hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
球面上の偏微分方程式の高速数値解法の開発と研究

球面上の偏微分方程式の高速数値解法のための技術を開発することが本研究の目的である.以下のような成果を得た.1.球面調和関数変換法に対する高速アルゴリズムをFLTSSというライブラリルーチンにまとめ,WEB上で一般に公開した.また,FLTSSを応用プログラム(Williamsonのテスト用プログラム)に実装し,その性能を評価した.さらに,低階数近似に基づく高速算法(一般化FMM)を開発し,種々の変換法を高速化する方法論を確立した.また、アルゴリズムの誤差と安定性の解析・最適化のための一般的手法として,行列積のノルムを対角スケーリングした一貫性不等式で評価する手法,および数値的な安定性の指標としてαβ積という概念を提案し、球面調和関数変換法に対する高速アルゴリズムの誤差と安定性の解析および最適化を実現した.2.2重Fourier級数展開法に関する基礎的研究、特に球面上の関数の2重Fourier級数展開の近似精度に関する研究および2重Fourier級数展開を用いた球面上のPoisson方程式の解法の精度に関する研究を行い,被近似関数のクラスとして,radial functionsによる球面上の関数近似の誤差解析のために最近導入されたnative spaceとよばれるクラスを考えることが素直であることを示した.3.Dutt-Rokhlinが提案した不等間隔高速Fourier変換法を詳細に研究し,その評価を行った.そして、従来提案されていた不等間隔高速(順)Fourier変換法は、Fourier(順)変換法の離散版としては適切ではなく,単純な不等間隔高速(逆)Fourier変換法において符号を変えたものがよいことを明らかにした.4.2重Fourier級数展開法や不等間隔高速Fourier変換法を高速化するに当たっては,FFTの並列化が不可欠であり、そのための手法を開発した.球面上の偏微分方程式の高速数値解法のための技術を開発することが本研究の目的である.以下のような成果を得た.1.球面調和関数変換法に対する高速アルゴリズムをFLTSSというライブラリルーチンにまとめ,WEB上で一般に公開した.また,FLTSSを応用プログラム(Williamsonのテスト用プログラム)に実装し,その性能を評価した.さらに,低階数近似に基づく高速算法(一般化FMM)を開発し,種々の変換法を高速化する方法論を確立した.また、アルゴリズムの誤差と安定性の解析・最適化のための一般的手法として,行列積のノルムを対角スケーリングした一貫性不等式で評価する手法,および数値的な安定性の指標としてαβ積という概念を提案し、球面調和関数変換法に対する高速アルゴリズムの誤差と安定性の解析および最適化を実現した.2.2重Fourier級数展開法に関する基礎的研究、特に球面上の関数の2重Fourier級数展開の近似精度に関する研究および2重Fourier級数展開を用いた球面上のPoisson方程式の解法の精度に関する研究を行い,被近似関数のクラスとして,radial functionsによる球面上の関数近似の誤差解析のために最近導入されたnative spaceとよばれるクラスを考えることが素直であることを示した.3.Dutt-Rokhlinが提案した不等間隔高速Fourier変換法を詳細に研究し,その評価を行った.そして、従来提案されていた不等間隔高速(順)Fourier変換法は、Fourier(順)変換法の離散版としては適切ではなく,単純な不等間隔高速(逆)Fourier変換法において符号を変えたものがよいことを明らかにした.4.2重Fourier級数展開法や不等間隔高速Fourier変換法を高速化するに当たっては,FFTの並列化が不可欠であり、そのための手法を開発した.球面上の偏微分方程式の高速数値解法,特に高速球面調和関数変換法と2重Fourier級数展開法に関して研究を進めた.得られた成果は以下の通りである:高速球面調和関数変換法本年度は球面調和関数変換法に対する高速アルゴリズムをFLTSSというライブラリルーチンにまとめ,WEB上で一般に公開した.また,FLTSSを応用プログラム(浅水方程式のテスト用プログラム,回転球面上の乱流シミュレーションプログラム)に実装し,その性能を評価した.そして,シミュレーション全体は数値的に安定に実行され,FLTSSの精度に見合う精度が得られることを確認した.2重Fourier級数展開法2重Fourier級数展開法に関する基礎的研究,特に球面上の関数の2重Fourier級数展開の近似精度に関する研究および2重Fourier級数展開を用いた球面上のPoisson方程式の解法の精度に関する研究を行い,以下のような結果を予測するに至っている.(1)球面上の関数のクラスなお,2重Fourier級数展開法の高速化のためには,FFTの高速化は不可欠である.この方面の研究も進めた.球面上の偏微分方程式の高速数値解法,特に高速球面調和関数変換法と2重Fourier級数展開法に関して研究を進めた.とくに,それぞれの要素技術に関して,以下のような進展があった:2重Fourier級数展開法関連(1)不等間隔FFT 2重Fourier級数展開法の安定化のためには,不等間隔FFTが重要である.本研究では,特に,順変換について詳細に研究を行った.順変換の計算法には,大きく分けて2種類あり,連立一次方程式を解くものと,単純な逆変換と同型のものがある.

