1 0 0 0 自律型セキュアセンサネットワーク基盤構築技術の開発
インターネット上にあふれる情報を収集し処理・公開していくシステムとしてセンサネットワークがあるが, これを安全で安心して利用できるようにするためには、大量の情報源からの情報となる。本研究では、多数のセンサが接続されたインターネット基盤において安定したセキュアの取り扱い、信頼性の確保、攻撃からの保護を実現する基盤技術の開発と運用技術の確立が重要なネットワークを構築・連用する、特に相互監視によって故障・侵略センサノードを自律的に検出し切り離す仕組みと、DDoS等のトラフィックを検出し排除する仕組みの研究開発を目的としている。平成20年度に実施した研究成果としては、センサノード同士が相互に監視し合うことで相手の状態を確認し、相手が出力ずる情報の正当性の検証を行った。これは平成19年度に開発した基盤技術を用い実証実験基盤上の実環境において検証した。サンプリングによって収集したトラフィック情報を解析する事で攻撃トラフィックを検知し、それらの攻撃をミットワークから排除する技術の開発においては、前年度までに開発したセンサのステルス機能と組み合わせることでより強固なセンサネットワーク管理技術の実用化を目指した。また、平成19年度に行った想定される脅威等の分析と対策を用いた実証実験において、ノードの配置手順や登録点准、監視体制等を検討した自律的なセンサネットワークの運用管理技術を検討した。これらの実検証および検討に関しては、国際会議および国内研究会等で研究成果発表を行っている
1 0 0 0 乱流要素渦による乱流理論・予測・制御の新展開
「要素渦」とは混沌とした乱流場の中に存在する微細な秩序構造であるが,近年のスーパーコンピュータや高性能の実験装置の普及のもと,高度な計算アルゴリズムや実験技術の開発により,ごく最近,その物理特性の詳細が明らかになり,また乱流エネルギーの散逸や乱流混合に重要なはたらきをしていることがわかってきたものである。この要素渦に着目し,自然界,実験室,そしてコンピュータ上で実現されるさまざまな種類の乱流に対して,その物理特性や乱流力学におけるはたらきのいくつかを,理論,実験,ならびに数値計算によって明らかにした。要素渦は乱流の種類によらず共通で,管状の中心渦に周辺渦が層状に取り巻いていること,中心渦の断面の太さや回転速度はコルモゴロフのスケーリング則に従うが渦の長さは乱流の大規模スケールにまで及ぶこと,レイノルズ数の大きな流れにおいては,要素渦が群を作り空間に局在化すること,複数の要素渦が反平行接近して混合能力を高めること,等々の特徴がある。要素渦の工学的応用として,要素渦に基づくラージ・エディ・シミュレーションのモデルの開発,要素渦を操作することによる壁乱流のアクティブ・フィードバック制御,「大規模要素渦」としての縦渦の導入による超音速混合燃焼の促進,「大気の組織渦」としての竜巻の発生機構,等の研究を発展させてきた。さらに,クエット乱流中に要素渦の再生を伴なう「不安定周期運動」(乱流の骨格とも呼べる時空間組織構造)を発見した。本特定領域研究によって得られた乱流要素渦の概念,反平行接近などの渦の力学,低圧力渦法などの流れ場の解析手法,などを理論的ツールとして,乱流構造や乱流力学の本質を探る研究が今後大いに進展されることを期待している。
本研究では、膵β細胞におけるグルコース代謝情報およびホルモン情報変換装置としてのKvチャネルとTRPチャネルを介した新たなインスリン分泌制御機構を解明し、そのセンサー情報統合メカニズムを明らかにすることを目的とする。ラット膵島におけるKvチャネルの発現を検討した結果、Kv2.1チャネルのmRNA発現を検出し、二重免疫染色の結果、Kv2.1チャネルは膵β細胞に局在していた。Kvチャネル電流はグルコース濃度依存性を示し、Kv2.1チャネルブロッカーはラット分離膵島からのグルコース誘発インスリン分泌を促進し、β細胞のKv電流を抑制しグルコース刺激による[Ca^<2+>]_i上昇を増加させた。自然発症2型糖尿病GKラットは正常Wistarラットと比較して、β細胞Kv2.1の発現が増大していた。