hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
次世代酸化カルシウム系脱硫・脱硝剤の開発

石灰石より膨潤法を用いて調製した細孔径分布の異なる酸化カルシウムを用いて,脱SO_2とN_2O分解を試み、細孔径分布の影響を検討した。その結果、脱硫に関しては巨大孔と中間の大きさの細孔が非常に重要で、脱硫剤としての粒子強度が備われば、酢酸膨潤法が最も適していることが明らかなった。他方、N_2O分解に関しては、触媒として働く酸化カルシウムが同時に脱硫剤として硫酸塩化されるため、硫酸塩化速度が非常に速い場合、活性成分である酸化カルシウムが消失する。そこで、硫酸塩化速度が相対的に遅い、巨大孔が十分に発達していない水蒸気膨潤法で調製した酸化カルシウムが優れた触媒能を示すことが知られた。昨年度までに、マクロポーラス酸化カルシウムの調製法として、酢酸膨潤法、水蒸気膨潤法、水膨潤法を見出し、マクロポアーが脱硫に対して有効であることを報告し、さらにN2O分解触媒触媒としての性能について報告した。本年度は、新たに酢酸膨潤法と水膨潤法を組み合わせた水・酢酸湿式膨潤法について検討した。さらに、近年その開発が進められている加圧流動層燃焼に対応して、酸化カルシウムが炭酸カルシウムとして存在した場合のマクロポーラス炭酸カルシウムの脱硫活性を評価した。さらに、低温乾式同時脱硫・脱硝剤としての酸化カルシウム(反応場では消石灰)の活性評価も開始した。その結果、次のような結果を得た。1)水・酢酸湿式膨潤法に関しては、酸化カルシウムの約40モル%以上になるように酢酸を添加した水溶液を用いる調製法で脱硫(脱SO2)に対して酢酸膨順法に匹敵する活性のマクロポーラス酸化カルシウムを調製できること、すなわち酢酸使用量を約60%削減できる廉価な調製法として利用できることを明らかにした。さらに、水・酢酸湿式膨潤法で調製したマクロポーラス酸化カルシウムの前駆体(酢酸カルシウムと水酸化カルシウムの混合物)は炉内に投入するまでは十分な機械的強度を有することも確認した。また、これまで見出した各種の細口径分布を持つ多孔質酸化カルシウムを用いた検討により、脱硫に適した細口径分布を明らかにした。2)多孔質酸化カルシウムが炭酸カルシウムになって反応する場合についての検討では、炭酸塩化によって脱硫剤が膨張するため、天然生石灰中のマクロ孔や、水蒸気膨潤法で調製した程度のマクロ孔は細孔が小さくなり、脱硫反応がほとんど進行しないことを明らかにした。すなわち、酸化カルシウムが炭酸塩化されても脱硫性能を保持するためには、少なくとも水膨潤法で調製した酸化カルシウム以上のマクロ孔の発達した酸化カルシウムが必要であることを明らかにした。3)低温乾式同時脱硫・脱硝に関しては、90°C付近で酸化カルシウムの硫酸塩化と硝酸塩化によりSOxとNOxの同時除去が可能であり、同時除去反応においては水蒸気の共存の影響が大きく、また、硫酸塩化と硝酸塩化は互いに独立して進行するのではなく、互いの反応が複雑に寄与しあって進行することを明らかにした。昨年度までに、マクロポーラス酸化カルシウムの調製法として、酢酸膨潤法、水蒸気膨潤法、水膨潤法、さらに水・酢酸膨潤法を見出した。さらに、得られた酸化カルシウムが優れた高温脱SO_2、脱H_2S活性を有し、さらにN_2O分解触媒としても使用できることを明らかにした。他方、低温乾式同時脱硫・脱硝剤としての酸化カルシウムの可能性を明らかにし、その反応機構も明らかにした。これらの研究ではマクロポーラス酸化カルシウムの新規な調製法の開発に重点を置き検討を進めてきた。
保育教諭の自律性と協働性を高める園内研修スキームの開発

保育教諭による園内外の研修に関する意識調査より、各園における保育教諭の自律性と協働性を高める園内研修スキームの基盤を形成する上で重要となる視点を明らかにした。以下、主な3点を掲載する。1園内において職務経験に応じて求められる役割への保育教諭自身による自覚の必要性。2「保育士等のキャリアパス」(2017年)を意識した園内外における往還的かつ組織的な研修計画の必要性。3園単独で改善できる問題と、行政のバックアップや地域における複数園協働による新たな取組みに向けた課題の整理の必要性。本研究は、幼保連携型認定こども園教育・保育要領に示される保育教諭として求められる専門職としての自律性や協働性を実質的なものとしていくために、とりわけ、園内研修の仕組みづくりや研修をリードできるファシリテーター育成を通じて、保育教諭としての専門性の獲得や専門職としての倫理観の醸成による社会的地位の確立に寄与することを目的としている。1日本保育学会第69回大会発表:那須信樹・細井香「保育教諭の研修実態に関する研究」(2016)/認定こども園の職能団体が実施する全研修内容を整理し、とりわけ保育教諭の研修実態の現状と課題について明らかにした。新制度施行前の2012年度より、新制度移行後も講演テーマや内容に鑑みれば、総じて、新制度の普及や理解の深化に資する講演や行政説明・シンポジウムなど、園長ら、管理職を対象とした研修内容が多くを占めていることが明らかとなった。対象を「保育教諭」と明確に謳った研修会や各地区・支部ごとの研修形態については「実習・ワークショップ」など、実践的な内容も多く認められ、新制度への移行にあたって「保育教諭」を対象とした研修内容の拡充に向けた取組みが模索されていることが推察できた。併せて、「幼保連携型認定こども園として特に配慮すべき事項」に基づいた実践に対する不安や戸惑いを改善・解消できるための研修の必要性を訴える保育教諭も多く、早急かつ新たな研修の場づくりが求められていることが明らかとなった。幼保連携型認定こども園の組織として、管理職として、また保育教諭として抱える課題の実態を明らかにしながら、保育教諭にとってのより有効な園内外研修のあり方について検討していく上での示唆を得た。2参考テキストの発刊:那須ほか「手がるに園内研修メイキングーみんなでつくる保育の力ー」わかば社(2016)/保育現場における園内研修の充実に資する参考テキストとして刊行した。研究初年度(平成27年度)は、保育新制度移行年度ということもあり、1従前より幼保連携型の認定こども園であった園に対して、これまでの園内研修の成果と課題についてヒアリング調査を行った。また、227年度より新たに幼保連携型認定こども園に移行した園をサンプリングし、保育教諭として働く保育者と管理職を対象に、園内研修の実際についてヒアリング調査とアンケート調査(予備調査)を実施した。加えて、3認定こども園関連の職能団体関係者への園内研修に関するヒアリング調査を行った。予定していた準備調査等は概ね実施できたと言えるが、地域性や各園の抱える課題が多岐に及ぶことから、28年度実施予定のアンケート調査(全国調査)内容の確定を見ることができず、現在も調整中であるため。28年度は、特定非営利活動法人全国認定こども園協会に加盟する幼保連携型認定こども園695園(平成28年度現在)の管理職ならびに保育教諭を対象に質問紙を送付し、その調査データの集約・分析を行った。主な研究実績については下記の通りである。1日本保育学会第70回大会(川崎医療福祉大学:平成29年5月)における発表のためのとりまとめー那須信樹・細井香「幼保連携型認定こども園における研修実態に関する研究ー管理職・保育教諭の意識調査をもとにー」による研究報告においては、とりわけ「幼保連携型認定こども園」の管理職と保育教諭、それぞれの立場からの園内外の研修に対する意識調査をもとに、その特徴や背景にある研修ニーズ等を明らかにした。2「保育教諭の研修実態に関する調査報告(中間まとめ)」の作成・報告ー調査協力を得た全国認定こども園協会宛に、「保育教諭の自律性と協働性を高める園内研修スキームの開発」にかかる調査結果の中間的なとりまとめとして報告書作成し、報告を行った。3保育教諭養成課程研究会(国学院大学:平成29年6月)における発表のためのとりまとめー那須信樹・細井香「保育教諭の自律性と協働性を高める園内研修スキームの開発ー過去の勤務経験による研修ニーズの分析を中心にー」による研究報告においては、とりわけ保育教諭としての職務をなめらかに遂行していく上で求められる、それまでの職務経験や有資格種の違いによって配慮すべき園内研修のあり方について考察を行った。質問紙調査の回収について、当初の計画より回収期間を延ばしたために結果の集約と分析が遅れることとなった。その影響を受けて、現在、園内研修スキームの開発に必要な要因の分析が十分に行うことができていない状況にある。また、予定していたヒアリング調査の日程確保ができず、再度調整を図っている状況である。保育教諭並びに管理職の園内外における研修に対する意識調査より、ここでは保育教諭(815名)の意識調査を踏まえた研究成果の報告を行う。

