hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
磁場中物性に着目したスピン軌道相互作用が重要な超伝導体の機構解明の理論研究

本研究では、非従来型超伝導でのスピン軌道相互作用に密接に関係した機構を解明するため、第一原理電子状態計算より得られた情報も利用し、磁場中の渦糸状態の空間構造や物性を定量的に正しく計算する手法を開発している。これまで、第一原理電子状態計算の情報をもとに多軌道系電子状態のモデルを構成し、スピン軌道相互作用を導入して、クーパー対を形成する擬スピンの基底でフェルミ面上の軌道角運動量とスピン角運動量の情報を得る手法の開発した。そして、その擬スピンの基底におけるクーパー対としてスピン一重項超伝導の場合やスピン三重項超伝導の場合での磁場中物性について理論研究を進めている。超伝導体Sr2RuO4に注目した研究では、超伝導臨界磁場の常磁性対破壊効果による抑制効果の理論評価を行った。この系はカイラルp波スピン三重項超伝導が実現しており、クーパー対のスピン成分を示すdベクトルがc軸方向を向いていると考えられている。一方、実験事実としてab方向の磁場下では高磁場領域で超伝導が強く抑制され常磁性対破壊効果に似た現象が観測されている。従来の理論研究では、dベクトルがc軸方向の場合には常磁性対破壊が起きないため、この超伝導抑制効果は説明できていなかった。本研究では、Sr2RuO4を想定した多軌道電子系モデルにおいて、常磁性対破壊効果による超伝導臨界磁場を理論計算した。その結果、結晶のc方向への電子の飛び移りによる軌道自由度の混成の効果とスピン軌道相互作用の両方が働く場合には、dベクトルがc軸方向の場合においてもab方向の磁場下で常磁性対破壊効果による超伝導の抑制が起こり得ることを明らかにした。また、この効果においてab面内での磁場方向依存性についても理論評価した。この他、磁場方向をc軸から傾けた場合の渦糸電子状態など、磁場下での渦糸状態について新たな理論計算手法を開発する研究も進めている。本研究の研究基盤として、第一原理電子状態計算の結果から多軌道系電子状態のモデルを構成し、スピン軌道相互作用を導入して、クーパー対を形成する擬スピンの基底でフェルミ面上の軌道角運動量とスピン角運動量の情報を得る。そして、超伝導状態の磁場下の物性の理論評価に擬スピンの特徴がどのように反映しているか明らかにする研究を進めている。Sr2RuO4を対象とした、超伝導臨界磁場の常磁性対破壊効果による抑制効果の研究においては、結晶のc方向の電子の飛び移りによる軌道自由度の混成の効果とスピン軌道相互作用の両方が働く場合には、dベクトルがc軸方向の場合においてab方向の磁場下でも常磁性対破壊効果による超伝導の抑制が起こり得ることを明らかにした。また、この効果においてab面内での磁場方向依存性についても理論的に明らかにし、複数の超伝導成分が混在する場合にも理論計算手法を拡張できることを示した。これはスピン三重項超伝導における、スピン軌道相互作用と軌道自由度の混成効果の重要性を明らかにする成果であり、学術誌への論文掲載も決定している。また、Eilenberger理論による渦糸格子状態の空間構造と物性の数値計算では、磁場方向をc軸から傾けた場合の渦糸電子状態の変化についての理論計算や、磁場方向をab面内で回転させた場合の比熱振動における不純物散乱効果の理論評価、超伝導状態におけるスピン流など、次年度につながる新たな理論計算手法の開発も進めることができた。これまで開発してきた理論研究の手法と計算結果の実績をもとに、これまで得ている成果を整理して新現象や法則を見つけ出して成果発表へと進めるとともに、新たな理論計算手法の開発や新たな系への展開を目指し、今後の研究を推進していく。Sr2RuO4を対象とした、超伝導臨界磁場の常磁性対破壊効果による抑制効果の研究成果に関しては、今後の研究において、この理論評価手法をスピン軌道相互作用が重要と考えられる他の非従来型超伝導体へ展開させていくことを目指す。特に、反対称スピン軌道相互作用を考慮可能となるように理論を発展させ、いわゆるトポロジカル超伝導の系へと研究を進めていくことを目指す。また、Eilenberger理論による渦糸格子状態の空間構造と物性の数値計算では、磁場方向をc軸から傾けた場合の渦糸電子状態の変化についての理論計算や、磁場方向をab面内で回転させた場合の比熱振動における不純物散乱効果の理論評価などについても、学術論文への掲載を目指して、研究成果をまとめていく。また、これらの渦糸電子状態の理論計算に、上記の常磁性対破壊効果を取り込むなどスピン軌道相互作用の効果がどのように渦糸状態の物性に反映するのかの解明を進めていく。さらには、走査型トンネル顕微鏡(STM)で観測される渦糸まわりの局所電子状態のスペクトルに関しての実験結果について、本研究での理論計算の結果との定量的な比較についての検討を行い、STM実験データの分析からスピン軌道相互作用の効果を見つけ出す試みも進める予定である。本研究の実施に必要な数値計算プログラムとして、スピン軌道相互作用の効果を考慮して渦糸状態の空間構造と物性の計算ができる理論研究手法を開発しており、初年度は基盤部分の開発を目的として、次のような研究を進めた。第一原理電子状態計算の結果から多軌道系電子状態のモデルを構成し、スピン軌道相互作用を導入して、クーパー対を形成する擬スピンの基底でフェルミ面上の軌道角運動量とスピン角運動量の情報を得る手法についての研究と開発は、ほぼ完了した。次いで、この情報を基に、磁場中の超伝導物性を計算する様々な手法を開発中である。

