本領域で達成された研究成果の世界へ向けた発信、外国人ポスドク研究員の採用などの事業を積極的に行った。また、領域会議の公用語を英語とし、外国人研究者の参加を促すなど、これまで全体で2回計画されていた国際シンポジウムだけでなく、通常日本人だけの出席で日本語で行われていた研究会も英語を基本とすることとした。推進方策国際活動支援の2年目以降も外国人研究員の雇用、若手の海外派遣、海外研究者の招へいなどの事業を活発に行うとともに、領域会議などを英語で実施し、国際活動面での活動を領域全体に広げてゆく方針である。本新学術領域研究も残すところあと1年となったが、国際活動支援に関しては、引き続き若手の海外派遣、外国人研究者の雇用、海外招へいなどに力を入れてゆく。本年度、本領域が主催して開催する国際会議SFS2017は、本国際活動支援と直接関係するものではないが、上記の外国人研究員の積極的な発表や、他の海外研究者の招へいの時期を国際会議に合わせることで、国際共同研究の進展と海外への情報発信の相乗効果を期待している。非平衡系物理学理由H27年度は、国際交流活動支援制度がスタートした年でもあり、採択通知と交付金の使用開始は、H27年11月末であったため、事前に準備はしていたものの、3月末までの間期間に全ての予算を使用することは難しかった。それよりも、次年度以降の海外派遣や開国人研究員の雇用に予算を充てることが望ましいと考え、次年度に使用することとした。外国人ポスドクを複数名雇用しており、また2017年度は多数の外国人研究者を招へいして国際共同研究を行うとともに、最終年度でもあることから本新学術領域の研究成果を世界に発信するための年度と考えている。そのため、2017年度に必要な支出分を繰り越す必要がある。使用計画外国人研究員の雇用を延べ3名予定しているため、2年目の以降の国際派遣のための旅費が不足気味である。そのため、次年度使用額を有効に使い、若手の海外派遣と海外からの研究者招へいに有効に使用する計画である。2名の外国人ポスドクと事務補佐員の人件費などを差し引いた繰り越し分については、約10名の海外研究者の招へい旅費と若手研究者の派遣2名などに使用することを予定している。
メガスポーツイベントの関与自治体におけるソフトレガシーの構築方法の把握

本研究では、2020年東京オリンピック・パラリンピックに対して競技会場ではない形で関与する地方公共団体が、「ソフトレガシー」を構築するための方法論を抽出することを目的としている。ソフトレガシーとは、メガスポーツイベントに関連する事業(事前キャンプの誘致・開催、文化プログラムの推進等)を契機に誕生した、継続的な事業(スポーツイベント、交流人口の増加を促すプログラムや市民向けプログラム、プロクラブや地域スポーツクラブなど)を指す。2018年度は、2017年度に実施したアンケート調査や「ホストタウン」を推進する内閣官房東京オリンピック・パラリンピック推進本部事務局(以下、内閣官房オリパラ事務局)へのヒアリング調査、ホストタウンサミットに参加する自治体へのヒアリング調査に基づき、具体的なケーススタディを実施した。訪問した調査対象地は、鹿児島県(鹿屋市、大崎町)、愛媛県(愛媛県、今治市、西条市、新居浜市)、広島県(福山市、尾道市、広島県、北広島町)、島根県邑南町、静岡県静岡市、新潟県(新潟市、三条市)、青森県(三沢市、八戸市)等である。2020年の東京大会が近づくにつれて活動が推進している状況の中で、具体的な推進体制(特に、自治体の関与、民間事業者の関与)について把握を行った。これらのケーススタディから、現時点では、自治体主導の要素が強いこと、民間事業者がホストタウンを活用して2020年以降の展望を開くような活動に着手していることは構想としては存在するものの、実態としてはまだない状況であった。引き続き、ケースの推移を把握することで、推進体制の変化について把握を行っていきたい。2019年度は、2017年度に実施したアンケート調査の第2回目を実施する予定である。2018年度に実施したケーススタディの分析を進めることで、仮設のブラッシュアップを図っていく。2017年度に準備した情報に基づいてヒアリング対象地を選定していったことから、アポイントメントも円滑に進み、計画した通りに進んだ。2019年度に計画しているアンケート調査では、調査内容の充実のために、内閣官房オリパラ事務局などホストタウンに関連する情報を集約的に持つ関連機関と連携しながら進めていく必要があり、計画通りに進めていく。2017年度は、探索的に、2020年東京大会の「ホストタウン」となっている自治体がどのような活動を行っているのか把握し、次年度以降の詳細なケーススタディに向けた準備を行った。実際に行った調査活動は次の通りである。1地域活性学会のスポーツ振興部会のメンバーとして、「ホストタウン」に登録している自治体が集まるミーティングの開催を支援し、そこに集まる自治体の取り組みや課題に対する情報を収集した。2「ホストタウン」を推進する内閣官房東京オリンピック・パラリンピック推進本部事務局(以下、内閣官房オリパラ事務局)が開催するホストタウンサミットにも参加し、1と同様に情報収集を行った。3内閣官房オリパラ事務局のホストタウン活性化の担当官にヒアリング調査を実施し、特徴的な活動を行っている自治体の情報を集めた。41から3の情報収集に基づき特徴的な活動を行っている自治体に対してヒアリング調査を実施した。5内閣官房オリパラ事務局の協力を得ながらホストタウンに登録している自治体に対してアンケート調査を実施した。計画では、特徴的な活動を行っている自治体へのヒアリング調査は2018年度からであったが、初年度から貴重な情報収集の機会に恵まれ、実施できている。

2017年度に準備した情報に基づいてヒアリング対象地を選定していったことから、アポイントメントも円滑に進み、計画した通りに進んだ。アンケート調査では、ホストタウンの取り組みに関する定量的・定性的な分析が可能になる。まずは、1つの研究成果を挙げるためにここまでの収集データを基に論文化したり、国際学会で発表を行う。調査は、当初の計画通りに引き続き研究を推進していく。2019年度に計画しているアンケート調査では、調査内容の充実のために、内閣官房オリパラ事務局などホストタウンに関連する情報を集約的に持つ関連機関と連携しながら進めていく必要があり、計画通りに進めていく。
破骨細胞への分化能を有するHL-60細胞の分子薬理学的研究