総じて、本研究の成果は、園内において職務経験に応じて求められる役割の存在を裏付け、保育士等のキャリアパス(2017年)を意識した往還性の原理に基づく園内外における研修スキームの骨格を形成する視点を明らかにした点にある。1保育教諭の研修ニーズについて:こども園への移行後の研修内容として「幼保連携型認定こども園教育・保育要領」(48.2%)が最も多かった。今後の研修への希望については「特別な支援」(57.8%)、「保護者への対応に関するもの」(51.2%)等であり、配慮を要する子どもや多様な保護者への対応にかかる内容に高い関心が寄せられていることを明らかにした。「実習指導に関するもの」への希望も比較的高い数値を示しており、こども園ならではの実習生受入にかかる課題の存在も明らかにした。2園内研修の実施形態について:「実践事例」(60.8%)が最も多く、「1番効果があがった研修形態」についても「実践事例」(24.9%)が最も多かった。研修形態においては、「手軽であること」「実践的に学ぶ」等の要素が求められていることを明らかにした。3園内研修の成果が得られたと思うかどうかについて:「とてもそう思う」と回答した項目のうち、「自園の保育の質向上につながった」(42.0%)が最も多く、最も少なかったのは「保護者との情報の共有」(11.0%)であり、研修成果の発信と共有のあり方についての課題の存在を明らかにした。4園内研修の課題について:「研修時間の確保」(43.3%)が最も多く、次いで「代替職員の確保」(32.3%)が多かった。後者については園単独では改善できる問題ではなく、行政のバックアップや地域における複数園協働による新たな取組みの必要性を明らかにした。保育教諭による園内外の研修に関する意識調査より、各園における保育教諭の自律性と協働性を高める園内研修スキームの基盤を形成する上で重要となる視点を明らかにした。以下、主な3点を掲載する。1園内において職務経験に応じて求められる役割への保育教諭自身による自覚の必要性。2「保育士等のキャリアパス」(2017年)を意識した園内外における往還的かつ組織的な研修計画の必要性。3園単独で改善できる問題と、行政のバックアップや地域における複数園協働による新たな取組みに向けた課題の整理の必要性。平成28年5月末までには、各地域における幼保連携型認定こども園の園内外における研修実態を明らかにするためのアンケート調査内容の確定をみる。その際、アンケートの配布先として待機児童の存在の有無から地域の特徴を割り出し、配布先のサンプリングを慎重に行ったのち調査を開始する予定である。調査データの集約とグラフ化がほぼ完了したため、今後は以下の内容を持って研究を展開する。1「園内外における研修に対する管理職の意識調査の報告(中間まとめ)」の作成・報告を行う。(平成29年6月目処)2諸データにかかる分析を実施し、効果的な園内研修を展開していく上で求められるスキームを開発していく上で求められる要素を抽出し、園内研修スキームのモデルを示す。(平成29年7月目処)
膵臓がん転移予防薬の標的因子の同定と漢方薬の効果

膵臓がんは予後が非常に悪く、転移機構を解明し、これらを防ぐ薬物療法の確立が必要である。本研究では、転移能を有する膵臓がん細胞を生体内に近い形で培養できる3D培養系という特殊な培養系で培養する。この培養膵臓がん細胞を使用し、膵臓がん転移に重要だと考えられる転移を制御する因子の探索を行う。本研究では特に、がん細胞から分泌される小胞物質であるエクソソームに注目し、検討を行う。有力な転移制御因子を同定した後、これらの機能を標的として、転移を抑制する物質を漢方薬の中から探索する。
非平衡定常状態におけるソフトマターのゆらぎとレオロジー