K_<ATP>チャネルサブユニットKir6.2および2型糖尿病との相関が報告されている電位依存性K^+チャネルKCNQ1の膵島発現レベルは、GKラットとWistarラットで同程度であった。単離膵β細胞のKvチャネル活性を電気生理学的に比較すると、GKラットではβ細胞Kvチャネル電流が増強していた。Kv2.1チャネルブロッカー存在下ではGKラットβ細胞におけるKvチャネル電流の増強が観察されなかった。TRPM2ノックアウトマウスは、グルコースやGLP-1刺激によるβ細胞[Ca^<2+>]_i上昇とインスリン分泌が低下していた。以上より、膵β細胞ではKv2.1チャネルやTRPM2チャネルがβ細胞インスリン分泌およびそのホルモン制御機構のセンサー分子として機能していると考えられる。また、2型糖尿病ラットβ細胞では、Kv2.1分子の発現増大によりKvチャネル電流が亢進しており、Kv2.1の発現機能亢進が糖尿病態におけるβ細胞インスリン分泌不全に関与することが示唆される。
1 0 0 0 中国周縁地域における「華化メカニズム」と学術の伝播
(1)琉球王府における中国学術センターたる久米村で、官話学習が専門職の必須項目として重視されていたことを、官話教科書の記述や呈文・稟文の習作から明らかにした。また、琉球の周縁に位置する八重山などでは、士人の家譜が官話の書記体とも呼べる文体で記され、漂着中国人や漂着久米村士人から官話を学び、独自のテキストも編まれていたことが、本研究によって明らかとなった。興味深いのは、琉球において官話を操ったのは琉球人と中国人ばかりではなく、日本布教の足がかりとして琉球を訪れた聖公会系宣教師ベッテルハイムも、日常の意思疎通手段として官話を用いていたことで、ここからは官話が中国周縁地域において、広く媒介言語として機能していたことを示唆する。このように、学術また華化メカニズムの中で官話の果たした役割を明らかにした。(2)中国の学術を古くから受容した日本における初学教育を考察した。日本において幼学書(童蒙教科書)は、中国の類書に倣って編纂されることが多かった。日本で類書をコピーする際には、完全なコピー、枠組みは模倣しつつ新たに抜き書きを行なうもの、同じく枠組みは模倣しつつも抜粹項目はすべて日本の古典からのもの、などの類型がある。特に第三の換骨奪胎型類書の存在は、中国学術の周縁への伝播の行き着く先を示して興味深い。一方、『蒙求』や『千字文』といった幼学書は、中国でも類書に分類されることはあるものの、より通俗なものとして軽んぜられた。しかし日本では清家などの錚々たる学者が注を施すなど、一貫して尊重される。特に京大附属図書館蔵『蒙求』(重要文化財)には、清原宣賢が詳細な考証を施した注が残され、その中には、中国では十九世紀にようやく認知されることとなった情報も含まれていた。このように幼学書というジャンルが、周縁への中国学術の伝播メカニズムの複層性を示すものであることを明らかにした。
1 0 0 0 OA 分子シミュレーションによる膜タンパク質の構造変化と物質輸送機構の解明
- 著者
- 杉田 有治 近藤 洋平
- 出版者
- 独立行政法人理化学研究所
- 雑誌
- 特定領域研究
- 巻号頁・発行日
- 2003
生体膜を隔てたイオンやタンパク質の物質輸送を行う膜輸送タンパク質の立体構造を用いた分子動力学計算を行うことにより膜タンパク質の構造変化と物質輸送機構の関係を明らかにした。ターゲットとして、カルシウムイオンポンプ、その機能を制御するフォスフォランバン、タンパク質輸送を行うSecトランスロコンを選び、脂質二重膜と溶媒を露わに含む全原子分子動力学計算を実施することにより、膜インターフェイスにおけるSoftな相互作用がこれらのタンパク質の機能に果たす役割を明らかにすることができた。