前者については,連立一次方程式の解法としてどのようなものを用いるかが,重要になるが,様々な解法を数値実験を通して比較し,等間隔FFTを前処理とするBi-CG法が精度,安定性の両面から,もっとも優れていることを見出した.しかし,単純な逆変換と同型のものと比較するとき,精度,安定性の面で,劣ることも明らかとなり,連立一次方程式を解く形での不等間隔順FFTは,ほとんど,意味がないことが判明した.単純な逆変換と同型の不等間隔順FFTについては,精度の標本点分布依存性について調べ,二重指数関数型変数変換を用いて,標本点を定めることが有効あることを見出した.(2)等間隔FFTの高速化2重Fourier級数展開法の高速化のためには,等間隔FFTの高速化は不可欠である.とくに,現在ある様々な計算機アーキテクチャに対応した等間隔FFTの高速化が重要である.本研究では,PCクラスタにおける並列三次元FFTのブロックアルゴリズム,ベクトルSMPノードを搭載した分散メモリ型並列計算機における並列一次元FFTアルゴリズムなどを提案し,その性能評価を行った.球面上の偏微分方程式の高速数値解法の要素技術,特に高速球面調和関数変換法と不等間隔高速Fourier変換法に関して研究を進めた.1.高速球面調和関数変換法:我々の初期のアルゴリズムは高速多重極子展開法(FMM)にその高速性を負ったものであった.そして,展開系としては,当初Taylor展開を用い,その後Chebyshev補間に基づく展開へと改良を行ってきた.今年度は,低階数近似に基づく高速算法(一般化FMM)を開発した.この「一般化FMM」は,特定の関数系を対象にしていた従来のFMMとは異なり,数値的に行列を圧縮するため,高精度の近似展開が未知の関数系に対しても効率的な計算を達成することができる.そして,この一般化FMMを用いて,従来は分離ルジャンドル関数を用いて定義されていた我々のアルゴリズムを,分離を用いない形のアルゴリズムにすることに成功した.また,アルゴリズムを単純に実装しただけではプログラムは不安定となる.そこで誤差と安定性の解析・最適化が必要となる.我々は行列積のノルムを対偶スケーリングした一貫性不等式で評価する手法,および数値的な安定性の指標としてαβ積という概念を提案し,誤差と安定性の解析および最適化を実現した.2.不等間隔高速Fourier変換法:球面上の偏微分方程式を数値的に解く場合,球面上の緯度方向の分点は,Gauss点にとることがよく行われる.この場合,Gauss点上のデータを用いた高速Fourier変換法がアルゴリズムの高速化の鍵となる.今年度は,この不等間隔高速Fourier変換法を実装し,その評価を行った.その結果,従来提案されていた不等間隔高速(順)Fourier変換法は,Fourier(順)変換法の離散版としては適切ではないことが判明した.
放射線抵抗性口腔癌に対するヒアルロン酸産生阻害を応用した併用放射線治療の研究

口腔癌の治療においては、本邦で行われている動注化学併用療法は極めて高い局所制御率を誇るが、癌転移が予後を不良にしており、特に遠隔転移の防止は治療成績向上に向けての喫緊の課題である。一方、癌細胞のヒアルロン酸産生が遠隔転移に関連していることが確かめられている。従って、ヒアルロン酸合成阻害剤と放射線の効果の基礎的機能解析を行い、作用機序を解明し、ヒアルロン酸合成阻害薬併用による新たな放射線治療の確立を目指す。
統治空間としての城の生成と機能をめぐる歴史考古学的研究

10世紀末から北フランスで建設が始まった初期の石造城砦を調査・研究の対象として、その生成の過程と、城が有していた社会機能を多角的に明らかにした。そこでは、古代ローマの建築様式の影響を受けて建てられた最初期の方形の天守塔が、城砦としての防衛機能を追求した結果、13世紀初頭までに、円筒形天守塔(「フィリップ式天守塔」)となり中世的頂点を迎えた。しかし、城の完成とその結果としての統治の安定の結果、円筒形天守塔に欠けていた居住性を求めて、統治のための公的空間である大広間と城主の居住空間は、城壁に内接する方形の館に移ることとなった。天守塔には、政治的象徴性だけが遺されることとなる。中世の城は、個々の城の軍事的機能と政治ないし統治機能の必要性に応じて、多様な形状を取ることになるのである。3年間に及ぶ研究期間の初年度にあたる2008年度には、フランスで最も早く、10世紀末から11世紀初めに石造の城砦が登場したロワール地方において、アンジュー伯フルク3世ネッラによって建てられた最初期の石造城砦であるロッシュ城の方形天守塔を主たる研究対象とした。文献による調査の後、2008年8月に現地調査を実施し、現地の管理担当者とのインタビュー調査によって、11世紀前半という建設年代確定の決め手となった足場の木材なども実物を見ることができた。このロッシュ城は、ローマ時代のバシリカ様式公共建築の伝統を受け継いだフランク期の方形の館が城に発展してゆく歴史的経過の、その最初の段階に位置する建物である点でまさに画期的な歴史的意義をもつ城であるが、それと同時に、その天守塔donjonの内部を観察すると、公的統治のための空間としての広間aula(1階)、城主一家の住まいとしての居間=寝室camera(2階)、祈りのための礼拝堂capellaをその内部に含む空間構造を読み取ることが出来る。さらにそこに軍事的機能が加わって、中世フランスの城砦を構成する多様な要素が天守塔donlonの内に総合的に現れるわけで、その意味で、このロッシュ城は、11世紀前半という例外的に早い時期に建設された城でありながら、中世の城の機能をよく示している事例である。そのような城の多様な機能が、実際にどのように運用されていたのかについては、中世後期(13世紀末15世紀)にフランス各地で制作された写本の挿絵において描かれているので、それらを参照することで、広間における宴会の形、寝室の備品(物入れ、櫃、寝台など)、城主階層の衣装を知ることが出来る。この分野では、パリ高等学術研究院のPerrine Mane女史の研究が大いに参考になった。3年間に及ぶ研究期間の2年目にあたる2009年度には、フランスで最も早く、10世紀末から11世紀初めに石造の城砦が登場したロワール地方に南接する、ポワトゥー地方をフィールドとした。2009年9月には、同地方に散在する1112世紀の城砦を実地調査し、主要な石造天守塔の遺跡を実見することが出来た。代表的な城は、ルーダンLoudunとニオールNiort、ショーヴィニーChauvignyの天守塔であり、いずれも方形天守塔の姿をよく残しているが、ニオール城では、方形天守塔の四隅が円筒形の小塔で防護されるとともに、天守塔自体が二つ設けられて、並置・連結されるという形になっていて、城砦設計上の発展的工夫が観察された。