hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ユビキタスデータベース仮想化技術によるデータ利用の効率化に関する研究

マルチデータベース仮想化技術の研究とデータマイニングエージェント技術の研究を行った。スキーマ変換機能とクエリ変換機能を異種データベース(RDB、XMLDB)を対象に構築し、利用評価を実施し有効性を確認した。さらに、データマイニングエージェントがマルチデータベースから動的にユーザにとって関心の高いデータを検索して組み合せる方式として利用者の検索履歴と検索頻度を利用したコンテンツのグループ化手法とそれに基づく効率の良いコンテンツ検索法の開発を行った。マルチデータベース仮想化技術の研究とデータマイニングエージェント技術の研究に着手し、その研究目標に対する具体的な研究成果は以下の通りである。(1)マルチデータベース仮想化技術の研究:マルチデータベース仮想化の方式設計としてデータモデルやベンダーが違う同種・異種データベース(RDB、XMLDB、OODBなど)を対象に、XMLを介した変換方式を検討した。一部各データベースからスキーマ情報とデータ情報を取り出し、他のデータベースに格納することによって、そのデータベースから元のデータベースの操作をしているかのような仮想化のプロトタイピングを行い、提案方式の一部動作確認を行うと伴に今後に向けた課題の抽出を行った。(2)データマイニングエージェント技術の研究:マルチデータベースを対象としたデータマイニングエージェントの方式検討を行った。具体的には、分散ネットワーク環境において動的に必要なデータベースを選択するP2Pオーバレイネットワーク上での分散ハッシュ方式、モバイルエージェントによる応答性能を保ちながらネットワーク負荷の少ない情報収集方式、ルール発見/ルール可視化などのデータマイニング作業を支援する方式の検討を行い、一部プロトタイプの作成に着手した。(3)ネットワーク技術とセキュリティ技術の研究:ユビキタスコンピューティング環境におけるネットワークセキュリティ技術のとして、両大学のLANをVPN接続したセキュアーなネットワーク構築を行い研究環境の整備を行った。平成21年度は、マルチデータベース仮想化技術の研究とデータマイニングエージェン?ト技術の研究を平成20年度の成果を踏まえで継続した。その研究目標に対する具体的な研究成果は以下の通りである。(1)マルチデータベース仮想化技術の研究:マルチデータベース仮想化DBMSのプロト?タイプ作成および評価を主に進め、合わせてマルチデータベースにおけるセキュリティ?方式の研究として、仮想DBのバックアップ・リカバリ方式を検討した。マルチデータ?ベース仮想化DBMSの方式設計に基づき、主要機能である、スキーマ変換機能およびクエリ変換機能について、同種・異種データベース(RDB、XMLDB)を対象にプロトタイプ作成?をおこない提案方式の一部動作確認を行うと伴に仮想化DBMS統合へ向けた課題の抽出を行った。(2)データマイニングエージェント技術の研究:同時に、データマイニングエージェ?ントがマルチデータベースの中からデータマイニングに必要なデータベースを動的に選?択し、そのデータベースを組合せる方式の設計、プロトタイプ作成を継続して行なった。具体的には、P2Pオーバレイネットワーク上での分散ネットワーク環境において分散ハッシュ方式に基づき、動的にユーザにとって関心の高いデータを検索して組み合せ提示する方式のプロトタイプ開発および基本的な評価を行なった。尚、この一環として、マルチデータベース仮想化技術とデータマイニングエージェント技術を融合する為の事例についても検討を行い、プロトタイプ化の準備を進めた。平成22年度は、平成21年度の成果を踏まえて、最終年度として1.マルチデータベース仮想化技術と2.データマイニングエージェント技術を融合化するための研究を実施した。(1)マルチデータベース仮想化技術の研究:平成21年度までに行ったマルチデータベースでの各DBMSの仮想化におけるスキーマ変換機能およびクエリ変換機能を統合して、あたかも一つのDBMSとして見せるマルチデータベース仮想化の方式設計に基づき、(A)仮想化DBMSのプロトタイプ統合、(B)マルチデータベース(具体的にはリレーショナルDBとXMLDBの2種類を含み、利用者ビューとしてXML構造の表現方式を採用)の構築、を実施し、その特にデータ検索機能に関する評価を実施しその利用における有効性を確認した。(2)データマイニングエージェント技術の研究:ユビキタスコンピューティング環境においてエージェント技術の研究を実施した。特に、P2P環境などでのマルチデータベースから動的にユーザにとって関心の高いデータを検索して組み合せる方式の開発を継続して行った。具体的には、利用者の検索履歴と検索頻度を利用したコンテンツのグループ化手法とそのグループ化に基づく効率の良いコンテンツ検索法の開発を目指して(A)データ検索方式およびユーザインタフェース方式の開発、(B)内包する知識(推奨知識など)の開発を行った。それらは、P2Pネットワークにおけるコンテンツのグループ化に関する研究として研究成果の論文発表を行った。
NO直接分解触媒との活性点構造の類似性に着目したメタン酸化カップリング触媒の開発