最終年度である本年度は、レーザー誘起蛍光(LIF)に用いる高速波長掃引(RAFS)色素レーザーの実用可能性の検証を行った。また、高速光強度計測系及びモノクロメーター系を構築し、東京大学球状トカマク装置UTSTにおいてプラズマ流速計測を試みた。レーザーパルス1ショットで流速ベクトル計測を行う場合、波長掃引の時間が必要なこと、プラズマイオンの蛍光の寿命等の理由により、RAFS色素レーザーのパルス幅は長いことが望ましい。そこで、色素レーザーを励起するNd-YAGレーザーの長パルス化を、Qスイッチのオフアライメントにより行った。また、レーザーエネルギーとパルス幅の計測を行い、計算から見積もった、LIFに必要なエネルギーと比較した。その結果、長パルス化は、目標値100nsに対し20-30nsが限界であることがわかった。そのため今回は、レーザーパルス幅は長くせず、色素レーザー内蔵の回折格子の角度制御をレーザーのショットパイショットで行うことによる波長掃引とした。UTSTにおいて、ポロイダル流速計測用高速光計測系及びトロイダル流速計測系を構築し、ワッシャーガン生成プラズモイド、オーミック生成トカマクに対して流速計測を試みた。トロイダル流速計測精度は、音速の1/2~1/3程度であった。結論として、LIFに用いる波長掃引レーザーでは、時間分解能は落ちるが、ショットバイショット計測(現状で〜数十Hz)で行う方がよいこと、色素レーザーの代わりにダイオードレーザーを用いる選択もありうることがいえる。RAFSレーザーで、シングルショットでの波長スキャンも可能だが(PZT駆動エタロンで波長掃引速度は達成可能)、波長モニタ、メンテナンス等に問題が多い空間二次元トロイダル流速分布の導出は本手法で十分可能である。ただし、レーザーの迷光の除去が完了せず、ポロイダル流速の導出に対する評価までには至らなかった。
1 0 0 0 政策関心空間の構造分析と政治的意思決定支援への応用
本研究の目的は政策関心空間と呼ぶ変化の早い世論の計測手法の確立と、その活用による政治的な意思決定、特に選挙における有権者の意思決定を支援する優れたシステムの構築である。中でも、予測市場と呼ばれる世論計測手法の有効性を確認することに一つの主眼を置いてる。それに加え、本年度は年度途中から急遽総選挙が想定される事態となった事もあり、それを対象とした新しい投票行動支援支援システムの設計、構築を目指した。本年度の研究成果の概要としては、昨年から継続して実施している予測市場実験に加えて、政策文書の自動分類技術分類といった、世論計測に用いられる要素技術の開発を行った。総選挙に向けた意思決定支援システムの開発を行った。具体的作業としては、選挙に関する世論計測を目的としたshuugi. in実験の実施、継続性や参加コストといった既存の予測市場の問題を解決する新しい市場設計とその検証のためのこうなる実験の実施、マニフェスト文書の自動分類技術の開発および新たな分類方法の提案、マニフェスト検索システムを利用した新型投票支援システムの開発と実験環境構築を挙げることができる。上記の作業の結果として以下の成果を挙げる。選挙をテーマにした予測市場を実施することにより、世論を計測する手法としての有効性及び課題を明確にした。また、その課題を解決するための新しい予測市場システムの開発を行い、実証実験を行った。次に、マニフェスト文書のソフトウェアによる分類技術を開発し、期間や作業といった点での低コスト化を実現した。その上でマニフェスト検索システムを活用し、既存のベクトル空間モデルの問題を解消した問題を解消する新しい意思決定支援システムの開発を行った。
1 0 0 0 細胞内寄生性原虫の感染防御機構
TLR非依存的にIFN-γが産生される分子機序について、T.cruzi感染により引き起こされる宿主の細胞内カルシウムイオンの濃度上昇が関与しているかどうかを検討する目的で、FK506を用いてカルシウムシグナルを阻害したところ、T.cruzi感染によるIFN-γ産生が減少した。また、FK506がカルシニューリンの阻害剤であることから、カルシニューリンの下流に存在するNFATc1のT.cruzi感染によるIFN-γ産生における役割について検討したところ、T.cruzi感染によりNFATc1が核移行し、さらにNFATc1欠損細胞においてはT.cruzi感染によるIFN-γ産生が減少した。さらに、NFATc1欠損樹状細胞はT.cruzi感染による活性化が著しく減弱した。以上のことから、T.cruzi感染後TLR非依存的にNFATc1を介して自然免疫担当細胞よりIFN-γが産生され宿主自然免疫応答が惹起されることが判明した。これらの結果より、T.cruzi感染に対し宿主がTLR依存的・非依存的な自然免疫応答を引き起こす防御機構を有していることが明らかとなった。