今年度は特に、対象となる超伝導体としてSr2RuO4を選び、まずは、常磁性対破壊効果のみによる超伝導臨界磁場を数値計算する手法を開発した。さらに、この手法により、スピン一重項とスピン三重項の両方の超伝導対称性の場合について、また磁場方向を変えた場合について、臨界磁場の値を評価して、スピン軌道相互作用の効果を明らかにすることができた一方で、我々の研究グループがこれまで開発してきた、Eilenberger理論によりグリーン関数を計算し、渦糸格子状態の空間構造と物性を計算する数値計算の手法を発展させる研究も進めている。今後の研究で必要となるスピン三重項超伝導の計算では、超伝導秩序変数の軌道自由度だけでなくdベクトルと呼ばれるスピン自由度も自在に扱う計算まで可能とし、これを用いて超伝導の渦糸状態における局所的なNMR核磁気緩和率を理論計算した。この研究により渦糸芯領域における縦緩和率と横緩和率の違いを見つけ、その違いがdベクトルの方位に強く関係していることを明らかにした。また、スピン一重項超伝導の場合であるが、磁場方向を結晶軸から傾けた場合の表面付近の渦糸状態の計算手法も開発した。本研究の最も基盤となる第一原理電子状態計算の結果から多軌道系電子状態のモデルを構成し、スピン軌道相互作用を導入して、クーパー対を形成する擬スピンの基底でフェルミ面上の軌道角運動量とスピン角運動量の情報を得る手法についての研究と開発は、ほぼ完了した。常磁性対破壊効果のみによる超伝導臨界磁場についての数値計算に関しては、常磁性対破壊効果による超伝導抑制効果において、どのような条件やメカニズムにおいてスピン軌道相互作用が重要な寄与をもたらすかの考察をすることができ論文投稿準備中である。この成果により、次年度以降の研究のためのモデルやパラメーターなどの設定についての見通しを得ることができるようになった。Eilenberger理論による渦糸格子状態の空間構造と物性の数値計算では、スピン三重項超伝導の場合で、超伝導秩序変数の軌道自由度だけでなくdベクトルと呼ばれるスピン自由度も自在に扱う計算まで可能となった。超伝導の渦糸状態における局所的なNMR核磁気緩和率の理論計算では、本研究により渦糸芯領域における縦緩和率と横緩和率の違いを見つけ、その違いがdベクトルの方位に強く関係していることを明らかにしたことは重要な成果であり学術誌にも論文掲載された。本研究では、非従来型超伝導でのスピン軌道相互作用に密接に関係した機構を解明するため、第一原理電子状態計算より得られた情報も利用し、磁場中の渦糸状態の空間構造や物性を定量的に正しく計算する手法を開発している。これまで、第一原理電子状態計算の情報をもとに多軌道系電子状態のモデルを構成し、スピン軌道相互作用を導入して、クーパー対を形成する擬スピンの基底でフェルミ面上の軌道角運動量とスピン角運動量の情報を得る手法の開発した。そして、その擬スピンの基底におけるクーパー対としてスピン一重項超伝導の場合やスピン三重項超伝導の場合での磁場中物性について理論研究を進めている。超伝導体Sr2RuO4に注目した研究では、超伝導臨界磁場の常磁性対破壊効果による抑制効果の理論評価を行った。この系はカイラルp波スピン三重項超伝導が実現しており、クーパー対のスピン成分を示すdベクトルがc軸方向を向いていると考えられている。
臨床で活用できる書字能力の定量的評価法の確立

【研究目的】書字は日常生活動作の中でも就学及び就労する上で重要な動作のひとつである.書字能力の評価に関して実験的研究は筆圧,速度,筋活動などの報告が散見されるが,臨床場面においては読みやすさなどの主観的評価がほとんどである.そのため臨床場面で書字能力を定量化できる評価が求められている.本研究の目的は,書字,特にペン操作能力を,図形のなぞり動作で評価し,動作中の筆圧や上肢の荷重量,関節角度等の測定項目からペン操作能力に影響を与える要因を選出する事である.【研究方法】対象は本研究に同意を得た右利きの健常大学生8名.測定課題は丸の中に三角を挿入した図形(大きさ約2.5cm)を課題として,見本に沿ってなぞり書きを行う.また図形を6区画に分け, 1区画毎にメトロノームに合わせてなぞり書きを行い,被験者間の速度をそろえる.測定パターンとして書字に対する指示を変更して計測し(1)強さ:「強い」「弱い」(2秒1区画)(2)速度: 1秒1区画・3秒1区画(3)正確さ:「速く書く」「丁寧に書く」(スピード任意)の6パターンを実施.測定項目は(1)圧力:ペン圧,筆記面圧,手部・前腕圧(2)速度系:書字時間(3)角度:手関節掌背屈,橈尺屈,(4)正確性:課題図形の線からずれた部分の面積を測定(ズレ面積とする)とした.測定機器は圧についてはディケイエイチ製の圧力板と筆圧ペン,角度については2軸電気角度計(Biometrics社製)を使用した.解析は各測定パターンが圧力,角度,ズレ面積に与える影響をt検定にて検討した.【結果と考察】ズレ面積は速度が遅い方が有意に小さかった.筆圧,上肢の圧力,関節角度に関しては指示による強制的な差以外は測定パターンによる有意差は認めなかった.速度以外の項目に関して関係性を認めなかったが,被験者が少数であった影響があり,今後被験者数を増加し,加えて多因子での分析を行っていく必要がある.【研究目的】書字は日常生活動作の中でも就学及び就労する上で重要な動作のひとつである.書字能力の評価に関して実験的研究は筆圧,速度,筋活動などの報告が散見されるが,臨床場面においては読みやすさなどの主観的評価がほとんどである.そのため臨床場面で書字能力を定量化できる評価が求められている.本研究の目的は,書字,特にペン操作能力を,図形のなぞり動作で評価し,動作中の筆圧や上肢の荷重量,関節角度等の測定項目からペン操作能力に影響を与える要因を選出する事である.【研究方法】対象は本研究に同意を得た右利きの健常大学生8名.測定課題は丸の中に三角を挿入した図形(大きさ約2.5cm)を課題として,見本に沿ってなぞり書きを行う.また図形を6区画に分け, 1区画毎にメトロノームに合わせてなぞり書きを行い,被験者間の速度をそろえる.測定パターンとして書字に対する指示を変更して計測し(1)強さ:「強い」「弱い」(2秒1区画)(2)速度: 1秒1区画・3秒1区画(3)正確さ:「速く書く」「丁寧に書く」(スピード任意)の6パターンを実施.測定項目は(1)圧力:ペン圧,筆記面圧,手部・前腕圧(2)速度系:書字時間(3)角度:手関節掌背屈,橈尺屈,(4)正確性:課題図形の線からずれた部分の面積を測定(ズレ面積とする)とした.測定機器は圧についてはディケイエイチ製の圧力板と筆圧ペン,角度については2軸電気角度計(Biometrics社製)を使用した.解析は各測定パターンが圧力,角度,ズレ面積に与える影響をt検定にて検討した.【結果と考察】ズレ面積は速度が遅い方が有意に小さかった.筆圧,上肢の圧力,関節角度に関しては指示による強制的な差以外は測定パターンによる有意差は認めなかった.速度以外の項目に関して関係性を認めなかったが,被験者が少数であった影響があり,今後被験者数を増加し,加えて多因子での分析を行っていく必要がある.
各種異相間反応を利用した高純度金属の製造に関する基礎的研究