種々の方法により調製したY2O3触媒のNO直接分活性はメタン転化率とよく相関したが、C2(エタン/エチレン)収率との相関性は得られなかった。これは結晶構造やBET比表面積以外の目に見えない表面特性の違いによるものと推定された。そこで、NO直接分解に効果的なBa添加Y2O3触媒について詳細な検討を行ったところ、NO分解活性とC2収率に良好な相関性が得られ、両反応の活性点構造の類似性が明らかになった。触媒キャラクタリゼーションより、Ba2+イオンがY2O3格子中のY3+と置換することにより電子供給サイトが創成され、O2活性化能が向上することにより触媒特性が向上したものと推察された。新規なメタン酸化カップリング触媒の開発につながる知見を得ることを目的として、異種反応との活性点構造の類似性に着目した触媒設計指針の抽出を検討した。具体的には、メタン酸化カップリング反応において重要とされる塩基性に着目し、研究代表者が見出した塩基点が活性点として作用するNO直接分解反応(科研費22350068)との関連性について詳細に検討した。NO直接分解反応に活性を示す酸化イットリウム触媒について、異なる方法(沈殿法、水熱法)および条件で調製することによる塩基性の制御を試みた。メタン酸化カップリング活性(メタン転化率、エタン/エチレン選択率)は同じ酸化イットリウム触媒であっても大きく異なることがわかった。CO2-TPDにより評価した塩基特性との関連性から、メタン転化率は塩基点の数(CO2脱離量)に、エタン/エチレン選択率は塩基強度(CO2の高温/低温脱離ピーク面積比)に依存することがわかった。またNO直接分解活性はメタン転化率と比較的良好な相関性があることを見出した。以上の結果より、触媒の塩基特性を高めることで高いエタン/エチレン収率の実現が可能な触媒設計指針を提案できた。そこで酸化イットリウムの塩基性を高めるため、バリウムの添加効果を検討したところ、バリウム添加量が10wt%までエタン/エチレン収率が向上する結果が得られ、本研究で見出した触媒設計指針の有効性を検証することができた。メタン酸化カップリング反応における塩基点の役割を解明するため、酸素の活性化に着目し、18O2同位体ガスによる酸素交換反応を行った。その結果、塩基性が高い触媒ほど低温で酸素交換反応が進行することが明らかとなり、塩基点が酸素の活性化サイトとして作用している可能性を見出した。酸素の活性化を適切に促進できる活性点構造を構築できれば、さらなる高活性触媒の開発につながるものと期待される。目的反応とは異なる反応であっても活性点構造が類似していれば有効な触媒となり、従来とは異なる観点からの触媒設計指針の可能性を提案することが本研究のモチベーションである。本研究で取り組んでいるメタン酸化カップリング反応、NO直接分解反応とも理想的な触媒反応であるが、いずれも実用化はされておらず、触媒開発のブレークスルーを実現するためには新しい視点からの研究が必要である。本研究では、メタン酸化カップリング触媒の開発につながる知見を得ることを目的として、本年度は(1)塩基性を制御した酸化物触媒の調製とメタン酸化カップリング活性とNO直接分解活性の相関性を解明するとともに、(2)塩基点の役割として酸素活性化プロセスの重要性を明らかにする、という計画で研究を実施した。いずれの点についても計画通りに研究が進捗しており、次年度につながる新しい知見創出に繋がっている。昨年度までの検討により、メタン酸化カップリング反応における塩基点の役割は酸素活性化であることを明らかにした。今年度は、反応の素過程である酸素活性化の促進を狙い、NO直接分解反応における効果的な助触媒であり、かつ酸素吸放出能を有する酸化セリウムの添加効果を検討した。これまでの検討で担体としての有効性を見出している酸化イットリウムに酸化セリウムを添加することで、低温で酸素活性化能が大きく向上することを昇温還元測定(H2-TPR)により明らかにした。一方、メタン酸化カップリング活性としては、僅か3mol%の酸化セリウムを添加することによりエタン/エチレン収率が5.6%から10.2%まで大きく向上することを見出した。酸化セリウムは酸化イットリウムとの固溶体を形成しておらず、ナノ粒子として高分散している状態がメタン酸化カップリング反応に有効であることがわかった。H2-TPRにおいて低温(100300°C)で活性化される酸素種の量とエタン/エチレン収率の間に良好な相関性が観察されたことから、酸化セリウム粒子表面の酸素種がメタンの活性化に効果的に作用し、エタン/エチレン生成に重要な役割を担うことが推察された。本研究では新しい触媒設計の試みとして、異種反応との活性点構造の類似性に着目したメタン酸化カップリング触媒の開発を検討した。異種反応としては、研究代表者が見出した塩基点が活性点として作用するNO直接分解反応に着目し、酸化イットリウム触媒のNO分解活性とメタン酸化カップリング活性の相関性があること、NO分解反応に有効なバリウムや酸化セリウムを添加することでメタン酸化カップリング活性の向上が実現できることを見出した。以上のように、活性点構造の類似性から新規触媒の開発に繋がる知見を創出することができた。

そこで、NO直接分解に効果的なBa添加Y2O3触媒について詳細な検討を行ったところ、NO分解活性とC2収率に良好な相関性が得られ、両反応の活性点構造の類似性が明らかになった。触媒キャラクタリゼーションより、Ba2+イオンがY2O3格子中のY3+と置換することにより電子供給サイトが創成され、O2活性化能が向上することにより触媒特性が向上したものと推察された。今年度の検討によりNO直接分解反応に有効な触媒がメタン酸化カップリング反応にも有効であることを実証した。また更なる触媒性能の向上においては、反応の素過程である酸素活性化を促進することの有効性も明らかになった。そこで、次年度はNO直接分解反応における効果的な助触媒であり、かつ酸素の活性化能も有する酸化セリウムの添加効果について詳細に検討する。酸化セリウムはCe4+⇔Ce3+のRedoxが進行するため、高い酸素活性化能を発現するが、その性能が高すぎるためメタンからCO2への完全酸化反応の進行が懸念される。そこで、今年度も検討した酸化イットリウムへの酸化セリウムの少量添加の効果を検討する。具体的には、H2-TPRなどを活用して評価した酸素活性化能とメタン酸化カップリング活性(メタン転化率、エタン/エチレン選択率)との関連性を明らかにし、触媒活性向上に必要な触媒機能を解明するとともに、得られた知見に基づいた酸化イットリウム以外の金属酸化物の影響についても検討する。またin situ赤外吸収分光法を活用した吸着種の動的挙動の観察から、反応中間体生成に及ぼす活性酸素種の影響を詳細に調べる。以上の検討から得られた成果を整理し、高活性なメタン酸化カップリング触媒を創成するための触媒設計指針を提案する。触媒化学18O2同位体ガスを用いた酸素交換反応の実施において、当初は実験精度を高くするため比較的速いガス流速条件での評価を想定していたが、ガス導入系を改良することにより、微小流量でも十分な精度で実験出来るようになった。複数の18O2同位体ガスの購入を想定していたが、上記の理由により手持ちの18O2同位体ガスで実験が実施できたことから、次年度使用額が生じた。また当初の想定通りに学会発表を行ったが、当該研究のための情報収集が可能なシンポジウムなどへの出席が想定通りではなかったことから、次年度使用額が生じた。本研究はおおむね順調に進捗しており、次年度においては新たにin situ赤外吸収分光法による吸着種の動的挙動を観察する計画である。本計画は研究開始当初は想定していなかったことから、本実験に必要な石英製IRセルならびに温度調節器などを購入する予定である。また本年度以上に積極的なシンポジウム等での情報収集ならびに学会発表を実施する計画である。
若年女性の隠れた貧困とエイジェンシー：世帯内依存関係のジェンダー分析

女性の貧困は今まで母子世帯、単身世帯等に代表される「標準」世帯からの「逸脱」に注目して論じられてきたが「標準」世帯内の女性の生活実態の解明は未だ不十分である。従来研究では世帯内依存関係への包摂は貧困リスクを軽減するという考えが前提にされてきたからである。本研究は「人間開発」概念の基礎をなすケイパビリティ・アプローチの土台を構成するエイジェンシー(Ibraham, Alkire, 2007)に着目し、日本における測定・評価方法の提案およびそれを用いた調査を通じて若年女性の生活の現状と課題の解明を目指す。特に貧困の深刻化が懸念される学歴が高卒以下の1534歳で親や配偶者とともに暮らす女性に焦点を当てる。
ファイナンス研究における非線形時系列解析手法の利用