せん断流は、ソフトマターの空間構造を一変させるだけでなく、時間反転対称性を破ることによりゆらぎや応答の性質をも変化させる。本研究ではレオメーターと共焦点レーザー顕微鏡を組み合わせた装置を製作し、主にせん断流下でソフトマターの非平衡構造とゆらぎの研究を行った。液晶、コロイド、アクチン水溶液等のソフトマターにせん断を印加し、ゆらぎと応答を測定した結果、非平衡系に特有な現象が観測された。例えば、せん断流下の液晶およびコロイド粒子系では非平衡系に特有な非保存力が出現し、異常なゆらぎや応答が観測された。液晶に関しては、液晶のダイナミクスを記述するエリクセンーレスリー理論を用いて実験結果を考察した。1.「せん断流下におけるネマチック液晶およびコロイドの非平衡ゆらぎ」せん断流により時間反転対称性が破れた非平衡定常系は平衡系にはない特徴的なダイナミクスを示す。ネマチック液晶では電場に対して特異な応力応答が実験的に観測されていたが、今回その起源である非保存力をエリクセン-レスリー理論を基に検討した。せん断流を印加すると通常ディレクターは流動配向によりせん断面内で流れ方向と一定の角度をなして安定化する。このとき、せん断面内のゆらぎと面に垂直なゆらぎは独立であるが、静磁場を印加して平均の配向方向がせん断面からはずれるとこれらのゆらぎが相互に影響し合い、非保存力が現れることがわかった。この非保存力が特異な応力応答の起源であることを明らかにした。2.「液晶電気対流のレオロジー」ネマチック液晶MBBAに低周波電場を印加して電気対流を発生させて粘性率を測定すると、高電圧領域で見かけの粘性率が減少することが報告されている。高電圧領域では液晶は乱流状態になっているが,せん断によって配向状態に異方性が生じ、その結果,せん断応力の電場に起因する成分が負になると考えられている。電気的応力は誘電異方性に比例するため、誘電異方性の値を連続的に変えた試料で粘性率の電圧依存性を測定した。誘電異方性が負のMBBAに正のEBCAをわずかに混合し、全体の誘電異方性が約-0.4から0.15までの6種類の試料を測定した。その結果、粘性率の減少が観測されるのは負の誘電異方性の試料のみであることが示された。3.「F-アクチン溶液のシアバンディング」せん断流下においてF-アクチン水溶液が低粘度と高粘度の2相に分離すること(シアバンディング)を見出しているが、今回配向状態との関係を調べるために蛍光染色したアクチンを用いてせん断流下において蛍光顕微鏡観察を行った。その結果、流れ方向にアクチンが配向していることが分かった。1.「せん断流下におけるネマチック液晶の異常応力応答」せん断流により時間反転対称性が破れた非平衡定常系は平衡系にはない特徴的なダイナミクスを示す。ネマチック液晶では交流電場に対して特異な応力応答が実験的に観測されていたが、今回定常せん断流に加えて直流電場も印加し、さらに微小な交流電場を印加したときの応力の応答を観測した。定常せん断流下では液晶分子はせん断面内で流れ方向と一定の角度をなしているが、交流電場を印加すると分子の方向が変化し、それにより応力も変化する。直流電場を変えたときの応力応答の交流電場周波数依存性を観測した。直流電場が小さいときはデバイ型であるが、大きくなるにつれて高周波側の実部の値がゼロから大きくなり、プラトーが現れることが分った。高周波側で応答が持続するのは希な現象である。本研究では液晶の基礎理論であるエリクセン・レスリー方程式からこの結果を再現できることを示した。この現象はオンサーガーの相反関係とも関係していることを示すことができる。2.「液晶電気対流中におけるコロイド粒子のダイナミクス」流体中の微小物体の輸送は、ドラッグデリバリー、平衡から離れたアクティブマター、ラボ・オン・チップ等の科学分野において広く必要とされている。ここでは、液晶電気対流(EHC)を用いたネマチック液晶中の単体のコロイド粒子および鎖状に繋がったコロイドチェインの運動を調べた。コロイド回りのダイレクターの非対称な配向は、コロイド粒子においてはEHC中の一方向へのホッピングを、コロイドチェインに対してはロール軸に垂直な方向に芋虫のような運動をもたらすことを見出した。コロイドチェインを微小荷物の牽引エンジンとして使えることを例証した。1.「ネマチック液晶における電場誘起の流動配向状態」:せん断流およびdc電場下におけるネマチック液晶に弱いac電場を印加したときの応力の応答を測定した。dc電場を変えると応答が異なる二つの状態(流動配向状態と非配向状態)が明瞭に観測された。前者の状態では液晶の配向ベクトルがせん断面内にあるのに対し、後者ではこの面から外れている。dc電場を印加すると非配向状態は配向状態へと変化させることができる。配向状態から非配向状態の転移において応力応答が増大し、緩和時間が長くなることを見出した。流動配向状態における実験結果をレスリー・エリクセン理論に基づいて議論した。2.「液晶電気対流中における自己集合コロイド粒子の時空間構造の直接観察」:非平衡条件下におかれたソフトマターにとって、その時空間のダイナミクスを調べることは極めて重要である。

本研究では共焦点レーザー走査顕微鏡を用いることにより、液晶電気対流中におけるコロイド粒子の運動を三次元的に直接観察した。とりわけ鎖状に繋がった粒子の芋虫運動を可視化することで、その持続的な運動が液晶の弾性力、電気泳動、電気対流の三つの効果によって可能となっていることを明らかにした。さらにコロイド粒子の表面処理の方法よって、運動がどのように変化するかについても示した。3.「真正粘菌変形体のアメーバ運動におけるアロメトリースケーリング則」:変形体のサイズを、100マイクロメートルから10センチメートルまでかえて、移動速度、細胞形状、収縮リズムを測定した。(1)進行する変形体は先端部が最も厚く、後方に向かい指数関数的に減少する。細胞体型はサイズとともに変化し、小さいもの程、ずんぐりしている。(2)平均移動速度は、先端部の平均厚みに比例する。(3)収縮リズムの周期はサイズとともに対数関数的に増大する。以上のような特徴に基づき、変形体移動の数理モデルを提案した。昨年度に引き続き、液晶、コロイド、生体物質を対象とし、非平衡ゆらぎと構造の関係を調べ、新たな現象を見出すとともにその物理的解明も進んでいる。1.「液晶電気対流により誘起された負のせん断応力と履歴曲線」ネマチック液晶に電圧を印加すると対流が発生するが、この状態におけるレオロジー測定が長屋らによって行われ、負の誘電率異方性を持つ液晶では電圧を上げていくとせん断応力が減少することが報告されていた。今回、高電圧側を測定したところせん断応力が負となることがわかった。また、応力ゼロの状態でレオメーターの平行平板間に挟んだネマチック液晶に電場を印加し、液晶電気対流を発生させると、円盤が自発的に回転する現象も見出された。さらに、せん断応力とせん断速度の関係を負の領域を含めて測定したところ、これらの量の間に強磁性体や強誘電体などで見られる履歴曲線が観測された。また、これらの量を電場の自乗でスケールすると電場の異なるデータがすべて一つのユニバーサルな曲線に乗ることが示された。2.「シアバンディング時のF-アクチン溶液における配向分布の直接観測」せん断流下においてF-アクチン水溶液が低粘度と高粘度の2相に分離すること(シアバンディング)が見出されているが、今回各相におけるアクチンフィラメントの配向分布の測定を行なった。測定には蛍光標識したアクチンと無標識のアクチンを1:225になるように調製した水溶液を用いた。この試料を、下側のステージをガラス板で置き換えたコーンプレート型レオメーターにセットし、シアバンドが形成されるせん断速度(0.32 1/s)を印加し、共焦点レーザー顕微鏡により観測した。シアバンドが形成された状態において低せん断相および高せん断相のフィラメントの配向テンソルを求めた。棒状高分子に対する土井・エドワード理論によると応力テンソルは配向テンソルに比例する。今回、本実験によって高せん断相と低せん断相でせん断応力に対応する配向テンソルの成分が一致することを初めて示すことができた。昨年度に引き続き、液晶、コロイド、生体物質を対象とし、非平衡ゆらぎと構造の関係を調べ、新たな現象を見出すとともに、その理論的考察も行ない物理的解明も進んでいる。昨年度の研究により、負の誘電率異方性(ダイレクターに平行方向より垂直方向の誘電率が小さい)を持つ液晶では一定せん断速度の下で電圧を上げていくとせん断応力が減少し、高電圧側ではせん断応力が負となることがわかった。
共生窒素固定能の強化に関する分子基盤解明とマメ科作物への応用