HL-60細胞を1,25(OH)2D3(120nM),retinoic acid(RA: 10nM),IFN-γ(1000U/ml)およびTPA(100nM)存在下で3日間培養した。貧食能、非特異的エステラーゼ、NBT還元能および細胞の付着性の観察に基づき、HL-60細胞が1,25(OH)2D3およびIFN-γ処理により単球に、TPA処理によりマクロファージに、RA処理により顆粒球に分化していることを確認した。本実験では、これら分化したHL-60細胞における、破骨細胞の表現形質関連遺伝子の発現動態をRT-PCR法にて評価した。In situ hybridizationによりマウス骨髄細胞由来の破骨細胞様細胞に確認されたGTP-シクロヒドロラーゼ(CH)のmRNAは、未分化HL-60細胞およびRA処理細胞には発現していなかったが、1,25(OH)2D3およびIFN-γ処理細胞に明らかな発現が、TPA処理細胞には僅かな発現が認められた。単球、マクロファージ系細胞の増殖/分化を促進するマクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)の受容体は、TPAおよび1,25(OH)2D3処理細胞において著しい発現を示したが、IFN-γおよびRA処理はこの発現を示さなかった。破骨細胞の機能に重要な役割を果たす酵素Carbonic anhydrase IIの発現は、RAおよびTPA処理細胞には認められず、1,25(OH)2D3およびIFN-γ処理細胞に発現した。接着因子オステオポンチンは1,25(OH)2D3およびRA処理細胞において強く発現したが、IFN-γおよびTPA処理細胞における発現は弱かった。一方、インテグリンの受容体であるαvβ2インテグリンは1,25(OH)2D3およびTPAにより遺伝子発現を示したが、IFN-γおよびPA処理細胞においてαvβ2インテグリンの発現は認められなかった。現在、破骨細胞はGM-CFUから枝分れして分化形成されていると考えられている。本実験でHL-60細胞の単球/マクロファージ系細胞への分化過程において、1,25(OH)2D3、IFN-γおよびTPA等の誘導剤により破骨細胞の表現形質関連遺伝子の発現に著しい相違が認められた。このうち1,25(OH)2D3は本研究に用いた破骨細胞関連遺伝子の全てを発現する細胞へ分化させていることを認めた。
血管形成因子(VEGF)が骨代謝に及ぼす影響に関する研究

破骨細胞の分化は、マクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)と破骨細胞分化因子(RANKL)の組み合わせにより制御されている。血管内皮細胞増殖因子(VEGF)は、破骨細胞分化においてM-CSFの作用を代償することが明らかになった。本研究では、VEGFの作用で誘導された破骨細胞の微細形態の観察と、VEGFの成熟破骨細胞に対する作用ならびにエストロゲン欠乏下における破骨細胞誘導活性について検討を行った。M-CSFの活性を欠如した大理石骨病(op/op)マウスに遺伝子組換え型ヒトVEGFを投与して誘導した破骨細胞は、核数は少ないものの、発達したruffled borderの形成が認められ、骨吸収機能の発現が形態学的に示唆された。成熟破骨細胞に対するVEGFの影響を調べるために、正常マウスから単離した破骨細胞培養系にVEGFを添加するとM-CSFの場合と比べ極めて緩やかであるが細胞伸展を惹起することが明らかになった。このことから、VEGFは破骨細胞の分化だけでなく活性にも作用しうることが示唆された。一方、op/opマウスの卵巣摘出を行うと破骨細胞の急激な増加が起こり骨吸収の亢進が見られることが示され、さらにこの現象はVEGF拮抗剤の投与で抑制されることが示された。以上のことから、VEGFは破骨細胞の形成のみならず活性化にも影響を及ぼすことが明らかになった。また、VEGFはM-CSFと同様にエストロゲンによる制御を受けていることが示唆され、閉経後骨粗鬆症における破骨細胞の増殖と活性化にも関与している可能性が示された。[目的]血管内皮増殖因子(VEGF)は破骨細胞の分化因子であるM-CSFの代替因子として作用する。しかし、VEGFに依存して形成された破骨細胞の微細形態ならびに成熟破骨細胞に対するVEGFの効果についてはまだ検討を行っていない。本研究ではこれらの点を明らかにすることを目的とした。[方法]M-CSF活性を遺伝的に喪失したosteopetrotic(op)マウスにVEGFを投与して破骨細胞を誘導し、電子顕微鏡的に観察した。マウスから骨髄細胞を採取し、sephadex G10カラムを通過させて間質細胞、マクロファージ樹状細胞を除去した。この細胞画分をRANKLとVEGFもしくはM-CSFを加えたα-MEM培地で培養し、それぞれの系における破骨細胞の反応の違いを検討した,opマウスの卵巣摘出(OVX)を行ない、術後1ヶ月に採血し、VEGF、IL-1、ならびにTNFαの血中濃度の変化をELISAにて検索した。[結果と考察]VEGF投与によってopマウスの骨に誘導された破骨細胞は、正常のものに比べ小型で、13核のものが多かったが、発達したruffled border、明瞭なclear zoneとともに発達した細胞小器官が観察された。これらの所見は破骨細胞を特徴づけるものであり、骨吸収活性を示唆するものである。骨髄細胞より調整された破骨細胞に対するVEGFの効果については、即効的な効果を示すM-CSFに比べ、きわめて緩やかであったが、明らかに細胞を伸展させる効果が示された。OVXをしたopマウスの血中VEGF濃度は未処置マウスに比べ有意に上昇を示した。また、VEGFの分泌亢進作用をもつIL-1についても同様に上昇を認めた。しかしTNFαについて現在再検討中である。これらの結果から、VEGFは破骨細胞の分化のみならず微弱ながら活性維持にも作用することが示唆された。また、IL-1はVEGF産生亢進に作用し、破骨細胞の分化活性化を支持することが示唆された。血管形成因子であるVEGFは破骨細胞の分化因子M-CSFの代替因子として作用する。

