hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
力覚提示を伴う一対多外科手術技能伝達による学習効果の検証

低侵襲な腹腔鏡手術の訓練システムとしてVR技術を用いたシミュレーションシステムが浸透している。しかしその実態は、教育に時間を避けない外科医が適切な指導を行わなければ、有効な学習効果は得られない。本研究は、複数の医学生や研修医を同時に指導できるシミュレーションシステムと指導法を提案し、その評価を行ったものである。このシステムでは、複数の手術シミュレータをネットワーク接続し、指導医の規範操作を各学生が用いるシミュレータ上で再現することができる。手術部位の映像だけでなく、手術器具を操作する手元の映像や操作の進め方を学生の「手を添える」ように誘導し学習させる。その有効性を検証した。本研究では、手術に必要な基本手技を学習する簡易シミュレータを複数作成する.一人の指導医がシミュレータ上で正しい手技を行い、その過程をネットワークを介して被訓練医(医学生)が使用するシミュレータ上で同時に提示(再現)するものである.手技の「なぞり」による複数生徒の同時学習効果を検証することが、本研究の目的である。初年度は、シミュレータの作成を行った。先行研究により構築された試作機を改良することで、目的の動作および学習の検証が可能となるよう再構築を行った。1台を教師用、残り2台を生徒用に割り当てるべく、3台のシミュレータを作成し、さらに改良を続けている。生徒用シミュレータの台数が計画より少なくなったが、本年度後半に予定している予備実験の結果をみて、台数の追加を検討する。本研究の実用面での目的は、臨床実習(ポリクリ)での手技訓練の効率化、省力化であり、生徒用に56台のシミュレータが必要である。また、地域医療圏での遠隔訓練の需要もあり、ネットワーク経由での学習効果の検証も行う。作成中のシミュレータでは、ネットワークを介した動作の連動に「なぞり」だけでなく、操作中の手元映像の配信、単独での手術シミュレーション動作、操作記録機能などを盛り込んでおり、それらの学習に対する効果も検証する。本研究は,手術に必要な基本手技を学習するシミュレータを題材に,一人の指導医が複数学生のシミュレータによる学習を指導する際の効率の良い手法をシステム化し,その検証を行うものである.本手法では,指導医が正しい手技を行い,その動作をネットワークを介して被訓練医(学生)群が使用するシミュレータ上で同時に提示(再現)し,学生はその動きを「なぞる」ことで学習するというものである.平成23年度はこれまでに作成した腹腔鏡手術シミュレータ2基を用いて,予備実験を行った.訓練する手技として腹腔鏡手術下での肝臓の圧排をとりあげた.これは胆嚢に対する手術を行う際に,覆いかぶさる肝臓を術野空間を確保できる位置まで適切な力で押し上げる操作である.外科医によるシミュレータの操作により,術野映像と操作データ(力覚データ),及び術具(鉗子)を操作する手元映像を収集し,教師データを作成した.7名の学生被験者に学習させた.学習は,手技映像のみ,手技映像と手元映像,これらに力覚提示(なぞり)を加えた3パターンで23日の間隔をあけて行った.ここでは,学習効果の評価は,肝臓の把持位置,圧排後の鉗子位置,タスク遂行時間,主観アンケートで行った.この結果,位置精度,遂行時間で有効性が認められた.この実験から,システムの改良すべき点や1対多で指導した際の学習評価で考慮すべき事項等の知見が得られた.本研究では、腹腔鏡手術を例にとって一人の指導医が複数の被訓練医(医学生)を指導するシステムを構築し、その技能伝達における学習効果を検証した。このシステム上では、一人の指導医がシミュレータ上で正しい手技を行い、その過程をネットワークを介して被訓練医(医学生)が使用するシミュレータ上で同時に提示(再現)するものである.システムの基本的な動作は、指導医の動きを被訓練医が「なぞる」ことを可能にするもので、これにより被訓練医が自分の操作を修正し、学習する.また、指導医の鉗子を持つ手元の動作映像を配信することで、動作の学習を補助する仕組みも組み合わせた。学習評価対象とした手術手技は、胆嚢部位の処置を進めるための肝臓の圧排という比較的単純な動作である。指導医の模範となる手技をシミュレータ上で行い、その手元映像、術野のシミュレーション映像、鉗子操作データを記録し、次の3つの学習条件で分けた被験者群にそれぞれ異なる組み合わせの情報を与えて学習させ、動作の精度を比較した。A群:指導医の手元映像と術野映像を事前に観察して、実習する(従来の学習パターン)、B群:Aの条件に加え、指導医の手元映像を見ながら実習する、C群:Bの条件に加え、指導医の鉗子動作をなぞった後、実習するこの結果、C群はA群に比して、動作精度、遂行時間の短さについて有意に優れていた。

B群はA群に対して、動作精度は向上しているが、遂行時間については有意な差が見られなかった。いずれの群に対しても、指導医は模範手技の映像、操作データの提示のみを行なっているので、指導医の負担に対する学習効果が認められたといえる。昨年度(平成23年度)に既に被験者を用いた試行実験を行なっており、一定の成果が得られている。24年度が最終年度であるため、記入しない。試行実験の結果に基づいて、本年度はさらにシステムに改善を加え、最終的な評価実験を行う予定である。
空間上に与えられたベクトル束の拡張可能問題

交付申請書に記載した計画にもとづいて研究した結果、いくつかの成果を得た。以下、【L^n】(q)は、modqレンズ空間を意味するものとする。1.まず【L^n】(【2^2】)上の複素束の拡張不可能性を研究し、その証明に必要な予備定理のいくつかは【L^n】(【2^a】)に対しても考察した。【L^n】(【2^2】)上の複素束ξで次の束に安定同値なものを考える。もしも、次の条件【i】【ii】をみたす整数Mがあれば、M>Nでありξは【L^m】(【2^2】)上に拡張不可能である。その条件は、【i】【ii】2.次に、【L^n】(q)が(2N+1+k)次元ユークリッド空間1R(k>0)にはめこまれているとし、fをそのはめこみとする。fの法束vのw次テンソル積【V^w】=V【x!○】...(w)...【x!○】Vの複素化C(【V^w】)のバンドルの性質とその拡張不可能性を研究して次の結果を得た。次の条件【iii】【iv】をみたす偶数MがあればC(【V^w】)は【L^M】(q)上に拡張不可能である。(なおC(【V^w】)は次の形の束:に安定同値であり、その{Ai}を明確に求める事もできる。)その条件とは、【iii】【k^w】<M<【2^(b-1)】,(iv)ここにB=ΣAi(1≦Oddi≦q/2-|),である。(iv)ここにB=ΣAi(1≦Oddi≦q/2-|),である。3.2においてw=1とおき、MをM=1+kにとりうるならばC(【V^w】)は【L^k】(q)に拡張可能、【L^(k+1)】(q)に拡張不可能であるという結果もうる。以上は実施計画の(1)(3)を中心とする成果の概要である。その他の成果として次がある。4.カテゴリーのK群と類似のK群を構成しているが、その基礎的部分を整備検討した。しかし拡張問題ヘの応用までには至っていない。5.各研究分担者も役割分担に応じて研究を行った。当課題と関係領域科学との関連問題をさらに研究してみたい。
有機デバイスの動作環境における価電子状態の断層解析