Jimbo Henri Claver氏は2003年4月1日からの1年間、以下のような研究を行ってきた:時々刻々のボラティリティのモデリングとその計算、安定性、ファイナンスにおける終期値問題、リスク最適化問題、Black-Scholesモデルの拡張、アセットプライシングとヘッジングに関連して生じる非線形偏微分方程式の解法。具体的には以下のような成果:1)インプライドボラティリティの推定を実行するために必要な超越方程式の解をニュートンラフソン法を用いて計算する方法を示した。またその近似精度、収束の速さ、解の存在の証明も与えた。3)Future(先物)やデリヴァティヴのヘッジングに附随するリスクを状態空問表現とカルマンフィルターを使って推定する方法を導入した。4)カルマンフィルターによるリスク推定法を組み込んでリスクをダイナミックに推定しそれに基づいてダイナミックにポートフォリオ管理をする手法を導入した。5)その他ノンパラメトリック推定において生ずる問題、Predator-Prey関係において生ずるダイナミカルシステムの性質を研究し一定の成果をあげた。以上の研究成果は2003年5月、米国、アトランタで行われた力学系とその応用に関する国際会議、8月、東京工業大学で行われたConvex Analysisに関する国際会議などで発表した。平成14年度9月より日本学術振興会外国人特別研究員として受け入れ教官の所属する文部科学省統計数理研究所にて研究を開始した。まず解析のための代表的ファイナンスデータの収集と基本的な時系列予測モデルを当てはめる計算プログラムの作成に取り組んだ。平行してポートフォリオ最適化に関する理論的研究を行った。具体的な研究の内容に関してはオプションのプライシングに関するBlack-Scholesの方程式の限界を理論的な面と実用的な面の両方から拡張することに取り組んだ。以下のような二つの成果があった。1)インプライドボラティリティに関する結果:まずBlack-Scholes方程式の根幹をなすボラティリティの計算に関してその計算の安定性、収束の速さ、精度の改良に関してよい結果が得られた。上記の二つの結果は2003年5月に米国アトランタで行われる力学系とその応用に関する国際会議で発表した。発表論文:Jimbo Henri Claver氏は2003年4月1日からの1年間、以下のような研究を行ってきた:時々刻々のボラティリティのモデリングとその計算、安定性、ファイナンスにおける終期値問題、リスク最適化問題、Black-Scholesモデルの拡張、アセットプライシングとヘッジングに関連して生じる非線形偏微分方程式の解法。
人工的遺伝子回路の発現レベルの予測モデルの構築

遺伝子回路の正確な制御は、生物工学の中心的課題の一つである。遺伝子発現レベルの予測に必要な情報と方法論がまだ完全でない。工学的応用においては、天然な遺伝子回路が複雑で予測不可能であるため、既知の分子機構による人工的遺伝子回路の構築が一般的に採用されている。しかし、これらの遺伝子回路は生きた細胞のなかで働くので、遺伝子発現の制御機構以外にいくつかの制約が依然として存在している。そのうちの1つは、ゲノムの位相構造である。遺伝子発現量がプロモーター強度だけではなく、ゲノム構造にも部分的に影響されている。つまり、転写因子といった遺伝子発現に関わる制御因子が染色体へのアクセシビリティがその遺伝子の染色体上の位置と関係する。そのため、大腸菌ベースに、ゲノム位置のみに依存し、遺伝子発現レベルが複製開始点までの距離との単純化した定量的関係に焦点を当てた実験を実施した。その結果、遺伝子の染色体位置からゲノム複製開始点までの距離で規格化された遺伝子発現の単純な計算方式を決定した。この評価は遺伝子発現能力のゲノム位置の効果を表す一般的な式となり、指数期のゲノム複製モデルを支持するものである。それに関連して、2つ目に考えられる要素は遺伝子発現ノイズの影響である。同じ実験系を用いて、遺伝子発現のノイズを評価したところ、全体的に天然な遺伝子回路より人工回路の発現ノイズが小さい傾向にある。これらの成果が理論的なシミュレーションと遺伝子工学的構築に指針を与えることを期待できる。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、生体内ネットワークをデザインするために、生き物である細胞の特徴を考慮した設計原理を提案することを目指している。要するに、従来の分子生物学的法則に、細胞の柔らかさを考慮した遺伝子発現量を評価することである。分子生物学的法則とは、制御機構の種類に決められた遺伝子発現の平均である。細胞の柔らかさとは、ある決まった制御機構による遺伝子発現のばらつきである。つまり、細胞内タンパク質濃度の変化は制御機構に支配されるだけではなく、その制御機構を司る分子間相互作用の確率性にも左右されている。遺伝子発現量とその確率性は、大まかに遺伝子発現の制御に由来する成分と遺伝子座のゲノム位置に由来する成分の二つの要素が考えられる。本研究は、ゲノム位置の効果と制御機構の効果を分離して、遺伝子発現の平均量とその遺伝子発現ノイズを評価する。今年度では、異なるゲノム位置にある遺伝子発現ノイズを観察するために、緑色蛍光タンパク質の遺伝子(gfp)をゲノムに挿入した。その際、単純なプロモーター制御(Ptetによる定常発現)と天然の複雑な制御機構の両方を評価するために、各遺伝子座に対して2種の株を用意する。各株は同一環境下で生育させ、定常的発現量(緑色蛍光強度)をフローサイトメトリーにより計測し、同一集団内のタンパク質濃度の分布を得る。同一制御下での発現量と発現ノイズが、ゲノム位置によってどう変わるのかを計測した。そして、計測データに基づき、数式化のめどがついた。今後、数理的評価により、遺伝子発現のモデル式を提示し、遺伝子発現ノイズの評価が可能である。異動に伴う実験室の設置が大学諸事情により、半年以上遅れていたため、実験スタート時期が予定より遅れていた。実験手法と内容の最適化によって、現状、8割程度まで追いついている。前年度の遅れを取り戻して、研究方針を調整しながら、予定通りの成果を出す。1)正確なデータを取得するため、各大腸菌株の増殖の詳細を評価する。2)構築された大腸菌の計測を行い、集団分布から平均と分散を評価する。3)必要に応じて、大腸菌株の構築の追加を検討し、ゲノムの構造評価を試みる。以上、順次進めていく。
新たな不妊原因候補因子Pref-1の卵巣における役割