VEGFを、M-CSF欠損を来たした大理石骨病(op/op)マウスに投与して出現させたTRAP陽性細胞の微細形態を観察し、この細胞が破骨細胞特有の形態を有していることを明らかにした。また、正常マウスから単離した破骨細胞に対するVEGFの作用を調べたところ、細胞伸展作用が観察された。これらのことから、op/opマウスに出現した破骨細胞はVEGFに依存してその活性を維持している可能性があることから、本年度は、成熟破骨細胞に対するVEGFの効果についてより詳細に検討を行った。さらに、エストロゲン欠乏下においてVEGF依存性の破骨細胞増殖が生じるか否か検討を行った。実験の結果、成熟破骨細胞へのVEGFの効果は、極めて緩やかであるが、骨吸収活性能の指標を示唆する細胞伸展を誘導することが改めて示され、形態学的特徴を裏付ける所見が得られた。一方、op/opマウスの卵巣摘出(OVX)により、破骨細胞が急増することが示された。さらに、この現象は、VEGF受容体のキメラ蛋白Flt-1/Fcの投与によって抑制された。以上の結果から、VEGFは破骨細胞の分化のみならず活性化にも影響を及ぼしていることが示唆された。さらに、VEGFは女性ホルモンの制御を受けることから閉経後骨粗鬆症との関連性も考えられることが示された。
活性化プロテインCによるアレルギー性疾患新規治療法基盤の開発

本研究ではアレルギー性疾患に対するトロンボモジュリン(TM)及び活性化プロテインC (APC)の抑制効果を検討した。組換えヒトTM投与群のアレルギー性喘息マウスでは、非投与群にくらべ、気道過敏性と好酸球浸潤は有意に低下した。また、コントロール投与群にくらべ、組換えヒトTM投与群のアレルギー性喘息マウスでは、肥満細胞の脱顆粒化が有意に減少した。さらに、in vitro実験ではコントロールにくらべ、APC投与によりマウス骨髄由来樹状細胞の成熟が抑制された。以上の結果より、アレルギー性喘息に対するTMとAPCが有効であることが示唆された。本研究は血液凝固阻止因子である活性化プロテインC(APC)のアレルギー性喘息における役割を気管支喘息モデルマウスや細胞株を用いて解明する事により、アレルギー性喘息の未だ知られていない部分を明らかにし、更にAPCのアレルギー性喘息における新治療薬としての可能性を見出し、臨床応用への展開を計る研究基盤を構築する事を目的とする。これまでの研究では、抗凝固因子である活性化プロテインC (APC)の樹状細胞(DC)機能に与える影響を調べるため、実験を行って次の結果を得た:1)骨髄細胞からFlt3リガンドを用いて樹状細胞を誘導する過程でAPCを培地中に加えるとミエロイド系DC(mDC)の分化が抑制され、リンパ球系DC(pDC)の分化が促進され、それに伴い、I型インターフェロンの産生が促進された。また、APCはLPS刺激によるmDCの成熟と炎症性サイトカインの産生を抑制した。また、APC処理した樹状細胞ではナイーブT細胞への抗原提示によるCD4T細胞の活性化・Th1, Th2細胞への分化が抑制された。以上の結果よりAPCは、喘息発症に中心的な役割を果たしている樹状細胞の機能を直接抑制することで免疫抑制効果を持つことが明らかになり、APCがアレルギー性疾患の治療薬になる可能性が示唆された。本研究は血液凝固阻止因子であるトロンボモジュリン(TM)及び活性化プロテインC (APC)のアレルギー性喘息(特にその主たる原因である肥満細胞、好塩基球、樹状細胞)における役割を気管支喘息モデルマウスや細胞株を用いて解明することによりアレルギー性喘息の未だ知られていない部分を明らかにし、更にこれらの凝固制御因子のアレルギー性喘息における新治療薬としての可能性を見出し、臨床応用への展開を計る研究基盤を構築することを目的とした。平成27年度ではアレルギー性喘息モデルマウスの気道過敏性と好酸球浸潤に及ぼす組換えヒト(rh)TM投与の影響を検討した。マウスにトリ卵白アルブミンを腹腔内投与することで感作させ、2回目の感作より1週間後にrhTMを気管内投与し、投与直後にトリ卵白アルブミン曝露を行った。また、マウス骨髄由来細胞をFlt3Lの存在下で1週間培養することでマウス骨髄由来樹状細胞とし、樹状細胞の成熟に対するAPCの抑制効果を検討した。その結果、rhTM投与群のアレルギー性喘息マウスでは、非投与群にくらべ、気道過敏性と好酸球浸潤は有意に低下した。また、コントロール投与群にくらべ、rhTM投与群のアレルギー性喘息マウスでは、肥満細胞の脱顆粒化が有意に減少した。本研究ではin vitro実験に使用する細胞、試薬、マウスなどが早い段階で揃えたので順調に研究の目標が達成することができている。医歯薬学今後は次の実験を行う:2)APCのアレルギー性喘息モデルマウス樹状細胞に及ぼす影響の検討:マウス骨髄細胞、ヒト末梢血単球からサイトカインを用いて樹状細胞を試験管内で誘導する。また、トリ卵白アルブミン(OVA)を感作した骨髄由来樹状細胞を気管内投与しマウス喘息モデルを作製する。3)肥満細胞、好塩基球に及ぼすAPCの影響も検討を行う。
敗血症性ショックならびに多臓器不全時における血管反応性の変化に関する研究