有機ー金属,有機ー半導体といった有機デバイスにおいて動作環境下(電圧印加)でどのような電子準位接続が生じるかに着目し,最先端の電子分光や電子放射顕微鏡を駆使して,真空準位,価電子バンドなどを断層的に分析し,界面も含めたデバイスの系全体における電子準位接続の3次元マッピングを行った.特にフェルミ準位近傍に出現する電子状態の理解を深めることで,新規デバイス作製にとって重要な要素となる電荷注入障壁や電荷輸送特性を自在に制御するための指針を与えることが出来た.本研究は,有機ー金属,有機ー半導体といった有機デバイスにおいて動作環境下(電圧印加,光照射)でどのような電子準位接続が生じるかに着目する.最先端の電子分光や電子放射顕微鏡を駆使して,真空準位,価電子バンドなど,固体マテリアルの電子物性を左右する準位を断層的に分析し,界面も含めたデバイスの系全体における電子準位接続の3次元マッピングを行う.特にフェルミ準位近傍に出現する電子状態(そのエネルギー位置や空間分布を含めた状態密度)の理解を深めることで,新規デバイス作製にとって最も重要な要素となる電荷注入障壁や電荷輸送特性を自在に制御するための指針を与える.実験装置の整備を行い,有機デバイスを作製できる真空槽を構築した.異種基板上にジナフトチエノチオフェン分子薄膜を作製し,その電子状態解析を行った.薄膜の集合状態や価電子状態が金基板上と自己組織化単分子膜基板上では異なることを見出した.シリコン自然酸化膜上にペンタセン薄膜を作製し,その薄膜の集合状態を光電子顕微鏡で追跡した.ペンタセン薄膜はフラクタル成長することが確かめられた.有機電界効果トランジスタを模した試料を真空槽内で作製し,その価電子状態を電子分光で明らかにした.高電位側の電極付近でペンタセンバンドのエネルギーが大きく変化することを見いたした.金基板上のジナフトチエノチオフェン,ジベンゾペンタセン分子の電子状態の解析をを第一原理計算で行った.本研究は,有機ー金属,有機ー半導体といった有機デバイスにおいて動作環境下(電圧印加,光照射)でどのような電子準位接続が生じるかに着目する.最先端の電子分光や電子放射顕微鏡を駆使して,真空準位,価電子バンドなど,固体マテリアルの電子物性を左右する準位を断層的に分析し,界面も含めたデバイスの系全体における電子準位接続の3次元マッピングを行う.特にフェルミ準位近傍に出現する電子状態(そのエネルギー位置や空間分布を含めた状態密度)の理解を深めることで,新規デバイス作製にとって最も重要な要素となる電荷注入障壁や電荷輸送特性を自在に制御するための指針を与える.金単結晶基板上にピセン分子薄膜を作製し,その電子状態解析を行った.単分子層から多層膜へ膜厚が変化すると,集合状態や価電子状態が変化することを見出した.シリコン自然酸化膜上にペンタセン薄膜を作製し,その薄膜の集合状態を光電子顕微鏡で追跡した.ペンタセン薄膜はフラクタル成長することが確かめられ,フラクタル次元の解析を行った.有機電界効果トランジスタを模した試料を真空槽内で作製し,その価電子状態を電子分光で明らかにした.ペンタセンバンドの結合エネルギーは各観測場所で異なることが見出され,特に高電位側の電極付近でが大きく変化していることが分かった.金基板上のペンタセン,ピセン分子の電子状態の解析をを第一原理計算で行った.特にペンタセンについてはバイアス印加状態を仮定した計算も行い,有機ー金属界面で生じるポテンシャルを比較検討した.平成27年度の研究計画は以下の通りであった.デバイス動作環境下での電子状態解析.電極を備えた,デバイスを模した試料作製を行い,次のようなカテゴリー区分をつけてカテゴリー間のフィードバックをかけながら効率よく解析する.(i) PEEMによる仕事関数(真空準位)の二次元マッピング,(ii) UPS,MAESによる価電子バンドベンディングの解析電界効果トランジスタを模した試料については,解析が順調に進んだ.デバイス動作環境の第一原理計算については当初困難と思われていたが,モデル系を工夫することにより計算できるようになった.有機太陽電池を模した試料についてはまだ実現できていないが,平成28年度の課題としたい.本研究は,有機ー金属,有機ー半導体といった有機デバイスにおいて動作環境下(電圧印加,光照射)でどのような電子準位接続が生じるかに着目する.最先端の電子分光や電子放射顕微鏡を駆使して,真空準位,価電子バンドなど,固体マテリアルの電子物性を左右する準位を断層的に分析し,界面も含めたデバイスの系全体における電子準位接続の3次元マッピングを行う.特にフェルミ準位近傍に出現する電子状態(そのエネルギー位置や空間分布を含めた状態密度)の理解を深めることで,新規デバイス作製にとって最も重要な要素となる電荷注入障壁や電荷輸送特性を自在に制御するための指針を与える.金,銅の異なる基板上にペンタセン,ピセンの単分子膜多分子膜を作製し,その電子状態を電子分光法で明らかにした.金基板上単分子膜では,有機ー金属間の相互作用は弱く,物理吸着(弱い化学吸着)で存在していることが分かった.一方,より有機ー金属相互作用が強い銅基板上では,最高非占軌道(HOMO)と最低空軌道(LUMO)のギャップ間に新しい電子状態(化学吸着誘起準位;CIGS)が形成されることが分かった.