本研究では乾式における気-液,気-固,液-液,固-液相間の反応を利用した不純物の分離に関する実験および湿式における液-液反応,電気化学的反応などを利用した不純物の分離に関する実験を行い、高純度金属を製造する場合の基礎的データーを整えたことに大きな意義を有する。液体金属,合金中の酸素の活量係数を改良型電量滴定法を用いて測定し、さらにそれら融体中の酸素と硫黄との相関関係についても検討し、0.25%酸素を含んだ状態で真空溶解することにより硫黄濃度が1ppm以下の高純度銅が得られることを確認した。また真空溶解による乾式精製法を溶融マット,高融点金属に適用する実験を行い、不純物の除去限界について検討した。Cu-【Cu_2】O,Cu-【Cu_2】S融体間,スラグ-マット間,金属-アルカリおよびアルカリ土類フラックス間の不純物の分配平衡に関する実験を行いこの原理を利用した精製法による不純物の除去限界について研究した。Ge,Mo,W,Nb,Taなどの金属成分の水溶液による溶解抽出反応、および有機溶媒抽出法による分配関係について研究した。溶融塩中のTiの不均化反応を利用した電解精製,亜鉛電解における不純物の挙動,分離技術についても合金電析理論を用いて検討した。
2つのミトコンドリアチオラーゼ欠損症のモデルマウス作成による病態解明

β-ケトチオラーゼ欠損症では重篤な発作の後遺症として基底核病変をきたすと考えられてきたが、一部の症例で重篤な発作をきたしていないのに、基底核病変をきたす症例があることが報告されてきた。。なぜ重篤な発作をきたさなくても基底核病変をきたす症例がいるのか?という疑問に答えるために、その原因であるT2の欠損マウスを作成してその神経病理、神経機能的研究を行う。さらに関連するミトコンドリア中鎖3-ketoacyl-CoAチオラーゼ(T1)は、これまでミトコンドリアβ酸化系酵素で唯一明らかな欠損症がなく、このT1欠損マウスも作成する。このT2、T1は基質特異性に重なりがあり、このダブル欠損マウスも作成する。。
固体微粉燃料の詳細燃焼機構の解明

層流対向流バーナを用いて希釈水素のパイロット火炎で保炎された場に、固体微粉燃料として微粉炭を供給して微粉炭燃焼場に種々の非接触レーザ応用計測を適用した。バーナ出口からの距離の増加に伴いPAHs-レーザ誘起蛍光強度、レーザ誘起赤熱光強度はともに上昇していき、微粉炭火炎を保炎するために用いた水素平面火炎の位置付近で強度のピークを迎ることが分かった。高時間・空間分解能シャドウグラフ法を適用することにより、バーナ上部から供給された微粉炭粒子が回転しながら微粉炭粒子が揮発分を放出して燃焼し、すす粒子が生成し凝縮する様相が確認できた。またその前後に核となる微粉炭粒子の固体表面燃焼が起こる様子も観測された。本研究課題においては,固体微粉燃料の燃焼機構を産業界で用いられる実用燃焼器内の共存ガスの影響を含めて解明することを目的としている.具体的には,固体微粉燃料そのもの乾燥や揮発分放出過程,さらには実用燃焼器において適用例が多く見られる既燃ガス自己再循環において固体微粉燃料と共存する水蒸気と二酸化炭素をラボスケールの層流対向流バーナーに気体状態で供給する,これと合わせて固体微粉燃料としての微粉炭粒子を層流対向流火炎を乱さずに供給するための供給系を構築するために,機器選定とその入手を行った.現状は,選定した機器を配管によって相互に連携させて,試運転を行っているが,50%以上の水蒸気濃度を想定した供給条件においては,加温タンクにおける水の蒸発速度が十分でなく,加温タンクだけでなく,供給ガスも組成変化を起こさない範囲で加熱して供給することを想定して,機器選定を行っている.光学計測として,すすのレーザー誘起赤熱法,多環芳香族炭化水素とOHラジカル,CHラジカルのレーザー誘起蛍光法のセッティングを進めており,CHラジカルレーザー誘起蛍光法以外の計測においては,良好なS/N比でデータの取得が可能となった.今後は,気体状態で供給可能な水蒸気濃度の最大値を把握するとともに,トルエンも気体状態で供給可能として,更にはやや不安定な水蒸気と二酸化炭素で希釈された燃料による対向流拡散火炎を乱さないような微粉炭粒子供給系のセッティングを行うことで,当初の目的に合致した実験条件においてデータの取得が可能となるように,更に検討を進めていくものとする.本研究課題においては,固体微粉燃料の燃焼機構を,実用燃焼器内の共存ガスである水蒸気と二酸化炭素の影響を含めて解明することを目的としている.そのために,固体微粉燃料を酸化剤とともに層流対向流バーナーに供給可能な供給系を構築して,共存ガスである水蒸気を気体状態で供給可能な供給系の構築を完了した.また,固体微粉燃料として微粉炭を用いた燃焼実験を行い,拡大・高速度撮影を行うことで,揮発分から生成したすすの流動挙動を通じて,揮発分の放出過程を観察することができる時・空間解像度を見積もることに成功した.さらに,光学計測としてレーザー誘起赤熱法と多環芳香族炭化水素のレーザー誘起蛍光法の同時計測手法を確立して,すすからの信号と微粉炭からの揮発分に含まれる多環芳香族炭化水素からの信号の分離に成功した.今後は,火炎伸長率が微粉炭からの揮発分放出過程や燃焼過程に及ぼす影響を精査するために,より広範囲な流量条件における実験データの取得を行い,固体微粉燃料の揮発分放出から燃焼さらにはすす生成過程に対して詳細な検討を行うものとする.固体燃料の燃焼過程の解明のためには、揮発分の放出過程、揮発分と酸化剤の混合過程、揮発分と酸化剤との燃焼過程と、各過程の相互の影響を詳細に考察することが重要となる。そのため本研究では、数値シミュレーションでの取り扱いに適した単純な流れ場である層流対向流場において、固体燃料由来の揮発分と揮発分放出後のチャーの燃焼によって形成される火炎を安定的に形成可能とする実験系を用いて、その火炎に対して非接触光学計測を適用することで、火炎構造とすす生成過程を実験的に解明することを目的とした。固体微粉燃料として成分分析結果を有する微粉炭を用いた。形成される平面火炎に対してOH-平面レーザー誘起蛍光法を適用することで、微粉炭の供給によるパイロット火炎(水素対向流拡散火炎)の形成位置、すなわち高温場が乱されることが無いことを確認した。また、長距離顕微鏡と高速度カメラを組み合わせた撮影系を用いて、高時間・空間分解能シャドウグラフを適用することで、単一の微粉炭粒子(粒径:約40μm)からの揮発分放出過程、すす生成過程、チャーの表面燃焼過程を高い時間・空間分解能で観察することに成功した。この結果は、微粉炭をはじめとする固体微粉燃料の揮発分放出過程の現象論的モデリングに資する極めて有用なものである。さらに、微粉炭の燃焼場に対して、レーザー誘起赤熱法とPAHs-レーザー誘起蛍光法の同時・分離適用を可能とすることで、微粉炭からの揮発分放出過程とすす生成過程の空間分布を非接触光学計測により明らかにすることに成功した。