マメ科のモデル植物ミヤコグサの突然変異体enf1は,野生型よりも根粒数が多く,高い窒素固定活性を示す。本研究では,根粒数増加や窒素固定活性の増強に関する遺伝子の同定を試みた。その結果,少なくともTRX遺伝子の発現を抑制すると,根粒数が増加する傾向にあることを確認した。また, enf1を単離したスクリーニング法をダイズへ適用して得たダイズ変異体について窒素固定活性及び圃場での収量調査を繰り返して行い,NO.57系統は,窒素固定活性及び収量の値が共に高いことを確認した。根粒菌接種後の根粒数が多く,窒素固定活性が高いミヤコグサのenf1変異体について,原因遺伝子の同定のために,変異体とミヤコグサGifu B129とを交配したF2世代を用いて,かずさDNA研究所が開発したSSRマーカーを利用し,ポジショナルクローニングを継続しておこなった.また乾燥,低温,塩の各種ストレスに対する応答試験をおこない,enf1変異体は野性型ミヤコグサMG20と比較して乾燥に対してはやや弱いが,塩や低温に対しては,MG20と同様の耐性を示すことを明らかにした.次に同様の方法論を用いて選抜したダイズ変異体(バックグラウンドはダイズ品種Bay)について,今年度は2008年に収穫した種子を用いて人工気象器を用いた根粒着生試験と,圃場での収量試験をおこなった.その結果,変異体のバックグラウンド品種のBayと比較して有意に窒素固定活性が高いものが存在した.それらの種子を用いた圃場試験では,すべてが高い収量を示したというわけではなかったが,いくつかの系統では,種子数や種子重に関して有意にBayよりも高い値を示していた.また,今年度は種子登熟期における各系統の窒素固定活性も測定したが,途中で強い乾燥ストレスがかかってしまい,ばらつきの小さなデータを得ることができなかった.次年度は,それらについて人工気象器での根粒着生試験,ポットを用いた種子登熟期の窒素固定活性測定ならびに圃場試験等を反復して,しかも多くの個体を処理して精度の高いデータを収集しなければならない.窒素固定活性が強化されているミヤコグサ変異体enf1について,引き続き原因遺伝子の同定を行った.今年度は昨年までと少し戦略を変更して次世代ゲノムシーケンサーを用いて,enf1変異体の全ゲノム塩基配列を決定した.しかしながら全ゲノム中に数十万カ所の変異が見いだされ,それらのうちのどの変異がenf1の表現型の原因となっているかを確認できなかった.そこで,enf1変異体とバックグラウンドのミヤコグサMG20を戻し交配して,そのF2世代の中で,表現型が野性型に戻ったものについても全ゲノムの塩基配列を決定した.そして後者の変異箇所をenf1の変異箇所から引くことで,enf1の原因遺伝子候補を絞り込んだ.これに加えて,昨年度までのマッピングの情報やenf1変異体とMG20を比較したマイクロアレイのデータを総合的に判断して,原因遺伝子候補を4つにまで絞り込んだ.現在それらについて相補実験を行っているところである次に同様の方法論を用いて選抜したダイズ変異体(バックグラウンドはダイズ品種Bay)について,今年度は2009年に収穫した種子を用いて人工気象器を用いた根粒着生試験と,圃場での収量試験をおこなった.その結果,変異体のバックグラウンド品種のBayと比較して有意に窒素固定活性が高く,且つ,それらの種子を用いた圃場試験においてもBayと比較して高収量を示す変異系統を4つにまで絞り込んだ.また,こういった表現型の遺伝様式を調べるために,オリジナル品種のBayとの戻し交配を開始した窒素固定能力が強化されているミヤコグサenf1変異体の原因遺伝子の候補のうち,遺伝子A(新規性の確保のため現段階では遺伝子名を伏せる)と遺伝子B(新規性の確保のため現段階では遺伝子名を伏せる)について,それらが変異したダイズの選抜を試みた.選抜には佐賀大学に存在するダイズミュータントライブラリーを用い,TILLING法を適用した.その結果,遺伝子Aについては,複数の変異体候補を得ることができたが,いずれもイントロン領域に変異を持っており,エクソン領域にミスセンス変異を見出すことができなかった.遺伝子Bについては現在も継続して選抜をおこなっている.また,窒素固定に影響を与える遺伝子としてミヤコグサのsen1遺伝子が報告されているが,sen1遺伝子の塩基配列の違いが窒素固定活性に直接的に影響を与えている可能性が考えられたので,数十のダイズ品種についてsen1遺伝子の塩基配列を比較した.データベース解析の結果からダイズには少なくとも4つのsen1遺伝子が存在することが明らかとなったため,それらすべてについて塩基配列の決定をおこなっている.そして現在までのところ,その内の1つについては日本で広く普及しているダイズ品種において,ミスセンス変異が生じていることを突き止めた.ABAスクリーニングによって選抜したBayをバックグラウンドとする高窒素固定能を示すダイズ変異体について,平成23年度も圃場試験をおこない,生産性に関する再現性を調査した.

その結果複数の変異系統においてオリジナル品種よりも高い収量を示すことが確認された.サブテーマ1.年度初めには,BCF2(back cross F2)世代の植物を用いたラフマッピングや次世代シーケンサーを用いた全塩基配列の決定により原因遺伝子の候補が絞り込まれていた.そこで今年度は,候補遺伝子についての相補実験をおこなった.窒素固定活性に直接的に関与している可能性が考えられたTrx遺伝子のRNAi植物体を作製し表現型を確認したところ,根粒数は増加していた。しかしながらこの遺伝子に変異が見られなかったことから,Trx遺伝子はEnf1の下流で働いているものと考えている。以上の結果は,Trx遺伝子の発現を抑制することで窒素固定活性を増強させることができることを示している。サブテーマ2.高窒素固定能ダイズ変異系統の自殖M6,7世代種子を用いて,人工気象器内での根粒着生試験をおこない再現性を確認した,また,佐賀大学圃場において根群調査および収量調査をおこうことで再現性を確認した.またバッククロスによって得られた次世代の種子の後代を用いて,根粒着生試験をおこなった。その結果,一部の系統では再現性が見られなかったが,多くの系統では再現性が確認できた。サブテーマ3.本サブテーマに関しては,ENF1の下流で働くTrx遺伝子について,ダイズのオルソログ遺伝子に変異が入ったものの単離をおこなった。その結果イントロンに変異が導入されたものは単離できたが,エキソン部分へ変異が導入されたものに関しては単離できなかった。Hda1遺伝子に関しては,現在もtillingによるスクリーニングを継続しておこなっている。ミヤコグサenf1変異体の原因遺伝子の探索について、原因遺伝子候補の絞り込みという目的はほぼ達成された.また,窒素固定活性に影響を与える遺伝子の同定については,QTL解析をおこなったが,sen1遺伝子がその候補となることを示した.そしてダイズの有力品種の中にsen1遺伝子の塩基配列に変異を持つものを見出すことに成功した.24年度が最終年度であるため、記入しない。共生窒素固定能強化の分子基盤を理解するためには,第一にenf1費遺伝子を完全に同定しなければならない.そのためには相補実験を完了させることが肝要である.また,その遺伝子またはその下流にあって,直接的に窒素固定活性に影響を与える遺伝子について,ダイズにおける変異体の選抜を加速させ,そういった変異体における共生窒素固定能を評価するとともに,圃場試験をおこない,収量が増加しているかどうかを確認しなければならない.24年度が最終年度であるため、記入しない。
自律型無人潜水機に適した複数送受電コイルを有する非接触給電装置の開発