1 0 0 0 探索・学習を支援する情報アクセス技術
本研究の目的は、探索・学習などの「探索的検索(Exploratoly Search)」の過程を支援する多次元ファセット検索のプロトタイプシステムMew(Multi-faceted Exploratoly search system for Web resources)を、メタデータや特定の分類体系を想定しない大規模なコンテンツ集合の検索に適用することである。今年度は、a)探索における利用者の認知過程を調べるとともに、b)あらかじめメタデータが付与されていないコンテンツへのファセット検索を適用するための手法の精緻化、c)画面インタフェースの改善、d)検索エンジンの改良について研究をすすめた。Mewの特徴は、トピック、時間、空間、データの種類などの多次元ディレクトリとコンテンツの内容とベストマッチ検索を組み合わせ、(1)ナビゲートnavigate, (2)ビューview, (3)サーチsearchをシームレスに、繰り返しできることである。ディレクトリをたどる「ナビゲート」は、検索語を思いつかない場合や不慣れな分野の探索を支援する。「ビュー」は検索結果を運ディレクトリのクラスに分類して表示し、検索結果を多側面から分類し、関心の明確化、比較、分析などを支援する。「サーチ」は任意の検索語や文、ディレクトリのクラスラベルをキーとできる。Mewでは、また、検索結果に適応して、下位分類や探索プランに相当する「視点」を、自動表示する。これは、利用者に1)検索ニーズの具体化、分析視点や追加検索語の提案、想定外の関係への「気づき」を促し、2)探索の指針など探索を導くメタ認知を与える。たとえば、食べ物なら、料理法、季節、産地や入手法、栄養など ; 旅行を計画するなら、行き先、気候、見所、費用、飛行機・列車、ホテル予約など ; ビジネス戦略を考えるなら、シード、市場ニーズ、コスト、他社競合、利益予測など、というように各トピックに応じたサブカテゴリが「視点」として提示され、検索結果を整理したり、探索すべき方向を示唆する。認知実験では、利用者がこのような視点を想起できるかどうかがExpertiseと深くかかわっていることが示唆された。
申請者は,CO_2をLewis酸で活性化し,有機化合物へ親電子的に固定化する方法について研究しており,AlBr_3の存在下,トルエンのCO_2によるカルボキシル化が,過剰量のMe_3SiXの添加により著しく促進されることを見出している。本研究の目的は,本反応の反応機構を検証し,その原理を抽出して新しい高度分子変換法へ展開することであり,今年度は,下記の成果を得た。1. トルエンのCO_2によるカルボキシル化におけるシリル化剤の反応促進効果は,シリル化剤が活性種と考えられるCO_2とAlからなる錯体をよりいっそう活性化するためであることが昨年度の研究により示唆されたが,このことがIRによる活性種の分析でも支持された。また,CO_2圧下,R_3SiClとAlBr_3を反応させて得た反応混合物を用いると,窒素下でもトルエンを30%程度の収率でカルボキシル化できることを見出した。2. N-上に置換基を有するピロール類およびインドール類が,Me_2AlClの存在下に,CO_2で容易にカルボキシル化できることを見出した。3. CO_2を選択的かつ強く活性化する金属錯体を設計することを最終的な目標として,種々のモノおよびビスチアカリックス[4]アレーン類を合成し,チタンとの錯形成能を評価した。4. ケイ素上に種々の置換基を有するシリルアミンR_3SiNR'_2とAlCl_3を用いて,N-メチルピロール,N-メチルインドールを良好な収率でシリル化できることを見出した。また,シリルクロリドR_3SiClをAlCl_3,^iPr_2EtNとともに用いると,シリルアミンを用いた場合に比べて収率が向上した。5. 班員間共同研究により,1,1'-ビナフタレン-2,2'-ジカルボン酸の誘電率制御分割に成功した。