高時間・空間分解能シャドウグラフ法を適用することにより、バーナ上部から供給された微粉炭粒子が回転しながら微粉炭粒子が揮発分を放出して燃焼し、すす粒子が生成し凝縮する様相が確認できた。またその前後に核となる微粉炭粒子の固体表面燃焼が起こる様子も観測された。固体微粉燃料として微粉炭を用いた燃焼実験を行い,拡大・高速度撮影を行うことで,揮発分から生成したすすの流動挙動を通じて,揮発分の放出過程を観察することができる時・空間解像度を見積もることに成功した.さらに,光学計測としてレーザー誘起赤熱法と多環芳香族炭化水素のレーザー誘起蛍光法の同時計測手法を確立して,すすからの信号と微粉炭からの揮発分に含まれる多環芳香族炭化水素からの信号の分離に成功した.燃焼工学今後は,火炎伸長率が微粉炭からの揮発分放出過程や燃焼過程に及ぼす影響を精査するために,より広範囲な流量条件における実験データの取得を行い,固体微粉燃料の揮発分放出から燃焼さらにはすす生成過程に対して詳細な検討を行うものとする.当初の研究計画・方法に基いて,層流対向流バーナーへの固体微粉燃料の供給系,水蒸気の蒸発と他の揮発分を模擬した混合燃料と合わせた安定供給を可能とする加温混合タンクの設計・構築を行い,試運転によって問題点を把握するという段階まで進めることができている.また,レーザー誘起蛍光法,レーザー誘起赤熱法に関しても,各非接触光学計測におけるS/N比を把握できている.本来目的としていた供給系の確立と,実際の実験条件における非接触光学計測の適用には至っていないが,問題点の把握とその解決に向けた具体的な方策は有しており,おおむね順調に進展していると考えている.今後の研究の推進方策としては,層流対向流バーナーへの固体微粉燃料の供給系,水蒸気の蒸発と他の揮発分を模擬した混合燃料と合わせた安定供給を可能とする供給系の確立を早期に行い,それらを用いた燃焼実験を開始するとともに,レーザー誘起蛍光法,レーザー誘起赤熱法という非接触光学計測を適用することで,S/N比の高い実験データを得ることを目指す.更には,固体微粉燃料のFlameletデータベースを適用したラージ・エディ・シミュレーション(LES)の雛形となる,気体燃料Flameletデータベースを適用したLESの構築を進めていく.
周期境界条件下における非線形分散型偏微分方程式の初期値問題の適切性

本研究の目的は,分散型と呼ばれるクラスの非線形偏微分方程式の初期値問題の局所および大域適切性を,広いクラスの(正則性の低い)初期値に対して解明することであり,特に周期境界条件下での(即ちトーラス上の)初期値問題を扱うこととしている.平成23年度は主として以下の3つの成果があり,いずれも論文を投稿中である.1.非線形Schrodinger方程式と非線形波動方程式からなるZakharov方程式系について,エネルギー空間において2次元・周期境界条件下での初期値問題を考察し,初期値の大きさが対応する非線形Schrodinger方程式の基底状態解の大きさ以下であれば初期値問題は時間大域的に適切,またそれより少しでも大きいと解は一般に時間大域的でない(有限時間で爆発(エネルギーノルムが発散)する解が存在する)ことを示した(前田昌也氏(東北大学)との共同研究).これにより,初期値に周期境界条件を課さない場合には十数年前から知られていた事実が周期境界条件下でも同様に成立することが確かめられた.2.1と同様の初期値問題で,エネルギー空間に含まれない広いクラスの初期値に対して時間大域適切性を得た.証明の手法として交付申請書に記載したI-メソッドに加え,波数間の共鳴現象の解析に基づいた修正エネルギー汎関数の構成を行い,先行結果を大幅に改善することに成功した.3.冪乗型の非線形項を持つ非線形Schrodinger方程式(空間1次元で5次の非線形項,および2次元で3次の非線形項)の周期境界条件下での初期値問題について,尺度変換で不変な臨界正則性の空間に属する初期値に対しては,初期値と解との対応が十分小さな初期値を考えたとしても滑らかになり得ないことを示した.これは周期境界条件のない場合と比較したこの問題の本質的な困難さを表しており,適切性の解明にむけての重要な示唆を与えるものである.本研究の目的は,分散型と呼ばれるクラスの非線形偏微分方程式の初期値問題の局所および大域適切性を,広いクラスの(正則性の低い)初期値に対して解明することであり,特に周期境界条件下での(即ちトーラス上の)初期値問題を扱うこととしている.平成23年度は主として以下の3つの成果があり,いずれも論文を投稿中である.1.非線形Schrodinger方程式と非線形波動方程式からなるZakharov方程式系について,エネルギー空間において2次元・周期境界条件下での初期値問題を考察し,初期値の大きさが対応する非線形Schrodinger方程式の基底状態解の大きさ以下であれば初期値問題は時間大域的に適切,またそれより少しでも大きいと解は一般に時間大域的でない(有限時間で爆発(エネルギーノルムが発散)する解が存在する)ことを示した(前田昌也氏(東北大学)との共同研究).これにより,初期値に周期境界条件を課さない場合には十数年前から知られていた事実が周期境界条件下でも同様に成立することが確かめられた.2.1と同様の初期値問題で,エネルギー空間に含まれない広いクラスの初期値に対して時間大域適切性を得た.証明の手法として交付申請書に記載したI-メソッドに加え,波数間の共鳴現象の解析に基づいた修正エネルギー汎関数の構成を行い,先行結果を大幅に改善することに成功した.3.冪乗型の非線形項を持つ非線形Schrodinger方程式(空間1次元で5次の非線形項,および2次元で3次の非線形項)の周期境界条件下での初期値問題について,尺度変換で不変な臨界正則性の空間に属する初期値に対しては,初期値と解との対応が十分小さな初期値を考えたとしても滑らかになり得ないことを示した.これは周期境界条件のない場合と比較したこの問題の本質的な困難さを表しており,適切性の解明にむけての重要な示唆を与えるものである.
次世代シークエンサーを用いた家族性肥大型心筋症の新たな病態発症メカニズムの解明