このほか、ティフォージュTiffaugeでは、敷地内に散在する城の遺構のなかでも、とくに大広間の暖炉部分が非軍事的な建物の姿を示していて、興味深かった。またこれらの方形天守塔が、フランス国王フィリップ2世の治世に、より防御に優れた円筒形に形を変えていった過程に関しては、論文「中世フランスにおける石造の城の起源-王宮から天守塔へ-」(千田嘉博・矢田俊文編『都市と城館の中世』高志書院、2010年、所収)において総括した。他方、軍事ないし統治、城主の住居、礼拝室などに関わる、城の多角的機能の史料として、写本挿絵mniaturesに注目し、P・マヌ教授(フランス・歴史研究センターCNRS)の論文「城にいる領主を描いた中世の図像」(小島道裕編『武士と騎士』思文閣出版、2010年、所収)を翻訳出版した。そこで論じられている城の大広間にいたる階段、大広間の調度品、大広間で開催された宴会とそこでの娯楽、私的空間としての寝室と中庭をめぐる内容は、それらの使用と参加が貴族身分の表現としてコード化され、中世ヨーロッパ貴族の社会的威信を表現するものとなっていた。

中世ヨーロッパの城が有していた社会的機能という問題に関しては、これらの論点をさらに具体的に、写本挿絵だけでなく考古学的遺構も含めて、より多くの具体例に基づいて考察することが重要であるということを考えさせられた。3年間の研究期間の最終年度にあたる2010年度には、ブルターニュ地方東部、ノルマンディー地方から北仏ピカルディー地方とパリ盆地にかけて散在する1213世紀の大型城砦を主たる研究対象とした。これらの地域は、1200年前後の円筒形天守塔の完成期に引き続いて、中世城砦建築のもっとも先進的な地域だったからである。その際、城の公的空間である大広間aula, salleとその周辺施設(入り口階段など)を考察の中心とした。フィリップ2世期に完成された円筒形天守塔の内部に配置されることの難しかった大広間は、その後、天守塔を出て、城の囲壁に内接する形で建てられた館の2階部分に置かれることが多くなる。その最良の事例は、フィリップ2世の有力家臣でもあったクーシー領主アンゲラン3世Enguerrand III, sire de Coucy(1180年頃-1243年)により建設されたクーシー城(ピカルディー地方)である。西欧最大の天守塔を備えていたこの城の城壁内部には、「勇者の大広間la salle des Preux」という812m^2に及ぶ巨大な大広間の壁面のほか、かつてはこの大広間に上る大階段le grand degreの下に置かれていたペロンle perronと呼はれる石造テーブルが残されている。ペロンと大階段は、城主の公的権力を象徴する舞台装置であり、大広間と一体となって、家臣や領民に対して高いところから君臨する権力の形を表象していた。これらの建築要素は、大広間が、城ではなく館や王宮に配置される場合に、それが一階部分に置かれることの多かったイングランドやドイツの城や王宮と対比すると、中世フランスの城の重要な特徴である。特にドイツでは、フランスと比べて城砦建設が遅れる一方で、カロリング期以来のバシリカ式王宮建築の伝統が各地に残り続けた。天守塔と大広間の形状のこのような相違は、おそらく、封建王政と封建領主のあり方の相違とも表裏一体となったものである。本年度の研究課題を追求する過程で、城の建築をこのような文化史的観点から捉えることの可能性を見出すことが出来たのは大きな収穫だった。
初期仏典伝承史の研究：パーリ経典の様式分析と北伝資料との比較に基づいて

パーリ仏典と北伝資料との比較研究を進める過程で、南アジア・東南アジアでサンスクリット語が普遍語としての地位を確立していた4世紀から13世紀、インド本土の仏典がサンスクリット化され、またサンスクリットで編纂されたのに対し、なぜスリランカの上座部大寺派が伝承した仏典はパーリ語で伝承されたのか、その理由の一つを明らかにした。その研究成果は(1)スリランカから東アジアへ渡ったサンスクリット大乗経典、(2)上座部大寺派のパーリ語主義、(3)パーリ仏典圏の形成にかんする論文として発表した。本研究は、初期仏典にかんする従来の研究方法にあった理論的矛盾を解決するために、これまで着目されなかった「伝承史」という方法で初期仏典の研究を行うものであり、〈律典とともに伝承された四ニカーヤ〉と〈韻文経典群〉という伝承系統が並存したという新たな視点からパーリ経典の様式(定型文や定式化された構成)を分析し、その成果を北伝資料(サンスクリット写本、ガンダーラ語写本、漢訳、チベット訳)と照らし合わせることによって、初期仏典の伝承過程を分析することを目指している。平成24度に論文を発表後、平成25年度は調査に専念したため、研究を発表する段階に到らなかったが、以上のような趣旨にのっとって、パーリ仏典を調査し、〈律典とともに伝承された四ニカーヤ〉の様式と〈それとは別に伝承された韻文経典群〉の様式を解明して、それぞれの伝承系統の特徴を考察した。さらに、パーリ仏典の様式を北伝資料(サンスクリット写本、漢訳・チベット訳)に照らし合わせ、北伝資料にも二種の様式が確認できるかどうかを調査した。その結果として、パーリ語の仏教経典集、ニカーヤと対応するとされる北伝のアーガマ(サンスクリット写本、漢訳、チベット訳)の中に、ニカーヤとは食い違い、むしろニカーヤ以降に作成されたパーリ文献と一致する定型的な表現や思想的な教説が含まれることを論じた英語論文を執筆中である。これに平行して、説一切有部と上座部大寺派における仏説の定義の違いが、両派の仏典伝承の違いに大きな影響を与えたことを指摘する英文論文を執筆中である。平成24度は、パーリ仏典における<律と四ニカーヤ>の様式と<韻文経典群>の様式が北伝資料(サンスクリット写本、ガンダーラ語写本、漢訳)の対応文献の比較研究を進めた。全体の結論には至らなかったが、いくつかの研究成果が挙がるとともに、それに関連する、予期していなかった成果を挙げることができた。平成25年2月には、ラオスとカンボジアに出張し、遺跡を巡るとともに、現地で出版されているパーリ文献を購入した。平成25年3月にはFrancesco Sferra教授を招き、パーリ経典の次第説法にかんする講演をしてもらい、その後、初期経典にかんする議論を深めた。以上のような趣旨にのっとって、パーリ仏典を調査し、〈律典とともに伝承された四ニカーヤ〉の様式と〈それとは別に伝承された韻文経典群〉の様式を解明して、それぞれの伝承系統の特徴を考察した。