「科学技術離れ・理科離れ」の原因の一つは、子供達が未知の謎や、まだ解ってないことに接する機会が失われつつあり、その結果、自分が自然現象の謎を解決したいという欲求が失われてきたことであると考える。そこで研究者が解ったこと(知識)を伝えるのではなく、まだ解っていないことを伝え、共に研究するという新しいプロジェクトを実施することを目的として、この研究を行った。研究テーマとしては、京都のヒートアイランド現象を取り上げた。これは、身近な現象でありながら、未だにその実態が明らかになっておらず、気温の多点観測を行うことで、学問的にも貴重な知見が得られる可能性が高いからである。この観測を行うために、観測装置の自作キットを作成した。通常の気象観測装置では、1測点あたり10万円程度かかってしまい、多数の観測点を配置するのは不可能であるが、データーロガーをはじめ、それを収納する防水ケース、センサを収納するラディエーションシールドなど、すべてを自作することで1測点あたりのコストを約10分の1に抑え、教育現場でも導入しやすいシステムを構築した。これらの材料は、電子部品を除けば、すべて、ホームセンターで入手できるものであり、特殊な材料は用いていない。それにもかかわらず、このキットは市販の製品と比較しても、まったく遜色のない性能を有している。これらのキット製作を目的とした実習を15年度、16年度に高校生に対して行った。ハンダ付けなどの作業は、彼らにとって新鮮であり、非常に興味をもって製作し、ほとんどの生徒が完成にこぎつけた。さらに、これらの装置を使い、16年度秋と冬に京都市内の約30点で高密度連続観測を行った。その結果、京都の都市部と郊外で数度のヒートアイランド現象が観測された。また、よく晴れた日の夜明け前に最大になるといわれているヒートアイランド現象が、常に日没直後に最大となることなど、これまでの通説を覆す結果が得られた。さらに、このような研究を通して、生徒の興味関心を大きく引き出すことに成功した。
1 0 0 0 OA 非破壊100 テスラ領域の精密物性研究
1 0 0 0 一体感が実感できる身体的コミュニケーションインタフェース
かかわりが実感できるコミュニケーションを実現するためには、身体性を活かす仕組みの導入が不可欠である。本研究では、身体的リズムの引き込みに着目することで、人のコミュニケーション特性に立脚したインタラクションを実現するインタフェースの研究開発を進めている。本年度は、以前から開発を進めてきた、語りかけに対して葉っぱと茎が絶妙のタイミングでうなずき反応する、うなずく草花「ペコッぱ」「花っぱ」の身体的集団引き込みシステムを開発展開し、デモンストレーション実験を積極的に行い、システムとしての完成度を高めるとともに、各種イベントで公開展示し、身体的インタラクションの不思議さや重要性をアピールした。また、インタラクションにおける身体的引き込みによるキャラクタへのなりきりに着目し、音声入力と頭部動作入力を併用した身体引き込みキャラクタケータイを開発することで、遠隔非対面、二人一組で評価実験を行った。その結果、身体動作として重要な頭部動作量を直接反映させることで、キャラクタへのなりきりが容易に実現可能であることを示した。また、複数人でのなりきりの効果を活かすアプリケーションとして、実空間と仮想空間の双方を共有することで、ごっこ遊びのようにグループワークを進め、コミュニケーションを楽しむことができるエデュテインメントシステムを開発した。これら一体感が実感できる身体的コミュニケーションインタフェースのプロトタイプ開発の研究成果に関して、ヒューマンインタフェースシンポジウム2010優秀プレゼンテーション賞,第12回IEEE広島支部学生シンポジウムHISS優秀プレゼンテーション賞を受賞した。
1 0 0 0 発光性イオン液体複合材料の開発とセンサーへの応用
