hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ユビキチンープロテアソーム系小胞体ストレス応答制御による膵島移植成績の向上

膵島分離、培養、単離、シート作成の各ステップでの小胞体ストレス反応について、分子生物学的手法を用い明らかにする。各ステップで小胞体ストレス応答の制御を加えれば細胞死を回避し、どのストレスで負荷がかかるか明らかにするための実験を継続した。(1)膵移植の対象となる症例の膵組織の遺伝子変異の有無の解析(2)小胞体ストレス下での遺伝子変異発生の有無の解析(3)細胞シート作成実験方法の検討。ClearSeq SSComprehensive Cancerキャプチャライブラリを用い、変異頻度の高い151の遺伝子を標的とした次世代シークエンサーによる変異解析用の遺伝子パネルで、Whole benome sequenceやexome sequenceによる遺伝子解析を試行した。今後の予定:小胞体ストレス応答制御による細胞死回避の検証;N-Acetyl-L-cysteineおよびL-glitathioneを細胞シート作成時に添加しストレス緩和を図り、細胞死の検出を行う。勤務先異動のため、小胞体ストレス応答制御による細胞死回避の検証(N-Acetyl-L-cysteineおよびL-glitathioneを細胞シート作成時に添加しストレス緩和を図り、細胞死の検出)を行うことができなかった。研究施設を東北大学に変更し、予定の研究を実施する。細胞シート作成実験実施。小胞体ストレス応答制御による細胞死回避の検証;N-Acetyl-L-cysteineおよびL-glitathioneを細胞シート作成時に添加しストレス緩和を図り、細胞死の検出を行う。平成29年度に予定していた細胞シート作成実験を平成30年度に行う事としたため、次年度使用額が生じた。次年度使用額は、細胞シート作成にかかる消耗品として支出する予定である。研究者のその他の業務が多忙であったため、細胞培養実験に必要な継続した研究日の取得が困難であったため、当初の計画に遅延が生じたため、次年度使用額が生じた。昨年度予定していた計画を実施する予定である。
光造形血管モデルを用いた大動脈ステントグラフト治療前シミュレーションに関する研究

ステントグラフト治療における術前シミュレーションをCTデータを用いた正確な血管モデルを利用して行うことにより、ステントグラフトのデザインの決定と正確な留置手技が可能となった。また、コンピューター上の仮想空間におけるシミュレーションがどこまで正確に再現可能かどうかを対比評価してきた結果により、両者には顕著な差異がみられず、仮想空間シミュレーションの妥当性が証明された。このシミュレーションモデルを利用した大動脈瘤や大動脈解離症例に対する臨床応用を進め多大な臨床成果を上げることに成功した。【目的】本研究の目的は、大動脈ステントグラフト治療において綿密な術前計画と術前シミュレーションを展開するための手法を確立することにある。そこで造影CTデータを使用した血管モデルを作成して術前シミュレーションを行い、最適なステントグラフトの形態を模索し正確な留置を目指すことを目論んだ。【方法と成績】まず本研究を遂行するにあたり、テルモ社との共同研究の締結および施設内倫理委員会への申請を行い承認を得た。術前に撮像された造影CTのDICOMデータを元に、テルモ社メディカルプラネックス内で画像処理を行い光造形装置にて血管モデルを造形した。遠位弓部大動脈瘤など5例を対象として血管モデルを作成した。血管モデルはシリコン樹脂性のソフトタイプと固形樹脂を使用したハードタイプを作製し、おのおのの利点欠点を評価し最終的にハードタイプのモデルを本研究では採用した。既存の手法にて作製したステントグラフトおよび新規作成した血管モデルを用いた術前シミュレーションを行い、その結果を元にステントデザインを最終決定し実際の留置手技を行った。全例で概ね予定位置に留置され、弓部分枝など温存すべき血管には影響がみられなかった。【まとめ】ステントグラフト治療における術前シミュレーションをCTデータを用いた正確な血管モデルを利用して行うことにより、ステントグラフトのデザインの決定と正確な留置手技が可能となった。今後はこの血管モデルを用いたシミュレーションシステムの完成度を高め、仮想空間と現実のシミュレーション結果を対比し、さらに実際の臨床結果をフィードバックさせることにより、より完成された実際的な術前シミュレーションが可能になると予想している。本年度は、前年度に確立した血管モデルを用いたステントグラフト術前シミュレーションシステムの臨床応用を進め、以下の結果を得た。来年度もさらに臨床応用を進めつつ、最終的には本手法の臨床に与えるインパクトを検証する予定である。【目的】胸部大動脈瘤に対する企業製ステントグラフトが保険償還された現状においても種々の理由から自作ステントグラフトを適応せざるを得ない状況が存在する。われわれが使用してきたMKステントグラフト(以下、MKSG)は柔軟な構造により血管追従性が良好であり、その高い臨床実績を報告してきた。しかし血管径に応じてステント自体が短縮伸張する構造的特性は宿主血管内で正確なポジショニングが必要な状況下では不利となる。【方法と成績】術前に撮像された造影CTのDICOMデータを元に、テルモ株式会社メディカルプラネックス内で画像処理を行い光造形装置にて血管モデルを作成した。遠位弓部大動脈瘤に対するscallopedタイプのMKSGの応用、長区域の下行大動脈瘤や胸腹部大動脈瘤に対する単一のテーパー型MKSGもしくは複数の径の異なるMKSGの応用など、5例を対象として、血管モデルを作成し術前シミュレーションの結果を元にMKSGのデザインを決定し実際の留置手技を行った。今後は臨床データを蓄積しシステムの完成度を高め、さらに治療研究のみならず、医学教育研修や医療機器開発にも応用可能なシステム構築を目指すものである。ステントグラフト内挿術におけるステントグラフトのデザインの選択および留置手技などを含めた治療戦略の決定に、コンピューター上の仮想空間におけるシミュレーションがどこまで正確に再現可能かどうかを、CTデータを用いた正確な血管モデルを利用した術前シミュレーションを行うことにより対比評価してきた。この前年度までの研究において、両者には顕著な差異がみられず、仮想空間上でのシミュレーションの妥当性が証明された。本年度はさらに臨床応用を進めつつ、本手法の臨床に与えるインパクトを検証する予定とした。結果として、本年度はこのシミュレーションモデルを利用して、主として市販の企業製ステントグラフトを用いた大動脈瘤や大動脈解離症例の血管内治療を82症例に対して施行した。いずれの症例においても術前シミュレーションで選択したデバイスは計画通りの位置に正確に留置され、多大な臨床成果を上げることに寄与した。しかしながら、長区域病変や宿主大動脈の屈曲蛇行が顕著な症例においては、実際に留置したステントグラフトが予定位置より若干変位したり短縮したりして術前計画を正確に踏襲できなかった症例を経験した。