さらに、パーリ仏典の様式を北伝資料(サンスクリット写本、ガンダーラ語写本、漢訳・チベット訳)に照らし合わせ、北伝資料にも二種の様式が確認できるかどうかを調査した。その結果として、北伝の仏典(サンスクリット写本、漢訳、チベット訳)の中でも最も大量に残っている説一切有部の仏典と、上座部大寺派の仏典との間に、仏典観が大きく異なることを明らかにした。この内容にかんしては、英語の発表をした(17th Congress of the International Association of Buddhist Studies)。現在、英文の論文を執筆中である。また、パーリ仏典の伝播過程について、論文を発表した(『仏教文明の転回と表現ー文字・言語・造形と思想』)。本研究は、初期仏典にかんする従来の研究方法にあった理論的矛盾を解決するために、これまで着目されなかった「伝承史」という方法で初期仏典の研究を行うものであり、〈律典とともに伝承された四ニカーヤ〉と〈韻文経典群〉という伝承系統が並存したという新たな視点からパーリ経典の様式(定型文や定式化された構成)を分析し、その成果を北伝資料(サンスクリット写本、ガンダーラ語写本、漢訳、チベット訳)と照らし合わせることによって、初期仏典の伝承過程を分析することを目指して、パーリ仏典の形成過程を研究してきた。

その結果、南アジア・東南アジアでサンスクリット語が普遍語としての地位を確立していた4世紀から13世紀、インド本土の仏典がサンスクリット化され、またサンスクリットで編纂されたのに対し、なぜスリランカの上座部大寺派が伝承した仏典はパーリ語で伝承されたのか、その理由の一つを解明し、その研究成果を論文、「上座部大寺派のパーリ語主義」(『パーリ学仏教文化学』,査読有,第29号,2015年12月)として発表した。パーリ仏典と北伝資料との比較研究を進める過程で、南アジア・東南アジアでサンスクリット語が普遍語としての地位を確立していた4世紀から13世紀、インド本土の仏典がサンスクリット化され、またサンスクリットで編纂されたのに対し、なぜスリランカの上座部大寺派が伝承した仏典はパーリ語で伝承されたのか、その理由の一つを明らかにした。その研究成果は(1)スリランカから東アジアへ渡ったサンスクリット大乗経典、(2)上座部大寺派のパーリ語主義、(3)パーリ仏典圏の形成にかんする論文として発表した。パーリ仏典と北伝資料(サンスクリット写本、漢訳・チベット訳)の比較研究が進展したため、いくつかの発見があった。この調査結果として、平成26年度には、8月18日から23日までオーストリアのウィーン大学において、17th Congress of the International Association of Buddhist Studies (IABS)に参加し、SOAS講師のVincent Tournier博士がconvenerを務めるScriptural Formation and Authenticationというパネルにおいて、“Rethinking Canonicity of Theravada in the light of Sarvastivada scriptures"と題した発表を行った。また、これに関連して、パーリ語の仏典がスリランカと東南アジア大陸部に伝播する過程を検討し、その調査結果を、新川登喜男編『仏教文明の転回と表現ー文字・言語・造形と思想』(勉誠出版)において「パーリ仏典圏の形成ースリランカから東南アジアへ」と題した論文として発表した。この他、ジョナサン・シルク教授(ライデン大学)には、東京大学東洋文化研究所にて講演していただき、パーリ仏典と北伝資料に関して議論を交わした。さらに、まだ出版の段階には至っていないが、本研究計画終了までに出版できる見込みが立っているので、当初の計画以上に進展していると考えている。仏教学平成27度は、昨年度に引き続き、パーリ文献とそれに対応する北伝資料(サンスクリット写本、漢訳文献、チベット訳文献)の様式を比較研究する作業を続ける。パーリ経典と北伝経典の対照表については、赤沼智善『漢巴四部四阿含互照録』(1929年)、律の対照表については佐藤密雄『原始仏教教団の研究』(pp.838-879, 1963年)があるが、両者ともにチベット文献をほとんど参照しておらず、しかも、近年、ガンダーラ語写本、サンスクリット写本の発見が著しく、また、初期漢訳仏典の研究も急速に進んでいるため、赤沼目録も佐藤の対照表も全面的に改訂されるべきである。本研究は、パーリ仏典と北伝資料の比較研究に当たって、パーリ仏典と北伝資料との対照表を可能な限り網羅的なものにする改訂作業を行う予定である。この作業を進めるに当たって、パーリ仏典の伝承過程を明らかにする必要がある。そこで、南アジアで大きく広まった説一切有部や大乗仏教の仏典がサンスクリット語で伝承されたのに対し、スリランカの上座部大寺派においてパーリ語の三蔵がまとめられ、サンスクリット化されることなく、パーリ語で仏典を伝承し続けた教理的背景にかんする研究成果を5月に愛知学院大学で開かれるパーリ学仏教文化学会の学術大会で発表し、『パーリ学仏教文化学』で論文を発表する予定である。
シュワン細胞ミエリン化におけるＳｅｍａ４Ｄ／ＡＲＨＧＥＦ１０経路の解析

ARHGEF10は細胞の骨格形成に関与していると考えられているが、その機能はほとんど解っていない。我々は扱いが困難なシュワン細胞におけるARHGEF10の役割を解析する前に、ARHGEF10の基本的な機能を扱いやすい培養細胞を用いて解析した。ARHGEF10の細胞内における局在やARHGEF10欠失細胞を調べることで、ARHGEF10がゴルジ装置から細胞膜への物質輸送に関与していることを明らかにした。我々はまずARHGEF10の基本的な機能を知るために抗ARHGEF10抗体を作成し、ARHGEF10の細胞内局在を解析した。その結果、ARHGEF10は細胞外へ分泌される小胞に局在化していることが分かった。この小胞にはRab6という低分子量Gタンパク質が局在し小胞の輸送効率を制御している。さらにRab6に依存して低分子量Gタンパク質Rab8がこの小胞に局在化し、Rab8は小胞の細胞膜への融合を制御していることが解っている。我々はARHGEF10はRab8と同様にRab6に依存して小胞に局在することを明らかにした。更に、ARHGEF10はRab8の小胞への局在を制御していることを明らかにした。これらの結果から、ARHGEF10はRab8の局在を制御することで小胞の輸送において機能していることが解った。Rab8は細胞の極性の決定などに関与していることが考えられており、ARHGEF10もこの様なRab8の機能発現に関与していることが考えられる。