本研究課題では,自律型無人探査機などの水中探査機のバッテリの充電方法として,送受電側それぞれに複数個のコイルを有する非接触給電システムを検討している。平成30年度は高周波インバータの制御法を中心に検討し,その際に共振周波数の理論的検討と実験による高周波インバータの制御特性の評価を行った。まず,共振周波数の理論的検討を行い,送受電コイルの位置ずれと負荷の変動における共振周波数の変化を解析した。そして,高周波インバータに共振周波数追従制御を適用し,位置ずれや負荷変動が生じた場合であっても共振周波数を良好に追従可能であることを確認した。この際,予め水中探査機に適した共振周波数を検討し,探査機は位置ずれが激しいと考えられるため,位置ずれが生じても負荷側が電圧源動作となる共振周波数を選択した。次に,電力伝送と送受電コイルの位置ずれの検出を同時に可能にするため,共振周波数が位置ずれのみに依存すると仮定できる条件を検討した。本研究では複数個の送受電コイルを用いるため,位置ずれにより結合係数が低くなった際は電力伝送を休止し,結合係数の高いコイルに配線を切り替える。そのために,共振周波数追従制御を適用して電力伝送を行いつつ,共振周波数の変化から位置ずれを検出する。抵抗負荷を用いて検討した条件における実験を行い,共振周波数の変化が位置ずれのみに依存する傾向を確認した。さらに,これらの検討を複数の共振回路のパターンで検討し,各共振回路の構成における共振周波数の変化や動作条件の違いを明らかにした。共振周波数の理論的解析により,水中探査機に適した共振周波数を検討し,その共振周波数を共振周波数追従制御で良好に追従可能であることが実験により確認できた。この際,高周波インバータによって電力伝送と送受電コイルの位置ずれの検出が両立可能であることが確認できたため,おおむね順調に進展している。今後,整流器の主回路および制御回路の開発を行い,整流器のスイッチング動作により負荷電圧の制御を行う。そして,送電側インバータによるコイルの位置ずれの検出と受電側整流器による負荷電圧の制御が両立可能な制御アルゴリズムを検討する。また,別の方法として,高周波インバータによる負荷電圧の制御も検討しておく。シミュレーションによる動作の検討が完了次第,実験回路の作製を行い,動作を検討する。
ベンゼン，トルエンに対して高い吸収能力を持つ植物の探索と大気浄化への利用

葉切片を用いたスクリーニング手法を用いて、主要な緑化樹木や草本80種のベンゼン、トルエン、メタクロレインの吸収能力を推定した。ベンゼンで5種類、トルエンで16種類の植物で大きな濃度低下が認められた。曝露測定装置と陽子移動反応質量分析計を用いて、これら植物のメタクロレイン、ベンゼンおよびトルエンの吸収速度を測定した。ベンゼンとトルエンの標準化吸収速度はアジサイ、マテバシイ、クスノキ、キョウチクトウ、クロガネモチ、サンゴジュでは01 mmol m-2 s-1であったが、サクラではトルエンの吸収速度が3 mmol m-2 s-1と最も高かった。前年確立した葉切片を用いた短時間スクリーニング手法を用いて、昨年測定に用いなかった主要な緑化樹木種について、VOC吸収能力を推定した。直径1 cmに切り取った葉切片を5 mLバイアルに入れ,内部に濃度が数ppmのベンゼンとトルエンを封入した.光照射した条件下でバイアル内の空気1 mLを一定時間(25時間)後にシリンジで採取し分析した.スクリーニング試験の結果、ベンゼンで5種類、トルエンで16種類の植物で大きな濃度低下が認められた。このことは、これらの植物が、ベンゼンやトルエンを吸収・代謝できる能力を持つ可能性を示すが、単に葉表面へこれら物質を吸着しやすいだけである可能性も否定できない。そこで、実際に鉢植えの植物を用いて、これら物質の葉による吸収速度を測定した。これら植物のうち、マテバシイ、アジサイ、サクラ、スダジイ、キンモクセイ、カエデ、クスノキ、シラカシについて、曝露測定装置を用いて、メタクロレイン、ベンゼンおよびトルエンの吸収速度を測定した。他の植物種は、陽子移動反応質量分析計の使用できる期間が制限されたため、測定に用いることができなかった。トルエン濃度のsample袋とblank袋の差異は、サクラで明らかであるが、クスノキでは偶然誤差の範囲内であり差異があるとは認められない。ベンゼン濃度もサクラでは、sample袋とblank袋で濃度差があるが、わずかであった。他方暗期に測定した場合、どのVOCでも濃度差は認められなかった。これらの濃度差のデータから計算したアジサイ、マテバシイ、クスノキおよびサクラのメタクロレイン吸収速度は高い値を示した。アジサイ、マテバシイ、クスノキでは、ベンゼンとトルエンの吸収速度は00.005 nmol m-2 s-1であったが、サクラではトルエンの吸収速度が約0.01nmol m-2 s-1と最も高かった。陽子移動反応質量分析計(PTR-MS)を用いた計測システムにて,選抜した植物のベンゼンとトルエンの吸収速度を測定した.植物による吸収速度の測定には,開放式同化箱法の原理を用い,植物の枝を被った透明フッ素樹脂袋の入り口と出口のトルエン濃度,水蒸気濃度をPTR-MSでリアルタイム計測した.また,赤外線CO2分析計を用いて純光合成速度を測定した.ベンゼンとトルエンの暴露濃度の設定には,拡散システム(パーミエーター)を用い,白金触媒にてVOCフリーにした空気に一定量のベンゼンとトルエンを加えた.比較のため、吸収量が高いと想定されるメタクロレインも加えた。本年度は、スクリーニング実験でトルエンの濃度低下が認められたキョウチクトウ、クロガネモチ、サンゴジュを測定に用いた。メタクロレインの吸収速度は、いずれの植物でも暴露濃度が上昇するとともに、また光強度が高まるほど、上昇した。他方、ベンゼンとトルエンの吸収速度は、昨年用いたサクラなどと比較して比較して小さく、吸収速度を暴露濃度で割って求めた標準化吸収速度は、0.3 mmol m-2 s-1であった。葉切片を用いた短時間スクリーニング手法の開発について検討した.直径1 cmに切り取った葉切片を5 mLバイアルに入れ,内部に濃度が数ppmのベンゼンとトルエンを封入した.葉切片がバイアル内壁に付着し,ガス吸収を防ぐことのないよう,テフロンメッシュを葉片の保持に用いた.濃度が数ppmのベンゼンとトルエンは,特注ガラス管(長さ10 cm,直径2 mm)にこれら標品を数μL入れ,当研究室にあるパーミエーター内部で気化させ,希釈用空気と混合することで作成した.葉を入れたバイアルにこれら空気を封入する前に,蓋を開けたまま葉をこれら物質に暴露し,葉への溶解を進ませる.10分後に蓋を閉め,気温25°C,光合成有効光量子束密度(PPFD)が50 μmol m-2 s-1の条件下で静置した.バイアル内の空気1 mLを一定時間(25時間)後にシリンジで採取し水素炎イオン化検出器(FID)を装備したガスクロマトグラフ(GC)にて分析した.