本研究では、私どもが同定したSF-1標的遺伝子のひとつであるPref-1(DLK-1/FA-1/ZOG)に着目して研究を行った。遺伝子発現および免疫組織化学的検討により、Pref-1が卵巣で発現し、ゴナドトロピン刺激により強く発現誘導されることを見出した。PCOSなど卵巣ステロイドホルモンの異常は不妊の原因ともなるが、そのメカニズムは不明な点が多い。本研究により、卵巣ステロイドホルモン合成の新たなメカニズムが解明され、卵巣ステロイドホルモン合成異常を伴う疾患の原因究明や新たな治療法の開発に繋がるものと期待される。また、その発現パターンがStARやCYP11A1などステロイドホルモン合成関連遺伝子群と極めて類似していること、さらにSF-1の標的遺伝子であることを考え併せると、Pref-1の新たな機能として、卵巣ステロイドホルモン合成、さらには卵胞発育や排卵における役割が強く示唆された。Pref-1の脂肪細胞分化における役割に関しては、多くの報告があるが、生殖における役割については全く不明である。本研究では、Pref-1の卵巣での役割を、ステロイドホルモン合成や妊孕性の有無を中心に、卵胞発育に対する影響や、排卵関連遺伝子群の発現変化を解析した。さらに、卵巣顆粒膜細胞初代培養系や、夾膜および顆粒膜細胞由来細胞株などを用い、Pref-1遺伝子の卵巣での役割を明らかにした。本研究は、これまで脂肪細胞の分化に関わると考えられていたPref-1が、卵巣ステロイドホルモン合成に関与し、さらに卵巣主導の不妊原因遺伝子であることを証明し、新たな展開をもたらすものである。本研究により、卵巣ステロイドホルモン合成の新たなメカニズムが解明され、PCOSをはじめとする卵巣ステロイドホルモン合成異常を伴う疾患の原因究明や新たな治療法の開発に繋がるものと期待される。内分泌学
くり返しパルス強磁場によるアクチナイド化合物のμSR及び中性子回折

交付申請書に述べた計画に従って、我々の開発した繰り返しパルス強磁場と高エネルギ-物理学研究所の加速器からくるミュオン及び中性子を用い、世界で初めて16Tという強磁場中で、μSRと中性子回折の実験を、強磁場中で複雑な磁気構造を持つPrCo_2Si_2という物質について行った。その結果得られた成果は次の通りである1、μSR実験この物質はヘリウム温度で、1.2T以下では反強磁性であるが、1.2Tと3.8Tの間および3.8Tと12.2Tの間で二つの複雑な長周期構造をとることが知られている。それぞれの構造に於て、あるいは転移磁場に於て、ミュオンの緩和からスピン系のダイナミックスを知ることができた。反強磁性状態ではスピンのゆらぎはなく、従って緩和は観測されないが、長周期構造に於いては、c軸方向に14周期あるいは4.5周期毎にあるアンチフェ-ズドメインがソリトンのように激しく運動していることなど判明した。複雑な磁気構造の変化はこの不安定なソリトンの運動と深い関係があると思われるがまだ明確ではない。2、中性子回折実験強磁場中でおこる複雑な磁気構造を中性子回折によって正確に決めることに成功した。その結果磁化測定によって、1.2Tと3.8Tの間および3.8Tと12.2Tの間で予想されていた、プロパゲ-ションベクトルが13/14および2/9の長周期構造が明確となった。試料が電気伝導体であるため渦電流による温度上昇が問題となったが、その温度をブラッグ反射の強度から正確に決めることにより、最低温度ではないが相図としては完成させることが出来た。またこの実験を通じて、世界初の強磁場中性子回折実験の可能性が現実となり、今後大きく発展するきっかけを作った。
代数多様体の積分周期及びその有限体上での類似

昨年における研究計画にあげた課題において、今年は特に代数的サイクルに関連する部分、合流型超幾何関の行列式について、進展を見た。代数的サイクルについてはゲルファント,カプラノフ,ゼレビンスキーによる超幾何関数の級数表示から由来する関係式に関して、これらの例について特に研究を行なった。それらの関係式が代数的対応により由来することがわかった。現在この方向での一般化について、トーラス埋め込みの言葉で整理中である。2つ目の合流型超幾何関数の行列式については斉藤恭司氏によって研究されていたオシラトリー積分と関連をもち、さらに、ヘシアン行列式によりexplicitな表示を持つことが示された。オシラトリー積分についても、今後の研究課題である。
高次脳機能障害患者に対するマインドフルネスストレス低減法の効果検討

本研究では高次脳機能障害の患者を対象にマインドフルネス・トレーニングのプログラムを実施し、認知機能および情動面に改善がみられるかどうか検討を行った。その結果、プログラムの前後で注意機能に改善がみられた。また、プログラムに対する感想では集中力の向上やストレスの解消といった記述がみられた。一方で、重度の社会的行動障害を示した例では情動面、行動面での改善はみられなかった。今後は高次脳機能障害の各個人により適したプログラムの開発を検討する必要がある。平成27年度はマインドフルネスプログラムの効果について予備的な調査を行う目的で大学院生3名にマインドフルネス瞑想、ボディスキャン、ヨーガからなるプログラムを実施し、その効果について質問紙(FFMQ, CES-D)で測定した。また、NIRSでプログラム前後での前頭葉脳血流状態を測定した。これらの結果を踏まえて脳外傷後に認知機能の低下および社会的行動障害を示した高次脳機能障害患者1名に対し、1ヵ月間のマインドフルネスプログラムを実施した。このプログラムはマインドフルネス瞑想、ボディスキャン、ヨーガから成るものであり、週1回のセッションに加え毎日のホームワークを実施するように求めた。プログラム前後で質問紙(FFMQ、CES-D、TBI-31、社会適応障害調査票、DEX)を実施するとともに、言語流暢性課題およびストループ課題遂行時の前頭葉での脳血流状態をNIRSで測定した。その結果、プログラム実施後にはTBI-31の易疲労性・意欲の低下、対人場面での状況判断力の低下、現実検討力の低下、課題遂行力の低下で改善がみられた。FFMQでは気づきの値が上昇し、CES-Dではうつ傾向に改善が認めれた。また、プログラム前は言語流暢性課題遂行時に脳血流の変化があまりみられていなかったが、プログラム後には言語流暢性課題によって前頭葉の脳血流に上昇がみられるようになった。高次脳機能障害患者のデータ収集に遅れが生じているため、区分としては「やや遅れている」と判断した。2年目にあたる平成28年度は平成27年度に行った高次脳機能障害者の事例研究について、第40回日本高次脳機能障害学会にて発表を行った(演題名:社会的行動障害を示した一例に対するマインドフルネス瞑想の効果検討)。また、マインドフルネス関連の学会および研修会に参加し、ファシリテーターとしての研鑽を積んだ。平成28年度は高次脳機能障害者のグループでのマインドフルネス瞑想の効果検討を行う予定であったが、研究責任者の多忙および調査対象者とのスケジュール調整の困難により実施できなかった。当初の計画で平成28年度に実施する予定であった高次脳機能障害者のグループでのマインドフルネス瞑想の効果検討について、研究責任者の多忙および調査対象者とのスケジュール調整の困難により実施できなかった。最終年度では高次脳機能障害の患者を対象にマインドフルネス・トレーニングのプログラムを実施し、認知機能および情動面に改善がみられるかどうか試行的な検討を行った。その際、プログラムに対する対象者の感想などの質的な情報についても収集し、分析を行った。また、ホームワークの実施状況やプログラムへの満足度についても検討した。高次脳機能障害患者10名を対象とし、4週間のマインドフルネス・トレーニングを実施した。ホームワークの実施率は80%以上でありおおむね良好であった。介入の前後で注意課題での成績が有意に上昇していた。プログラムに対する感想では集中力の向上やストレスの解消といった記述がみられた。嫌な記憶を想起したなどの記述もみられたが、トレーニングの継続に支障は生じなかった。本研究から高次脳機能障害患者の認知機能および情動面に対する介入方法としてマインドフルネス・トレーニングが有効である可能性が示唆された。しかし、本研究での研究協力者は受傷・発症からの年数が比較的長く、症状について自己理解が進んでいる患者が多く、また重度の社会的行動障害を示す例はいなかった。このため、急性期で病識がない場合や重度の社会的行動障害を示す例でもマインドフルネス・トレーニングが適用可能かどうかは明らかではない。初年度に実施した症例研究では社会的行動障害については改善が認められていなかった。高次脳機能障害患者の症状には個別性が高く、今後はマインドフルネス・トレーニングが適用可能な対象に関しての検討が必要である。また、当初の研究計画では統制群として健常例のデータも収集する予定であったが実施できなかった。今後は統制群と比較し、高次脳機能障害者へのマインドフルネス・トレーニングの効果について検討する必要がある。平成28年度は高次脳機能障害患者を数名集め、グループでマインドフルネスプログラムを実施し、その効果についてこれまでと同様に質問紙およびNIRSで検討を行う。当初の計画で実施予定であった平成28年度は高次脳機能障害者のグループでのマインドフルネス瞑想の効果検討を平成29年度に行う予定である。スケジュール調整が困難であり、グループでの実施が出来ない場合は、事例として個別に検討を行う。神経心理学人件費・謝金の使用がなかったため、若干の次年度使用額が生じた。