これらの個々の症例によるステントグラフトの振る舞いを再評価し、その原因を分類して認識することにより術前シミュレーションにある程度の補正を加えることが可能になりつつある。今後はこれらの経験を生かして、さらに精密な術前シミュレーションの構築を目指し、正確で確実な治療を遂行し臨床効果をさらに高めていく計画である。
メチレンアセタールの新たな反応性の開拓とその複素環合成への応用

ジオール類の保護基であるメチレンアセタールの新規変換反応について研究を行い、以下の成果を得た。(1)メチレンアセタールに対してフェニルチオトリメチルシランとN-ブロモスクシンイミドを作用させることで新規開裂反応が進行し、対応するブロモホルメート体が得られることを見いだした。(2)ブロモホルメート体をNaOMeで処理することにより、対応するエポキシド体へと変換することに成功し、さらにメチレンアセタール体からの一段階での変換にも成功した。(3)アミノアルコール由来のメチレンアセタール体でも同様の反応が進行することを見いだした。申請者はジオールの保護基として知られているメチレンアセタールの温和な条件下での保護・脱保護を開発してきた。本研究では、これまで脱保護以外の変換が困難であったメチレンアセタールの新しい官能基変換法の開発を目指し、(1)温和な条件下でのメチレンアセタールのブロモヒドリン化反応の一般性の確立と、ワンポットでのオキシラン環合成法への応用、(2)メチレンアセタールの開環に伴うO,P-アセタール形成を鍵とした複素環合成法への応用と天然物合成への展開を目指している。平成26年度は(1)に示したメチレンアセタールのブロモヒドリン化反応の一般性について検討した。その結果、フェニルチオトリメチルシランと臭素化剤であるN-ブロモスクシンイミド(NBS)を用いることで、温和な条件下、単純な脂肪鎖やエステル、ハロゲンなどを有する基質に対し、収率よくブロモフォルメート体を与えることが分かった。臭素化剤として1,3-ジブロモ-5,5-ジメチルヒダントイン(DBDMH)を用いた場合には若干の収率の低下が見られたが、概ね良好な収率で目的物を与えた。また、フェニルチオトリメチルシランの代わりにフェニルチオメチルメチルエーテルを用いると、ブロモヒドリン体を収率よく与えることが分かり、反応条件を少し変えるだけで目的物を作り分けることができた。さらに得られたブロモホルメート体は塩基処理することにより、収率よくエポキシドに変換することもできた。まだ、最適化できていないが、メチレンアセタールからのワンポットでのエポキシドへの変換にも成功しており、今後最適化を行っていく予定である。ジオールは等に代表される様々な化合物に見られる重要な官能基であり、その保護及び脱保護法の開発は重要である。その中でメチレンアセタールは強固なジオールの保護基として用いられていたが、強固さ故にその脱保護には厳しい反応条件を必要としていた。これまで我々はメチレンアセタールの温和な条件下での変換反応に興味を持ち、種々検討を行ってきた結果、フェニルチオトリメチルシランとN-ブロモスクシンイミド(以下NBSと省略)の組み合わせにより、温和な条件下でのメチレンアセタールの開裂反応が進行し、ブロモホルメート体へと変換できることを見出した(平成26年度報告)。本年度は、メチレンアセタールの新規変換反応のさらなる応用について検討を行った。まず、塩素化及びヨウ素化について検討を行ったところ、フェニルトリメチルシランとN-クロロスクシンイミドの組み合わせでまずまずの収率ながら、塩素化も進行することが明らかとなり、塩素化も可能であることが明らかとなった。さらにメチレンアセタールから得られたブロモホルメート体の有用性を向上させるため、オキシラン環への変換反応を詳細に検討した結果、ナトリウムメトキシドを用いることで、高収率でオキシラン化合物を得ることに成功した。また、メチレンアセタールからの直接的な変換反応についても、フェニルトリメチルシランとNBSとの反応後、過剰量のナトリウムメトキシドを加えることで、ワンポットでのオキシラン化が高収率で進行し、ほぼ定量的にオキシラン環を与えることを見出した。また、本反応の反応機構の検討の中で、本試薬の組み合わせが効率的な芳香環の臭素化にも適用できることを明らかにした。当初目標に挙げた、メチレンアセタールの温和な条件下での変換反応の確立、さらにワンポットでのオキシラン環への変換を達成することができた。また、もう1つのメチレンアセタール開環に伴う複素環合成についてはまだ良好な結果は得られていないが、それ以外の反応機構解明の検討において、新規芳香環臭素化反応を見出すことができたので、おおむね順調に進展していると考えている。ジオールは糖などに代表される様々な化合物に見られる重要な官能基であり、その保護および脱保護法の開発は重要である。その中でメチレンアセタールは強固なジオールの保護基として用いられてきたが、強固さ故にその脱保護には厳しい反応条件を必要としていた。これまでに我々はメチレンアセタールの温和な条件下での変換反応に興味を持ち、フェニルチオトリメチルシランとN-ブロモスクシンイミド(以下NBSと省略)の組み合わせにより、温和な条件下でメチレンアセタールからブロモホルメート体へと変換できることを見いだした。またNBSの代わりにN-クロロスクシンイミドを用いることで、対応するクロロホルメート体への変換にも成功した。さらに得られたブロモホルメート体の有用性を向上させるため、得られたブロモホルメート体に対し、ナトリウムメトキシドを作用させ、対応するエポキシドへと変換することに成功した。本手法はメチレンアセタールからの1段階でのエポキシドへの変換も可能である。