今回、購入したPressure Servo Controlsystemサーボコントロールでラット腸間膜動脈における吸入麻酔薬ハロセンの効果を検討した。結果として、ハロセンは、血管内カルシウムに依存することなく血管を拡張させた。これらの結果は、吸入麻酔薬の血管拡張機序の一つとして、従来から指定されていたカルシウムチャンネル抑制による血管弛緩を介さない新しい機序で吸入麻酔薬は血管を弛緩させる可能性が示唆された。一方、従来から当研究室で検討しているヒト血管平滑筋等尺性張力測定モデルにおいて、内因性ホルモンであるドパミンはヒト血管(橈骨動脈、胃大網動脈、内胸動脈)で異なった作用を示した。橈骨動脈では、濃度依存性に血管を収縮させた。胃大網動脈では、臨床濃度では弛緩反応を呈するのに対し、薬理学的高濃度では収縮を惹起した。内胸動脈では、濃度依存性に弛緩反応を生じた。これらの結果は、冠動脈バイパス術において、ドパミンは用いられる動脈グラフトによって作用が異なり、グラフトスパズムに対し橈骨動脈では促進的に、内胸動脈では拮抗的に、また胃大網動脈では濃度依存性に拮抗から促進的に作用する可能性が示唆された。また、ヒト血管を用いた同実験モデルにおいて、集中治療の現場で使用される持続的鎮静薬デックスメデトミディンは、α2アドレナリンレセプターを介した血管弛緩反応を生ずる一方で、脱分極作用によりカルシウムチャンネルを開口させ血管を収縮させる作用が認められた。この2相性の血管反応は、臨床の現場で認められる血圧上昇から低下という2相性の血圧変化に関与している可能性が示唆された。ヒト血管平滑筋において、等尺性張力測定実験をおこない、各種生体内ホルモンおよび循環作動薬の及ぼす影響について検討している。検討内容として、1.ドパミンは、ヒト胃大網動脈を低濃度で拡張させ高濃度では収縮させること、ヒト内胸動脈では主に拡張作用が強いこと、ヒトとう骨動脈では収縮作用が強いことが判明した。このことは、冠動脈グラフト血管におけるドパミンの作用を反映したものであり意義深い。2.アンギオテンシンは、強力な血管収縮ホルモンであるが、ヒト血管平滑筋に及ぼす効果はよく判っていない。今回の検討で、アンギオテンシンは強い血管収縮力を示したが、すぐにタキフィラキイシスを生じその効果は、持続的でないことが判明した。このことから、アンギオテンシンの血管収縮作用が生体内で意義あるものかどうかは疑問である。しかし、バゾプレッシンとの併用で、タキフィラキイシスが抑制されることから、血管作動性ホルモン同士の相乗効果により循環の維持に貢献している可能性が示唆された現在、アンギオテンシンのタキフィラキイシスの作用機序を検討中である。3.ホスフォジエステラーゼのヒト血管平滑筋に及ぼす影響を検討中である。1.ドパミンは、ヒト胃大網動脈を低濃度で拡張させ高濃度では収縮させる。ヒト内胸動脈では拡張作用が強く、逆に橈骨動脈では収縮作用が強い。このことから、冠動脈グラフト血管におけるドパミンの作用は血管の部位によって異なることが判明した。2.冠動脈再建術において摘出された、胃大網動脈、内胸動脈および橈骨動脈においてスケルトナイゼーション法によって摘出されたグラフトの血管内皮は、ペディクル法によらて摘出された血管の内皮にに比較し、障害の程度が大きいことが、アセチルコリンによる血管内皮依存性弛緩反応を用いた検討によりあきらかとなった。このことから、スケルトナイゼーション法でグラフトを採取する際には、血管内皮障害によるグラフトスパズムの発生に注意が必要と思われた。

3.ヒト血管平滑筋におけるフォスフォジエステラーゼ阻害薬の作用を検討した結果、アムリノンでは血管弛緩反応がほとんど見られないのに対し、ミルリノンおよびコアッテックで濃度依存性の強い血管弛緩反応が観察された。さらに、ミルリノンとコアッテックにおける弛緩反応も血管の部位が認められ、内胸動脈ではミルリノンが、胃大網動脈ではコアッテックがより強い弛緩反応を呈した。このことから、フォスフォジエステラーゼ阻害薬の血管拡張作用は、血管の部位差が強いことが判明した。今回、購入したPressure Servo Controlsystemサーボコントロールでラット腸間膜動脈における吸入麻酔薬ハロセンの効果を検討した。結果として、ハロセンは、血管内カルシウムに依存することなく血管を拡張させた。これらの結果は、吸入麻酔薬の血管拡張機序の一つとして、従来から指定されていたカルシウムチャンネル抑制による血管弛緩を介さない新しい機序で吸入麻酔薬は血管を弛緩させる可能性が示唆された。一方、従来から当研究室で検討しているヒト血管平滑筋等尺性張力測定モデルにおいて、ドパミンはヒト血管(橈骨動脈、胃大網動脈、内胸動脈)で異なった作用を示した。橈骨動脈では、濃度依存性に血管を収縮させた。胃大網動脈では、臨床濃度では弛緩反応を呈するのに対し、薬理学的高濃度では収縮を惹起した。内胸動脈では、濃度依存性に弛緩反応を生じた。これらの結果は、冠動脈バイパス術において、ドパミンは用いられる動脈グラフトによって作用が異なり、グラフトスパズムに対し橈骨動脈では促進的に、内胸動脈では拮抗的に、また胃大網動脈では濃度依存性に拮抗から促進的に作用する可能性が示唆された。また、ヒト血管を用いた同実験モデルにおいて、持続的鎮静薬デックスメデトミディンは、α2アドレナリンレセプターを介した血管弛緩反応を生ずる一方で、脱分極作用によりカルシウムチャンネルを開口させ血管を収縮させる作用が認められた。この2相性の血管反応は、臨床の現場で認められる血圧上昇から低下という2相性の血圧変化に関与している可能性が示唆された。
自然観測法による波形の構造解析とその応用に関する研究

前年度実施した基礎的事項に関する検討結果を基に、実波形についての構造解析とその応用面の開拓に関して、研究を進めた。1.音響振動波・音声波等の実波形をマイクロホンによって把え磁気テ-プ上に収録するとともに、収録波形の一部を切り出してA/D変換を行い、パソコン上で自然観測値系列を導出する実験体制の整備を行った。2.上記実験装置によって実デ-タの取扱いは可能となったが、理論解析の精度を深めるため、実デ-タを模疑する理論波形の自動発生法について研究し、3つの型の逐次関数波形発生アルゴリズムを確立した。これらを組合わせることにより、かなり広範囲の波形を模疑的に発生することが、可能となった。3.上力波形に対応して、それから基本観測値系列を算出するプログラムを作成するとともに、これらの基本観測値系列から逆に原波形を合成するプログラムを完成し、任意の波形に対してシミュレ-ション実験を試みた。結果は理論通り再構成可能であることが、確認された。4.上記の結果を踏まえて、瞬時波形から得られる基本観測値系列から入力波形の周波数分析を厳密に行うためのプログラムの開発を行った。定常波形に譜する周波数分析は、従来フ-リエ解析法が用いられてきたが、同等な結果が上記のプログラムによって、瞬時波形から導出可能であることが、確められた。この結果は、このプログラムがランニングスペクトルの厳密な導出方法を与えるものであることを、示唆していると云える。5.基本観測値系列は、入力波形の瞬時特徴を表現するものであることが確められたので、これを認識に応用する具体的方法について、研究を進めつつある。本研究計画を進めるための初年度として、次に掲げる基礎的事項についての検討を、主として行なった。1.自然観測法に従えば、即時基本観測値系列は、逐次アナログ並列回路網の出力として簡単に計測することが出来るが、これから理想瞬時スペクトル分布を算出するアルゴリズムについて研究し、概ね所期の目的を達成した。2.即時基本観測値系列をこれと本質的には弄価な特徴系列に変換する方法は、色々と多数考えることが出来るが、時間の経過につれて比較的変動の少い安定した特徴系列の形式の定め方について研究するとともに、そのような特徴系列への変換アリゴリズムについても、併せて検討を行った。3.波形の構造を理解するには、波形が持っている基本的性格と波形利用の視点との関わりに着目することが、重要である。この考え方を基盤として、波形の構造を合理的に表現するような理論形式について検討を進めた。この検討は未完成であるが、前項1、2との関係をどのように解釈すべきかは、今後の課題である。4.情報の表現では一般に様々な冗長性が、無意識または意識的に取り入れられる。ここでは波形構造の立場から、波形の中に埋没されている冗長性の実体を理論的に解明し、その評価を定量化することについて、研究を行った。冗長性の活用は今後の情報処理分野における重要課題の一つと目され、その意味からも考察を深めたい考えである。5.シミュレーション実験については、一応体制の準備が整えられた段階である。目下実験展開の計画を立案中であり、その計画は新年度を迎えると同時に実行に移される運びとなっている。
炭素繊維製造における不融化プロセスの効率化