平成28年度に実施予定であったグループでの介入効果の検討ができなかったため、人件費・謝礼金、会場費等が未使用となった。次年度の人件費・謝金に含めて使用する。平成29年度はグループでの介入効果の検討を行うため、人件費・謝礼金、会場費などを中心に使用する計画である。
マイクロ流体デバイスを用いたクロマチンファイバーの個別操作・動態解明

本研究課題においては、蛍光顕微鏡下、溶液組成制御が可能なマイクロ流体デバイス内で、分裂酵母スフェロプラストから単離した全長100 μmを超える長大なクロマチンファイバーをインタクトな状態で個別操作し、周囲の溶液環境変化に応答したクロマチンファイバー高次構造変化を逐次的に調べることで、階層的な高次構造間の動態を、ファイバーに沿った空間的位置情報も含めて明らかにすることを目的としている。そしてこの目的達成のため、マイクロ流体デバイスの設計・開発から行い、汎用的な研究手段の一つに発展させることも視野に入れて研究をおこなっている。本年度は前年度に開発した「クロマチンファイバー上のタンパク(ヒストンまたはヒストン-蛍光タンパク質)に対する抗体をマイクロビーズ表面に修飾し、これを光ピンセット操作する事で、マイクロ流体デバイス中でスフェロプラストから単離したクロマチンファイバーを捕捉・搬送する技術」を更に発展させ、単離したクロマチンファイバーをこの光駆動マイクロツールにより操作し、マイクロ流体デバイスの主流路内に設置した微小構造体に、基板から浮かせた状態で固定することを達成した。そして、この流路内に固定したクロマチンファイバーに対して免疫染色実験を行い、マイクロ流体デバイス内で個々のクロマチンファイバーに対して免疫染色が可能であることを実証した。以上から、個々の細胞から単離したクロマチンファイバーを断片化させることなく取り扱い、個々のクロマチンファイバーに対する免疫染色実験を逐次的に行うのに、マイクロ流体デバイスを用いた実験法が非常に有望である事を実証した。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題においては、蛍光顕微鏡下、溶液組成制御が可能なマイクロ流路チャンバー内で、分裂酵母スフェロプラストから単離した全長100μmを超える長大なクロマチンファイバーをインタクトな状態で個別操作し、周囲の溶液環境変化に応答したクロマチンファイバー高次構造変化を逐次的に調べることで、階層的な高次構造間の動態を、ファイバーに沿った空間的位置情報も含めて明らかにすることを目的としている。本年度は、蛍光顕微鏡下・マイクロ流路チャンバー内で分裂酵母スフェロプラストを光ピンセットで個別操作し、クロマチンファイバーを断片化させずに単離・固定する技術を構築してきた。この技術においては、単離したクロマチンファイバーを、マイクロ流路チャンバー内に設置したマイクロ構造体へ、基板から浮かせた状態で懸架・固定することが実現されている。したがって、周囲の溶液条件を変えた場合にクロマチンファイバーに引き起こされる高次構造変化を、基板の影響を排除した条件の下で調べることが可能となっている。また、クロマチンファイバーのマイクロ構造体への固定法として、静電的相互作用の他に、クロマチンファイバー上のタンパクに対する抗体をマイクロビーズ表面に修飾することによる固定についても検討を行った。その結果、クロマチンファイバーと、マイクロビーズに修飾した抗体の特異的相互作用により、クロマチンファイバーをマイクロビーズで捕捉し、光ピンセット操作可能であることが確かめられた。これと共に、マイクロ流路内でのゲノムDNAの高次構造転移に付いての知見を論文に纏め、発表した。一個の細胞から単離したクロマチンファイバーを、微細構造体を配置したマイクロ流体チャンバー内に展開・固定することができている。このチャンバー内での微細操作による展開・固定方法として、抗体を用いた手法の有効性を示すこともできた。本年度は、抗体を用いた固定法についても更に検討を進め、細胞から単離した個々のクロマチンファイバー高次構造変化を逐次的に調べる手法の確立を行い、周囲の溶液条件と高次構造の相関を明らかにする計画である。また、細胞からのクロマチンファイバー単離・展開・固定に際しては、細胞膜や核膜の除去が、重要であることが明らかとなってきている。細胞膜や核膜を除去するための溶液条件についても、上記と並行して更に検討を進める。
人工知能を応用したサッカーロボットの操縦およびパフォーマンス体験システムの構築