これらの実験事実は第一原子計算の結果からも支持され,CIGSの起源についても明らかになった.電荷注入障壁に大きな影響を及ぼす真空準位シフト(仕事関数変化)についても実験解析を行った結果,二種の金属・有機分子の組み合わせにおいて,単分子層形成時にシフト量は飽和することが明らかになった.すなわち,電荷注入障壁は有機ー金属界面で形成されることが示唆された.有機ー金属,有機ー半導体といった有機デバイスにおいて動作環境下(電圧印加)でどのような電子準位接続が生じるかに着目し,最先端の電子分光や電子放射顕微鏡を駆使して,真空準位,価電子バンドなどを断層的に分析し,界面も含めたデバイスの系全体における電子準位接続の3次元マッピングを行った.特にフェルミ準位近傍に出現する電子状態の理解を深めることで,新規デバイス作製にとって重要な要素となる電荷注入障壁や電荷輸送特性を自在に制御するための指針を与えることが出来た.平成26年度の研究計画は下記の通りだった.(1)実験装置の整備,超高真空電子分光装置及び光電子放射顕微鏡の整備を行う.(2)金属(電極)ー有機層,絶縁層ー有機層の電子分光測定,デバイス動作前の電子状態解析を電子分光で行う.(3)第一原理計算による電子準位接続の理論的解析,電子分光実験で得られた知見を理論的に説明するために,第一原理計算による電子状態解析を行う.この3項目ともほぼ計画通りに進展出来た.特に,(2)については電圧印加状態の電子分光測定にも成功した.平成28年度は昨年度と同様,デバイス動作環境下での電子状態解析を行う.電極を備えた,デバイスを模した試料作製を行い,以下のようなカテゴリー区分をつけてカテゴリー間のフィードバックをかけながら効率よく解析する.(i)PEEMによる仕事関数(真空準位)の二次元マッピング,(ii) UPS,MAESによる価電子バンドベンディングの解析また,第一原理計算による電子準位接続の理論的解析をさらに進め,電子分光実験で得られた知見を理論的に説明できるよう試みる.有機太陽電池を模した試料についても実現し,電子状態観測を行う予定である.今年度は最終年度に当たるため,以上の研究成果の発信を積極的に行う.表面科学,電子分光平成27年度以降はデバイス動作環境下での電子状態解析を行う.電極を備えた,デバイスを模した試料作製を行い,以下のようなカテゴリー区分をつけてカテゴリー間のフィードバックをかけながら効率よく解析する.(i)PEEMによる仕事関数(真空準位)の二次元マッピング真空部品,電子部品で一部の消耗品を次年度に使用することになったため.少額のため次年度に繰り越した.真空部品,電子部品として使用する.消耗品として使用する.
メサンギウム細胞特異遺伝子(メグシン)改変マウスにおける腎炎発症機序の解明

本研究は、糸球体メサンギウム細胞高発現新規機能遺伝子"メグシン"の病態生理学的意義を解明し、我々が作製したメグシン高発現マウス(メグシンTg)のメサンギウム増殖性糸球体腎炎自然発症の分子機序を明らかにすることを目的とし、将来の腎炎に対するゲノム創薬に有用な評価系モデルの確立をめざす。メグシンTgは、20週令頃から腎糸球体メサンギウム領域に免疫複合体沈着が亢進し、40週令ではヒトのメサンギウム増殖性糸球体腎炎と類似の病理像(メサンギウム細胞増殖、メサンギウム基質増生、免疫複合体沈着)を呈する。また発症前に腎負荷(抗糸球体基底膜抗体)を与えると、野生型に比し基質増生が持続し糸球体修復がかなり遅延することが明らかとなった。このことよりメグシンTgはメサンギウム基質の機能異常を呈し糸球体腎炎に至ることが明らかにされた。そこで評価系モデルとしての有用性を向上させるために、メグシンTgマウスの遺伝子背景改変(C3H, Balb/c)、多重遺伝子改変(自己免疫疾患モデルマウス、あるいは糖尿病性腎炎モデルマウスとの交配)、腎障害負荷(片腎摘出)などによる、高発症及び病像の均一化を試みた。その結果、1)メグシンTgに片腎摘出を施行すると20週令における糸球体障害率が亢進、2)ヒトメグシン高発現のMRL/lpr(自己免疫疾患モデルマウス)マウスは糸球体障害が有意に加速、3)メグシンTgマウスの腎炎発症率や進展の程度はマウスの遺伝子背景にほとんど依存しないことなどが明らかにされた。メサンギウム細胞特異的高発現遺伝子(メグシン)の過剰発現マウス(メグシンTg)の腎病理を経時的に検討したところ、10-12週令までは病理学的変化をまったく認めないが、約20週令に至ると有意に免疫複合体沈着が亢進し、約40週令ではヒトのメサンギウム増殖性糸球体腎炎と類似の病理像(メサンギウム細胞増殖、メサンギウム基質増生、免疫複合体沈着)を呈することが明らかとなった。また、病理所見を呈する前のメグシンTg(10週令)と同週令の野生型マウスに抗糸球体基底膜抗体を投与し、糸球体障害の程度/経過を両群で比較検討した。その結果、野生型マウスでは投与後7日までは急激なメサンギウム基質増生が認められ、その後28日には糸球体障害がほぼ正常に修復されるのに対し、メグシンTgは投与後28日まで基質増生が持続的に認められ、糸球体修復がかなり遅延することが明らかとなった。このことより、メグシンTgは病理像を呈する前から糸球体機能、少なくとも糸球体障害修復能に異常が生じていることが明らかとなった。さらにメグシンの腎臓における病態生理学的意義の分子レベルでの解明を目指して、メグシンTgと同腹野生型マウスからメサンギウム細胞を単離培養し、microarrayによる発現遺伝子プロファイルを作製、両群において発現変動がみられる遺伝子の検索を行った。予備的な解析結果から、いくつかの遺伝子、特に基質のリモデリングに関与するプロテアーゼや転写因子などの発現変動が確認でき、メグシンTgにおける腎炎自然発症の分子機序解明の手がかりが得られた。将来の腎炎に対するゲノム創薬に有用な評価系モデルの確立をめざし、我々が作製した糸球体メサンギウム細胞高発現新規機能遺伝子"メグシン"の高発現マウス(メグシンTg)のin vivo評価系モデルのとしての改良を試みた。ヒトメグシンTgマウスは40週令でヒトのメサンギウム増殖性糸球体腎炎と類似の病理像を自然発症することから、腎疾患予防・治療薬リード化合物のin vivo評価系腎炎モデル動物として有用であることが示されている。