また、本手法のN,O-アセタールへの展開を検討した。N,O-アセタールはアミノ酸から得られるアミノアルコールを原料として容易に合成可能であり、さらにさらに本手法で得られるブロモアミド体は有用なビルディングブロックとしての利用も期待できる。そこでアミノアルコールを用いて検討を行った。その結果、アミノ基の保護基にベンジル基を用いることで、目的の反応は進行し、対応するブロモアミド体が中程度の収率で得られることが明らかとなった。ジオール類の保護基であるメチレンアセタールの新規変換反応について研究を行い、以下の成果を得た。(1)メチレンアセタールに対してフェニルチオトリメチルシランとN-ブロモスクシンイミドを作用させることで新規開裂反応が進行し、対応するブロモホルメート体が得られることを見いだした。(2)ブロモホルメート体をNaOMeで処理することにより、対応するエポキシド体へと変換することに成功し、さらにメチレンアセタール体からの一段階での変換にも成功した。(3)アミノアルコール由来のメチレンアセタール体でも同様の反応が進行することを見いだした。当該年度では、メチレンアセタールからブロモヒドリン体への変換反応の条件最適化を行うことが当初の目的であり、様々な置換基を有する基質において、より安価な試薬を用いても良好な収率で反応が進行する条件を見出すことができた。また、検討初期の条件ではブロモヒドリン体とブロモホルメート体が混合物で得られていたが、その後の検討により、反応条件を少し変えることでブロモヒドリン体、ブロモホルメート体共に、一方を優先的に生成させることに成功した。当初予定していたメチレンアセタールからのワンポットでのエポキシド合成はまだ最適条件まで見出せていないが、収率よく反応が進行する条件は見出しており、また、ブロモホルメート体からのエポキシド合成の最適化は終了しており、翌年度の前半までには達成可能であり、全体として概ね順調に進展している。今後も実施計画に基づき研究を遂行し、新たに得られた知見に関しても並行して検討を進めていく予定である。有機合成化学当初の目的であるメチレンアセタールのブロモヒドリン化反応およびワンポットオキシラン環合成はほぼ達成しつつあり、前年度最適化まで至らなかったワンポットでのエポキシドへの変換反応について、前年度未執行分の予算により研究を遂行する。また、28年度はメチレンアセタールの開環に伴うO,P-アセタールへの変換反応を検討し、一般性のある方法論への展開が可能かどうか検証する。また類縁体であるN,O-アセタールの変換を検討し、その反応性についても明らかにする。その後、チオアセタールエステルにメチレンアセタールやN,O-アセタールを組み込み、O(N),P-アセタールへの変換後、複素環合成への応用を図る。一部予定していた研究が遂行できなかったため、当初見込んでいた支出よりも少ない支出となったため、次年度使用額が生じた。今後の研究の推進方策で示したように、今年度到達できなかったメチレンアセタールからエポキシドのワンポット反応の最適化を行い、メチレンアセタールの新規変換反応を確立するために必要な試薬の経費に充てる予定である。また、メチレンアセタールやN,O-アセタールのO(N),P-アセタールへの変換反応の最適化を行い、一般性を検討するとともに、チオアセタールエステルユニットへの組み込みとそれを応用した複素環合成を検討する。
膜計算モデルにおける基本演算アルゴリズムに関する研究

本研究では,ナチュラルコンピューティングの1つとして近年注目を集めている膜計算において,基本演算を実行するアルゴリズムの提案を行う.まず,基本となるデータ構造を提案し,そのデータ構造を用いて基本演算を実行する効率のよいアルゴリズムの提案を行う.また,並列膜計算シミュレータの開発を併せて行い,そのシミュレータ上でのアルゴリズムの正当性,及び,実効性の検証を行う.本研究では,ナチュラルコンピューティングの1つとして近年注目を集めている膜計算において,基本演算を実行するアルゴリズムの提案を行う.まず,基本となるデータ構造を提案し,そのデータ構造を用いて基本演算を実行する効率のよいアルゴリズムの提案を行う.また,並列膜計算シミュレータの開発を併せて行い,そのシミュレータ上でのアルゴリズムの正当性,及び,実効性の検証を行う.本研究では,膜計算における算術演算や論理演算を実行するための基本的なデータ構造の提案とともに,このデータ構造を用いた様々な基本演算に対して効率のよいアルゴリズムの提案を行っている。平成20年度に関しては,以下のような成果を得た.1.数値データを表現するデータ構造の提案膜計算に関する既存の研究は, NP完全問題のような計算困難な問題に対する全解探索を基本とするアルゴリズムが多く,数値データを扱うアルゴリズムは数が少ない.また,数値データを扱うアルゴリズムでも,そのほとんどにおいて,数値データはオブジェクトの個数(つまり1進数表現)で表現されている.本研究では, 1つのデータを複数のオブジェクトを用いて2進数として表現するデータ構造を提案した.この提案データ構造を用いることにより, n個のmビットの2進数を, 0(mn)個のオブジェクトを用いて表現できる様になった.2.膜計算における基本演算アルゴリズムの提案上記(1)にて提案したデータ構造を用いて表された数値データに対して,定数ステップで論理演算や算術演算といった基本的な演算を行うアルゴリズムの提案を行った.本年度に提案を行ったアルゴリズムは,以下の通りである。(1)mビットの入力に対して定数ステップで論理演算,及び, 2つのmビットの2進数に対して定数ステップで加算を実行するアルゴリズム(2)0(m)個のオブジェクトにより表された2進数のデータに対して,挿入,探索,削除といった辞書演算を定数ステップで実行するアルゴリズム本研究では,膜計算における算術演算や論理演算を実行するための基本的なデータ構造の提案とともに,このデータ構造を用いた様々な基本演算に対して効率のよいアルゴリズムの提案を行っている.平成21年度に関しては,以下のような成果を得た.1基本演算アルゴリズムの改良既存のアルゴリズムに対して,実際の細胞の制約条件を考慮しつつ実行ステップ数の削減を行い,アルゴリズムの更なる改良を行った.提案アルゴリズムは,従来の計算では指数ステップ数が必要な因数分解を,多項式ステップ数で実行することができる.2新たな計算モデルに対する効率のよいアルゴリズムの提案既存のモデルに対して非同期性という現実的な仮定を追加した新たなモデルを提案するとともに,この提案モデル上において,以下の2つのアルゴリズムの提案を行った.・加算,乗算と行った基本的演算を用いて因数分解を実行するアルゴリズム・代表的な計算困難問題である充足可能性問題とハミルトン路問題に対する多項式ステップ数のアルゴリズム3計算機クラウド上で動作する非同期膜計算シミュレータの開発2において提案した非同期性を持つ膜計算モデルについては,既存のシミュレータは存在しなかった.そこで,言語としてJavaを用いて,非同期性を持つ膜計算モデルのシミュレータの開発を行った.また,提案シミュレータを計算機クラウド上に実装し,ブラウザを用いてネットワーク上のどこからでも実行可能なシミュレーション環境の構築を行った.本研究では,膜計算における算術演算や論理演算を実行するための基本的なデータ構造の提案とともに,このデータ構造を用いた様々な基本演算に対して効率のよいアルゴリズムの提案を行っている.平成22年度に関しては,以下のような成果を得た.1基本演算アルゴリズムの改良細胞の生命活動の仕組みをモデル化した非同期膜計算と呼ばれる計算モデルにおいて,実際の細胞の制約条件を考慮しつつ実行ステップ数の削減を行い,アルゴリズムの更なる改良を行った.提案アルゴリズムは,従来の計算では指数ステップ数が必要な因数分解を,多項式ステップ数で実行することができる.2新たな計算モデルにおける効率のよい基本演算アルゴリズムの提案1の非同期膜計算と呼ばれる計算モデルにおいて,以下の2つのアルゴリズムの提案を行った.・論理演算や算術演算等の基本演算アルゴリズムと,因数分解を実行するアルゴリズム・代表的な計算困難問題である充足可能性問題とハミルトン路問題に対する多項式ステップ数のアルゴリズム3非同期膜計算シミュレータの開発1で利用した膜計算については,既存のシミュレータは存在していたが,細胞のもつ非同期性を考慮したシミュレータは存在しなかった.そこで,言語としてJavaを用いて,非同期性を持つ膜計算のシミュレータの開発を行った,また,提案シミュレータを計算機クラウド上に実装し,ブラウザを用いてネットワーク上のどこからでも実行可能なシミュレーション環境の構築を行った.
大規模数値計算を用いた巨大天体衝突に伴う多様な衛星系形成モデルの構築