現在、これらの情報をもとに研究計画で記した、ARHGEF10のシュワン細胞のミエリン鞘形成時における役割を解析しているところである。更に、ARHGEF10の相互作用因子をイーストツーハイブリット法により探索している。今後、ARHGEF10の相互作用因子のシュワン細胞ミエリン形成における役割を解析する。シュワン細胞のミエリン鞘形成においては小胞輸送に関与する因子が機能していることが知られており、ARHGEF10がミエリン鞘形成時にいかに機能しているかが明らかになることが期待される。Semaphorin-4DがARHGEF10の活性にどの様に作用しているかを知るためにまずARHGEF10の機能を知る必要がある。そこで、ARHGEF10に対する特異的抗体を作成し、この抗体を用いたARHGEF10の機能解析を行った。その結果、ARHGEF10の細胞内局在や機能の解明がかなり進んだ。ARHGEF10の機能が分かりつつあることで本申請研究の課題であるSemaphorin-4D /ARHGEF10経路の理解が深まると考えられる。またARHGEF10の相互作用因子の探索を計画していたが、現在、細胞抽出液からGSTーARHGEF10を用いた引き落としによりARHGEF10相互作用因子の候補が数種類得られており、質量分析法によりこれらの因子を同定中である。さらに今後はイーストツーハイブリッド法によりARHGEF10のシュワン細胞cDNAライブラリーからの同定も行う。これらの結果によりARHGEF10がシュワン細胞の細胞機能にどのように関わっているかの理解が進む。ARHGEF10の機能に関してはこれまでほとんど明らかとなっていないが、今回、ARHGEF10の機能解析を行った結果、ARHGEF10の機能に対する理解がかなり進んだ。これらの情報がない限り、今後計画している研究を遂行することは困難であり非常に有意義なデータを得たと考えている。またノックアウトマウスの解析については比較的時間がかかるものと考えているので時間経過と研究の進行具合は凡そ妥当であると考えられる。今後、ARHGEF10の相互作用因子の決定を行う。Semaphorin-4Dノックアウトマウスの解析により得られたデータをもとにして、初代培養シュワン細胞を用いた実験によりSemaphorin-4DやARHGEF10及びその相互作用因子がシュワン細胞の細胞機能にいかに関与しているかを明らかにし、Semaphorin-4D /ARHGEF10経路のシュワン細胞ミエリン化における役割を明らかにする。本年度は現在ある試薬でほとんど研究を遂行することができた。しかし次年度ははイーストツーハイブリッド法、初代培養シュワン細胞の培養メディウムやインフェクション試薬の購入などで研究費を要すると考えられる。さらにこれらの実験に伴い抗体購入費やその他の消耗品なども必要になってくると考えられる。
ブリルアングレーティングをベースにした干渉型リフレクトメトリーの開発

(1)過渡特性を利用したS/Nの改善:測定用光ファイバの先端部分から入射するポンプ光をLN強度変調器を用いて50MHzでON/OFF変調した。更に、当該ポンプパルス光が光サーキュレータを介して光バランス回路に入射する経路内にもう一台のLN強度変調器をスイッチとして設置した。ポンプパルスのON/OFFに対してスイッチングのON/OFFのタイミングを180°シフトすることにより、音響フォノンの過渡領域で発生したブリルアングレーティングによって発生するストークス光のみが光バランス回路に入射できるようにした。その結果、検波周波数6.7kHzにおいて、雑音レベルに対して8dB高いシャープな信号を観測した。音響フォノンの過渡特性を利用してストークス光を測定した報告例はないため、観測された信号が所望の信号であることを証明する必要があった。そこで、光源やポンプ光の強度を変化させて信号の変化を測定したところ、理論計算の結果と一致したことから、今回の実験によってストークス光の信号を対数スケールで8dBのS/Nで測定できたとの結論に達した。(2)偏波ダイバーシティを利用したS/Nの改善:光コネクタの嵌合部近辺の数ミリメートルにわたる歪分布は、将来的な光コネクタの劣化や破損を推測するうえでの重要な情報となり得る。そこでフーリエ変換分光技術とブリルアングレーティングをベースにした偏波ダイバーシティ型低コヒーレンスリフレクトメトリーを融合することにより、30μmという超高空間分解能でブリルアングレーティングを測定できる技術を開発した。その結果、光コネクタの嵌合部分において立ち上がり距離430μm、立下り距離320μmのブリルアングレーティングが生成されていることを観測できた。今回の実験により達成したS/Nは対数スケールで8dBであり目標値である10dBに2dB及ばなかっただけなので、進捗度としてはおおむね順調と考える。(1)音響フォノンの過渡特性を利用したS/Nの改善:前年度に続きスイッチング条件の最適化を行い、ブリルアングレーティングを測定する際のS/Nを改善する。S/Nが8dBに留まった理由は、パルス変調されたポンプ光を光スイッチで21dBしか減衰できなかったことによる。パルス変調及び光スイッチングに使用したLN光変調器は10GHzの帯域を有していたが、両デバイスを駆動するために使用した電気パルスの過渡時間が長かったため、光ポンプパルスの両裾の成分を十分除去できなかったことが原因であった。そこで今年度は、過渡時間が100ps以下のパルス発信器を用いてLN光変調器を駆動することにより、漏れ光パワーを更に10dB減衰させる予定である。このため、当初予定していた超狭帯域光バンドパスフィルタによるポンプ光の除去実験は次年度に行う予定である。(2)嵌合部分のブリルアングレーティング測定:光コネクタの嵌合部で発生しているブリルアングレーティングはブリルアン周波数によって変化する。そこで、10.511.5GHzの範囲でブリルアン周波数を変化させながらグレーティングの長手分布を測定することによって、嵌合部近辺における歪スペクトルの長手分布を導出する。フーリエ変換分光技術を導入すると、ブリルアングレーティングを測定する際のS/Nは1程度に劣化してしまうことから、繰り返し測定による平均化処理が不可欠であった。すなわち現状のS/Nでは、ブリルアン周波数を変化させながらブリルアングレーティングを測定するために数日を要することは避けられず、同一条件で実験を行うことは不可能と考えられる。S/Nの劣化要因は偏波ビームスプリッターでポンプ光を十分除去できなかったことであったので、偏波を微調整できる偏波コントローラを導入することにより、S/Nを10dB以上改善し、測定時間を56時間に短縮する予定である。