本研究はサッカーロボットを用いた出前授業において,多くの体験希望者の要望に答えるため,人工知能を応用したコンピュータ対人間の対戦システムの開発,およびロボットによるシンクロダンスシステムの構築を目的として実施している。H29年度に,従来のデスクトップ1台,ノートPC2台によるシステム構成を,ノートPC1台で代替できるようにしたが,使用できるカメラの種類や条件が限られるという,ハードウェア的課題が残されていた。一方,ソフトウェア的には,ベースとなる新システム上で,従来よりもわかりやすく洗練されたプログラムを構築できた。出前授業時のサッカーの試合において幼児でも楽しめるような工夫や機能を導入した。ロボット本体の高性能化とも相まって,操作感のよい新しい操作体験システムを構築することができた。H30年度は,まず上記のハードウェア的課題に対応し,レンズ交換できる高解像度の工業用カメラの利用が可能なシステムへと改良を行った。サッカーシステムに使用してきたカメラの映像ソフトはLinux(Ubuntu)OS上で動作しているが,USB3.0カメラは対応していないことが多い。WindowsやArch,Fedoraなど異なるOS上でなら機能する製品が少なくない。さまざまな対応を試みた結果,UbuntuOS上での動作確認に成功した。その上で,本研究の主目的である,人工知能と人間との対戦を実現させる機能の導入を目指した。従来,「守る」,「攻める」ボタンの導入,互いのロボットがぶつからないように,制限エリアを設定するなど配慮してきたが,人間対人間のシステムに特化していたこともあり,拡張性に難があった。そこで本年度は対戦相手を人間,AI,調整用の三つから選択できるようにし,AIのシュート精度や防御精度を変更,設定できるようにした。体験する対象の年齢層にレベルを合わせる仕様としたことで出前授業では好評を得た。ハードウェア的に,LinuxOS上で動作する画像処理システムと合わせて,同OS上でUSB3.0カメラ(ズームレンズ付高解像度カメラ)を利用できるようになった。昨年までは,レンズ交換のできない安価なUSBカメラしか対応できなかったため,3m以上の高さへの取り付けが必要で,設営時の安全面に懸念があった。しかし,上記カメラの導入により,2m以下の高さでも十分にフィールド全体が映せるようになり,ノートPC1台,ロボット数台,カメラ等のコンパクトな荷物で運用できる極めて快適なシステムを構築できた。ソフトウェア的には主目的である,AI対人間の対戦型サッカーシステムの完成度も高まり,実際の出前授業で運用するまでになった。H30年度は以下の街や会場で,計6回の出前授業を行った。操縦体験者からのアンケート結果では高い評価や激励を頂いているが,得られた指摘事項を踏まえ,改良していく予定である。・とよた科学体験館(豊田市),・第11回「おもしろ科学教室」(名古屋大学),・春日井市立鳥居松小学校(愛知県),・とよたものづくりフェスタ2018(わくわくワールド)(豊田市),・第10回よっていきん祭(豊田市),・H30年度豊橋技術科学大学オープンキャンパス(豊橋市)これまで研究の進捗ほぼ順調である。令和元年度は対戦システムのAIの精度向上や対戦人数の増員等,実際の出前授業で得られたアンケート結果に対応するための取り組みを行う。H30年度,AI対人間の対戦システムを実際の出前授業で使用した結果,大人には自律移動するロボットの性能に驚かれ,興味を持ってもらえたと感じた。同様に,子供たちもコントローラで操作するよりも,「自動でボールに近づいて,ゴールに向けてシュートを放つ」ボタン一つの操作の方が,簡単かつ正確にシュートできるという事実を体験してもらえたと考えている。一方,出前授業でのAIによるロボットの制御はロボカップ競技で使用する手法とパラメータを流用しているが,その精度は十分とは言えない。ロボカップ世界大会で我々の成績は20チームの中位であり,制御性能には改良の余地が多い。今後も継続的に大会に参加し,試合での動作状況や他チームとの交流を通して,性能向上を図る必要がある。特に出前授業用フィールドは小さいので,小回りや急加速,急制動に関する性能は重要である。必要となれば,ハードウェアの機能追加や変更を含めた,大幅な改良を検討する。H29年度は,ロボカップ競技で利用しているデスクトップPCの流用をやめ,新規にノートPCで対応できるように,ハードウェア的なシステムの刷新に着手した。従来,カメラがIEEE1394規格であったため,マザーボードを有するデスクトップPCが必要であった。そこでカメラをUSB3.0規格に変更することでノートPCでも対応できるようにした。その結果,従来必要であったデスクトップ1台,ノートPC2台の構成を,ノートPC1台で代替できるようにした。しかしながら,LinuxOS上で認識するカメラの種類が限られており,H29年度末の時点でレンズ交換できるカメラが利用できておらず,カメラを上空3mの位置に設置する必要があり,次年度以降の課題である。一方,ソフトウェア的には,10年以上前に作成した,ベースとなるシステムを刷新した。そこでまず,従来出前授業でできていた機能の再構築を行った。洗練されたベースシステムによる開発環境の向上のおかげで,短時間に移築ができた。

出前授業時のサッカーの試合において幼児でも楽しめるよう,「守る」,「攻める」ボタンの導入,互いのロボットがぶつからないように,制限エリアを設定するなど配慮した。ロボット本体の高性能化とも相まって,操作感のよい新しい操作体験システムを構築することができた。ソフトウェア的には新システム上に従来の,出前授業用サッカーロボット操縦体験システムを移植できた。また,ハードウェア的には,従来対戦チームごとに必要であったノートPCの台数を1台のみでできるシステムに改良した。デスクトップPCも不要になり,コンパクトに持ち運びできるシステムを構築することができ,ほぼ予定通りの進捗である。ただし,現状の画像処理システム上で認識できるカメラの種類が限定されており,ワイドズームレンズが取り付けられるUSBカメラが利用ができていない。H30年度中には2m以下の高さにズームレンズ付カメラを設置して,フィールド全体(約2m×3m)が見渡せるよう,システムを再構成する予定である。H29年度は以下の街や会場で,計12回の出前授業を行った。操縦体験者からのアンケート結果では高い評価や激励を頂いている。・安城市ものづくり推進講座(ロボット講座連続3回ふれる,うごかす,かんがえる),・第113回東海技術サロン(CSTCフォーラム名古屋),・瀬戸市立萩山小学校,・とよた科学体験館,・第10回「おもしろ科学教室」(名古屋大学),・豊田市立大林小学校,・とよたものづくりフェスタ2017(わくわくワールド),・第9回よっていきん祭(豊田市),・名古屋市立天白中学校,・H29年度豊橋技術科学大学オープンキャンパス本研究はサッカーロボットを用いた出前授業において,多くの体験希望者の要望に答えるため,人工知能を応用したコンピュータ対人間の対戦システムの開発,およびロボットによるシンクロダンスシステムの構築を目的として実施している。H29年度に,従来のデスクトップ1台,ノートPC2台によるシステム構成を,ノートPC1台で代替できるようにしたが,使用できるカメラの種類や条件が限られるという,ハードウェア的課題が残されていた。一方,ソフトウェア的には,ベースとなる新システム上で,従来よりもわかりやすく洗練されたプログラムを構築できた。出前授業時のサッカーの試合において幼児でも楽しめるような工夫や機能を導入した。H30年度は,まず上記のハードウェア的課題に対応し,レンズ交換できる高解像度の工業用カメラの利用が可能なシステムへと改良を行った。サッカーシステムに使用してきたカメラの映像ソフトはLinux(Ubuntu)OS上で動作しているが,USB3.0カメラは対応していないことが多い。WindowsやArch,Fedoraなど異なるOS上でなら機能する製品が少なくない。さまざまな対応を試みた結果,UbuntuOS上での動作確認に成功した。その上で,本研究の主目的である,人工知能と人間との対戦を実現させる機能の導入を目指した。
触媒的イリジウム及びロジウム錯体を用いるキラルなアジリジン環化と異性化反応の開発