多様な原始惑星同士の巨大天体衝突によって形成された多様な衝突破片円盤について、衛星系形成過程に関する大規模N体計算を行うことで、多様な衛星系に対する形成条件を明らかにする。また、惑星形成過程に関するモンテカルロ計算を同時に行い、実際に起きうる原始惑星同士の巨大天体衝突のパラメータを推定し、これをN体計算の結果と合わせることで、各惑星系で実際に形成されうる衛星系の特徴を統計的に導き出す。以上により、系外惑星を含めた一般的な惑星の周囲にどのような衛星系が形成されうるかを明らかにすることを最終目標とする。
ヒト医療研究用モデルザル供給ネットワークの構築

移植拒絶を生じさせない特定集団のサル個体群作製は重要な意味を有している。そこで本研究は、同じ主要組織適合抗原複合体(MHC)遺伝子を持つサルを多数獲得しその個体を必要に応じて利用者に供給することを目的とした。すなわち、免疫応答が均一となる個体を作出し、それを共同研究機関あるいは当センター利用者に供給するシステムを開発する。個体部群の供給源として当センターのみならず国内外には多数の個体数を保有する機関・企業が存在しており、これら機関と連携しMHC抗原の検索母群の個体数を増加させることにより、更に作出の可能性を増大させることが可能となる。このネットワークを構築することにより、当センター以外の機関・企業でもStage1.カニクイザルにおけるMHC遺伝子に関する情報を共有することが出来た。Stage2.遺伝的背景の明らかな個体の生殖細胞を提供することでその保存、あるいは同一形質の個体を作出することが出来た。Stage3.選抜・作出した個体群を用いた臨床応用研究が可能となった。本システムの構築によりモデル動物の供給体制が運用を開始した。移植拒絶を生じさせない特定集団の個体群作製は重要な意味を有している。そこで、同じ主要組織適合抗原複合体(MHC)遺伝子を持つサルを多数獲得すること、すなわち、MHC遺伝子を明らかにすることによって、MHCホモの遺伝学的統御個体を作成することである。そこで解決しなければならない問題点として個体部群の供給源である。滋賀医科大学動物生命科学研究センター(以下当センター)においては現在約800頭のカニクイザルを保有しているが、国内にはその数を遙かに上回る個体数を保有する機関・企業が存在しており、これら機関と連携しMHC抗原の検索母群の個体数を増加させることにより、更に作出の可能性を増大させることが可能となる。このネットワークを構築することにより、当センター以外の機関・企業でもStage1.カニクイザルにおけるMHC遺伝子に関する情報を共有することが出来る。Stage2.遺伝的背景の明らかな個体の生殖細胞を提供することでその保存、あるいは同一形質の個体を作出することが出来る。Stage3.作出した個体群を用いた臨床応用研究が可能となる。Stage1.個体情報の共有化(カニクイザルMHC遺伝子データベースの構築)1.データベースの作製:当センターならびに協力研究施設に所属するカニクイザルの血液サンプルを採集し、繁殖個体の選抜手法を用いて塩基配列の解析を行う。採取キット、輸送セットおよび作業手順書を作製しそれぞれの施設に配備した。2.繁殖個体の選抜:MHCクラスII抗原を規定するMafa-DPB1, Mafa-DQB1遺伝子、MHCクラスI抗原を規定するMafa-A, Mafa-B遺伝子の近傍に存在する4種類のマイクロサテライトマーカーの超多型領域の多型解析ならびに集団遺伝学的解析を行い、それにより得られたタイピング結果から繁殖母群(MHCがホモあるいはヘテロで一致するドナー)の選抜を行った。Stagelで最も困難なMHC遺伝子情報のデータベース化にあたり、遺伝子情報の検出方法が確立された。この事により、今後は他の研究機関等とさらに頻繁な情報およびサンプルのやり取りが可能となる。次年度以降は、Stage1.において構築されるデータベースにより選抜された個体は各研究施設において飼養されている。この個体を当センターに移送することは困難であり、各施設本来の研究に供されることとなる。そこで本システムでは生殖細胞のみを個体から採取し、譲渡を受け当センターに移送し凍結保存、受精卵作出後凍結保存あるいは個体作出に供する方法を作出する。更に国内のみならず、国外にも存在する研究施設等からの情報ならびにサンプルの提供を受けられるようにネットワークの強化を図る。サルを用いた前臨床的再生医療研究を進めるなかで、移植拒絶を生じさせない特定集団の個体群作製は重要な意味を有している。すなわち、個体間で細胞、組織、さらに臓器の移植における拒絶反応の発生が抑制され、あるいは抑制が容易になり、また投与物質に対する免疫応答も均一となると考えられる個体を作出し、それを共同研究機関あるいは当センター利用者に供給するシステムを開発する。個体部群の供給源として滋賀医科大学動物生命科学研究センター(以下当センター)においては現在700頭のカニクイザルを保有しているが、国内にはその数を遙かに上回る個体数を保有する機関・企業が存在しており、これら機関と連携しMHC抗原の検索

母群の個体数を増加させることにより、更に作出の可能性を増大させることが可能となる。このネットワークを構築することにより、当センター以外の機関・企業でもStage1.カニクイザルにおけるMHC遺伝子に関する情報を共有することが出来る。(実際に構築が進行中であり、複数の民間企業、国立研究機関と材料の譲受等を実施している。)Stage 2.遺伝的背景の明らかな個体の生殖細胞を提供することでその保存、あるいは同一形質の個体を作出することが出来る。(収集した血液材料を元にMHC領域に関するデータベースの構築、それに基づいた個体情報・生殖細胞の提供に関する共同研究を実施している。)Stage3.作出した個体群を用いた臨床応用研究が可能となる。サルを用いた前臨床的再生医療研究を進めるなかで、移植拒絶を生じさせない特定集団の個体群作製は重要な意味を有している。そこで本研究は、同じ主要組織適合抗原複合体(MHC)遺伝子を持つサルを多数獲得しその個体を必要に応じて利用者に供給することを目的とした。すなわち、個体間で細胞、組織、さらに臓器の移植における拒絶反応の発生が抑制され、あるいは抑制が容易になり、また投与物質に対する免疫応答も均一となると考えられる個体を作出し、それを共同研究機関あるいは当センター利用者に供給するシステムを開発する。個体部群の供給源として滋賀医科大学動物生命科学研究センター(以下当センター)においては現在700頭のカニクイザルを保有しているが、国内にはその数を遙かに上回る個体数を保有する機関・企業が存在しており、これら機関と連携しMHC抗原の検索母群の個体数を増加させることにより、更に作出の可能性を増大させることが可能となる。)Stage2.遺伝的背景の明らかな個体の生殖細胞を提供することでその保存、あるいは同一形質の個体を作出することが出来る。
日本語・英語による情報検索用統合型医学シソ-ラスの研究