今回の実験により達成したS/Nは対数スケールで8dBであり目標値である10dBに2dB及ばなかっただけなので、進捗度としてはおおむね順調と考える。(1)音響フォノンの過渡特性を利用したS/Nの改善:前年度に続きスイッチング条件の最適化を行い、ブリルアングレーティングを測定する際のS/Nを改善する。S/Nが8dBに留まった理由は、パルス変調されたポンプ光を光スイッチで21dBしか減衰できなかったことによる。パルス変調及び光スイッチングに使用したLN光変調器は10GHzの帯域を有していたが、両デバイスを駆動するために使用した電気パルスの過渡時間が長かったため、光ポンプパルスの両裾の成分を十分除去できなかったことが原因であった。そこで今年度は、過渡時間が100ps以下のパルス発信器を用いてLN光変調器を駆動することにより、漏れ光パワーを更に10dB減衰させる予定である。このため、当初予定していた超狭帯域光バンドパスフィルタによるポンプ光の除去実験は次年度に行う予定である。(2)嵌合部分のブリルアングレーティング測定:光コネクタの嵌合部で発生しているブリルアングレーティングはブリルアン周波数によって変化する。そこで、10.511.5GHzの範囲でブリルアン周波数を変化させながらグレーティングの長手分布を測定することによって、嵌合部近辺における歪スペクトルの長手分布を導出する。フーリエ変換分光技術を導入すると、ブリルアングレーティングを測定する際のS/Nは1程度に劣化してしまうことから、繰り返し測定による平均化処理が不可欠であった。すなわち現状のS/Nでは、ブリルアン周波数を変化させながらブリルアングレーティングを測定するために数日を要することは避けられず、同一条件で実験を行うことは不可能と考えられる。S/Nの劣化要因は偏波ビームスプリッターでポンプ光を十分除去できなかったことであったので、偏波を微調整できる偏波コントローラを導入することにより、S/Nを10dB以上改善し、測定時間を56時間に短縮する予定である。
初期宇宙における巨大銀河の形成と進化

本研究は遠方宇宙における大質量銀河の形成・進化を観測的に調べることを主眼とした研究である。本研究の主な成果は(1)赤方偏移4という初期宇宙ですでに星形成をやめたと思われる大質量銀河を発見したこと、(2)それらの物理的な大きさが非常に小さく、銀河のサイズ進化をこの遠方宇宙で明らかにしたこと、そして(3)深い分光フォローアップ観測によりそれらの銀河の一つが、実際に赤方偏移3.87という遠方宇宙にいる可能性が高いことがわかったことである。この赤方偏移はまだ多少の不確定さを持っているが、今後確認されれば最遠方の分光確認された大質量銀河となる。本研究は測光的赤方偏移を用いて遠方にある大質量銀河を特定し、フォローアップ観測も併せて大質量銀河の形成と星形成活動が止まるメカニズムを調べることが目的である。すでに取得できているMOSFIERデータ解析、広くて深い公開データを用いた研究、さらに今後Hyper Suprime-Cam(HSC)サーベイで取得できるデータを用いる3つのアプローチをとっているが、27年度はその全てで進捗があった。まず、MOSFIREによる赤方偏移2の原始銀河団に属する大質量銀河の近赤外分光データであるが、すでにデータ整約を終えている。しかし、併せて用いる撮像データの解析が難しく、27年度では終わらなかった。また、公開済みのSXDSデータを用いる部分であるが、可視・近赤外・赤外データを整合的に測光したカタログを作成し、測光的赤方偏移を計算するところまで進んでいる。遠方銀河の測光的赤方偏移にはまだテストが必要であるが、赤方偏移4での大質量銀河の物理的な大きさをレーザーガイド補償光学観測で測るという、本研究の一環である観測にもすでに用いている。最後にHSCデータを用いる研究では、外部の赤外データと整合的に測光をするコードの開発・テストが進んでいる。実用レベルに近いものができており、実際に5平方度程度の広さのカタログを作成している。残念ながら本研究からの論文はまだであるが、27年度には着実に進捗があった。研究会での発表や、共著者としての論文発表は以下を参照されたい。赤方偏移2の原始銀河団、深い公開データを用いたより遠方銀河の研究、そしてHSCデータを用いたより広い研究の3つのアプローチで本研究を進めているが、概ねどれも進捗がある。ひとつ目のものに関しては、すでに分光データの解析は終わっている。併せて用いる撮像データの解析に苦戦しているが、28年度中には進められるものと思っている。ふたつ目は、すでにSpitzerによる8ミクロンまでのデータを整合的に測光した多波長カタログの作成は済んでいて、測光的赤方偏移の計算も行った。遠方銀河における測光的赤方偏移にはもう少しテストが必要であるが、この測光的赤方偏移カタログをベースにしたフォローアップ観測(レーザーガイド補償光学を用いた、赤方偏移4の大質量銀河の物理的な大きさを測定する、という本研究の一環である)にも用いている。残念ながら天候に恵まれず、有用なデータが取得できなかったが、28年度も再挑戦したいと考えている。最後のHSCデータに関しては、外部の赤外データと整合的に測光をするコードの開発・テストを行っていて、おおよそ実用になるものができている。ELIAS-N1という5平方度程度のデータに対して、測光カタログの制作を進めていて、28年度には完成し、他のフィールドでもできることが期待される。それができれば、測光的赤方偏移の計算をし、本研究を更に進める足がかりになるだろう。まとめると、MOSFIREデータ解析には遅れがあるものの、全体的には概ね順調に進んでいるものと思われる。遠方宇宙での巨大銀河形成は未だ謎の多いプロセスである。星形成を止めた銀河が非常に早い段階から発現し、その星形成を止め、かつ止めたままにしておく物理プロセスは多くの議論があるものの、未だ理解が進んでいない。本研究は(1)すでに取得できている赤方偏移2の深い近赤外分光データの解析、(2)公開されている深い多波長撮像データを用いたフォローアップ観測、さらに(3)Hyper Suprime-Camの非常に広いデータを用いたフォローアップ観測の3つのアプローチで、この謎に迫ろうとしている。28年度はその全てで進捗があった。(1)解析の大部分を終え、論文を準備中である。ある一定の星質量の銀河を見たときに、高密度環境にいる銀河の方が力学質量が大きい傾向にあることがわかり、銀河形成の環境依存性を示している非常に面白い結果が得られている。(2)赤方偏移4にいる非常に遠方にあるにもかかわらず、星形成をしていない銀河の物理的な大きさを測るため、すばる望遠鏡のIRCS/AO188でフォローアップ観測を行った。銀河の大きさは銀河形成を理解する上で、基本的な量である。天候はベストではなかったものの、取得できたデータを解析中である。それぞれで着実に進んでいる。論文の準備も進んでいて、研究会での発表も増えて来ている。それぞれのアプローチで早い・遅いはあるが、着実な進捗はある。近赤外分光データはできれば昨年度中に論文に仕上げたかったが、間に合わなかった。今年度は投稿までこぎつけたい。赤方偏移4の大質量銀河の高空間分解能観測は天候が必ずしもよくはなかったが、データは取得できた。最近、赤方偏移3.7における、星形成を止めた銀河の分光確認が報告され、非常に大きな話題になった。