肥大型心筋症は単一遺伝形式をとる遺伝性心疾患の代表であり、その頻度は一般人口の約0.2%とされる。これまで、従来のPCR法ではその原因遺伝子変異陽性率は50%に留まり、残りの50%は原因遺伝子変異が不明であった。本研究では、これまで原因遺伝子変異が不明であった肥大型心筋症患者に対し、血液(白血球)から抽出したDNAシークエンスの結果に加え、心筋生検から取得した心筋試料を用いたRNAシークエンスを併用することで、新たな肥大型心筋症の遺伝子変異およびスプライス変異・異常を呈する肥大型心筋症の疾患発症機序を解明することを目的とした。まず、本研究において1mm2大の微小心筋生検検体より、一細胞シークエンスの技術を応用し、NuGen Ovation SoLo RNA-Seq Systemを用いて十分量のmRNAを得てシークエンス用ライブラリを作成する方法を樹立した。この方法をもとに、これまで原因遺伝子変異が不明であった肥大型心筋症患者8名より心筋生検を施行し、その微量心筋生検検体からmRNAを抽出し、RNAシークエンスを行うことに成功した。次に、RNAシークエンスの発現データを解析し、主に肥大型心筋症の発症に関係することが知られている21遺伝子についてスプライス変異・異常の有無を検討した。しかし、今回検討を行った肥大型心筋症8名においては、同遺伝子群において明らかなスプライス変異・異常を示す所見はみられなかった。今後、解析対象を増やしてスプライス変異・異常を発症機序とする肥大型心筋症の同定を続けるとともに、既知の原因遺伝子以外の遺伝領域におけるスプライス異常と肥大型心筋症発症との関連についても検討を続けていきたい。今年度は、これまで原因変異が同定されていなかった肥大型心筋症患者に対して同意を取得し、1)血液由来のDNAおよび心筋生検による心筋生検検体を得ること、および2)微量心筋生検検体からRNAを抽出しトランスクリプトーム解析を行う一連の系を確立すること、を目標とした。1)に関しては、原因変異が同定されていない肥大型心筋症患者5例に対して、血液由来のDNAおよび心筋生検検体を得た。DNAおよび心筋生検検体は当研究室における心筋症レポジトリにて厳重に管理している。なお、心筋生検検体は取得直後にRNAlaterを入れた容器を用いて冷凍保存している。2)に関しては、上記にて得られた微量のヒト心筋生検検体を用い、一細胞RNAシークエンスの技術を応用し、クオリティの高いRNAを抽出し、かつRNAシークエンスまで行う一連の系を確立することに成功した。ライブラリーの作成にはOvation SoLoを用い、1mm四方のヒト微量心筋生検検体であっても、後の解析に十分量のRNAを抽出・増幅が可能であった。そのうち、今年度は2例において抽出したRNAを用いてRNAシークエンスを行った。この際、当施設のMiSeqを用いて施行したが、標的とする心筋関連領域のRNA発現量が解析可能であることを確認した。今後解析検体数が増えることが予想されるため、より出力の大きいHiSeq等の機器を用いる、かつ外注することで1検体当たりのシークエンス費用を抑えることを考慮する。本年度1年間において、いまだ原因変異が同定されていない肥大型心筋症5例において同意が取得され、DNAおよび心筋生検検体を得ることができている。これは、1年間で取得予定としていた生検検体数と同等である。また、微量のヒト心筋生検検体からRNAを抽出し、RNAシークエンスを行う一連の系を確立した。よって進捗はおおむね順調であると考えられる。平成30年度は、引き続き原因変異の特定されていない肥大型心筋症患者に対して同意を取得し、DNAおよび心筋生検検体の例数を増やす。

また現在得られている検体を対象に、肥大型心筋症の候補遺伝子を対象としたターゲットリシークエンス、およびヒト心筋生検検体由来のRNAを用いたRNAシークエンスを行う。これらのシークエンスを組み合わせることで、肥大型心筋症における原因遺伝子変異の同定を目指す。また、これまで変異の病原性の判断が困難であったイントロン領域の変異に関して、スプライス変異を引き起こしうるものを、DNAとRNAの両シークエンス結果を統合したオミックス解析により明らかにする。1年目の残高では試薬・パネルの購入ができなかったため、2年目の助成金とあわせての購入を予定したため。
大規模電気生理記録から疼痛特異的なパターンを見出す脳波モデルの作成と臨床応用

「痛み」は主観的なもので、客観的な評価方法は現在確立していない。本研究ではまず、疼痛モデルラットに高密度多点電極を埋め込み、自由行動下の複数領域の脳波を測定する。この大規模電気生理記録の脳波から、慢性疼痛や急性疼痛に特異的なパターンを見出す脳波モデル「Electome」を作成し、痛みのモデル動物で使用して、慢性疼痛あるいは急性疼痛を特異的に判別できる「痛み状態検出器」として活用できるか検討する。さらに、慢性疼痛患者の脳波を測定し、Electomeで診断可能か確認する。「痛み」を「Electome」で客観的に評価できるようになれば、発症機序に基づいた治療薬などの開発が可能になる。
リンパ管内皮細胞を標的とした再生治療 〜不死化細胞樹立と機能するリンパ網の作成〜

我々は、商業ベースで入手したヒト新生児真皮由来リンパ管内皮細胞を不死化させる目的で、当初、ヒトテロメラーゼ逆転写酵素hTERTの遺伝子導入を計画したが、諸般の事情により、SV40LargeT抗原の遺伝子導入を試みた。用いたベクターは温度感受性SV40LargeT抗原をもつウイルスベクターであり、33°Cでは活性化(不死化)するが、39°Cでは抗原は不活化する。リポフェクション法による遺伝子導入後、アンピシリンによるセレクションを行った。その後、継代したリンパ管内皮細胞において、RT-PCR法を行ったが、リンパ管マーカー(Prox-1.Podoplanin,VEGFR-3)の発現を確認することはできなかった。しかし遺伝子導入を行わなかったリンパ管内皮細胞において、RT-PCR法により、リンパ管マーカーの発現は、初代より第5継代までは維持していることが確認されたため、第3、第4代のリンパ管内皮細胞を用いて実験を継続した。三次元リンパ網モデルの作成は、ブタ腱由来酸可溶性タイプIコラーゲン(セルマトリックス;新田ゼラチン)を用いて行った。12ウエルプレートにタイプIコラーゲンをコートして細胞を播種し、24時間後にタイプIコラーゲンをのせ、リンパ管内皮細胞を上層と下層でサンドイッチ状にはさみこむように培養した。予め、リンパ管内皮細胞をdiIで標識することにより、48時間後、共焦点蛍光顕微鏡下にリンパ網の形成をを確認することができた。現在、このリンパ網が管腔構造を形成しているのか電子顕微鏡で確認している。我々はヒトリンパ管内皮細胞の培養を試みたが、患者由来の細胞は殆どが高齢者のリンパ管内皮細胞で、継代するにつれ、急速にリンパ管マーカー(Prox-1.Podoplanin, VEGFR-3)の発現が消失すること、リンパ管との比較対象が血管内皮細胞であるHUVECであるが、HUVECが臍帯静脈由来であることを考慮し、材料に用いるリンパ管内皮細胞は、新生児の真皮下リンパ管内皮細胞を商業ベースで入手し使用することとした。また、不死化ウイルスは、温度感受性のSV40largeT抗原を有するウイルスベクターを、北海道大学医学部遺伝子病制御研究所病因研究部門の浜田淳一先生より譲渡していただき、共同で細胞の不死化を行った。こうして得られた細胞は現在増殖を繰り返しているが、現在、我々は不死化したこれらの細胞に本当にウイルスベクターが導入されたかどうか、温度条件により不死化としての性質をスイッチON-OFFできるかどうか、そして不死化した細胞が、リンパ管マーカー(Prox-1.PodoPlanin, VEGFR-3)の発現を維持しているかどうかを、主にRT-PCRで確認中である。
骨髄性プロトポルフィリン症の分子生物学的解析に関する研究