昇温温度制御ユニットを備えた大型ステンレス製不融化反応器を酸・窒素混合ガス流通系で操作し、メソフェーズピッチ繊維の不融化実験を実施した。流出ガス中の酸素濃度をガスクロマトグラフで測定し繊維内への酸素吸収挙動を追跡すると共に、不融化繊維について元素分析を行い不融化反応過程を定量的に考察した。また、二酸化窒素を2mol%含有する混合ガスあるいはオゾン発生器により調整したオゾン含有酸化ガスを用いて不融化実験を行い、不融化促進剤添加の効果を調べた。その結果、以下の知見を得た。不融化は一定量の酸素が繊維内部に導入されることにより達成された。繊維径が大きい繊維を不融化するためにはより多くの酸素を繊維内に固定する必要があり、不融化完了までにより長い時間を要した。反応(保持)温度上昇させると、繊維内への酸素吸収速度が増加し不融化完了時間が大幅に短縮されることが判った。不融化促進剤として二酸化窒素を添加することにより、繊維の酸素吸収速度が増大し、不融化完了時間が大幅に短縮された。得られた不融化繊維は微量の窒素を含有するものの、二酸化窒素を添加せずに不融化した繊維と比較して元素組成に顕著な差異は認められなかった。また、微量のオゾンを添加することによっても不融化完了時間が短縮され、オゾンの不融化促進効果が確認された。今後は、高濃度オゾン含有ガスを調整しオゾン添加が酸素吸収挙動に及ぼす影響を明らかにすると共に、反応温度付近におけるオゾン濃度の温度依存性を調べ、反応温度とオゾンの不融化促進効果との関係を明らかにする。さらに不融化促進剤の効果を比較するために、二酸化窒素およびオゾンを同時に添加した混合ガスを用いて不融化実験を行い、不融化完了時間短縮の程度および酸素吸収速度を定量的に比較検討する必要がある。
気分障害モデルマウスの遺伝要因の解明

CSマウスは概日リズムや睡眠に異常を示す突然変異マウスとして知られているが、強制水泳試験や尾懸垂テストにおいても際立った異常行動を示すことを見出した。これらのテストは、抗うつ薬の評価法として古くから利用されており、試験時間内の無動時間をパラメーターとして用いるが、CSマウスでは何れの試験においても静止行動を全く示さず、いわゆる「行動的絶望状態」に陥ることがない。本研究ではこれらの結果をもとに遺伝学的アプローチにより異常行動を支配する遺伝子を特定することを試み、以下の成果を得た。1.表現系の把握:CS(n=35)とC57BL/6J(n=40)及びそのF1(n=45)、F2(n=330)について強制水泳、尾懸垂テスト、概日リズムの全てにおいて測定を完了した。2.マーカー遺伝子のタイピングと遺伝解析:各染色体最低3本のマーカー遺伝子を用いてselective genotypingを行い、高いスコアーが得られた染色体についてさらに詳細なマッピングを行った。その結果、尾懸垂テスト及び強制水泳テストに共通して、ある染色体に強いロッド値(それぞれ9.5,5.4)を持つQTLを見出した。3.候補遺伝子の検索:C57BL/6Jをバックグラウンドとしてマーカードライブでコンジェニックマウスを育成し、QTL領域を含むマウス数種類を作成した。これらのコンジェニックマウスは形質を保持しており、導入した領域に原因遺伝子が存在することが示された。
ポスト冥王代