通常、高分子電解質の交互積層(Layer-by-Layer)法による薄膜の作成には水媒体が用いられるが、水分の存在は薄膜の応用を大幅に制限している。特に、水素貯蔵材料などの禁水系材料や電子デバイスのコーティングには無水条件が望まれ、非水系へのLayer-by-Layer法の展開が必要とされる。我々は、イオン液体がそのイオン組成により種々の物質、特に、ポリマーに対する溶解性を制御できることから交互積層膜作製の媒体として利用できると考えた。さらに、いくつかのイオン液体はセルロースやシルクならびにカーボンナノチューブなど難溶性の物質を容易に溶解できることから、分子性溶媒では達成できない薄膜が作製できると期待される。また、ナノメートルスケールで垂直方向に設計が可能な交互積層薄膜作製法の開発により、イオン液体含有高性能センサー作製のための基礎技術が確立できる。以上より、本研究では、典型的な高分子電解質、カーボンナノチューブならびにセルロースを材料とした交互積層薄膜の作製を行った。いずれの材料においても、規則的な膜厚成長が確認され、特にセルロースにおいては高透明、高強度の薄膜を与えた。
現在の物体認識では、認識中の対象物に人間が触れることなど論外である。それは認識システムが対象を外観的特徴に基づき認識しているため、対象物が手影になることや外見が変更されることを排除する必要があるからである。これに対し人間は、人の動作・行動とそれに関与する事物との強い関連を知り、人の行動を観察することで事物や機能・用途を予測し認識できる。この方策を物体認識に導入し、新しい物体認識方式を提案した。提案システムは、(1)系列画像の解析部、(2)2種類の辞書:行為・行動に関する辞書と物体に関する辞書、(3)推論機構、から構成される。(1)では、系列画像の背景を消去し変化領域を従来手法により求め、その中の肌色領域の抽出により顔や手を求める。それらの位置・動きから人物の見掛けの動作を求める。同時に人体以外の変化領域を見出し、両者の時間経過を求めるとともに、それらの相互関係を求める。(2)の行為・行動辞書には行為・行動の特徴と通常関連する物体の項目を設けた。物体辞書は従来の外観的特徴を排し、用途や機能などを新たな特徴に掲げた。見出し語も、従来の事物名称ではなく、用途・機能による概念分類(例えば、可搬物、可食物)が用られる。これら2種類の知識はそれぞれ概念階層にまとめられる。(3)2種類の辞書は共通する項目をもち、これらにより関連付けられ、この関連性を基に(1)で認識した人物動作から関連する物体を辞書の探索によって推測し、(1)で抽出した人体以外の変化領域を人体動作と関連付け、認識のための推論機構の基礎をなしている。また、最近(1)に隠れマルコフモデルを導入し行為・行動認識で良好な結果を得た。人の後姿から扱っている物の認識とか、ものまねやしぐさの認識ができそうである。
1 0 0 0 環境とのインタラクションを伴う物体操作における人間の技能の解析
人間はきわめて柔軟で器用なマニピュレーション能力を持っており,環境とのインタラクションを伴う物体操作(グラスプレス・マニピュレーション)においても,環境からの反力を巧みに利用して物体を操ることができる.このような人間の能力は移動知の発現と考えることができる.本研究では,人間の行うグラスプレス・マニピュレーションに着目し,その技能のモデルを求めることを目的としている.今年度は,グラスプレス・マニピュレーションの中でも二指のピボット操作に着目して研究を行った.具体的には,人間の操作の計測結果を参考にして,CPG(Central Pattern Generator)に基づくピボット操作の制御モデルを構築した.この制御モデルは,松岡のニューロンモデルを用いて,手首の運動に関わる3つのニューロンと指の運動に関わる2つのニューロンから構成されている.これを用いてハンドを制御することによって,リズムの引き込みによって物体のピボット操作が実現可能であること,床面の摩擦係数の変化にも適応可能であることを動力学シミュレーションによって確認した.また,人間の手の機能とマニピュレーション技能の理解のために,詳細な筋骨格系モデルに基づく人間の手のモデルを開発した.このモデルは24リンク・31自由度の骨格系モデルと35筋切片・73腱切片から成る筋腱モデルから構成されており,筋力に基づいて指の運動の動力学シミュレーションを行うことが可能であることを確認した.