我々は本邦における骨髄性プロトポルフィリン症(EPP)好発地域である長崎県、島原地方のEPP患者の遺伝子解析を行った。島原地方EPP患者リンパ球からtotal RNAを抽出し、RT-PCRによりEPPの発生原因酵素であるferrochelatase(FC)のcDNAクローンを作製した。そのうち7クローンについてその塩基配列を決定した。7クローン中7クローンで、FCcDNA287番目の塩基AがGに変異することでアミノ酸もGlnからArgに変化していた。また7クローン中4クローンで、FCcDNA271番目の塩基AがGに変異しており、そのためアミノ酸もArgからGlyに変異していた。さらに7クローン中1クローンでFCcDNA913-1077番目が欠損しており、これはFCのExon9に一致していた。FCcDNA287番目と271番目のmutationと思われたGおよびAにhybridするprobeを作製し、Allele-Specific Oligonucleotides(ASO)を行ったところ、287番目における変異Gに特異的なprobeは患者とその家族ともすべてhybridした。これは沖縄在住の正常コントロール5人、島原地方の正常コントロール47人とも100%hybridし、さらにアメリカ在住のコントロールも24人中21人がhybridした。287番目における正常probeはアメリカ在住の24人中3例のみにhybridした。このことから正常配列と報告されている287番目の塩基Aは少数派で、大多数はGであり、polymorphismであることがわかった。同様に271番目においてもASOを行ったところ、ここでの変異は発端者のみで、同症のある姉妹では認められず原因となる変異ではないことがわかった。よってこの疾患の原因となる遺伝子変異はExon9の欠損であることが予想され、現在分析中である。この変異が、島原地方の患者の多くにみられるかどうかは、今後さらに解析を続けていく必要がある。
高齢の腹膜透析患者における有害事象の発生リスクに関する研究：軽度認知症による検討

高齢の慢性腎不全患者が長期間に渡り在宅で腹膜透析を継続するためには、腹膜炎や腹膜透析離脱等の有害事象の発生と、日常生活動作能力の低下を防ぐ必要がある。本研究は、腹膜炎・腹膜透析離脱・ADL低下の有無を前向きに観察することで、高齢の腹膜透析患者における有害事象のリスク因子を明らかにすることを目的とする。特に、本研究は従来から検討されている腹膜機能や残存腎機能の影響に加え、軽度認知症と身体機能の低下を評価し、有害事象発生のリスク因子を解明することを目的としている。現在、65歳以上の腹膜透析患者33例(年齢72±14.3歳)を対象に、初回評価で身体機能(握力、膝伸展筋力、10m歩行速度、6分間歩行距離)と認知機能(MMSE、Moca-J)を実施した。その結果、高齢の腹膜透析患者は、身体機能に加えてMoca-Jで測定する認知機能も低下していた。研究開始から1年間における有害事象の発生を観察した結果、期間中に11例(10%)が入院し、内訳は感染症6例、心疾患2例、転倒1例、その他2例であった。Kaplan-Meier生存曲線を用いた解析の結果、6分間歩行距離が350mを下回る対象は有意に入院の発生が高かった。体力の指標である6分間歩行距離の測定によって、高齢腹膜透析患者の低体力と、それに伴う疾患への罹患、入院リスクを評価することが可能であったと考えらえる。今後は観察期間を増やしながら、有害事象を腹膜炎や腹膜透析離脱を加え、検討していく。現在、予定通り65歳以上の腹膜透析患者41名をリクルートし、身体機能と認知機能の評価を実施することができた。研究の進捗としては、主に有害事象の観察とデータ解析を実施している段階である。また生存時間分析を実施するために、必要な解析ソフトと手法も得ることができた。現在はまだ観察期間が短いため、本研究の主要アウトカムである腹膜炎や腹膜透析離脱の発生が少なく、十分な解析ができていない。しかし現在観察できる有害事象と評価項目との関連として、入院イベントについて検証し、先の研究実績の概要に示した通り、一定の見解を得ることができた。今後は観察期間を延ばし、更に検証していく予定である。新規対象者を引き続きリクルートしながら、現在対象となっている患者においては有害事象の観察を引き続き実施していく。また身体機能と日常生活活動能力の評価を定期的に継続し、身体機能と日常生活活動能力の喪失についても、その要因を検証していく。研究成果は、各種学会で発表すると共に、国際誌への投稿も検討する。腹膜透析は心循環器系等の身体への負担が少ないことや、在宅生活を継続しながら療養が可能という特徴から、高齢者に適した治療であると提言されている。しかしながら、腹膜透析は腹膜透析デバイスの使用や、カテーテル出口の処置等の管理が必要である。そのためADLの介助量増加や身体機能の低下、認知機能の低下は、腹膜透析の適正管理の障害を通じて、有害事象の発生に影響する可能性がある。一方で、腹膜透析が比較的若い中年世代に対する治療方法として始まったという歴史的な経緯から、高齢の腹膜透析患者における腹膜透析関連の有害事象の因子は、十分に検討されていない。そこで本研究の目的は、高齢の腹膜透析患者における認知機能や身体機能を評価し、その後前向きに観察することで、有害事象発生の要因を認知機能や身体機能の観点から検討することである。平成29年度は、研究協力施設である名古屋共立病院の腹膜透析外来に通院中の、65歳以上の患者をリクルートし、評価を実施することを目的とした。評価は腹膜透析外来にて半年に一回定期的に実施される腹膜機能検査時に、リハビリテーション課にて担当の理学療法士と作業療法士が評価を実施し、評価項目は、身体機能として膝伸展筋力、握力、6分間歩行距離、10m歩行速度、SPPBを、認知機能としてMMSEとMoca-Jを、その他血管機能(ABI、PWV)、ADL(FIM)を測定した。また臨床検査値として、腹膜平衡機能試験と24時間蓄尿検査による残存腎機能、腹膜機能、また各種採血データより貧血や栄養状態を測定した。現在は36名を対象に評価を実施し、その後の定期的なフォローと共に、有害事象の観察を継続中である。65歳以上のPD患者36名(年齢74.7±6歳、男性25名、女性16名、BMI22.6±2.8kg/m2)を対象としてリクルートした。身体機能の測定結果として、膝伸展筋力は36.2±9.5%、握力は23.7±7.3kg、6分間歩行距離は338.4±113.3m、10m歩行速度は1.1±0.3m/s、SPPBは10±2.6点であった。認知機能はMMSEが26.1±4.6点、Moca-Jが21.3±3.7点であった。その他、血管機能としてABIは1.1±0.1、PWV2034.2±398.9、ADLとしてFIMの合計点は123.2±5.6点であった。測定結果の特徴として、対象の多くはADLが自立しているものの、身体機能が低下していることが示された。また軽度認知症の指標であるMoca-Jの結果、カットオフ値を下回る患者は全体の85%であり、多くの対象で認知機能が低下していることが示された。