磯崎、堤、山本は、これまで集めた地球最古の冥王代ジルコン約200粒の内部組織観察から、包有物として含まれる微小鉱物をラマン分光計で分析した結果、その中に生体構築のための必須元素であるリンと炭素の存在を確認した。さらにカナダ中央部、ジンバブエ、そしてブラジルの太古代岩石からの冥王代ジルコンの抽出を試みた。中でもブラジル北部サンフランシスコ地塊の岩石中からこれまで未発見であった太古代最初期(ほぼ冥王代末)に至る多数の古期ジルコンを検出し、南米大陸に冥王代地殻が少なからず残存している可能性を示した。趙は4名の有能な中国人若手研究者を東北大学に招聘して、共同研究を行った。東アジア地域と全世界の最新の地震波データを大量に収集と処理を行い、高分解能のマントルトモグラフィーと異方性構造を推定した。特にアラスカとフィリピン沈み込み帯の高解像度3次元速度異方性構造を初めて求めた。月震トモグラフィーから導いた月マントルの不均質構造を地球深部のそれと比較し、月表層のProcellarum KREEP域のような初期地殻が地球でも形成された可能性を指摘した。高畑、尾上は、顕生代最大の絶滅境界であるP-T境界層の泥岩から異常に高い3He同位対比を初めて検出し、地球史の中でも特異なイベント境界時に大量の地球外起源物質の流入があったこと、またそれが巨大隕石衝突ではなく、大量の宇宙塵フラックスであったことを示した。その原因として、地球を含む太陽系が暗黒星雲と衝突した可能性が示唆される。太陽系形成時にはスターバースト事件由来の暗黒星雲の通過がより頻繁に起きていた可能性があり、期待される初期地球表層の岩石/鉱物から同様の証拠の発見の方法を開発した。これらの成果を複数の論文として国際学術誌に公表し、また国際会議で発表した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究計画の主目的である冥王代の地球最古ジルコンの探索において、火成起源結晶を変成起源のものから正確に識別することが不可欠である。その際に最も効果的な判別手段となるのが結晶内のオシラトリー累帯構造の有無である。それを容易に可視化できるのがカソード・ルミネッセンス観察装置であるが、これまでは他機関の設備を利用させてもらってきたが、そこでの機器の老朽化に伴い、作業に遅れが生じ始めた。そこで性能は十分ながら廉価版の機種を新規備品として選定し、購入を計画した。しかし、それを装着する既存装置との適合の技術的調整に時間を要した。そこで、H27年に繰り越した課題として、サンユー電子社製SSM-7CLS型)を平成27年度に新たに購入した。既存設備の走査型電子顕微鏡(JEOL6060型)に設置し、さっそく多数のジルコン粒子の観察を始めた。その結果、これまでの識別作業の効率が格段によくなり、とくに本研究目的にある冥王代ジルコンの探索に威力を発揮している。初年時に採取した北米の多数試料をはじめ、西オーストラリアやスカンジナビアから得た試料についても、極めて古い年代が期待されるジルコン粒子のみを効率的に判別できるようになり、引き続く詳細な放射性年代測定に無駄がなくなった。以上の結果、これまでに地球最古記録とならぶ年代(43.7億年前)の粒子を10粒識別することが出来た。これまでに報告された総数は3粒のみである。またより若いとはいえ、40億年前以前の冥王代の粒子の発見確率が大いに向上し、これまで物質科学的にはほとんど未知であった初期地球の時代について多くの新しい情報をもたらそうとしている。新しくカソード・ルミネッセンス装置および別設備の設置によって、本計画の中で最も重要な課題として掲げてきた「地球最古物質の同定」に関して、予定したように大量の試料の検討が技術的に可能になった。本研究計画の主目的である冥王代の地球最古物質の探索において、多数の試料中から有望なジルコン結晶を識別することが不可欠である。従来、通常の手法で鉱物分離を行なってきたが、これまでに見つかった最古粒子は10万粒中の3粒のみであり、人間による作業には限界がある。そこで、この作業を自動化する独自の鉱物分離装置の開発を試みた。目的にあう規格品はないので、既存製品の改変し、とくに機械的選別と光学的識別/画像認識の2つの行程をこなすものを新たに自動化した。最終的にはマイクロサポート社製の微小粒子をつかむマイクロピンセットと、画像処理ソフトを大きく改良し、世界で初めての自動ジルコン選別装置を完成させた。H27年度夏に購入・設置したこの機械(アクシスプロSS改良型)を用いて、さっそく多数のジルコン粒子の選別を始めた。その結果、従来の作業効率が格段によくなり、とくに本研究目的にある冥王代ジルコンの抽出に威力を発揮し始めた。初年時に採取した北米の多数の岩石試料をはじめ、西オーストラリアやスカンジナビア産の試料についても、極めて古い年代が期待されるジルコン粒子のみを効率的に判別できるようになり、詳細な放射性年代測定に際して、無駄が大幅に縮小された。この新規装置を用いて多数のジルコン粒子を分離し、選りすぐったものだけを集中的に年代測定した結果、地球最古記録とならぶ年代(43.7億年前)の粒子を10粒識別することができた。

またより若いとはいえ、40億年前以前の冥王代の粒子の発見確率が大いに向上し、未知であった初期地球の時代について多くの新しい情報をもたらそうとしている。初年次は鉱物分離装置の開発においてかなりの試行錯誤をくりかえしたが、二年次に一気に開発が進み、1号機の作製に至った。これで、本計画の中で最も重要な課題として掲げてきた「地球最古物質の同定」が大きく現実化しつつあり、これまで未検討であった地域の試料も大量に処理出来るようになった。磯崎・堤・山本:開発した自動ジルコン分離装置を用いて大量のジルコンを選別した結果、約200粒の冥王代粒子を確保できた。中でも地球最古年代である43億年前の年代を持つ粒子を10粒得た。その中に含まれる微小な包有物の解析を進め、生命に不可欠な元素リンおよび水酸基(水)を含むリン灰石を同定した。サイクロン式比重選鉱気を導入し、岩石試料約5kgから一度にジルコン数万粒を回収することに成功した。また研磨しない未処理ジルコン粒子表面のPb同位体比のみを短時間測定することでU/Pb比測定なしで測定粒数を飛躍的に増やすことを試み、ワイオミングのBeartooth産岩石を例に短時間で多数を選別できるようになった。趙:月震波トモグラフィーから、高濃度トリウム地域でS波速度が遅いことを発見し,放射性熱源元素濃集が原因で低速度異常を生じたことが推定された.熱源元素に濃集したマグマオーシャンの最終固化層が,重力不安定のため沈降,あるいはマントル下部とオーバーターンした結果と説明できることがわかった.尾上・高畑・磯崎:冥王代以降の地球外物質フラックスを定量的に求めるために,深海相遠洋性堆積岩を対象としたヘリウム同位体分析を行った結果、従来報告されていない高濃度で3Heが含まれること、また得られた3He/4He比のパターンがフラレンもしくは惑星間塵のパターンに類似することが明らかになった.鈴木・磯崎:ナイロビ西方のギシェル珪藻土鉱山とホマ半島の古ヴィクトリア湖堆積層の現地調査し、ホモ属の進化が促された時期の珪藻土層、およびカーボナタイト由来の高放射線量下で堆積した堆積層の確認により、高放射線量下での生物進化について検討できる対象を発見した。自動鉱物選別装置による地球最古物質の探索は予想以上の成果をもたらしている。特に自動鉱物分離装置の開発と年代測定方法の工夫により、これまで膨大な時間を要した分離/同定作業を極めて迅速に進めることが可能となった。その結果、地球最古物質である43億年前ジルコンを9粒得ることができた(従来は3粒のみだった)。またその中の包有物に生命必須のリンや水を含むアパタイトを発見し、少なくとも43億年前には生命出現のための基本条件が用意されていたコトォシメした意義は大きい。これらの成果の一部は、すでに複数の論文として国際学術誌に投稿中である。また地球表層には残されていない原初大陸地殻が月の表面には存在しており、かつ地下のマントルに沈積したその残骸がある可能性が、月震のトモグラフィー解析から明示できる可能性が明らかになった。これについても予察的な結果を論文化し、すでに国際学術誌に印刷され、また後続の論文を投稿中である。過去に宇宙起源物質がどの程度地球表層へ流入したのかを探った結果、地層中の微量なヘリウム同位体の測定で、検証可能なことを示すことができた。こrは、古い時代の記録を調べる際の新しい手法の開発に他ならず、新しい研究分野が開かれた。今後、より古い試料から同様の情報を取り出し、冥王代地球における宇宙の影響をチェックできることが期待される。
糸魚川静岡構造線活断層系を震源とする大地震の発生年代