しかし、均一な評価系モデル動物としては、より早期に高発症するように改良する必須性がある。その目的でメグシンTgマウスの遺伝子背景改変(C3H, Balb/c)、多重遺伝子改変(MRL/lpr, db/db)、腎障害負荷(片腎摘出)などを試み、腎障害進展の加速を試みた。その結果、1)メグシンTgに片腎摘出を施行すると20週令における糸球体障害率が野生型で2.8±3.1%に対し、メグシンTgで7.3±3.3%と亢進する事が認められた、2)MRL/lpr(自己免疫疾患モデルマウス)との交配で得られたヒトメグシン高発現MRL/lprマウスは、対照のMRL/lprに比してメサンギウム基質への免疫複合体沈着が早期から認められ、それに伴って糸球体障害が有意に加速することが示された、3)メグシンTgマウスの遺伝子背景をC57BL/6、C3H、あるいはBalb/cに変え、各群における腎炎発症率、糸球体障害程度を比較検討してみたが、遺伝子背景による有意な差は認められなかった。また、メグシン遺伝子欠損マウス(メグシンKO)の作製を完了し、遺伝子背景をcongenic化する目的でC57BL/6あるいはBalb/cともどし交配を4世代終了した。
東アジア美術における人のかたち

1.研究会の開催美術史以外の領域の研究者を交えた討議を行い、東アジア美術史における人のかたちが、いかなる問題空間を持つのかについて検討を加えた。2.基礎資料の収集1)日本美術協会・明治美術会等、明治期における展覧会の出品目録のデータベース化を断続し、人のかたちの美術界に占める位置、主題の傾向分析等の基礎の形成につとめた。2)本研究に重要な彫刻・絵画作品について、調査・撮影を行った。3.各論的研究資料収集と並行して、1)裸体表現、2)群像表現、3)人のかたちの意味生成機能、の諸問題を研究参加者が分担して考察し、その一部は成果を公表した。4.研究成果の統合と公表本研究の成果を統合し、研究報告書を刊行し、また作成したデータベースの公開の準備を行った。東アジア美術における〈人のかたち〉のもつ意味を下記の研究によって明らかにした。1.研究会の開催西洋美術史、歴史学、文化人類学等、異なった視点をもつ研究者を交え、本研究テーマに関わる種々の問題点、方法論等を検討した。本年度の主な研究発表は、佐藤康宏(文化庁美術工芸課)「美術史再考」、米倉廸夫「肖像画をはばかる」、長岡龍作『「人のかたち」と「仏のかたち」の間-平安初期の山の像』、島尾新「日本美術における人のかたち-異種・異形・異様-」などである。また、平成4年9月に開催された国際シンポジウム「東アジア美術における人のかたち」の報告書(平成6年3月刊)の刊行作業を行なう過程で、そこで論じられ、提起された諸問題を整理し、探求を深めることができた。2.基礎資料の収集【.encircled1.】美術作品に表わされた「人のかたち」を抽出し、図像集を作成した。【.encircled2.】明治期における展覧会の出品目録をデータベース化し、主題としての「人のかたち」が、美術史上どのような位置を占めるかを分析した。【.encircled3.】裸体画の動向を社会史的視点から分析した。【.encircled4.】肖像画など、「人のかたち」を表現した作品を調査し、基礎資料の充実に務めた。3.各論的研究以上の基礎資料を踏まえ、個別の研究を行なった。その結果、「人のかたち」の問題が極めて多岐にわたることが改めて確認され、それらを全体的な問題意識の中で組み直すことが今後の課題となった。
放射光を利用した時間分割ラウエ法による酵素反応過程追跡実験法とトリガーの開発

Streptomyces caespitosusが体対外に分泌する蛋白質分解酵素SCNPは、中性pH付近で活性が最大になるので中性プロテアーゼとも呼ばれている。132個のアミノ酸残基(分子量14,400)から成り、活性に必須の亜鉛原子を1個持つ、いわゆる金属プロテアーゼである。ラウエ法による動的構造解析法の開発を行なうため以下の研究を行なった。[1]ラウエ法で測定した回折強度データの精度の検討:inhibitorとSCNPの複合体結晶を使い、PFでラウエ法によるデータ測定とワイセンベルグカメラによる通常のデータ測定を行なった。叉、自動4軸回折計で測定したデータとの差フーリエを活性部位周辺で計算した。この実験からラウエ法では10msec以下でデータ測定ができ、単色X線の場合よりも精度はわるいがinhibitorの電子密度は十分に見れること、従って動的構造解析に使えることが確認出来た。[2]フローセルを使った実験:SCNPにEDTAを作用させると活性部位に存在する亜鉛が除かれ、分子構造が変化し、最終的には結晶が壊れてしまう。この分子構造の変化を見るためにフローセルを試作し、これにSCNPの結晶を詰め、EDTAを含む母液を流しながらラウエ法でデータ測定を行なった。結晶が30分から1時間で壊れるようにEDTAの濃度を設定した。データは100msecごとに10msecのX線照射を5回行なったものを1枚のIPに記録した。合計10枚のIPを使って50回の照射を行なった。最初の予測通り、測定開始から約30分後結晶は完全に壊れ、回折を示さなくなった。しかし、IPに写った回折点が少し尾を引いており、5回のshotに対応する5個の回折点の間隔が短かった為、うまくデータ処理が出来なかった。[3]SCNPの反応速度のコントロール:ラウエ法ではミリ秒オーダーでデータ測定が出来るが、それでもSCNPの酵素反応速度を遅くすることが出来たら時分割構造解析は容易になる。そこで、SCNPの活性に関与している亜鉛原子を他の金属イオンに置き換え活性を比較した。その結果、コバルトに置き換えるとnativeのものより活性が少し減少することがわかった。叉、これら金属置換体SCNPの結晶化に成功した。
植物アクアポリンの機能解析とその制御メカニズムの解明