その他、腹膜機能はクレアチニンクリアランスが25.8±10.7、Kt/Vが0.2±0.1であった。残存腎機能として、クレアチニンクリアランスが50.2±39.9、Kt/Vが0.1±0.1であった。採血結果では、貧血の指標であるHbが11.4±1.1mg/dl、栄養状態の指標であるAlbが3.1±0.5mg/dlであった。現在、上記のデータ解析を進めながら、各対象を前向きに観察中である。高齢の慢性腎不全患者が長期間に渡り在宅で腹膜透析を継続するためには、腹膜炎や腹膜透析離脱等の有害事象の発生と、日常生活動作能力の低下を防ぐ必要がある。本研究は、腹膜炎・腹膜透析離脱・ADL低下の有無を前向きに観察することで、高齢の腹膜透析患者における有害事象のリスク因子を明らかにすることを目的とする。特に、本研究は従来から検討されている腹膜機能や残存腎機能の影響に加え、軽度認知症と身体機能の低下を評価し、有害事象発生のリスク因子を解明することを目的としている。現在、65歳以上の腹膜透析患者33例(年齢72±14.3歳)を対象に、初回評価で身体機能(握力、膝伸展筋力、10m歩行速度、6分間歩行距離)と認知機能(MMSE、Moca-J)を実施した。その結果、高齢の腹膜透析患者は、身体機能に加えてMoca-Jで測定する認知機能も低下していた。研究開始から1年間における有害事象の発生を観察した結果、期間中に11例(10%)が入院し、内訳は感染症6例、心疾患2例、転倒1例、その他2例であった。Kaplan-Meier生存曲線を用いた解析の結果、6分間歩行距離が350mを下回る対象は有意に入院の発生が高かった。体力の指標である6分間歩行距離の測定によって、高齢腹膜透析患者の低体力と、それに伴う疾患への罹患、入院リスクを評価することが可能であったと考えらえる。今後は観察期間を増やしながら、有害事象を腹膜炎や腹膜透析離脱を加え、検討していく。現在、予定通り65歳以上の腹膜透析患者41名をリクルートし、身体機能と認知機能の評価を実施することができた。研究の進捗としては、主に有害事象の観察とデータ解析を実施している段階である。また生存時間分析を実施するために、必要な解析ソフトと手法も得ることができた。現在はまだ観察期間が短いため、本研究の主要アウトカムである腹膜炎や腹膜透析離脱の発生が少なく、十分な解析ができていない。しかし現在観察できる有害事象と評価項目との関連として、入院イベントについて検証し、先の研究実績の概要に示した通り、一定の見解を得ることができた。今後は観察期間を延ばし、更に検証していく予定である。リクルートした対象の有害事象の発生(出口部感染、腹膜炎、急性疾患への罹患と入院、転倒、腹膜透析離脱、死亡)について、定期的な外来診療から前向きに観察し、上記の測定項目と有害事象の発生の関連について検討する。また各種測定は半年ごとに継続し、身体機能、認知機能の推移についても検討すると同時に、有害事象の発生との関連も検討する。また新たな65歳以上の腹膜透析患者については、適宜リクルートを進める。新規対象者を引き続きリクルートしながら、現在対象となっている患者においては有害事象の観察を引き続き実施していく。また身体機能と日常生活活動能力の評価を定期的に継続し、身体機能と日常生活活動能力の喪失についても、その要因を検証していく。研究成果は、各種学会で発表すると共に、国際誌への投稿も検討する。研究データの測定と研究の打ち合わせが、Web会議の利用等により当初の計画よりも少なく、また年度末の打ち合わせが次年度へと繰り越されたため、次年度使用額が生じた。
難治性術後遷延痛メカニズム解明による新規治療体系の確立

人工関節後の術後遷延痛患者に対する1難治性術後遷延痛の発生機序・2脳活動との関連などの未だ明らかになっていない基礎的なメカニズムの解明、3これまで困難とされてきた難治性術後遷延痛の治療を目指し、機能的MRI(fMRI),ポジトロン断層法(PET)を使用した痛みの可視化による新たな診断技術の確立、特に治療抵抗性と言われる神経障害性疼痛のメカニズムを解明するための研究である。その成果は、医療費削減につながる従来にない革新的診断・治療システムの実用化につながるものである。1.人工関節置換術後における術後遷延痛の割合を明らかにするために、NRSを用いてその頻度を検討した。人工膝関節置換術後では約15%の割合で術後に遷延する疼痛を認めていた。一方、人工股関節置換術後には約8%の割合で遷延痛を認めた。そのうち神経障害性疼痛の割合は人工膝関節置換術後、人工股関節置換術後ともに約30%の割合で神経障害性疼痛の素因があることが解った。また心因性疼痛の素因も約30%の割合で認めた。2.fMRI、PET/SPECTを用いて侵害受容性疼痛、神経障害性疼痛、心因性疼痛と診断された患者で脳活動に違いがあるかどうか検討しているが、現在の所痛みの性質で明らかな違いは認めていない。現在、術後遷延痛の性質についてはある程度明らかになってきているが、脳活動との関連は明らかになっていない。今後は症例数を重ねていき、引き続き同様の検討を行っていく予定である。当施設で術後遷延痛になる頻度が当初の予定より多くなく、同意を得られる患者も少ないことが要因と考えられる。症例数が少ないため引き続き症例数を増やしていき検討する。術後遷延痛患者の脳活動の検討については症例数を増やしてその傾向を見ていくが、当初の結果が得られない場合には既存の診断ツールで診断し、治療効果を見ていくことも考慮する。疼痛に関する学会に参加し慢性痛に関する知識を深めた。研究同意に至る症例がやや少なく、また、術後遷延痛となる症例が予定よりも少なかったため。今後、症例数を増やせば解析対象となる症例が増えて当初の予定通り研究計画が遂行できるものと考える。引き続き症例数を増やす。術後遷延痛症例に対して機能的MRIを施行する。術後遷延痛患者に対して治療効果判定を行う。昨年度は症例数が予定よりもやや少なかったため次年度使用額が生じたものと考える。本年度はさらに症例数を増やし研究を進めていくため繰り越しとなった金額をmiRNAマイクロアレイ、研究成果発表などの研究費として使用する予定である。現在当初の予定より研究の進行がやや遅れており、研究費使用額が減少したため次年度使用額が生じたものと考えます。
頭頚部癌に関する分子生物学的研究