1 0 0 0 地球史におけるプレート・マントル・核互作用とマグマ
本研究では世界最古の岩体であるカナダのアカスタかこう岩体の地質調査を行い、ジルコンを用いた年代測定と地質構造上の関係から、岩体の形成史をあきらかにした。またオーストラリアのピルバラ地塊の調査により、太古代中期30-35億年前の中央海嶺や沈み込み帯における火成活動や熱水活動をあきらかにした。その結果当時の海水中には多量の二酸化炭素が含まれており、熱水活動により炭酸塩が多量に地殻に生成され、さらに沈み込みにより地球深部へ多くの炭素が運ばれていたことを明らかにした。また太古代に特徴的なコマチアイトマグマ中のメルト包有物の測定を行った結果、太古代のプルームマントル中には多くの水が含まれていたことがわかった。またマルチアンビルプレスを用いた高圧高温実験により、下部マントル上位におけるマントルかんらん岩と玄武岩の融解実験を行い、融解相関係や微量元素分配を決定した。さらにこの結果から現在進行中のコア・マントル境界における融解現象において、微量元素分配はCaSiO3ペロブスカイトに支配されることを示した。実験結果から期待される特徴的な微量元素の濃度パターンは現在のプルームマントル中の捕獲岩に残されていることから、ハワイや南太平洋のプルームはコア・マントル境界由来である可能性を指摘した。本研究ではダイヤモンドセルを用いたマントル最下部までの条件の超高圧高温実験をも行った。その結果、SiO2相は下部マントル中で2回の相転移を起こし、マントル最下部ではα-PbO2相が安定であることなどがあきらかになった。
1 0 0 0 回転超流動ヘリウム自由表面における量子現象の研究
- 著者
- 高橋 大輔
- 出版者
- 独立行政法人理化学研究所
- 雑誌
- 特定領域研究
- 巻号頁・発行日
- 2006
回転下において超流動Heの循環は量子化され、各々の渦が全て同一の循環を持つ安定な位相欠陥である量子渦として存在する。量子渦は液体自由表面において終端する際にエクボを形成するが、その終端点近傍の状態の詳細は実験の困難さより明らかにされていない。量子渦が形成するエクボは液体表面上に形成される2次元電子系に対し散乱体となり、その移動度に影響を及ぼすことが予想される。加えて、渦芯周りの流れは自由表面に励起された表面波の分散関係に影響を与える可能性がある。よって、回転下において2次元電子系の移動度測定および、表面波(重力波)測定を行なった。実験で制御した量子渦密度の上限は〜10^8/m^2である。回転超流動He上2次元電子系の移動度測定の結果について述べる。実験に用いた2次元電子密度は〜10^<12>/m^2である。超流動4He上での実験において、回転速度の増加に伴い移動度が減少する様子が観測された。一方、同様の回転速度依存性は常流動3He上でも確認された。このことは観測された回転速度依存性が量子渦に起因するものではないことを示唆する。移動度に量子渦の影響が反映されなかった原因は、4Heの渦一つ一つが自由表面において形成するエクボの大きさが小さい(深さ〜70Å、半径〜4μm)こと、および渦密度が2次元電子密度に対し非常に小さいことに起因すると考えられる。表面波の実験について述べる。本研究では波長が毛細管長より長い重力波について、共鳴周波数の回転速度依存性を調べた。測定は〜7mKで行なった。この温度では超流動中の粘性成分は完全に無視できる。共鳴周波数は回転角速度の自乗に比例し増加することが明らかになった。この変化は回転流体における慣性波の理論により説明される。一方、定量的には比例係数が古典理論に対しおよそ半分であり、量子渦による何らかの影響を反映していると考察される。