ナクアポリンは水を通過させるチャネルを構球する膜貫通聖タンパク質である。セリン残基9)リン酸化によってチャネルが開き、脱リン酸化によって閉じる。チューリップ花弁の開閉に関与する水チャネルを構成するアクアポリンの分子種を同定するために花弁由来の細胞質アクアポリン遺伝子4種類(TgP IP1-1,TgPIP1-2,TgPIP2-1,TgPIP2-2)をクローニングした。チューリップ花弁から調製した全RNからcDNAライブラリーを構築し、細胞膜アクアポリンの4種類の全長cDNAを単離しクローン化した。アミノ酸配列情報から、4種類ともにアクアポリンの別称であるPIP(Plasma Membrane Intrinsic Prote in)ファミリーに属することが判明した。TgPIP1-1とTgPIP1-2と名付けた2種類はPIP-1サブファミリーで両者の相同性は85%以上であった。それぞれのORFは286アミノ酸(分子量30515Da)、288アミノ酸(分子量30613Da)をコードする。これらは他の植物由来のPIP-1と85%および95%の相同性を示した。TgPIP2-1とTgPIP2-2と名付けた別の2種類は286アミノ酸(分子量30370Da)および281アミノ酸(分子量29852Da)をコードするORFであった。両者間の相同性が78%であり、他の植物のPIP2との相同性はそれぞれ85%および75%であった。これら4種類の遺伝子産物の分子ホモロジーモデリングの3次元構造は、水チャネルとして同定されているホウレン草と牛のアクアポリン-1の構造と完全にオーバーラップするものであった。アクアポリンの機能解析系を開発された岡山大学資源生物科学研究所の且原助教授の協力の下で、4種類の遺伝子産物の機能解析を、アフリカツメガエルの卵母細胞発現系で検証した。それぞれのcRNAを卵母細胞での発現ベクターpXBG-evlにサブクローニングし、採取した卵にマイクロインジェクションし24時間の発現時間の後に、卵を低張液にさらし、水の流入(水チャネルの活性)に起因する卵の破裂までの時間をビデオで録画して解析した。TgPIP1-1とTgPIP1-2およびTgPIP2-1での水チャネル活性はベクターのみの対照と大差を与えなかったが、TgPIP2-2発現卵では水のチャネル活性が4倍増加していることが確認された。またこの増加が1mMHgCl_2によって完全に消失した。約50%の活性がタンパクリン酸化酵素阻害剤、K252aの共存によって阻害されることも確認された。TgPIP2-2の翻訳産物がリン酸化を受けて水チャネルが活性化される可能性が強く示唆された。植物が温度に対する応答反応については、ヒートショックや低温ストレスを引き起こす温度で、多くの成果が得られているが、通常の温度域でのレスポンスを分子レベルで解明した例は殆どない。当研究室では、チューリップ花弁の温度依存的な開閉運動には水チャンネルを構成する膜貫通型タンパク質、アクアポリンのリン酸化と脱リン酸化が関与していることを明らかにした。チューリップ花弁細胞膜アクアポリン遺伝子をクローニングし一部機能解析に供した。現在までに相同性が高い2種類の全長アクアポリンcDNAをクローニングした。アミノ酸総数はそれぞれ、286と288であった。DNA塩基配列とアミノ酸配列の相同性から、PIP1サブファミリーに属すると結論された。これらのcRNAを作製し、アフリカツメガエル卵母細胞で発現可能なベクターに連結し、卵に注入して、一晩発現させ、浸透圧変化に基づく膨潤課程をビデオカメラで観察した。現在までに、ベクターのみを注入した対象との差を観察できていない。この事実は、卵母細胞での発現量が少ないことに起因すると考察している。しかし発現はいているが、カエルのリン酸化酵素との相性なども考慮すべきであろう。同様にチューリップ化弁から、TgPIP2-1,TgPIP2-2と名付けた2種類の全長及び全長の70%を有するcDNAをクローニングした。相同性検索から細胞膜アクアポリンのPIP2サブファミリーに属することが判明した。今後これらの遺伝子産物が水チャンネル構成タンパクとして機能していることの確認、花弁以外の根、茎、葉、球根における分布状況の比較などの研究により、温度依存的な水の移動に伴う花弁の開閉に関与するアクアポリンの分子種を明らかにし、この分子種がリン酸化、脱リン酸化されるメカニズムを明らかにする計画である。

これらは他の植物由来のPIP-1と85%および95%の相同性を示した。TgPIP2-1とTgPIP2-2と名付けた別の2種類は286アミノ酸(分子量30370Da)および281アミノ酸(分子量29852Da)をコードするORFであった。両者間の相同性が78%であり、他の植物のPIP2との相同性はそれぞれ85%および75%であった。これら4種類の遺伝子産物の分子ホモロジーモデリングの3次元構造は、水チャネルとして同定されているホウレン草と牛のアクアポリン-1の構造と完全にオーバーラップするものであった。アクアポリンの機能解析系を開発された岡山大学資源生物科学研究所の且原助教授の協力の下で、4種類の遺伝子産物の機能解析を、アフリカツメガエルの卵母細胞発現系で検証した。それぞれのcRNAを卵母細胞での発現ベクターpXBG-evlにサブクローニングし、採取した卵にマイクロインジェクションし24時間の発現時間の後に、卵を低張液にさらし、水の流入(水チャネルの活性)に起因する卵の破裂までの時間をビデオで録画して解析した。TgPIP1-1とTgPIP1-2およびTgPIP2-1での水チャネル活性はベクターのみの対照と大差を与えなかったが、TgPIP2-2発現卵では水のチャネル活性が4倍増加していることが確認された。またこの増加が1mMHgCl_2によって完全に消失した。約50%の活性がタンパクリン酸化酵素阻害剤、K252aの共存によって阻害されることも確認された。TgPIP2-2の翻訳産物がリン酸化を受けて水チャネルが活性化される可能性が強く示唆された。
保存肺の生活活性(viability)に及ぼす電磁波環境の影響に関する研究

上記研究課題に対する基礎デ-タ-を得るために、ラット摘出肺を各種保存液中に単純浸漬保存し、保存後の肺の活性の指標として、肺組織内ATP量の測定を行ない各種保存液の比較検討を行なった。[方法]SD系ラット(雄、谷重250g)を用い、全麻下に左開胸し左肺一葉を摘出、10°Cにて所定の時間、単純浸漬保存した。保存終了後、肺組織内ATP量を高速液体ワロマトグラフィ-法にて測定した。保存液としてUniversity of Wisconsin(UW)液、EuroーCollins(EC)液、Lactate Ringer(LR)液、lowpotassium dextran(LPD)液を用いた。測定値は各群37匹の平均値±SDで示した。[結果]対照とした摘出直後の肺ATP量は2.63±0.37(N=8)であった。保存開始後30分、2時間、6時間、24時間値は各々、UW液:3.27±0.51、3.10±0.18、3.06±0.26、2.55±0.48、EC液:2.91±0.16、2.90±0.23、2.11±0.35、1.98±0.25、LR液:3.03±0.45、2.95±0.15、1.80±0.31、1.17±0.13、LPD液:2.95±0.21、2.83±0.14、2.30±0.12、1.53±0.32(単位はいずれもμmole/g・wet weight)であった。[結論]各保存液とも保存2時間までは、摘出直後の対照値よりも高値を示し、保存中にATPが産生されていることが示唆され、また各保存液間に有意差を認めなかった。6時間保存ではUW液が他に比してATPが有意に保持され24時間保存ではUW液に次ぎ、EC液でATPが保持されたが、細胞外液類似組成のRL液、LPD液においてはATPの低下が顕著であった。以上の結果から、肺内ATP量を指標とした評価として、UW液の有用性が示された。
低エネルギーインフレーション模型における整合的宇宙論の構築とその観測的検証