統合型の医学シソ-ラスの構築のため、3年間にわたり次のような過程で研究を行った。これらの医学シソ-ラスはその利用対象は、医学文献、患者記録、統計、症例など多岐にわたっている。これらのデータベースの利用者は、これまでそれぞれのデータベースに用いられている個々のシソ-ラスを検索用語として採用しなければならなかった。本研究ではこのあい路を解決するために統合型の医学シソ-ラスの構築を提案した。すなわち、利用者が思いついた用語を入力するとその用語に関連する、各々のシソ-ラス登録語を提示し、また関連するデータベースをも示すというシステムを想定した。これはシソ-ラスのシソ-ラスともいうべき、メタシソ-ラスの構築を要求するものである。メタシソ-ラスの考え方は、現在、医学文献データベースMEDLINEを作成している米国国立医学図書館(NLM)において統合型医学用語システム(Unified Medical Language System:UMLS)プロジェクトで検討されている。本研究においても、このUMLSでのメタシソ-ラスを参考するため、このシソ-ラスの構築方法、構成要素を分析した。第2年度は、統合型医学シソ-ラスのプロトタイプとして選択したUMLSのメタシソ-ラスと、日本語シソ-ラスとしての医学中央雑誌医学用語シソ-ラスの両者の分析を中心に実行した。UMLSメタシソ-ラスの中核となるのはMEDLINEデータベースの索引検索用シソ-ラスMedical Subject Headings(MeSH)であり、これと医中誌シソ-ラスとの互換性をもたせることによって、日本語・英語による統合型の医学シソ-ラスの基礎が構築できる。医中誌シソ-ラスについては、その第3版を編集中であり、その登録語(ディスクリプタ)にはMeSHのカテゴリー・コード(Tree番号)と対応するMeSH用語を付与することが考えられた。このようなシソ-ラスの構築研究とともに、データベース及びシソ-ラスの利用者に対する情報要求行動(information seeking behavior)についての予備調査も行った。最終年度(第3年度)は前年に得られた考察をもとに、特に医中誌シソ-ラスへのMeSH用語とカテゴリー・コードの取り込みについて検討した。この結果、医中誌シソ-ラス登録語をMeSH用語に対応させることがかなりの割合で可能なことが解った。また、MeSHに対応しない、医中誌用語についても、MeSH階層構造リスト(Tree Structures)での位置を明らかにして、偽カテゴリー・コード(pseudo-MeSH Tree No.)を付与することが考えられた。また、UMLSと互換性をもったマイクロシソ-ラスの構築を、医学中央雑誌シソ-ラスを基礎資源として試みた。本研究によって、各種の形態、内容の医学データベースを検索対象とする統合型医学シソ-ラスの構築のため要件を評価、分析し、それによってプロトタイプの統合型シソ-ラスの作成が可能となった。実施例としては、Medical Subject Headingsを中核として、医学中央雑誌医学用語シソ-ラスをUMLSと結合させることが可能となった。

本研究によって、各種の形態、内容の医学データベースを検索対象とする統合型医学シソ-ラスの構築のため要件を評価、分析し、それによってプロトタイプの統合型シソ-ラスの作成が可能となった。実施例としては、Medical Subject Headingsを中核として、医学中央雑誌医学用語シソ-ラスをUMLSと結合させることが可能となった。現存の日本語・英語の医学シソ-ラス,用語集,病命コ-ド,分類などにおける用語選択基準,分類体系についての分析を行った。(*)これにもとづいて、新しい統合的シソ-ラスに必要とされる構成要素を洗い出し,それらを定義づけて相互関連を明らかにした。(**)この際、米国国立医学図書館で開発中のunified Medical Language System(uMLS)のメタシソ-ラスでの統合型シソ-ラスの構築方法と,構成要素を参考とした。また,デ-タベ-ス利用者の情報要求行動をも調査し,情報検索用シソ-ラス構築の際の参考とした。(*)分析対象としては、医学文献用シソ-ラスMedical Subject Heading(MeSH:米国国立医学図書館作成),国際疾病分類コ-ドICD,病理コ-ドSNOMED,精神疾患分類コ-ドDSMーIIIR,図書件名標目表LSSH(米国議会図書館)などである。(**)構成要素としては、基本用語,同義語,略号,化学物質登録番号(CAS Registry Number),疾病コ-ド(ICD),用語の意味タイプ,用語の定義などが挙げられる。とくに用語の意味タイプとしては、医学のカテゴリ-を明確にする、身体動位、疾病名、物質などを示す。そして,基本用語間では、“isa"関係、部分関係,原因・結果,などの意味ネットワ-クを例示した。前年度の研究成果をもとに、本年度は統合型の医学シソーラスの構築へ向けての各種調査研究を行った。統合型医学シソーラスのプロトタイプとしては米国国立医学図書館(NLM)で開発中のUnified Med-ical Language System(UMLS)のメタシソーラスMeta-1を参考とした。UMLSは、医学文献情報ばかりでなく、症例、患者記録、ファクト・データ、統計全文テキストをその対象としているため、医学シソーラスの今後の幅広い展開にとって適切な標本といえる。UMLSとの互換性をもった統合型医学シソーラス構築の基礎資源として、わが国唯一の医学文献データベース「医学中央雑誌」で採用されている「医学用語シソーラス」を選択した。
NKT細胞の発生分化機構メカニズム