頭頚部癌はアルコールや喫煙さらにはウイルスといった環境要因が発癌に作用している。今回の頭頚部癌の分子生物学的研究により、以下のことが報告できた。1.頭頸部癌の発癌にはヒト乳頭腫ウイルスの関与が示唆された。HPVタイプ16と18が多く、臨床的には扁桃癌、口腔癌に高頻度に検出された。2.細胞周期関連因子(サイクリンD1とCDKインヒビターの一種であるp27)の発癌への関与と予後因子になりうるか検討した。その結果、舌癌および下咽頭癌においてサイクリンD1の高発現およびp27の低発現は予後に関係することがわかった。3.p53腫瘍抑制遺伝子の変異と頭頚部癌との関係、またその意義について検討した。頭頸部癌においても高頻度にp53の変異が検出され、変異しているものは予後が悪いことが報告された。4.血管内皮細胞増殖因子(VEGF)の発現と頭頸部癌の予後との相関をみると、高発現群はリンパ節転移が多く、予後不良であった。5.グルコ-ストランスポ-タ-(Glut1)遺伝子と頭頸部癌との関係をみると、Glut1は高頻度に発現していたが、発癌要因というよりも、発現系を維持するためと考えられた。Glut3発現は29%にみられたが、臨床因子との相関は見られなかった。頭頸部癌組織よりDNA抽出を行い、HPV type16とtype18の検出を施行した。中咽頭癌に有意に高頻度に検出された。また、CDK inhibitaであるp27について、免疫染色とwestern blotにより下咽頭癌の臨床経過での相関をみた。p27発現の低いものに予後が悪く、cut-off値は、全癌細胞数に対する陽性細胞数が50%で免疫染色をwester blotが相関した。p53とCCNDIの発現と舌癌との予後の相関をみたところ、両者とも高発現群に有意に予後が悪かった。また、p53とp21の相関wester blotで解折したところ、癌組織では相関はなく、p21語等は別のpathwayでおこると考えられた。(1)HPV(ヒト乳頭腫viruo)を頭頚部ガン組織中に同定した。頭頚部発ガンにHPVは深く関与していることを確認した。(2)舌癌(最近若年者に増加している)について、腫房抑制遺伝子p53と細胞周期関連タンパクであるCCND1の発現を調べた。CCND1は予後に反映していることがわかった。(3)舌癌組織についてp27(サンプルDに酸化酵素阻害タンパク)のタンパク及びmRNAレベルでの発想の程度を調べ、予後に反映していることがわかった。1.頭頚部癌の発癌にはヒト乳頭腫ウイルスの関与が示唆された。頭頚部癌においても高頻度にp53変異が検出され、変異しているものは予後が悪いことが報告された。5.グルコ-ストランスポ-ター(Glut1)

遺伝子と頭頸部癌との関係をみると、Glut1は高頻度に発現していたが、発癌要因というよりも、発現系を維持するためと考えられた。発現は29%にみられたが、臨床因子との相関は見られなかった。
地震の個性や不均質を記述する確率微分方程式論的断層モデル

地震時の自己相似的な断層破壊過程を記述する数理モデルの研究を開始した。特に、時空間的に不均質な破壊過程をエネルギー論的観点から明らかにすることを目指しているが、見通しを良くするために、まずは一般論として自己相似な破壊のエネルギー収支を記述するマクロな保存則を、従来のアイデアよりも簡便に導出した。この保存則を、より局所的に成立するものについて書き換えていくことで、所与の目標に必要な時空間的発展則が明らかになることが期待できる。また、これも見通しのために、不均質ではなく均質な自己相似破壊過程の積分方程式について考察を進めている。古くから弱化する摩擦を含まない動的自己相似亀裂の問題が議論され、そのエネルギー論的解釈が盛んに試みられてきたが、ここではより現実的な滑り弱化摩擦則を導入した場合に、破壊によるエネルギー収支・破壊伝播速度・および地殻応力の3者がどのような関係にあるかが明らかになりつつある。不均質な動的破壊は時空間的なゆらぎを持って成長すると予想されるが、ここで考えている均質な場合の解は、その成長の平均値を与えるようなものと考えることができるであろう。更に、当初の研究計画そのものではないが、考えようとしている不均質断層滑りモデルからの派生物として、断層面上で生じる一連の本震-余震系列の統計的性質を表現するための単純なモデルについても考案した。現時点では極度の単純化ゆえに「地震の個性」のようなものは見えていないが、それでも自然地震の活動について知られる統計的性質を再現するに至っている。不均質な動的現象を記述するための確率微分方程式論的アプローチを計画しているが、これに先立ってまずは一般的あるいは単純な場合についてモデルを考え、見通しを良くすることを狙ったため、計画書通りには行っていない。しかしそれらモデルについて目処が立ち、どのような部分に不均質を与えればよいかが明確になりつつあるため、十分な足場が整ったと言える状況である。加えて前述通り、今回のモデルから派生して地震活動のモデル化も考慮可能であることが明らかになったので、研究の可能性自体は当初計画よりも拡がっている。2年目には本格的に確率微分方程式論的なモデル化を目指す。1年目に考慮した均質なモデルの解を平均場と捉え、これに確率的擾乱を加えたモデルを考えることで、その定性的振る舞いを考察する。この数理的考察部分に1年から1年半程度を要する見込みである。その後は地震学的に観測される地震の振る舞いとの対応関係を考え、モデルの優位性や、必要であれば修正箇所を明らかにする。また、前述の地震活動にまつわる派生テーマについても並行して遂行し、全体としては「断層面上の不均質な力学的パラメータ」「断層滑りの時空間的不均質」「断層から放射される地震波の統計的性質」「一連の地震活動の統計的性質」という4つの(地震学的には個別に発見された)性質が如何に統合されるかを検証する。

また、前述の地震活動にまつわる派生テーマについても並行して遂行し、全体としては「断層面上の不均質な力学的パラメータ」「断層滑りの時空間的不均質」「断層から放射される地震波の統計的性質」「一連の地震活動の統計的性質」という4つの(地震学的には個別に発見された)性質が如何に統合されるかを検証する。