インフレーションはビッグバン標準宇理論に内在する平坦性問題、地平線問題、モノポール問題などを一挙に解決し、さらに、現在観測される銀河や銀河団などの構造形成の種となる密度揺らぎをつくりだすことができる。特に最近の精密な宇宙背景輻射の温度揺らぎの観測から強く示唆されている。インフレーション模型は多岐にわたり、実隙にどのようなインフレーションが実現したのかは分かっていない。その中で、低エネルギーインフレーションはストリング理論におけるモヂュライの安定化やグラビティーノ問題の観点から有力な候補である。低エネルギーインフレーションの初期値問題を系統的に調べるという研究計画に基づき、研究をすすめた結果、初期値問題を自然に解決する為には、プラズマと熱的相互作用をし、原点において対称性が回復するnew inflation模型が魅力的であるという結論に至った。そこで80年代の研究動向を探った結果、超対称性の破れとインフレーションスケールに関して重要な関係が看過されている事に気がついた。具体的には、ゲージ相互作用を持つインフラトンがインフレーションを引き起こすためには、超対称性がインフレーションスケールよりも下に無ければならない、という事を初めて示した。更に、ニュートリノ振動実験とシーソー機構からその存在が示唆されているB-Lゲージ対称性に基づく低エネルギースケールインフレーション模型を構築し、超対称性がおよそPeVスケール以下に無ければならない事、それが現在LHC実験で示唆されている標準模型ヒッグス粒子質量と無矛盾であること、さらに、非熱的レプトジェネシス機構が自然に働く事で観測されているバリオン非対称性を説明できることを示した。これは宇宙初期進化と高エネルギー実験を結びつける非常に重要な成果となった。本研究は、低エネルギースケールインフレーションに着目し、従来より指摘されている理論的および観測的困難を克服する方法を系統的に調べることで、宇宙創生に関する新たな情報を引き出すことを目標にする。本年度は、低エネルギーインフレーションとして良く調べられているハイブリッドインフレーションに着目して研究を行った。標準理論を超える理論的枠組みとして超対称性理論が有力視されており、現在行われているLHC加速器実験においても超対称性粒子の発見が期待されている。超対称性は現在の真空においては破れていなければならず、その破れの大きさ、破れの伝達機構において重要なパラメターがグラビティーノ質量である。本研究において、グラビティーノ質量が与えるインフレーション模型への影響を非常に精密に評価した。具体的には、超対称性理論に基づくハイブリッドインフレーション模型において、スーパーポテンシャルの定数項(これがグラビティーノ質量を決める)が与えるインフレーションダイナミクスへの影響を評価した。これはこれまで見逃されていた重要な効果である。これによって、グラビティーノが重い場合には、インフレーションダイナミクスが必然的に大きな効果を受け、現在観測されている宇宙背景輻射の揺らぎの性質を満たすためには、これまでよりも許されるパラメータスペースが著しく狭められた。逆にいえば、宇宙論からグラビティーノが軽い方が好まれるという結論であり、ハイブリッドインフレーション模型がcosmic stringの観測などにより検証されれば、LHC実験におけるゲージメディエーションの示唆と共に、標準理論、標準宇宙論を超える新しい宇宙進化像に導く可能性が示されたことになる。
学習障害児における眼球運動制御と聴覚認知の研究

最近、学習障害児(LD児)において、眼球運動障害、聴覚認知障害が報告されている・平成10年度は、聴覚認知を検討しするために、ミスマッチ陰性電位(MMN)を用いた。音刺激系列に注意を払っていないときに、2種類の音を、一方を高頻度に他方を低頻度でランダムに提示しそれぞれの音に対するERP(event related potential)を得ると低頻度刺激によるERPから高頻度刺激によるERPを減じることによりMMNを得ることができる。MMNは被験者が音刺激への注意に関わらず出現することから脳における受動的な定位反応であると考えられている。文部省の規定したいわゆるLD児9名と対照群として10名の健常児にたいして次のような課題を行った。防音室内で坐り、ビデオを見せながらヘッドホーンにより高頻度(85%)の標準刺激と低頻度(15%)の逸脱刺激を与えた。それらは、(1)純音1000Hzと1050Hzのペア、(2)言語音刺激として/ba/wa/,(3)/da/ga/の3条件とした。被験者はビデオに集中し、提示される音の相異には注意を払わないようにしていた・EEGをFz,Cz,Pz,C3,C4から導出し加算処理した。総平均波形を見ると、両群でMMNの出現が3条件とも見られた。対照群では潜時は、/ba/wa/、純音、/da/ga/の順であったが、LD児群では/da/ga/の遅れが著明であった。MMNの平均振幅は、/da/ga/で対照群よりも低下していた。この傾向は注意欠陥多動障害(ADHD)の既往のあるLD児で著明であった。これらの結果は、LD児で/da/ga/の言語音の識別の困難性を示している。健常児では、年齢の発達とともに/ba/wa/,/da/ga/の識別がバランスよく発達しているのが見られたのに対してLD児群では、年齢との相関は全く見られなかった。
RSKキナーゼ群の機能差を生み出す分子基盤の解明と阻害剤による乳がん抑制への応用

シグナル伝達経路を構成するリン酸化酵素群(キナーゼ)は、細胞増殖を始めとする多彩な生命現象を制御することが広く知られている。しかし、個々のキナーゼメンバーが特異的に持つ役割には不明な点が多い。本研究は、乳がんなど様々ながんで高発現を示すp90 Ribosomal S6Kinase (RSK)ファミリーに着目し、申請者がこれまで研究を行なってきたRSK2を中心に、RSK1など他のメンバーとの違いを解明する。これらは抗がん剤の候補となるRSK阻害剤の特異性を評価する上でも重要である。当初の計画ではRSK2-GFP融合タンパク質をノックインした乳腺上皮細胞MCF10Aから免疫沈降によりRSK2複合体を単離する予定であったが、キナーゼという特性から、他の分子との相互作用が一過的な可能性が高く、質量分析による因子同定が困難であった。そこで今年度は、近傍標識酵素BirA, APEXをC末に融合したRSK2コンストラクトを構築することとし、ビオチン化される分子群の検出を行った。この実験から、確かにビオチン化タンパクが存在することは明らかになったが、その量が想定よりも少なく、ビオチン化効率があまり高くないことがわかった。そこで2018年に発表されたBirA改変酵素TurboID cDNAを入手し、RSK2-TurboIDを発現するコンストラクトを構築した。まず293T細胞で検討を行ったところ、確かにBirAよりも活性がかなり高いことが分かった。現在、このコンストラクトでRSK2近傍に位置する分子の同定を進めており、系が確立し次第、RSK1で同様の実験を行う予定である。RSK2結合因子の同定のため、近傍ビオチン酵素BirA, APEXを使用したが、ビオチン化効率が想定よりも低かった。このため、最近開発されたTurboIDで同様の実験を再実施している。レンチウイルス発現系でRSK2-TurboIDを発現する細胞株を樹立し、ビオチン化の最適条件を検討する。その後、実際にビオチン化タンパクの回収と質量分析を行う。相互作用分子が同定されるのを確認したのち、RSK1で同様の実験を行う。RSK2相互作用因子を質量分析で同定する計画であるが、ビオチン化効率を最適化している最中であり、質量分析以降のステップの費用が次年度使用となった。
イネ科植物由来のアルミニウム耐性遺伝子の単離と機能解析