新しいリンパ球として同定したナチュラルキラーT(NKT)細胞は、CD1dに提示される糖脂質を認識するTリンパ球亜群で、自然免疫系と獲得免疫系の橋渡しをする重要な細胞である。本研究では、NKT細胞系の発生・分化様式を明らかにするために、クローンVα14 NKT細胞マウス及びNKT細胞由来ES細胞ならびにiPS細胞を創出(世界で初めて成功)し、試験管内及び生体内における詳細な解析を行うことで、NKT細胞がT細胞決定系列とは異なる仕組みによって生まれることを明らかとした。新しいリンパ球として同定されたNKT細胞は感染症防御、発癌制御、癌転移制御などの生体防御と、アレルギー制御、自己免疫疾患発症制御、移植免疫寛容の維持等の免疫制御に必須であり、これまで未解決であった免疫現象の根幹にかかわる多くの事項がこの新しい免疫系によって担われている。NKT細胞はT細胞には使用されていない唯一の抗原受容体であるVa14Ja18でコードされる受容体を使用し、その発現はNKT細胞の分化・選択に必須である。しかしながら、NKT前駆細胞ならびにその受容体発現様式と選択の機構は明らかではない。NKT細胞分化のプロセスの研究:T細胞は胸腺に移動した前駆細胞がCD4,CD8ダブルネガティブ(DN ; DN1からDN4に分画される)からCD4,CD8ダブルポジティブ(DP)を経て、CD4あるいはCD8シングルポジティブ(SP)細胞へと分化することが知られている。この知見に基づいて核移植により得たNKT細胞クローンマウスにおけるNKT細胞の分化特性を解析した。in vivo胸腺内におけるNKT細胞分化過程をCD25/CD44マーカーを指標に解析したところ、CD25陰性CD44陽性のDNステージの中でも最も未熟なDN1にもNKT細胞前駆細胞が存在し得ることを確認した。すなわち、NKT細胞クローンマウス由来DN1細胞をソーティングにより高純度分離したのち、(1)Notchリガンド(Delta-like 1)発現OP9ストローマ細胞上で培養することにより、分化成熟したNKT細胞を誘導できること、(2)RAG-1/2が既に発現しており、TCR受容体が既に再構成されている可能性があること、などの知見を見出した。これらの結果はNKT細胞が胸腺内におけるT細胞分化過程初期(DN1)において既に前駆細胞として分岐している可能性を示唆するものである。現在、NKT細胞前駆細胞が含まれていると考えられるDN1分画をさらに分離・培養することでNKT細胞分化の基点を明らかにすることを目標に解析中である。NKT細胞分化のプロセスの研究:T細胞は胸腺に移動した前駆細胞がCD4/CD8ダブルネガティブ(DN;DN1からDN4に分画される)からCD4,CD8ダブルポジティブ(DP)を経て、CD4あるいはCD8シングルポジティブ(SP)細胞へと分化することが知られている。この知見を参考に正常マウスの胸腺内NKT細胞の分化特性を解析した。NKT細胞を規定するValpha14遺伝子発現は、1)T細胞レセプター遺伝子再構成前のDN2のステージで既に発現が見られること、2)発現型Valpha14遺伝子再構成はDN4のステージで見られること、3)DN4ステージでは、Valpha14遺伝子はJalpha18を含む限られたJ遺伝子とin-frameで再構成していること、4)DN4細胞をNotchリガンド発現OP9ストローマ細胞上で共培養することにより、成熟NKT細胞を誘導できること、などの知見を見出した。これらの結果は、これまで知られていたNKT細胞分化プロセスとは全く異なるもので、NKT細胞が胸腺内のおけるT細胞分化過程初期において既に前駆細胞として運命づけられている可能性を示唆するものである。NKT細胞分化の場の研究:成熟NKT細胞の核を未受精卵に移植する事によって成熟NKT細胞を初期化する事に成功した。このNKT細胞クローンマウスから複数のES細胞(NKT-nt ES細胞)を樹立した。このNKT-nt ES細胞をNotchリガンド発現OP9ストローマ細胞上で共培養することにより分化成熟したNKT細胞を誘導できることを見出した。共培養途中の細胞の表現型を基に細胞を分画し、さらに共培養を行うことで、NKT細胞前駆細胞の同定に成功した。NKT細胞分化の場を同定する光るNKT細胞:Calpha下流にIRES-EGFPを挿入したNKT-ES細胞の樹立に成功した。すでに5株のES細胞は培養系でNKT細胞を分化し、蛍光を発色する事が確認された。これによりNKT細胞が光るマウス(Valpha14-EGFPノックインマウス)を創出することができると考えられ、これをトレースすることによりこれまで解析が困難であったNKT細胞の分化経路を可視化することを計画している。既に再構成しているValpha14Jalpha18遺伝子座を有するNKT細胞分化のプロセスの研究:T細胞は胸腺に移動した前駆細胞がCD4/CD8ダブルネガティブ(DN;DN1からDN4に分画される)からCD4,CD

8ダブルポジティブ(DP)を経て、CD4あるいはCD8シングルポジティブ(SP)細胞へと分化することが知られている。この知見を参考に正常マウスの胸腺内NKT細胞の分化特性を解析した。NKT細胞を規定するVa14遺伝子発現は、1)T細胞レセプター遺伝子再構成前のDN2のステージで既に発現が見られること、2)発現型Valpha14遺伝子再構成はDN4のステージで見られること、3)DN4ステージでは、Valpha14遺伝子はJalpha18を含む限られたJ遺伝子とin-frameで再構成していること、4)DN4細胞をNotchリガンド発現OP9ストローマ細胞上で共培養することにより、成熟NKT細胞を誘導できること、などの知見を見出した。これらの結果は、これまで知られていたNKT細胞分化プロセスとは全く異なるもので、NKT細胞が胸腺内のおけるT細胞分化過程初期において既に前駆細胞として運命づけられている可能性を示唆するものであり、2)、3)の結果について、PLoS One誌に発表した。NKT細胞分化の場の研究:成熟NKT細胞の核を未受精卵に移植する事によって成熟NKT細胞を初期化する事に成功した。このNKT細胞クローンマウスから複数のES細胞(NKT-nt ES細胞)を樹立した。このNKT-nt ES細胞をNotchリガンド発現OP9ストローマ細胞上で共培養することにより分化成熟したNKT細胞を誘導できることを見出した。共培養途中の細胞の表現型を基に細胞を分画し、さらに共培養を行うことで、NKT細胞前駆細胞の同定に成功した。NKT細胞分化の場を同定する光るNKT細胞:Calpha下流にIRES-EGFPを挿入したNKT-ES細胞の樹立に成功した。すでに5株のES細胞は培養系でNKT細胞を分化し、蛍光を発色する事が確認された。これによりNKT細胞が光るマウス(Valpha14-EGFPノックインマウス)を創出することに成功し、これをトレースすることによりこれまで解析が困難であったNKT細胞の分化経路を可視化することを計画している。NKT細胞分化のプロセスの研究:T細胞は胸腺に移動した前駆細胞がCD4/CD8ダブルネガティブ(DN;DN1からDN4に分画される)からCD4,CD8ダブルポジティブ(DP)を経て、CD4あるいはCD8シングルポジティブ(SP)細胞へと分化することが知られている。
選択ドーピングのできる高温超伝導母体結晶の開発と超伝導体PN接合の試作