<目的>糸魚川静岡構造線断層帯は活発な活断層帯であり,その活動像を明らかにすることが極めて重要である.しかし,その断層運動によって発生した過去の地震の実像についてはほとんどわかっていない.本研究は,同断層帯の神城断層に近接していて地震を起因として発生したことが明らかになっている長野県長野市鬼無里の奥裾花地すべり(畠山, 2012)において,地すべりの発生年代すなわち地震発生年代を特定することを目的にAMSによる^<14>C年代法を実施し,ウィグルマッチングの適用による高精度の年代測定を試みた.<方法>奥裾花地すべりに伴う天然ダム湖堆積物を調査し,堆積物の詳細な記載を行った上で堆積物中から分析に用いる埋没樹幹を採取した.次に採取した樹幹を研究室内で切断して年輪数を確認し,計90層の年輪の内外から年輪5年分づつ計5点の測定試料を採取して^<14>C年代の測定とウィグルマッチングを行った.また,樹幹の切片の顕微鏡観察により,樹種同定と最外年輪の生育状況に基づいて枯死した季節の判定も試みた.なお, AMS^<14>C年代測定は(株)加速器分析研究所に,樹幹の樹種同定と季節判定はパリノ・サーヴェイ(株)に依頼して実施した.<成果>埋没樹幹の^<14>C年代測定の結果は,最外年輪部が320±20yrBP,その内側が330±20yrBP, 330±20yrBP, 340±20yrBP,最も内側が390±20yrBPである.この5点の年代値を利用してウィグルマッチングを行うと,最外年輪の暦年代は1σで1541-1571cal ADとなった.また,樹幹の樹種はブナであり,また最外年輪において夏材部の形成が完了していたことから,樹幹が枯死した季節が103月頃の冬期であることが判明した.以上により,奥裾花地すべりの起因となった地震は16世紀の冬期に発生したと考えられる.<目的>糸魚川静岡構造線断層帯は活発な活断層帯であり,その活動像を明らかにすることが極めて重要である.しかし,その断層運動によって発生した過去の地震の実像についてはほとんどわかっていない.本研究は,同断層帯の神城断層に近接していて地震を起因として発生したことが明らかになっている長野県長野市鬼無里の奥裾花地すべり(畠山, 2012)において,地すべりの発生年代すなわち地震発生年代を特定することを目的にAMSによる^<14>C年代法を実施し,ウィグルマッチングの適用による高精度の年代測定を試みた.<方法>奥裾花地すべりに伴う天然ダム湖堆積物を調査し,堆積物の詳細な記載を行った上で堆積物中から分析に用いる埋没樹幹を採取した.次に採取した樹幹を研究室内で切断して年輪数を確認し,計90層の年輪の内外から年輪5年分づつ計5点の測定試料を採取して^<14>C年代の測定とウィグルマッチングを行った.また,樹幹の切片の顕微鏡観察により,樹種同定と最外年輪の生育状況に基づいて枯死した季節の判定も試みた.なお, AMS^<14>C年代測定は(株)加速器分析研究所に,樹幹の樹種同定と季節判定はパリノ・サーヴェイ(株)に依頼して実施した.<成果>埋没樹幹の^<14>C年代測定の結果は,最外年輪部が320±20yrBP,その内側が330±20yrBP, 330±20yrBP, 340±20yrBP,最も内側が390±20yrBPである.この5点の年代値を利用してウィグルマッチングを行うと,最外年輪の暦年代は1σで1541-1571cal ADとなった.また,樹幹の樹種はブナであり,また最外年輪において夏材部の形成が完了していたことから,樹幹が枯死した季節が103月頃の冬期であることが判明した.以上により,奥裾花地すべりの起因となった地震は16世紀の冬期に発生したと考えられる.2015年9月に開催される日本地質学会第122年学術大会(長野)にて発表の予定
スピンメーザー法による原子ＥＤＭの超高精度測定