さらに、その直後その天体からALMAによるダスト放射が確認され、銀河の星形成が実は可視・近赤外で見えないだけで、隠された星形成があるのではないかと大きな議論となっている。このタイムリーな話題は本研究には非常にいいチャンスなので、深い分光観測とALMAによる観測提案を出している。このように状況の変化に合わせて、柔軟に対応している。最後にHyper Suprime-Camを用いた研究は、外部データと合わせた後、測光的赤方偏移の計算がまだ進められずにいるが、今年度は進捗があると期待している。さらに他のフィールドでも同様の解析をし、さらに面積を広げたい。まとめると、遅れているものもあるものの、全体的には着実に進んでいると言える。初期宇宙における巨大銀河形成の物理はまだ謎の多いプロセスである。大質量銀河を短時間で形成した後すぐに星形成活動を停止し、その後長期にわたって止めたままにしておく物理プロセスは多くの議論があるものの、未だ理解が進んでいない。本研究はこの問題に対して複数のアプローチで挑んでいる。(1)赤方偏移2の原始銀河団の詳しい解析、(2)広くて深い多波長撮像データを用いた統計解析、さらに(3)Hyper Suprime-Cam(HSC)のさらに広いデータを用いた統計解析の3つのアプローチである。今年度はこの2つめに大きな展開があり、エフォートのほとんどをそこに集中した。一つは赤方偏移4の銀河の質量・サイズ関係を静止系可視光で初めて明らかにしたことである。驚くべきことに大質量銀河のサイズ進化は赤方偏移4に至っても顕著に見えていて、その時期の大質量銀河は有効半径1kpc以下と非常にコンパクトであることがわかった。これは当初の目的の一つである、銀河形成モデルを制限する上で非常に強力であり、シミュレーションとの比較を今後進めていきたい。また近赤外分光フォローアップ観測も進み、赤方偏移3.87に今まで知られている最遠方の星形成を止めた大質量銀河を確認した。赤方偏移の決定にはまだわずかの不定性があるが、ほぼ間違いないと考えている。さらにこういった星形成率の低い大質量銀河が、実際にほとんど星を作っていないことのより直接的な証拠として、ALMAを用いたダスト放射を探る観測も採択されている。一方(3)のHSCを用いた解析も進めているが、赤方偏移4を越えるような有力候補を見つけるには至っていない。全体的に(2)のアプローチにおける進捗が大きかった年度である。現在進行中の観測プログラムもあるなど、まだまだ発展が期待でき、本科研費が終わっても研究を続けて結果を論文化し、研究成果を発表していくつもりである。本研究は遠方宇宙における大質量銀河の形成・進化を観測的に調べることを主眼とした研究である。本研究の主な成果は(1)赤方偏移4という初期宇宙ですでに星形成をやめたと思われる大質量銀河を発見したこと、(2)それらの物理的な大きさが非常に小さく、銀河のサイズ進化をこの遠方宇宙で明らかにしたこと、そして(3)深い分光フォローアップ観測によりそれらの銀河の一つが、実際に赤方偏移3.87という遠方宇宙にいる可能性が高いことがわかったことである。この赤方偏移はまだ多少の不確定さを持っているが、今後確認されれば最遠方の分光確認された大質量銀河となる。
半導体ウェハの非接触抵抗率マッピング

平成12年度に開発した、半導体ウェハ抵抗率非接触測定のハードウェアをターゲットとして、抵抗率の二次元マッピングソフトウェアを開発した。矩形波電荷応答測定および抵抗率推定アルゴリズム、エアーギャップ一定保持アルゴリズム、rθ走査ステージ駆動アルゴリズムを組み合わせた制御コードを16ビットCPU上に実装することで、4インチ口径までのウエハの抵抗率の自動マッピングが実現した。この結果、GaAs, InP等の市販化合物半導体ウェハの評価が可能となった。測定時間は4インチ口径ウェハを1mm間隔で走査した場合に約11時間を要した。本装置を用いて、液体封止チョクラルスキー法で成長された市販のGaAs, InP(100)ウェハの抵抗率を1mm間隔でマッピングした結果、抵抗率は中心部で高く、周辺部で低下する共通の傾向を示した。しかし、その径方向分布は結晶方位によって異なり、結晶の対称性と同様の4回の回転対称分布が多くみられた。また、種結晶にGaAs,原料結晶にIn_<0.3>Ga_<0.7>As多結晶を用いて垂直ブリッジマン法で実験的に成長された15mmφ傾斜組成In_xGa_<1-x>As円柱結晶も評価した。成長軸方向に沿って切り出された試料中の抵抗率の二次元マップは,種つけ領域を除いて,In濃度増加に伴って抵抗率が10^8から10^5[Ωcm]程度まで段階的に減少したことを示した。また、種つけ領域ではGaAs種結晶からのSiの拡散によると推測される抵抗率の不均一分布も観察でき、結晶成長中の温度分布やメルト流れなどを推定する上で有用と考えられた。これらの実験結果から、本手法が,GaAs, InP等の市販バルク結晶だけでなく、InGaAs結晶などの成長技術開発中の結晶をもカバーできる半導体ウエハの評価・検査ツールとして有用であることが明らかとなった。半絶縁性半導体ウェハの抵抗率の面内二次元分布を非接触でマッピングするための装置のハードウェアを構築した。抵抗率検出部の基本構造はMetal-Insulator-Semiconductor-Metal(MISM)構造であり、それぞれ、ウェハ表面に接近させる微動機構付きの探針電極、エアギャップ、ウェハ、裏面電極として機構部品により構成した。ウェハ走査部はXY走査およびrθ走査の2種類を設計し、本研究費によって購入した直動XYステージおよび機構部品によって構成した。