当初は葉を含まないブランクバイアルの濃度が一定にならなかったが,グローブボックス内のテフロン袋内でバイアルにガスを封入する2重構造をとることで,ブランク濃度を10%の範囲内に維持できた.実験には,草本植物30種,木本植物20種を用いた.暴露ガスは,ベンゼン,トルエンに加えて含酸素VOCとして広く大気中に存在するメタクロレインを用いた.メタクロレインはほとんどの植物葉片で3080%の濃度低下が認められた.ベンゼンとトルエンは,濃度低下が見られない植物が多かったが,数種の草本と木本植物で,両濃度が約30%低下した.リアルタイム測定器の陽子移動反応質量分析計(PTR-MS)を用いた実生苗の測定で,これらの植物がトルエンを吸収していることを確認した.主要街路樹のスクリーニングが終了した。陽子移動反応質量分析計を用いた吸収測定も、予定の範囲の測定は終了した。当初計画どおり,スクリーニング法を確立できた.蒸散速度と細線熱電対で測定した葉温から気孔の開度の指標となる気孔コンダクタンスを計算し,吸収速度と気孔コンダクタンスの関係を求める.気孔コンダクタンスが高く,かつそのとき高い吸収速度を示す植物が,ベンゼンとトルエンの吸収代謝能力の高い植物とみなせる.気孔を介して葉の内部の水分へベンゼンやトルエンが溶解するだけの現象と区別するため,長期の暴露実験も実施し,最大可溶量以上に植物がこれら物質を吸収することを確認する.このように,本研究は簡易スクリーニング手法と高感度分析手法を併用することで,ベンゼンとトルエンを効率的に吸収浄化できる植物を探索する.さらに多種の植物をスクリーニングすると共に,吸収能力が認められた植物については,陽子移動反応質量分析計(PTR-MS)を用いた実生苗の測定により,ベンゼンとトルエンを効率的に吸収浄化できる植物を探索する.スクリーニングに用いるGCのランニングコスト(ヘリウムガス,水素ガス,カラム)や植物の苗の購入に物品費を主に充てる.選抜した植物のベンゼンとトルエンの吸収速度の測定に用いる陽子移動反応質量分析計(PTR-MS)は,レンタルする.研究成果を国内学会(9月,農業環境工学関連学会2013年合同大会)にて発表するために旅費を計上する.データ整理等にアルバイトを雇用する.スクリーニングに用いるGCのランニングコスト(ヘリウムガス,水素ガス,カラム)や植物の苗の購入に物品費を主に充てる.選抜した植物のベンゼンとトルエンの吸収速度の測定に用いる陽子移動反応質量分析計(PTR-MS)は,レンタルする.研究成果を国内学会(9月,農業環境工学関連学会2012年合同大会)にて発表するために旅費を計上する.データ整理等にアルバイトを雇用する.
ハイエントロピー合金ナノ粒子の新規創成とその触媒機能発現に関する研究

『ハイエントロピー合金』は、1)構成元素が5成分以上の多成分系、2)等原子組成比、3)単相固溶体を形成する、などの特徴から従来の合金とは異なる高い比強度、破壊靭性、高延性、高温強度、耐食性を示す、次世代金属材料である。しかしながら、触媒材料として利用例はもちろんのこと、ハイエントロピー合金のナノ粒子化成功例に関する報告は皆無である。本課題では、触媒材料とし未開拓なハイエントロピー合金に着目し、触媒機能発現を目指したナノ粒子化法を確立する。さらに創製した合金ナノ粒子の触媒的性能を選択的水素化反応にて評価し、その利用可能性探索を世界に先駆け行う。
制限増殖型アデノウイルスおよび化学療法剤との併用による消化器癌に対する抗腫瘍効果

本邦における死亡の第一原因は癌であり、約半数の日本人がこれに罹患している。そのなかでも、消化器固形癌はその頻度が高く、手術適応とならない進行癌の症例では、有用な治療手段がなく緩和ケアに移行せざるを得ないのが現状である。そこで本研究では、従来の治療法とは全く異なる概念で、アデノウイルスの増殖による遺伝子医薬の有用性を検討し、従来の化学療法剤との併用効果があることを明らかにした。風邪ウイルスである同ウイルスの遺伝子を組換えて、その増殖をヒトの腫瘍で高発現を示す遺伝子の転写調節領域で制御させ、かつ感染効率を増強させた人工ウイルスを作製した。同ウイルスは動物実験でも食道癌に対して有用性を発揮した。そのなかでも、消化器固形癌はその頻度が高く、死亡者数としても常に上位を占める疾患である。しかも、手術適応とならない進行癌の場合や、あるいは化学療法が無効になった症例では、有用な治療手段がなく、ベストサポーティブケア(緩和ケア)に移行せざるを得ないのが現状である。そこで本研究では、従来の治療法とは全く異なる概念で、アデノウイルスの増殖による細胞死を利用した、新規治療法の開発を目的とする。増殖性ウイルスによる細胞傷害活性は、従来の抗癌剤や放射線治療ともその作用機序が異なると推定されるため、このようなウイルス製剤は化学療法等との併用も可能であり、そのため当該遺伝子医薬は、治療法の選択肢を拡大させる一方で、現行の治療に抵抗性を示す症例に対しても一定の治療効果を有することが期待される。当該研究では、腫瘍に対して特異的なアデノウイルスの増殖を誘導することを、外来性の転写調節領域を用いて実現させ、しかもウイルス受容体結合部位(ファイバー・ノブ領域)を従来のCAR分子よりCD46分子へと改変し、腫瘍への感染効率を改善した。この結果、CAR分子発現の低下していたヒト食道癌における、アデノウイルスの感染効率は上昇し、その結果当該ウイルスによる細胞傷害活性は向上した。しかし、もともとCAR分子の発現が高い細胞では、受容体結合部位の置換による、細胞傷害活性の向上はなかった。このウイルス感染細胞の細胞周期を検討すると、まずG2/M期が上昇し、G2/M期よりもプロピディムアイオダイド染色が強いhyperploidy分画のちにsubG1分画が上昇していた。この細胞傷害活性の経路を検討すると、アポトーシスであり、オートファジーの関与はないと考えられた。本邦における癌の1年間の罹患者数は80万人を超え、死亡者も36万人を越えている。なかでも消化器固形癌はその頻度が高く、死亡者数としても常に上位を占める疾患である。とりわけ手術適応とならない進行癌の場合や、あるいは化学療法が無効になった症例では、ベストサポーティブケアに移行せざるを得ないのが現状である。そこで本研究では、全く異なる概念に立脚し、アデノウイルスの増殖による細胞死の誘導を目的とした。増殖性ウイルスによる遺伝子医薬は、化学療法剤とその作用機序が異なるため、両者の併用も可能であり、この結果これまでの治療法の選択肢の拡大に繋がり、患者のQOL改善にも貢献できると想定される。本研究では、腫瘍融解性ウイルスのファイバー・ノブ領域を従来のタイプ5型より35型に置換したものを作製し、その殺細胞効果が、p53遺伝子発現ウイルス(タイプ5型)によって向上するかどうかを検討した。同じタイプのウイルスを同一標的細胞に感染させると、その感染効率が低下するが、上記置換型のウイルスは、タイプ5型ウイルスと細胞受容体に関して競合することはないため、2種類のウイルスの同時感染が可能である。この結果、動物実験においてタイプ5型でp53遺伝子発現型アデノウイルスは、タイプ35型置換型の腫瘍融解性ウイルスの細胞傷害活性および抗腫瘍効果を増強することが可能であった。ウエスタンブトットによる検討では、p53遺伝子発現ベクターの感染によって、ファイバー置換型ウイルスによって誘導されるp53蛋白のリン酸化を増強していたが、同置換型ウイルスによるウイルス増殖自体はむしろ抑制されていた。消化器固形癌は日本人においてその頻度が高く、死亡者数としても常に上位を占める疾患である。現在の治療法でも対応出来る例も少なくないが、進行癌となった場合や化学療法が無効になった症例では、有用な治療手段は残されていない。そこで、本研究では、アデノウイルスの増殖による細胞死を利用した新規治療法の開発を目的とする。増殖性ウイルスによる細胞傷害活性は、従来の抗癌剤とその作用機序が異なると推定され、そのためウイルス製剤と化学療法との併用も可能と考えられる。このように新規治療法の開発は、現行の治療法の選択肢を拡大させ、従来の治療法では無効な症例に対しても、一定の治療効果を発揮できる利点がある。