1.触媒的イリジウム及びロジウム錯体を用いるキラルなアジリジン環化と異性化反応を検討するため、窒素を保護したアリル・アミンの合成した。触媒的パラジウムによるアジリジン系化合物の合成と反応に於いて不適切な保護基があることを経験的に知っているので(例えばPmc基は不適当)、イリジウム及びロジウム錯体ではどのように窒素を保護すればよいのか詳細に検討を行った。2.まず、触媒的イリジウム及びロジウム錯体による異性化反応を検討するため、2位と3位に置換基を有するキラルなアジリジン類を立体選択的に合成した。予備的な異性化反応の検討の結果、クロロビス(シクロオクテン)イリジウム・ダイマー,クロロ(1,5-シクロオクタジエン)イリジウム・ダイマーはクロロビス(シクロオクテン)ロジウム・ダイマー,及びクロロ(1,5-シクロオクタジエン)ロジウム・ダイマーなどよりも反応速度が遅いことが判明した。従って、触媒としてクロロビス(シクロオクテン)ロジウム・ダイマー,及びクロロ(1,5-シクロオクタジエン)ロジウム・ダイマーが優れていることが判明した。さらに、クロロ(1,5-シクロオクタジエン)ロジウム・ダイマーが最も優れた触媒であることが判明した。3.異性化反応はロジウムまたはイリジウム触媒だけでは全く反応せず原料の回収に留まる。しかし、適切なリガンド、例えばトリアルキルホスファイトを加えると反応が進行することを最近になってあきらかにした。更に、どのようなリガンリガンドが異性化反応に最適かについて広範囲のホスファイト並びにホスフィン系の化合物について詳細な検討を更に加える必要がある。
アルコール依存症者の自殺対策に関する研究-断酒会例会参加者の調査から-

沖縄県断酒連合会所属のほぼ全ての断酒例会会場(本島12箇所、離島5箇所)で自記式質問紙調査を実施した。97名(有効回答率75.8%)を有効回答とした。男性85名(87.6%)、女性12名(12.4%)であった。平均年齢52歳(標準偏差11.2歳)。「断酒会に参加しているから断酒できている」と答えた者は78名(82.1%)、「もし酒を飲み続けていれば自殺していた可能性」は54名(60.0%)が肯定した。これまでに自殺念慮のあった者は58名(59.8%)、自殺未遂の経験のある者は31名(32.6%)であった。「今現在も死にたい」と回答した者は6名(6.3%)であった。自殺未遂の経験のある者は「平均年齢が若く」「依存症の診断が若く」「断酒会への出席が不規則な者」であった。平成22年度は調査結果も踏まえた報告を各断酒会で行い、断酒会への定着を呼びかけた。また、断酒会の主催する研修会で先行文献も踏まえた調査報告を行い、依存症と自殺の関連について説明し、断酒継続が自殺予防に繋がることを伝えた。研究者の所属する学会等で発表した。また地元新聞社に本調査結果の情報提供を行い、断酒会の知名度の向上およびアルコールと自殺の関連について新聞掲載した。128名への調査依頼に対して、101名の回答が得られた(回収率78.9%)。基本属性等の欠損が多いデータを除き、97名を有効回答とした(有効回答率75.8%)。職業は無職が最も多く38名(39.2%)であった,婚姻状況は既婚42名(46.7%)、未婚22名(24.4%)、離婚または死別26名(28.9%)であった。独居者は27名(27.8%)、20歳未満でアルコールを飲んだのが72名(75.0%)、アルコール依存症と診断された年齢の平均は42.3歳(標準偏差11.4歳)であった。2年以上断酒している者は33名(34.4%)、断酒期間が3ヶ月に満たない者は22名(22.9%)であった。週に1回以上断酒会へ参加している者は74名(76.3%)、参加が不規則な者は11名(11.3%)であった。平成22年度は調査結果も踏まえた報告を各断酒会で行い、研究者の所属する学会等で発表していく。また地元新聞社に本調査の情報提供を行い、断酒会の知名度の向上を目指す(イメージの向上及び敷居を下げる)。平成22年度は調査結果も踏まえた報告を各断酒会(18会場、離島4カ所を含む)で行い、断酒会への定着を呼びかけた。当事者および家族、行政も含め延べ259名に対し報告を行った。その際、報告書を141部配布した(希望者のみへ配布)。

報告内容としては、断酒できているのは断酒会に参加しているからであると回答した者が82%であったこと。もし酒を飲み続けていれば自殺していた可能性は60%が認めていた。過去に自殺念慮のあった者が60%おり、その時にアルコールが入っていた者が78%であること。自殺未遂を行ったことのある者は33%おり、その時にアルコールが入っていた者が77%。特に自殺未遂の経験のある男性(24名)に特徴がみられた。未遂経験のない男性(59名)に比べ、年齢が若く、10代からの飲酒があり、アルコール依存症の診断された年齢も若く、断酒会への出席が不規則である、という特徴である。自殺念慮や未遂は、ほとんどが飲酒時に起こっており、また酒を飲み続けた場合の自殺の可能性も60%が認め、82%が断酒会で断酒できているという結果より、断酒会へ継続的(規則的)に参加し、断酒を維持できれば、自殺も予防できる可能性があることを報告した。また、断酒会の主催する1泊研修会(当事者および家族の参加者約100名)で先行文献も踏まえた調査結果報告を行い、依存症と自殺の関連について説明し、断酒継続が自殺予防に繋がる可能性を伝えた。研究者の所属する学会で2題発表した。また地元新聞社に本調査結果の情報提供を行い、断酒会の知名度の向上およびアルコールと自殺の関連について新聞掲載した(沖縄タイムス、平成22年7月12日朝刊、19面掲載)。
口腔組織毛細リンパ管内皮細胞における免疫老化機構の解明