高温超伝導体のキャリアーのタイプを決めているのは、結晶構造においてCu原子をとり囲む頂点酸素の有無であると経験的に考えられてきた。現在までにP型、N型両タイプにドーピングできるCu酸化物はみつかっていない。しかし、様々なスペクトロスコピーを用いて検討した結果、キャリアータイプを決めているのはCuO^2面内のCuとOとのマーデルングポテンシャルの差であって、頂点酸素の有無は間接的な要因であることがわかってきた.そこで注目したのは、典型的なP型高温超伝導体YBa_2Cu_3O_7(Y123)のYをPrで全置換したPrBa_2Cu_3O_7(Pr123)である.Y123の布土類置換体のうちPr123だけが超伝導性を示さないことはよく知られている.その原因がPr123ではマーデルングポテンシャルの差が小さく、P型ドーピングしにくいというところにあることが本研究で解明された.Pr123の状況はN型ドーピングに有利である.そこで、Prの一部をCeに、Baの一部をLaに、またOの一部をFに置換するなど一連のN型ドーピングを試みた.現在のところ常圧下での元素置換は難かしく、高圧下での合成処理を計画している.近年、Pr123とY123との積層超格子が多くの研究機関で作製されており、Pr123を絶縁体層とする良質なSIS接合がつくられ始めている.もし、Pr123がN型の超伝導体になることが実証されれば、この種合は自動的に超伝導体PN接合となる.その時、初めて超伝導体PN接合で何が起こるか、高温超伝導独自のエレクトロニクスへの道が拓かれるかどうかが試されるであろう.同時に、これは超寺導状態において、P型N型クーパー対に意味があるかどうかという基本的な問いに解答を与えるものであると期待される.高温超伝導体のキャリアーのタイプを決めているのは、結晶構造においてCu原子をとり囲む頂点酸素の有無であると経験的に考えられてきた。しかし、様々なスペクトロスコピーを用いて検討した結果、キャリアータイプを決めているのはCuO^2面内のCuとOとのマーデルングポテンシャルの差であって、頂点酸素の有無は間接的な要因であることがわかってきた.そこで注目したのは、典型的なP型高温超伝導体YBa_2Cu_3O_7(Y123)のYをPrで全置換したPrBa_2Cu_3O_7(Pr123)である.Y123の布土類置換体のうちPr123だけが超伝導性を示さないことはよく知られている.その原因がPr123ではマーデルングポテンシャルの差が小さく、P型ドーピングしにくいというところにあることが本研究で解明された.Pr123の状況はN型ドーピングに有利である.そこで、Prの一部をCeに、Baの一部をLaに、またOの一部をFに置換するなど一連のN型ドーピングを試みた.現在のところ常圧下での元素置換は難かしく、高圧下での合成処理を計画している.近年、Pr123とY123との積層超格子が多くの研究機関で作製されており、Pr123を絶縁体層とする良質なSIS接合がつくられ始めている.もし、Pr123がN型の超伝導体になることが実証されれば、この種合は自動的に超伝導体PN接合となる.その時、初めて超伝導体PN接合で何が起こるか、高温超伝導独自のエレクトロニクスへの道が拓かれるかどうかが試されるであろう.同時に、これは超寺導状態において、P型N型クーパー対に意味があるかどうかという基本的な問いに解答を与えるものであると期待される.本年度は、P型、N型両タイプのド-ピング可能んば酸化物超伝導体を開発する目的で(1)すでに知られているP型超伝導体の母体結晶へのN型ド-ピングの試みと(2)両タイプのド-ピング可能な母体結晶の設計指針を探求した。すでに知られている高温超伝導体のキャリア-タイプは、Cu原子をとりまく頂点酸素の有無で決まるという説を本研究グル-プが1989年に提唱した。この説に反する事例は、これまで現れていない。しかし、多くの物質で電子構造や酸素とCuとのイオン化ポテンシャルの差を様々なスペクトロスコピ-手法を用いて検討した結果、典型的なP型高温超伝導体YBa_2Cu_3OでYをPrで置換したPrBa_2Cu_3O_7はN型にド-ピングできる可能性があることがわかってきた。Pr化合物はY系化合物の希土類置換体のうち唯一超伝導性を示さない物質として知られている。本研究により、その原因が、酸素とCuとのイオン化ポテンシャルの差が異常に小さく、他の希土類置換体に比べてP型ド-ピングしにくいためであることがわかった。このような状況はN型超伝導体母体結晶Nd_2CuO_4と同じであり、従ってN型ド-ピングの可能性を示唆するものとして理解できる。現在、Prの一部をCeに、或はBaの一部をLaに置換するなどのN型ド-ピングを試みており、この努力は次年度にも継続される予定である。近年、Pr化合物とY化合物との積層超格子が多くの研究機関で作製されており、Pr化合物を絶縁体層とする、かなり良質なSIS接合ができ始めている。

もしPr化合物がN型ド-ピングにより超伝導体化すれば、これは超伝導体PN接合ということになり、PN接合での現象の探求が可能になるものと期待される。高温超伝導体のキャリアーのタイプを決めているのは,結晶構造においてCu原子をとり囲む頂点酸素の有無であると経験的に考えられてきた。現在までにP型、N型両タイプにドーピングできるCu酸化物はみつかっていない。しかし,様々なスペクトロスコピーを用いて検討した結果,キャリアータイプを決めているのはCuO_2面内のCuとOとのマーデルングポテンシャルの差であって,頂点酸素の有無は間接的な要因であることがわかってきた。そこで注目したのは,典型的なP型高温超伝導体YBa_2Cu_3O_7(Y123)のYをPrで全置換したPrBa_2Cu_3O_7(Pr123)である。Y123の希土類置換体のうちPr123だけが超伝導性を示さないことはよく知られている。その原因がPr123ではマーデルングポテンシャルの差が小さく、P型ドーピングしにくいというところにあることが本研究で解明された。Pr123の状況はN型ドーピングに有利である。そこで,Prの一部をCeに,Baの一部をLaに,またOの一部をFに置換するなど一連のN型ドーピングを試みた。現在のところ常圧下での元素置換は難かしく,高圧下での合成処理を計画している。近年,Pr123とY123との積層超格子が多くの研究機関で作製されており,Pr123を絶縁体層とする良質なSIS接合がつくられ始めている。もし,Pr123がN型の超伝導体になることが実証されれば,この接合は自動的に超伝導体PN接合となる。その時,初めて超伝導体PN接合で何が起こるか,高温超伝導独自のエレクトロニクスへの道が拓かれるかどうかが試されるであろう。同時に,これは超伝導状態において,P型N型クーパー対に意味があるかどうかという基本的な問いに解答を与えるものであると期待される。
代数体の単数群と数の幾何学

1.代数体の単数基準の大きさの評価に関して、Silvermanの定理を改良し、より多くの体において実際の値に近くなるような評価を与えた。2.符号理論における部分体降下の重要性に注目し、有限体の拡大体において、直交基と呼ばれる基が常に存在することを示し、その基が符号の部分体降下において相対性を保存する重要な基であることを示した。3.円錐面およびその一般化の上で熱方程式を考えて、基本解を求めた。さらに、解析的な指数を計算して、位相幾何学的な量と一致することを部分的に示した。4.分岐したLC回路上に孤立波を走らせて分岐点における散乱の様子を数値シミュレーションによって調べた。5.単連結等質空間上の基点つきループ空間上のエネルギー形式に対応するOU作用素の基状態の一意性を示した。6.コンパクトRiemann多様体に値をとる道空間上で対数ソボレフの不等式を示した。
多種粒子系の格子気体の流体力学極限