当該研究では、アデノウイルスの増殖を腫瘍に特異性を有して惹起させるために、同ウイルスの初期転写調節蛋白の発現を、腫瘍に特異性を有した転写調節領域で制御させる改変を行った。また、ウイルスの標的細胞への感染効率を向上させるため、腫瘍細胞で高い発現を示す分子を受容体とするウイルスへと、その受容体結合構造の一部を変換した。すなわち、受容体との結合領域の遺伝子を従来のタイプ5型から35型へと組換えることによって、細胞表面の結合分子をCAR分子よりCD46分子へと変換させた。CD46分子の発現は正常細胞においても見られるが、腫瘍特異性を有する転写調節機能によって、ウイルスの安全性を確保できるはずである。緑色蛍光蛋白質(green fluorescence protein)の遺伝子を組み込んだアデノウイルス5型と35型を使用して、食道癌がんを対象に感染効率を検討すると、すべての細胞で35型ウイルスの方が感染効率は良かったが、その効率そのものはCD46分子の発現と一定の相関性を示してはいなかった。また、これらのウイルスを食道癌細胞に感染させると、細胞傷害活性が検出されている。腫瘍に特異性を有して増殖するウイルスが作製でき、それを用いた細胞傷害活性が検討できている。またその細胞傷害活性と、ウイルス受容体の改変との関係を明らかにしており、本年度の目標はほぼ達成できている。さらに、細胞死について、ウエスタンブトット法による解析を実施し、カスペースの活性化等によるアポトーシスであることを見出している。このようなウイルス増殖による細胞死はオートファジーによるものと報告されているが、本研究ではオートファジーの関与は否定的である。ウイルスの改変が出来ており、食道癌細胞を用いて細胞傷害活性まで検討しえたので、一定の進捗状況が見られていると考えられる。しかし、正常細胞におけるウイルスの同活性に関して明確なデータが得られていない。In vivoとの状況とは異なり、正常細胞といえどもin vitroにおいて、ある程度の増殖が観察されるからだと推定される。増殖型ウイルスの抗腫瘍効果の増強について、さらに検討するために、タイプ5型ウイルスでp53遺伝子を発現するベクターを作製し、ファイバー・ノブ領域改変型の増殖制限型ウイルスとの併用効果を検討する。食道癌細胞の約半数はp53遺伝子が変異をしており、p53蛋白の発現によって細胞死が起こることがすでに確認されている。この時、2種類のウイルスが同じ細胞に感染するが、相互の受容体分子が異なるため、感染効率の干渉は起こらないと推定される。この併用効果は、各種食道癌細胞を対象にWST法、トリパンブルー法で検討する。またその細胞傷害活性につき細胞周期の変化、ウエスタンブロット法による細胞死関連蛋白の発現を検討する。また、抗腫瘍効果についてヌードマウスを用いた動物実験でも確認する。増殖型ウイルスの抗腫瘍効果を、各種食道癌細胞を対象にWST法、トリパンブルー法で検討し、その細胞傷害機構に関して細胞周期、ウエスタンブトット法による細胞死関連蛋白の発現を検討する。また、抗腫瘍効果を動物実験でも確認する。
脳卒中リハビリテーションの効果の新しい解析法:連続的呼吸循環姿勢計測装置の応用

1)映像、音声、計測信号をハードディスクに同時にデジタル記録・任意再生できる装置を用いて、脳卒中リハビリテーション(リハ)患者を対象に呼吸訓練、平地歩行、階段歩行時の姿勢をビデオカメラで記録し、同時に心電図、心拍数、酸素飽和度、両膝関節角度の測定を行なった。本システムにより、患者に対して非侵襲で、呼吸循環生理機能・姿勢計測を連続的に行え、しかも直ちに各パラメーターの変化をリハの映像と同一画面上で任意再生することが可能になった。これにより、リハによる、動作中の心拍数の減少、酸素飽和度低下の抑制、運動回復に要する時間の短縮など日常生活活動での量的・質的変化の評価が容易にビジュアル化できるようになった。このシステムにより脳卒中リハ患者の安全性・有効性に関して再評価を行い、生活場面における活動性を客観的に把握することが可能になった。2)脳卒中リハ患者の退院平均6年後の予後調査を行ない、予後と影響を与える因子に関して検討を行った。心房細動、左室肥大、高脂血症のある脳卒中リハ患者の予後は不良であり、再発防止や予後改善のためさらに一層の慎重な呼吸循環管理が必要であると考えられる。3)脳卒中リハ患者のうち自立歩行が不可能な片麻痺患者(歩行介助群)と、高次脳機能障害を有するが自立歩行可能な脳卒中患者で、身体活動量(歩数、運動量)とそれに伴う代謝指標の変化をリハ入院中の2ヶ月間で比較検討した。歩行介助群では1日の活動量は低値であったが、運動機能障害に対するリハ施行後、日常生活動作の改善とともに代謝指標に改善傾向を認め、高/境界高インスリン血症の割合も減少した。一方、特に運動療法をしない歩行自立群の活動量は2ヶ月間不変で代謝指標も不変だった。身体活動量が低値でも運動を継続すると耐糖能異常・高インスリン血症を改善し、ひいては循環器疾患の発生予防につながる可能性が示された。
細胞膜・血液脳関門通過型Aβオリゴマーマイクロ抗体による新規PET画像診断の創出