:今回の研究では、口腔内のリンパ管を介した免疫機能が、加齢や炎症に伴ってどのように変化するかを調べており、免疫に大切な役割を果たす複数の蛋白質に焦点を当てて研究を行いました。その結果、加齢や炎症に伴ってその数を減?させる蛋白質が存在することを明らかにしました。以上の結果は、加齢や炎症が免疫機能の低下に関与する可能性を示唆しています。本研究の目的は、老化した口腔組織のリンパ管内皮細胞における機能分子発現機構が、老化していない口腔組織のリンパ管内皮細胞における機能分子発現機構と如何なる点で異なるかを明らかにすることである。<In vivoの検索>・種々の老化していないヒト口腔組織(舌、歯肉、歯髄、口蓋扁桃)毛細リンパ管に対して免疫組織学的検索を行い、以下の事柄を明らかにした。1.上記全ての健常組織毛細リンパ管において、cys-cys chemokine 21(CCL21)の発現が認められたが、炎症組織では認められなかった。2.健常歯肉結合組織乳頭部の毛細リンパ管において、Toll-like receptor 2(TLR2)およびTLR4の発現が認められた。しかしながら、粘膜固有層の集合リンパ管においてはTLR2およびTLR4の発現が認められなかった。3.健常歯髄および口蓋扁桃におけるリンパ管では、TLR2およびTLR4の発現は認められなかった。なお、老化組織に関しては、試料の絶対数が不足しているため、現在も検索中である。<In vitroの検索>本研究の目的は、老化した口腔組織のリンパ管内皮細胞における機能分子発現機構が、老化していない口腔組織のリンパ管内皮細胞における機能分子発現機構と如何なる点で異なるかを明らかにすることである。・健常および炎症ヒト口腔組織(舌、歯肉、歯髄、口蓋扁桃)毛細リンパ管に対して免疫組織学的検索を行い、以下の事柄を明らかにした。1.全ての健常組織毛細リンパ管ではcys-cys chemokine 21(CCL21)の発現が認められ、炎症組織毛細リンパ管ではCCL21の発現は全く認められなかった。2.ヒト舌健常組織の全てのリンパ管において、Toll-like receptor(TLR)2およびTLR4の発現が認められたが、炎症組織の全てのリンパ管ではTLR2およびTLR4の発現は認められなかった。3.ヒト歯肉健常組織では、結合組織乳頭部の毛細リンパ管においてはTLR2およびTLR4の発現が認められなかったが、粘膜固有層の集合リンパ管においてはTLR2およびTLR4の発現が認められた。この発現は炎症組織においては全く認められなかった。4.種々の白血球接着因子の発現に関しては、健常および炎症組織ともにその発現が認められた。
2次元量子結晶における超固体状態の研究

次近接相互作用のあるダイマー化ハイゼンベルグスピン鎖は、現実の1次元磁性体を記述するために重要な模型である。この模型はダイマー度を変化させたとき、相転移が起こるが、転移点付近ではサイン-ゴルドン模型にマージナル項を加えた有効場理論として記述することができる。この系の基本的な励起粒子は、soliton、anti-solitonおよびそれらの束縛状態であるbreatherからなり、最低準位は三重項を形成する。またサイン-ゴルドン理論から二番目に軽いbreatherの質量の三重項に対する比は√3になると予言される。我々はinfinite time-evolving block decimation法を用いて、各励起粒子に対応する演算子の2点相関関数を計算し、求まった相関長から粒子質量を見積もった。その結果、質量比はダイマー度にはあまり依存しないが、次近接相互作用の大きさに強く依存することがわかった。質量比が√3になるのは、次近接項がマージナル項を消すように入っているときであり、そこから外れると質量比はマージナル項による補正を受ける。我々はS=1/2と1の両方の場合について、相図と質量比の振る舞いが同じ場の理論によって統一的に説明できることを示した。またform factorを用いた摂動論と繰り込みの議論を合わせることにより、質量比をダイマー度と次近接項の関数として表す式を導き、それが数値計算の結果と整合的になることも明らかにした。本年度は当該研究に関して1件の論文発表があった。また投稿中のものが1編と準備中のものが1編あり、計画していた研究の成果が出つつあると判断できる。場の理論を中心とした解析計算と対角化やinfinite time-evolving block decimationなど数値的な手法を組み合わせて使用するテクニックが非常に有効に活用できており、研究はおおむね順調に進展しているといえる。今までは1次元量子スピン系における基底状態の相分類や励起構造などスタティックな物理に関する研究を進めてきた。今後はクエンチ後の緩和や外場を変化させた場合の系の発展など、量子スピン系のダイナミクスの問題に解析・数値計算の両面から取り組んで生きたい。解析計算は今までに利用していた非線形シグマ模型やサイン・ゴルドン模型などの場の理論の計算が主になると考えられる。数値的にはinfinite time-evolving block decimationの手法を用いた時間発展の計算を行う予定である。特にスピン1のハイゼンベルグ鎖で現れるHaldane相はトポロジカルな相であり、系のトポロジーがダイナミクスにどのような影響を及ぼすかを調べることは非常に重要であるグラファイト基板上吸着ヘリウム系において新しい量子状態の探究を行った。基板にスピン1/2をもつヘリウム3を吸着させた系の連続波NMRスペクトルの解析から、基板の性質を明らかにした。同じ系でヘリウム3の吸着量を増加させたときにおこる流体-整合相転移や整合-非整合相転移などの研究を行い、整合-非整合相転移が2相共存を経た1次転移であることを示した。さらにヘリウム3の4/7相はスピン1/2の反強磁性三角格子であり、フラストレーション系を実現している。ヘリウム3の密度を増加させたときのスピン交換相互作用の大きさの変化について調べた。我々はこのようにグラファイト上吸着2次元ヘリウム系に多くの新奇な量子臨界現象が現れることを明らかにした。私は本年度よりヘリウムにとらわれず、理論的な側面から幅広く相転移現象に関する研究を進めることにした。系として光学格子中にトラップされた冷劫原子気体を選んだ。この系の長所はフェッシュバッハ共嗚を用いて原子間の相互作用を自由に操作でき、理論と直接比較が可能な点である。我々は内部自由度によって引き起こされる物理を解明したいという動機で、その最も単純な場合である1次元中2成分系(内部自由度が2)の理論的研究を行い、2成分間の斥力相互作用を強くしていくと成分の取り替えに対応するZ_2対称性が破れて成分間に密度差が生じることを厳密対角化およびiTEBD(infinite time-evolving block decimation)と呼ばれる数値計算手法を用いて示した。またこの系の基底状態相図を幅広いパラメータ領域で決定するとともに、成分間のホッピング項の有無によって密度差相への相転移の性質が大きく異なることも分かった。さらにエンタングルメントエントロピーのスケーリングから共形場理論のセントラルチャージを求めることにより、密度差が生じた相でスピン電荷分離が生じており、スピンセクタにはギャップが開いているが電荷セクタはギャップレスの朝永ラッティンジャー液体になっていることを示した。1次元量子系の解析的研究において、模型をボソン化によって有効場の理論として扱うのは強力な手法である。その場合にスピノンの速度やラッティンジャーパラメータといった量はベーテ仮設の方法を用いることによって求められるが、ボソン化した時の各項の係数はノンユニバーサルである。そのため、有効場の理論から物理量を計算するためにはこのボソン化係数の値を決定する必要がある。今回我々はスピン鎖の研究において最も基本的かつ重要な磁性体模型の一つであるスピン-1/2XXZ模型を取り上げた。過去の研究で、密度行列繰り込み群法によって求められた相関関数と、有効場の理論から導かれる相関関数の漸近的振る舞いとを比較することで、スピン演算子のボソン化係数が決定されている。我々はXXZ模型にボンド交代相互作用の摂動を加えたものを考え、そのエネルギーギャップを厳密対角化の方法で求めた。