本研究は反磁性原子129Xeを対象に、能動帰還型核スピンメーザーの手法を用いることによって、標準理論を超えるCPの破れに優れた感度を持つ観測量、電気双極子モーメント(EDM)の高精度探索を目指すものである。スピン歳差周波数精度を決定づける磁場変動を抑制するために、スピンメーザーを囲む磁場コイルの電流安定化、磁気シールドの強化、環境磁場変動補償コイルの導入を行い、129Xe周波数に対する決定精度7.9 nHzを実現した。加えて、擬似EDMシグナルを打ち消すための共存型3He核スピン磁束計の導入に成功した結果、現在の実験上限を1桁改善する129Xe原子EDM探索の実現への見通しが得られた。宇宙における反物質に対する物質の優勢は、現在の素粒子標準理論に組み込まれたCP対称性の破れでは説明できず、標準理論を超える物理の存在の可能性が探られている。電気双極子モーメント(EDM)はそのような可能性を探るために最適の物理量である。本研究は光検出・外部フィードバック型核スピンメーザーという新しい方法を用いて、反磁性原子^<129>XeにおけるEDMをこれまでにない高感度で探索することを目指している。このメーザーの発振は既に我々の手で達成されており、平成21年度は周波数変動抑制の鍵となる磁気遮蔽装置の改良と外来電源ノイズの抑制、ソレノイド電流の安定化、^<129>Xeスピン偏極強化によるメーザー動作安定化を目指した開発を行なった。磁気遮蔽装置については、機械的振動がノイズ及びシールド材の磁化を引き起こしていると見られるため、防振系を強化した。また商用電源ラインからのノイズ侵入を阻止するフィルターを導入した。また偏極度強化のために、光ポンピング用の光源として、セルの一様照射を狙ったファイバーレーザーを導入してメーザー周波数の安定度を調べた。その結果は残念ながらまだ期待した改善に至っていないが、波長幅狭窄化が重要であるとの結論が得られた。フィードバック制御によるソレノイド電流の安定化法開発を進め、電流源の電流安定度としては40nA/7mAを得た。これらの周波数安定化への方策に加え、EDM計測時の磁場変動を精密にモニターする手法として、非線型磁気光学回転効果を用いた超精密磁力計の開発を進め、現在サンプル・セル内壁をパラフィン・コーティングしたときに磁気光学回転感度として2.4rad/Gを得ている。宇宙の物質仮物質非対称の原因ともいわれるCP対称性の破れの起源を見分ける重要な観測量として、永久電気双極子モーメント(EDM)が注目される。本研究では、ハドロンセクターのEDM精密測定実験から標準模型を超える物理の存在の明確な証拠を見出すために、超低磁場での発振が可能な新しいタイプのスピンメーザーである光検出・外部フィードバック型核スピンメーザーを、129Xe原子の永久電気双極子モーメント(EDM)に適用する。平成22年度は、まずメーザーセル内129Xeガスの核スピン偏極度を増強するために、光ポンピングの光源性能に関する定量的な検討を行ってその結果に基づき線幅狭窄化したDFBレーザーを導入した。これを用いて断熱高速通過型核磁気共鳴(AFP-NMR)法に基づく偏極度測定を行い、129Xe核スピンの偏極を示す明確なAFP-NMRシグナルを得た。これにより超低磁場での安定的核スピンメーザー発振が可能となると期待される。つぎに電源電流の安定ど改善を行った。これまで我々が用いてきた電流源はその安定性が典型的に10100ppm/day程度で、特に長時間の連続運転において大きなドリフトが生じ、我々の測定において最も大きな精度悪化の原因となっている。そこで、電流源に比べ格段に精度が高い標準抵抗と電圧計(<1ppm/day程度の安定度)を用いて電流値を随時測定し、その値から電流源の印加電流値に対しフィードバックを行うコイル電流安定化システムを開発・導入した。これによりこれまでの長時間運転における大きな電流ドリフトを抑え、外部制御によるコイル電流の安定化に成功した。宇宙で観測される物質/反物質非対称性は現在の素粒子標準理論では説明できず、その枠組みを超える物理の存在が強く示唆される。その鍵であるCP対称性の破れの起源を見分ける重要な観測量として、永久電気双極子モーメント(EDM)が注目される。本研究では、超低磁場での発振が可能な新しいタイプのスピンメーザーである光検出・外部フィードバック型核スピンメーザーを、^<129>Xe原子のEDMに適用する。平成23年度は、その前年度に達成したソレノイド電流高安定化のおかげで見えてきた、外部環境変動に由来するメーザー発振周波数の変動を抑えるため、実験室全体を覆う環境磁場打ち消し用コイルの設置を行った。

併せて環境磁場モニターとその出力に基づき打ち消しコイルの電流を制御するフィードバック系を構築し、これにより、今まで存在していた1mG程度の遅く大きな変動を除去することに成功した。またこれらを含めた周波数変動要因の定量的解明を進めた結果、周波数と^<129>Xeセル温度との相関が観測された。これは温度によりRb磁化の変化が生じるためと考えられ、Rb数密度変動を抑えるべくセル温度を下げたところ、周波数と環境磁場間の明確な相関が観測された。上記の打ち消しコイルを作動させることにより、10h程度の測定時間で周波数精度δv=7.9nHzが得られた。またEDM測定に向けて、電極を付加したセルの開発を進めた。酸化インジウムスズ(ITO)を蒸着した透明電極を接着して作成した立方体型セル(空気封入)では、10kV(E=10kV/cm)まで放電することなく電圧印加が可能なことがわかった。但し、6kVまでは電極間のリーク電流がI_<leak><10pAに収まっているもののそれ以上の電圧で顕著な増加がみられ、リーク電流起因の磁場B_<leak>による偽のEDM効果が問題となってくる。現在、電極部の構造に関する検討を行っている。CP対称性の破れの起源を見分ける重要な観測量として、永久電気双極子モーメント(EDM)が注目される。本研究では、超低磁場で発振する新しいタイプのスピンメーザーである能動帰還型核スピンメーザーを、129Xe原子のEDMに適用する。前年度までの研究で、長期的な磁場変動をモニター・補正するための3Heガスを用いた共存磁力計の開発、およびガスセル内に存在する偏極Rb原子に起因する周波数偏移の抑制を行うためのダブルセルの開発をおこなってきた。平成25年度は、これらの開発を組み合わせて、ダブルセルを用いた測定システムにおいて、3He共存磁力計の適用を行うための開発を行った。まず3Heの偏極度を向上させるために、ダブルセル型セル形状の評価を行った。129Xe、3Heの分圧、セル製作に用いるガラス素材、内壁コーティング、各部位のサイズなどの各種パラメータを変えて、測定に十分な性能が出る形状を見出した。その結果、温度を80度とした測定で、約1%の偏極度、約10時間の縦偏極緩和時間を達成した。また、磁場一様性を考慮したセル形状を採用することで、3Heの横緩和時間として2000秒以上を達成した。これらの開発によりダブルセルを用いた際の3Heの偏極度、横緩和時間が大きく改善したため、ダブルセルを用いた測定系で初めて129Xe、3Heの同時メーザー発振に成功した。測定条件を変えた測定を系統的に行い、偏極Rbに起因する周波数不定性の評価を行うことが可能になった。また、EDM測定のために必要な電場印加の開発も進めていて、電極付きのガス封入セルで7 kV/cmの電場印加に成功している。以上によって、2核種同時メーザー発振の条件が整い磁場変動による偽信号を除去してEDM精密計測を実施するための技術がほぼ完成し、いよいよこれらを統合しダブルセルに電極を装備してEDM測定実験に移る段階に至った。宇宙で観測される物質/反物質非対称性は現在の素粒子標準理論では説明できず、その枠組みを超える物理の存在が強く示唆される。その鍵であるCP対称性の破れの起源を見分ける重要な観測量として、永久電気双極子モーメント(EDM)が注目される。