Aβオリゴマーはシナプス毒性を持ち、アルツハイマー病(AD)における記憶障害発症分子基盤と考えられている。本研究ではAβオリゴマーを標的とする治療抗体の最大の弱点である血液脳関門通過性を克服するため、最小フラグメント化した細胞膜透過型・血液脳関門通過型分子をプローブ化して細胞内外に局在する脳内Aβオリゴマーをリアルタイムで可視化する新規画像バイオマーカーを創出する。診断と治療に同一効能薬剤を用いることで、現行のPETイメージングでは見逃されている真の予防介入が必要なADリスク対象を漏れなく選別し、個別化標的医療へと進化・変貌させたADの二次予防医療実現を目指す。
厳密なカイラル対称性を持つ格子フェルミオンによるカイラルダイナミクスの研究

クォークを記述する量子色力学(QCD)の特徴として、カイラル対称性の自発的破れという現象がある。本研究は格子ゲージ理論に基づく数値シミュレーションによって、ゲージ群(SU(3)の場合がQCDに対応)、フェルミオン表現、フレイバー数を変えた場合のカイラルダイナミクスを解明することが目標である。格子上で良いカイラル対称性を持つフェルミオン作用を用いた動的シミュレーションを行い、主にSU(2)ゲージ理論に対して、相関関数や固有値モード等の解析によって系の動的性質を調べた。基本表現のフェルミオンに対し相構造のフレイバー数依存性を、随伴表現のフェルミオンに対して格子特有の相構造を明らかにした。平成25年度は、格子上で良いカイラル対称性を持つドメインウォール・フェルミオン作用を用いたSU(2)ゲージ理論の研究を進めた。基本表現のフェルミオンを動的に含むシミュレーションをフレイバー数2,4,6,8に対して行い、閉じ込めとカイラル対称性の破れのフェルミオン質量に対する依存性を調べた。その結果、フレイバー数2,4については質量ゼロへの外挿でも閉じ込め的振る舞いであるが、フレイバー数6,8の場合は格子定数の質量依存性が大きく、詳細な解析が必要であることがわかり、引き続き研究を進めている。動的シミュレーションは計算コストが大きく高速化が不可欠のため、コードの超並列計算環境でのチューニングを行った。本研究ではKEKのシステムを中心に用いており、IBM Blue Gene/Q, Hitachi SR16000に対する最適化を行い、特にスレッド並列化によって計算性能の向上が得られた。引き続き性能向上を行なっており、また開発したコードは格子QCD共通コード開発プロジェクトBridge++の一部として公開準備を進めている。有限温度での相転移現象、随伴表現のフェルミオンについての準備的研究を進めた。格子上で厳密なカイラル対称性を持つオーバーラップフェルミオンを用いた研究についても、固有値モードの解析を進めている。ドメインウォール作用は5次元の定式化であり、5次元方向無限大の極限ではオーバーラップ演算子に等しくなるが、その際どのように近づいてゆくかを固有モードの相関を通して理解する研究を進めている。これらの結果について国際会議及び国内の会議で報告し、プロシーディング1篇として公表した。また関連の深い共通コードBridge++の開発に関してプロシーディング1篇が公表された。平成26年度は、前年度に引き続き格子上で良いカイラル対称性を持つドメインウォール・フェルミオンを用いたSU(2)ゲージ理論の研究を進めた。基本表現のフェルミオンを動的に含むシミュレーションによって生成した、フレイバー数2,4,6,8のゲージ配位の上でメソン相関関数を測定し、メソン質量と崩壊定数を求めた。質量と崩壊定数のフェルミオン質量、ゲージ結合定数、フレイバー数に対する依存性を調べ、フレイバー数8の場合にフェルミオン質量ゼロの極限ではカイラル対称性の破れと矛盾する結果を得た。引き続きデータを精細化し、詳しい解析を進めている。これらの成果を、国際会議での口頭発表2件、プロシーディング1篇として公表した。この計算にはKEKのスパコンシステム、日立SR16000とIBM Blue Gene/Qを主に用いた。本研究には格子QCD共通コード開発プロジェクトBridge++のコードを変更して用いているが、本研究からのフィードバックとして、SU(3)ゲージ群からSU(2)及び一般のSU(N)への拡張と、OpenMPを用いたスレッド並列化については、2014年9月にリリースしたBridge++ ver.1.2に組み込まれている。本課題で導入したGPUを搭載した計算サーバでのコード開発も進めた。これらに関して、国際会議のプロシーディング2篇を公表した。随伴表現のフェルミオンについても引き続き準備的研究を進めている。ドメインウォール・フェルミオン作用に含まれるWilson演算子には、格子上に特有な青木相という相構造が現れるが、ドメインウォール作用が物理的意味を持つには、青木相に挟まれた位置にあるパラメターを選ぶ必要があるため、この青木相の構造を研究した。随伴表現のフェルミオンについても、ドメインウォール・フェルミオンを用いた研究の準備が整いつつある。平成27年度には、前年度に引き続き格子上で良いカイラル対称性を持つドメインウォール・フェルミオンを用いたSU(2)ゲージ理論の研究を進めた。基本表現のフェルミオンを動的に含むシミュレーションでは、これまでに行ったフレイバー数2,4,6,8での研究をまとめつつあるが、どのフレイバー数でカイラル対称性の破れが失われるかを明確に示すために、これまでの計算よりも小さい質量領域を調べるための作用の改良と解析法の検討を行なっている。随伴表現のフェルミオンに対しては、引きつづき青木相の構造に関する研究を進めた。これはドメインウォール・フェルミオンや、格子上のカイラル対称性を厳密に持つオーバーラップフェルミオンを用いるために必要な準備的研究である。これまでよりも格子サイズを大きくした計算を行い、相構造が格子サイズに依存せず現れることを示した。これにより動的フェルミオンを用いた計算を行う準備が整った。これまでに開発した並列計算機用のコードに加え、GPUなどの演算加速器を利用するためのコード開発と最適化を行い、実際の計算に応用した。特に今後の複雑な計算への応用のために、これまで用いてきたOpenCLによる実装に加えて、より迅速に移植が可能なOpenACCでの実装を行い、両者の特質を比較した(査読有りプロシーディングとして公表)。以上のように準備的研究や結果をまとめる方針の策定に想定より時間がかかったため、当初の計画から研究期間を一年延長することとした。