気体の簡略化モデルである格子気体のうち特に多種粒子系を扱い、そのスケール極限である流体力学極限の証明を行った。この証明は3段階に分かれるが、1段目と2段目に相当する「スペクタクルギャップの評価」、「中心極限定理の分散」の部分の証明を行った。しかし、3段目の「極限の方程式の性質」の部分は残されている。またこのモデルと共通点の多い、「ジャンプ率が退化した粒子系」に関しても同様の結果を得ることができた。流体力学極限の研究は,(巨視的な)流体の運動を,流体を構成している(微視的な)粒子系の運動法則から理解しようとする試みです.気体の運動を考えると粒子系の運動法則はNewtonの運動方程式に従う気体分子の超多体系で1つ1つの気体分子を見れば各々は他の気体粒子との相互作用により,ランダムに動いているように見えるでしょう.しかしながら,時間ー空間に対して「良い」スケール変換をしてみれば決定論的なダイナミクス(流体の方程式)に従って時間発展しているように見えます.このように超多体系から時間ー空間に対して「良い」スケール変換をすることにより決定論的な方程式を導出することを総称して「流体力学極限」と呼びます.この「流体力学極限」の問題を数学的に厳密に導出したいのですが,残念ながら現段階では困難でありますので,流体の方程式が導出されるメカニズムを保持しつつ,かつ数学的には厳密に「流体力学極限」をとることができるモデルを考えます.その1つのモデルが格子気体モデルです.本年度は昨年度に引き続き「多種粒子系の流体力学極限」を導出することを目的として,「中心極限定理の分散」の研究を行うと共に,このモデルと共通点の多い「ジャンプ率が退化した格子気体の流体力学極限」を同時に考えました。「中心極限定理の分散」に関しては予想通りの結果を得ました。一方で極限として表れる非線形拡散方程式系の解析が予想に反してうまくいかず,全体としては難航しています。「ジャンプ率が退化した格子気体の流体力学極限」に関しては昨年度に行った研究をさらに発展させる形で研究を行うことによりよいスペクトルギャップの評価を得て,論文にまとめました。流体力学極限の研究は,(巨視的な)流体の運動を,流体を構成している(微視的な)粒子系の運動法則から理解しようとする試みです.気体の運動を考えると粒子系の運動法則はNewtonの運動方程式に従う気体分子の超多体系で1つ1つの気体分子を見れば各々は他の気体粒子との相互作用により,ランダムに動いているように見えるでしょう.しかしながら,時間ー空間に対して「良い」スケール変換をしてみれば決定論的なダイナミクス(流体の方程式)に従って時間発展しているように見えます.このように超多体系から時間ー空間に対して「良い」スケール変換をすることにより決定論的な方程式を導出することを総称して「流体力学極限」と呼びます.この「流体力学極限」の問題は物理的には流体の方程式が導出されていますが,数学的に厳密に導出されているとは言いがたい状態です.考える超多体系としてNewtonの運動方程式を考えるのが自然でありますが,残念ながら現段階では困難でありますので,流体の方程式が導出されるメカニズムを保持しつつ,かつ数学的には厳密に「流体力学極限」をとることができるモデルを考えます.その1つのモデルが格子気体モデルです.本年度は昨年度に引き続き「多種粒子系の流体力学極限」を導出することを目的に「極限で現れる非線形拡散方程式系の解析」と「拡散方程式系の拡散係数の滑らかさ」またこのモデルと共通点の多い「ジャンプ率が退化した格子気体の流体力学極限」を研究しました.「拡散方程式系の拡散係数の滑らかさ」に関しては十分な結果を得ましたが,「非線形拡散方程式系の解析」では特に最大値原理(に対応するもの)がうまくいかず,最大値原理を仮定すれば流体力学極限が成立するという結果となりました.「ジャンプ率が退化した格子気体の流体力学極限」に関しては「中心極限定理の分散」を得ることができました.気体の簡略化モデルである格子気体のうち特に多種粒子系を扱い、そのスケール極限である流体力学極限の証明を行った。流体力学極限の研究は,(巨視的な)流体の運動を,流体を構成している(微視的な)粒子系の運動法則から理解しようとする試みです.気体の運動を考えると粒子系の運動法則はNewtonの運動方程式に従う気体分子の超多体系で1つ1つの気体分子を見れば各々は他の気体粒子との相互作用により,ランダムに動いているように見えるでしょう.しかしながら,時間ー空間に対して「良い」スケール変換をしてみれば決定論的なダイナミクス(流体の方程式)に従って時間発展しているように見えます.このように超多体系から時間ー空間に対して「良い」スケール変換をすることにより決定論的な方程式を導出することを総称して「流体力学極限」と呼びます.この「流体力学極限」の問題を数学的に厳密に導出したいのですが,残念ながら現段階では困難でありますので,流体の方程式が導出されるメカニズムを保持しつつ,かつ数学的には厳密に「流体力学極限」をとることができるモデルを考えます.

その1つのモデルが格子気体モデルです.本研究の目標である「多種粒子系の流体力学極限」を導出するときに問題を3つに切り分けて考えましたが、そのうち「多種粒子系のスペクトルギャップの評価」「中心極限定理の分散」の研究を行いました。これらの問題は「流体力学極限」の導出で鍵になる評価であると同時に、特に「スペクトルギャップの評価」はそれ自体だけ見ても、確率論として、解析学として重要な問題です。本年度の目標である「多種粒子系のスペクトルギャップの評価」に関して十分な結果を得て、論文にまとめました。またこのモデルに似た他の重要なモデル「simple exclusion processes with degenerate rate」に関しても同様なスペクトルギャップの評価を得ました。「中心極限定理の分散」に関して研究を進めました。本年度は予定通り「中心極限定理の分散」の研究を行い予想通りの結果を得た。一方予想していなかった「極限の非線形拡散方程式系」の解析が必要であることが判明したが,来年度に予定していた「拡散係数の滑らかさ」の研究とあわせて取り組むべき問題であると予想し,研究中である。「スペクトルギャップの評価」は予想以上の結果を得た。「中心極限定理の分散」に関してはほぼ計画通りの状況である。「コンピュータシミュレーション」が異動の関係で遅れている。本年度は予定していた「拡散係数の滑らかさ」の研究とあわせて,「極限の非線形拡散方程式系」の研究を行うことで「多種粒子系の流体力学極限」を完成させる。「コンピュータシミュレーション」が少し遅れているが、その他の計画に関しては予定通り進んでいるので、当初計画とおり、「中心極限定理の分散」「拡散係数の滑らかさ」の問題に切り分けて、先行研究の方法などを取り入れつつ、順次進めていく。また「コンピュータシミュレーション」に関して、随時進めていく。当初計画通り、「拡散係数の滑らかさ」の研究を進めるとともに「極限の非線形拡散方程式系」の研究を順次進めていく。それに伴い、情報収集、ディスカッションを行い、結果が出次第、論文にまとめ、学会などで発表を行う。当初計画通り、「中心極限定理の分散」「拡散係数の滑らかさ」の問題に切り分けて、順次進めていく。それに伴い、情報収集、ディスカッション、コンピュータシミュレーションを行い、結果が出次第、論文にまとめ、学会などで発表を行う。