アルミニウムイオン毒性は世界の耕地面積の3割以上を占める酸性土壌での主な作物生育阻害因子である。しかし、植物の種類あるいは品種によってアルミニウム毒性に対する耐性が大きく異なる。本研究ではオオムギの品種間差を利用して、クエン酸の分泌に関与する遺伝子を同定した。またイネのアルミニウム感受性変異体を用いて、細菌型ABCトランスポーターをコードするアルミニウム耐性遺伝子を同定し、その機能を解析したアルミニウムイオン毒性は世界の耕地面積の3割以上を占める酸性土壌での主な作物生育阻害因子である。またイネのアルミニウム感受性変異体を用いて、細菌型ABCトランスポーターをコードするアルミニウム耐性遺伝子を同定し、その機能を解析した1.オオムギアルミニウム耐性遺伝子(HvAACT1)のクローニングと機能解析アルミニウムによって活性化されるクエン酸の分泌に関与する遺伝子(AACT1)をクローニングするためにアルミニウム耐性品種「むらさきもち」と感受性品種「Morex」との交配から得たF_3ヘテロ個体由来のF_4集団600個体を用いて、新たなマーカーを設計し、ファインマッピングを行った。その結果、AACT1はオオムギ4番染色体上のマーカーHvP1とK06496の間にマップされた。またむらさきもちとMorexを用いてマイクロアレイを行った結果、この領域にむらさきもちが常に高発現している候補遺伝子を見つけた。この遺伝子を含むBACクローンを選抜して配列解析し、遺伝子の全長配列を取得したところ、ORFには「むらさきもち」と「Morex」間で2つのSNPが存在しており、そのうち1つではアミノ酸レベルでの相違を伴っていた。この遺伝子は主に根に発現していて、根の先端より基部のほうの発現量が多かった。また発現はアルミニウムによって誘導されなかった。アルミニウム耐性能が異なるオオムギ8品種においてこの候補遺伝子の発現量とアルミニウムにより誘導されるクエン酸の分泌量との間に強い正の相関(R=0.96)が得られた。またアフリカツメガエルの卵母細胞に候補遺伝子のcRNAとクエン酸を注入して、アルミニウムによる電流の変化を測定したところ、水を注入した細胞の約2倍の電流が認められたが、cRNAとリンゴ酸の注入では電流の変化が見られなかった。これらのことはこの候補遣伝子がアルミニウムによって活性化されるクエン酸の分泌に関与する遺伝子(AACT1)であることを示している。2.イネアルミニウム耐性遺伝子(Als2)のファインマッピングカサラスとイネアルミニウム感受性突然変異体als2との交配から得たF_2種子を用いて、候補遣伝子のファインマッピングを行った結果、遺伝子の特定に成功した。この遺伝子は転写因子をコードしており、主に根において発現していた。1.オオムギアルミニウム活性型クエン酸トランスポーターの更なる解析オオムギはアルミニウムによって根からクエン酸を分泌して、アルミニウムを無毒化する機構を獲得している。我々は昨年度このアルミニウム活性型クエン酸トランスポーター(HvAACT1)をコードしている遺伝子は単離した。今年度はこの遺伝子の機能について更なる解析を行った。この遺伝子をタバコに過剰発現させると、アルミニウムによるクエン酸の分泌が増加し、アルミニウム耐性も強くなった。また抗体染色の結果、この遺伝子によってコードされているタンパク質は根の表皮細胞に局在していた。アルミニウム耐性の異なる10品種のHvAACT1のORFを比較したところ、SNPが4箇所存在することが明らかとなった。また3'-URTの配列を比較した結果、今のところクエン酸の分泌量と配列との関連性が認められなかった。2.イネアルミニウム耐性遺伝子の機能解析我々はこれまでにイネアルミニウム感受性突然変異体als1を利用して、原因遺伝子の単離を行った。Als1はABCトランスポーターのATP結合ドメインのみをコードしていた。今年度は膜結合ドメインをコードする遺伝子Als3を同定した。玉ねぎの表皮細胞にリポーター遺伝子との融合遺伝子を一過的に発現させて細胞内局在性を観察したところ、Als3は細胞膜に局在していたが、Als1は単独の場合、細胞内に顆粒状に存在していた。しかし、Als1とAls3をともに発現させた場合はAls1も細胞膜に移行した。Als1とAls3遺伝子はともに根で発現し、その発現量はアルミニウムによってすみやかに増加する。また抗体染色の結果、Als1とAls3とも根のすべての細胞に局在していた。これらの結果はAls1とAls3が細菌タイプのABCトランスポーターのように、別々に翻訳された後、複合体として機能していることを示唆している。イネはアルミニウム(A1)耐性植物として知られているが、その耐性機構については未だ明らかになっていない.本研究では,44KオリゴDNAマイクロアレイを用いて、根の先端と基部に分けてアルミニウムに応答する遺伝子をイネ耐性品種(コシヒカリ)とアルミニウム高感受性変異体starl/alsl(sensitive to Al rhizotoxicity 1/Al sensitive 1)との間で比較検討した。20μM A1、6時間の処理によって根の先端で発現量が3倍以上変動した遺伝子は野生型で786個であったのに対して、変異体では5547個であった。そのうち、624個は共通の遺伝子であった。一方基部では、野生型と変異体でそれぞれ616個と8676個の遺伝子発現が誘導され、うち453個は共通であった。また根の先端と基部を比べると、野生型では207個、変異体では3539個の共通遺伝子の発現変動が見られた。

野生型のみで発現誘導される遺伝子(根先端162個)を耐性遺伝子、変異体のみで発現が誘導される遺伝子を障害遺伝子(根先端4923個)として、遺伝子の機能分類をすると、耐性遺伝子には転写因子や細胞壁関連の遺伝子が多く含まれていた。一方、障害遺伝子には、一般的なストレスによって誘導される遺伝子が多く含まれていた。またオオムギクエン酸トランスポーター遺伝子HvAACT1のイネでの相同遺伝子OsFRDL4の機能解析を行った。OsFRDL4のTos-17挿入株(NF)を取得して、A1による根圏へのクエン酸の分泌量を比較したところ、NFはWTに比べて著しく低下していることが明らかとなった。また破壊株のアルミニウム耐性は野生型と比べ、少し低下していた。これらのことはOsFRDL4がA1による根圏へのクエン酸の分泌に機能していることを示している。OsFRDL4は主に根で発現し、その発現量はアルミニウムによって数時間で100倍程度に増加していた。
ABO式血液型の形質発現機序の解明