また、裏面電極に対称矩形波を印加する波形発生器、電荷過渡応答を検出するチャージアンプ、12ビットAD変換器、走査ステージ用モータードライバを独自に製作し、これらを16ビットマイクロコントローラによって集中制御するよう測定システムを構築した。構築したハードウェアを用いて、半絶縁性GaAsウェハおよびInPウェハの電荷過渡応答を測定した。その結果、エアギャップの厚さと抵抗率とによって変化する電荷応答が得られた。電荷過渡応答波形からエアギャップを推定して探針を微動させることでエアギャップを一定に保つアルゴリズムを開発した。また、エアギャップ一定条件下での電荷応答について、周波数領域でのモデル関数をたて、最小二乗近似によって誘電緩和周波数を求めることによって抵抗率を推定するアルゴリズムを開発した。この結果、抵抗率10^610^8程度の半絶縁性ウェハの抵抗率を非接触測定できることがわかった。さらに、エアギャップ一定条件下での電荷過渡応答を、rθ走査ステージを用いてウェハの複数の位置で測定し、抵抗率の面内分布を推定した結果、抵抗率の面内変動が観察できた。
急性ストレスのコントロール可能性と細胞性免疫・液性免疫の変動

急性ストレスに対する免疫応答についての基礎的知見を得るため,暗算課題,冷却昇圧課題を負荷して各種免疫細胞の末梢循環数を解析した結果,自律神経系の亢進と共に,NK細胞などの細胞性免疫の亢進,T細胞,B細胞などの液性免疫の抑制という二相的反応が頑健に観察された(Isowa, Ohira, & Murashima,2004).さらに,これらの反応は,遅くとも2分以内には生起する極めて鋭敏なものであること,NK細胞の反応はT細胞やB細胞の反応よりも早いこと,などが確認された(Kimura, Isowa, Ohira, & Murashima, in press.).これらの知見を基に,ストレス課題におけるコントロール可能性を操作して,それが免疫動態に及ぼす効果を検討した.その結果,コントロール不能な事態では自律神経系の亢進がいくぶん抑制されると共に,自律神経系活動と免疫反応の対応がきわめて高くなることが示された(Isowa, Ohira, & Murashima, in press.).これは,事態がコントロール不能であると認識されると中枢によるトップ・ダウン的制御が働いて,環境に適応するために自律神経系を介して免疫系を積極的に制御しようとする機構の現われであると解釈された.急性ストレスに対する免疫応答についての基礎的知見を得るため,暗算課題,冷却昇圧課題を負荷して各種免疫細胞の末梢循環数を解析した結果,自律神経系の亢進と共に,NK細胞などの細胞性免疫の亢進,T細胞,B細胞などの液性免疫の抑制という二相的反応が頑健に観察された(Isowa, Ohira, & Murashima,2004).さらに,これらの反応は,遅くとも2分以内には生起する極めて鋭敏なものであること,NK細胞の反応はT細胞やB細胞の反応よりも早いこと,などが確認された(Kimura, Isowa, Ohira, & Murashima, in press.).これらの知見を基に,ストレス課題におけるコントロール可能性を操作して,それが免疫動態に及ぼす効果を検討した.その結果,コントロール不能な事態では自律神経系の亢進がいくぶん抑制されると共に,自律神経系活動と免疫反応の対応がきわめて高くなることが示された(Isowa, Ohira, & Murashima, in press.).これは,事態がコントロール不能であると認識されると中枢によるトップ・ダウン的制御が働いて,環境に適応するために自律神経系を介して免疫系を積極的に制御しようとする機構の現われであると解釈された.今年度は,時間圧を伴う暗算課題におけるコントロール可能性を操作し,免疫系への影響を検討する実験研究を行った.被験者自身の成績が正確にフィードバックされるコントロール可能群と,ヨークトされた成績が被験者自身の実際の成績とは無関係にフィードバックされるコントロール不能群を設定し,15分の暗算課題を遂行させた.各群において課題開始前後で採血と唾液採取を行い,リンパ球サブセット数(CD3+,CD4+,CD8+,CD56+),ナチュラル・キラー(NK)細胞活性,唾液中分泌型免疫グロブリン(s-IgA)量を測定した.また課題期間中の心拍と血圧を連続測定した.両群において,課題期間中に心拍・血圧が顕著に増加し,β,αアドレナリン作動性交感神経系の活性化が示唆された.また,両群においてCD56+(NK細胞),NK細胞活性,s-IgAの増加,CD4+リンパ球(ヘルパーT細胞)の減少という明瞭な免疫変動が観測された.各種免疫指標そのものには,直接コントロール可能性の効果はみられなかったが,自律神経系指標(心拍・血圧)と各種免疫指標間の相関が,コントロール不能群には顕著にみられるのに対し,コントロール可能群にはほとんどみられないという知見が得られた.本研究により,急性ストレスのコントロール可能性という心理的要因が,実際に細胞性・液性免疫に影響することが明らかになった.コントロール不能事態で,なぜ自律神経系と免疫系の関連が強まるのかについて,既存のデータの追加分析,来年度に行う新たな実験を通じて,さらに検討する.これまでの精神神経免疫学の知見より,急性ストレス負荷によって一過性の免疫変動が生じることが知られている.本研究では,そうした現象におけるストレス刺激のコントロール可能性という心理的要因の影響について検討し,その生理心理学的メカニズムを探求することを目的とした.平成14年度においては,実験課題(時間圧を伴う暗算課題・騒音回避課題)の妥当性を検証した.両課題を1015分負荷することによって,交感神経系活動(心拍・血圧)の亢進とともに,細胞性免疫(NK細胞)・粘膜免疫(唾液中s-IgA)の亢進,液性免疫(T細胞,B細胞),の抑制という免疫変動のパターンが頑健に生じることを明らかにした.これにより,急性ストレス負荷による実験パラダイムを確立した.平成15年度においては,両課題において,課題中のパフォーマンスに関するフィードバックをヨークトすることにより,コントロール可能・コントロール不能を操作して,その要因が免疫系へ及ぼす効果に関する検討を行った.両方の課題において,コントロール不能な場合にはコントロール可能な場合に比べて,交感神経系活動が顕著に亢進した.一方,免疫系においては,課題による細胞性免疫の亢進,液性免疫の抑制という変動パターンは頑健にみられたが,コントロール可能性の効果はみられなかった.しかしながら,コントロール不能な場合には,交感神経系活動と免疫変動にきわめて高い相関がみられ,この条件下では自律神経系による末梢免疫の制御がより顕著になることが示唆された.