1 0 0 0 植物の養分吸収における細胞壁の意義
ペクチンは植物細胞壁を構成する主要成分のひとつであり,荷電した親水性ゲルとしてプロトプラストを取り巻く微小環境の維持,外部環境からの養分吸収等に重要な役割を果たすと考えられている.本研究ではペクチンの生理機能をより詳しく理解するため,ペクチンの部分領域であるラムノガラクツロナンII(RG-II)に構造変異を導入しその表現型を解析することを試みた.変異導入部位としてRG-IIの特異的構成糖KDOに着目し,その生合成に必要な酵素CTP:KDOシチジル酸転移酵素(CKS)のT-DNA挿入変異株を探索したが,ホモ変異株は得られなかった.今年度はこの原因について解析を進めた結果,cks変異は花粉の形成・発芽には影響しない一方,花粉管伸長を著しく阻害することを明らかにした.In vitro発芽させた変異型花粉は花粉管が短く径方向に膨れていた.この結果は,通常の細胞分裂・伸長過程では変異型RG-IIでも致命的な機能欠損が起こらないが,花粉管のように急速に伸長する組織ではKDOを含む完全なRG-IIが必須であることを示唆し,生殖成長過程におけるペクチンの重要性が示された.ペクチンと結合する受容体型キナーゼの一種,細胞壁結合型キナーゼ(WAK)の機能研究を行った.タバコのWAKホモログNtWAKL1にアフィニティ精製タグを付した融合タンパク質をタバコ培養細胞で発現させ,界面活性剤で可溶化・アフィニティ精製した標品をblue native PAGEに供した.NtWAKL1の見掛けの分子量は500kD程度となり,複合体として可溶化されていることが示唆された.この標品を二次元電気泳動に供し検出されたスポット1種類の質量分析を行った結果,機能未知のタンパク質が検出された.今後より多くのスポットを分析することでWAKの相互作用分子が明らかとなり,機能に関する手がかりが得られると期待される.
樹状細胞は、形態、表面マーカー、機能から形質細胞様樹状細胞(pDC)と骨髄型樹状細胞(mDC)の2つに大別される。mDCは抗原を捕捉しT細胞に提示することで、獲得免疫の始動に重要な役割を演じている。一方pDCは、TLR7/TLR9を介して核酸リガンドを認識し、大量のI型インターフェロンを産生すると言う点で、近年注目を集めている細胞であるが、その活性化機構の詳細が十分に解明されているとは言い難い。Atg5の欠損マウスではpDCの活性化が障害されることから、オートファジーがなんらかの形でこの活性化に関わる可能性がある。また、TLR7/9は未刺激の状態ではERに存在するが、ERを移出後TLR7/9は限定分解をうけることが最近報告された。それ故、このタンパク分解がTLR7/9の活性化に関わっている可能性も考えられる。このため、本年度はpDCの活性化におけるオートファジーとTLR9の限定分解につき解析を行った。このため、LC3トランスジェニックマウスの骨髄からpDCを分化させ、レトロウイルスベクターを用いてYFPを融合したTLR9を発現させた後、Cy5でラベルしたCpGを取り込ませたところ、TLRとCpGが刺激後6時間でLC3ポジティブのドットと共局在することを見出した。しかしながら、生化学および電顕を用いた解析からCpG刺激によるオートファジー亢進の所見は得られなかった。一方、TLR9の限定分解についてもレトロウイルスベクターを用いた強制発現系で解析したが、CpG刺激の如何に関わらずN端を欠失したTLR9が認められることから、この限定分解がTLR9の活性化と直接リンクしているという証拠は得られなかった。