ABO式血液型の遺伝子exon部分の構造はHakomoriらの研究グループによって判明したものの、その発現をregulateするpromoter領域やsplicingなどのposttranslational controlについての知見は皆無である。先に我々が見い出した富山県に高頻度に見られるA3型は分泌線におけるA抗原の発現は通常のA1型と同様で、血清中にも通常のA合成酵素が産生されているのに、赤血球上のA抗原の発現が抑制されている変異型であって、分泌組織と造血組織で形質発現が異なる。従って、この変異型は研究目的に適合したもので、これを材料として研究を展開している。これまでにA遺伝子の酵素活性に関係するexonについて、splicing donorとsplicing acceptor領域の塩基配列を決定したが、この部位では通常のA1型とA3変異型に差異がないことが示された。現在はpromoter領域を決定する作業に入っており、将来この領域におけるA1型とA3型のゲノムDNAの差異と形質発現の関係を調べる計画である。ABO式血液型には通常のA_1型、B型、O型、A_1B型の他に様々な変異型があることが知られているが、先に我々が見い出した富山県に高頻度に見られるA_3型は分泌腺におけるA抗原の発現は通常のA_1型と同様で、血清中にも通常のA合成酵素が産生されているのに、赤血球上のA抗原の発現が抑制されている変異型であって、この研究によって絶好の材料である。そこで、本年度は手始めとしてこの変異型における特異な塩基配列の有無を調べることとした。プローブを用いてPCRを行い、A遺伝子のexonを含むゲノムDNAを増幅し、プラスミド(pT_7T_318U)に組み込み、クローニングを行った。A_3(T.W.)からの3つのクローン、A_3(M.T.)からの1つのクローン、通常のA_1型から9つのクローンを得て、それらの塩基配列を決定する作業に入っているが、その中で、A_3型から得られたあるクローンの塩基配列が、通常A_1型の塩基配列に比して、連続した15bpの置換があることを見い出した。そこで、現在、この塩基配列とA_3型発現との関連性について検討中である。
厳密解の手法を用いた1次元量子系の輸送特性および動的性質に関する研究

最終年度に当たる今年度は、上記研究課題に基づき研究を行い、以下のような成果をあげた。(1)1次元XXZ鎖における動的相関関数スピン-1/2ハイゼンベルクXXZ鎖に関する動的相関関数の研究を行った。この模型は、低次元磁性をよく記沐する基本的な模型であり、さらにベーテ仮説によって厳密に解くことができるため、これまで物性物理や数理物理の対象として深く研究がなされてきた。しかしながら、相関関数の厳密解を得ることはきわめて難しい問題として残されていた。そこで、我々は、量子逆散乱問題の解と経路積分の方法を組み合わせることにより、この模型の有限温度における動的相関関数を多重積分で表示することに成功した。この成果は、従来から問題とされてきた「1次元量子系のスピン拡散の存在」に対しての研究の糸口を与えるものである。(2)フェルミオン系の形状因子および相関関数上記の手法をフェルミオン系へ適用可能な形へ拡張し、スピンレスフェルミオン系に対する形状因子を導出し、さらに有限温度における相関関数の多重積分表示を得た。この成果は、スペクトル関数の具体的評価を可能にするため、角度分解光電子分光を用いた実験に対する定量的な理論的検証が期待される。今年度は上記研究計画に基づき、以下に具体的に記述するように、1次元量子系における輸送特性および動的性質に関する研究を遂行した。1次元量子系における輸送特性に関して、ハイゼンベルクXXZ鎖の磁場中の熱伝導・熱磁気効果の研究を行った。磁場ゼロの場合、系にスピン反転対称性が存在するため、熱磁気効果はあらわれない。ところが、有限磁場のもとでは、スピン反転対称性の破れによって、熱磁気効果があらわれる。我々は、熱電効果との対応から、「磁気的」ゼーベック係数を導入し、その詳細な解析を行った。この結果、磁場が有限であり、かつ相互作用項が存在する場合、ある温度を境に、磁気的ゼーベック係数の符号が変化する著しい現象を見出した。これは、有限温度・相互作用・有限磁場の3つの作用によって、スピノン的な輸送からマグノン的な輸送への転移が起こっていると考えることができる。さらにこの現象は、実際の実験で観測可能と考えられる。電子スピン共鳴(ESR)は、物質の磁気的・動的性質を微視的な側面から探るための強力な手段の一つである。最近、擬1次元系に対してのESR実験が幅広く行われ、この系特有の興味深い特性が明らかにされている。一方、ESRの理論的研究の歴史は古く、久保-富田に代表されるいくつかの先駆的な理論が提出されている。しかし、これらは、非自明な仮定に基づいており、量子揺らぎの強い1次元系に対するその仮定の正当性は不明であり、実際、この理論と矛盾する結果も報告されている。こうした非自明な仮定を用いることなしに、ESRの共鳴周波数のシフトを定式化し、従来の理論に対する明確な位置づけを行った。さらに、この理論を、任意の異方的相互作用を摂動としてもつ、ハイゼンベルク鎖に適用し、周波数シフトを、1次の摂動の範囲で厳密に計算した。この結果、特に低温において、従来の理論とは本質的に異なる振舞いを発見した。今年度は上記研究計画に基づき、以下のように、1次元量子系における輸送特性および動的性質に関する研究を遂行した。1次元量子系における動的性質に関連して、スピン-1/2ハイゼンベルクXXZ鎖に関する動的相関関数の研究を行った.この模型はH.Betheが1931年に基底状態エネルギーの厳密評価を行なって以来、低次元量子磁性を記述するプロトタイプの模型として、また、数理物理的な対象として深く研究されてきた.ところが、相関関数の厳密評価は困難を極めている.特に系の動的な性質を評価する上で重要な、有限温度での時間依存する相関関数に関しては数値的な解析をもってしても困難である。我々は、量子逆散乱問題の解および、量子転送行列法を組み合わせることによって、この模型の任意の温度・磁場における動的スピン-スピン相関関数を多重積分表示で表現することに成功した。多重積分の評価自体は今後の課題であるが、この成果は、厳密解を利用して、1次元量子系の動的性質を知る上での基本的な足がかりになると考えられる。