hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
量子色力学のエンタングルメント・エントロピーを用いた研究

その結果、超弦理論のエンタングルメント・エントロピーは予想通り有限の値になることが示された(arXiv:1412.5606)。外国人特別研究員Song He氏と研究代表者の私が本研究費からサポートを受けていた。27年度の研究実績は、主に超弦理論のエンタングルメント・エントロピーを初めて計算し、有限であることを示したことである。エンタングルメント・エントロピーは量子系の自由度を見積もる基本的な量として、最近重要性が増しているが、無限の自由度を含む場の理論ではこのエントロピーは発散することが知られている(面積則と呼ばれる)。しかしながら重力のミクロな理論として期待されている超弦理論では、理論の計算に発散が生じることは許されない。従って、エンタングルメント・エントロピーは超弦理論の自由度を見積り、それは有限であるべきと期待される。過去に、超弦理論のエンタングルメント・エントロピーを解析しようとした論文はいくつかあるが、技術的な困難によって、最後まで計算を実行できていなかった。研究代表者とSong He氏らは、そのまま計算しようとすると難しいが、一次元余分な方向を加えて、時空にねじれを加え、メルビン背景という時空を考えると解析が可能であることに気が付いた。最後にあるパラメーターをゼロにすると欲しいエントロピーになると期待され、この方法で具体的な計算を実行し、超弦理論のエンタングルメント・エントロピーが有限になることを示してJHEP誌に出版した。この研究のほかに、Song He氏らは、研究代表者との日ごろの議論がきっかけで、共形場理論における局所的な励起状態の解析に関して二つの興味深い事実を発見してJHEP誌に出版した。その一つは、共形場理論に境界がある場合に反射の効果が起きることを発見した。もう一つは、これまでの研究はプライマリー状態による局所的励起状態を扱ったきたがSong He氏らは、ディセンダント状態と呼ばれるより一般の励起状態の場合に関してもエンタングルメント・エントロピーを解析的に計算した。局所演算子による励起状態の持つエンタングルメント・エントロピーの解析は、研究代表者が本プロジェクトが始まる一年前からスタートさせていたものであるが、外国人特別研究員のHe Song氏が共同研究者に加わることで、彼が得意とする2次元共形場理論の厳密な解析を用いた研究という方向性を開拓することができた。当初は、具体的にミニマルモデルに対して計算を行い具体的な値を様々な場合に計算することを目標としていたが、驚いたことに、エンタングルメント・エントロピーの増加量に対して量子次元を用いた普遍的な公式が得られることが分かった。この結果はこの分野に大きな進展をもたらしたといえる。また超弦理論のエンタングルメント・エントロピーの計算(arXiv:1412.5606)は、その定義自体は過去に複数の著名な研究者(Strominger, Emparan, Dabholkarなど)によって円錐法を用いて見出されていたものの、具体的に計算することは実行されていなかった。その大きな理由は、円錐法を実行すると、超弦理論のオービフォールドの分配関数を計算することになり、そのためには2つの和を実行する必要があるからである。一つ目の和は実行可能であるが、もう一つが非常に困難である。
軟骨細胞のシグナル伝達制御による変形性関節症の治療に関する先駆的研究

研究の当初、細胞外マトリクスが一次培養軟骨細胞の与える影響を評価するために、ヒト関節軟骨から軟骨細胞を単離して種々のマトリクス成分でコートした培養皿を用いて単層培養を行い、マトリクスが軟骨細胞の基質産生に与える影響を評価した。この結果は我々の予想に反してマトリクスへの接触は細胞の脱分化の過程に少なくとも我々の実験方法ではほとんど影響を与えないことが明らかになった。ついで我々は単層培養で関節軟骨細胞を維持した場合に見られる脱分化の過程にインテグリンが関与するという仮説を検証するために、関節軟骨細胞に発現しているインテグリンの発現をRNAiの手法を用いて抑制したところ、インテグリンα5およびβ1の発現を抑制した場合に脱分化の過程におけるI型およびIII型コラーゲンの発現誘導が顕著に抑制されることを見出した。このことから我々はこの2種のインテグリンが脱分化の過程における病的なコラーゲンの発現誘導に関与している可能性を考えている。他方、インテグリンα1、α2、α10、およびβ3の発現抑制も行ったがこれらのインテグリンの発現を抑制しても脱分化の過程におけるマトリクス遺伝子の発現低下、誘導には有意の影響は観察されず、このことからこれらのインテグリンは少なくとも軟骨基質から単離された関節軟骨細胞において、通常の手法で単層培養された場合に観察される脱分化の過程では有意の役割を果たしていないのではないかと考えられた。変形性関節症に罹患した関節軟骨では正常軟骨ではほとんど発現されていないファイブロネクチンやIII型コラーゲンの発現が強く誘導される。ファイブロネクチンはα5β1インテグリンに対するリガンドであるため現在我々はOAにおいて当初誘導されたファイブロネクチンがα5β1インテグリンを介して細胞内信号伝達の異常を引き起こし、この結果としてIII型コラーゲンの発現を誘導するのではないかという仮説を持っており、今後の研究においてこの仮説の検証を進めていく予定である。
短範囲規則性を包含した固溶強化理論の構築 － 短範囲規則「軟化」現象の検証

希薄・高濃度2元系固溶体から,溶媒と溶質の区別ができない等原子量の高エントロピー合金に至るまで,全構成元素の理想格子点からのずれ=平均原子変位量と降伏強度との間に強い正の相関があることをごく最近見出している.このことは,平均原子変位量を第一原理計算等により算出しさえすれば,固溶体の強度を予測できることを示している.しかし同時に,従来考えられてきた短範囲規則化による強化とは逆の軟化現象が生じていることを示唆する結果が得られている.これは,短範囲規則化している領域の原子変位量がマトリックス部分(完全ランダム配列に近い領域)のそれと異なり,結晶全体の平均原子変位量が減少しているためだと考えている.本申請研究では,様々な短範囲規則度を有する合金の原子変位量の放射光X線測定および第一原理計算を系統的に行うことで,短範囲規則「軟化」現象を検証し,希薄合金にしか適用できなかった従来固溶強化理論を代替する,溶質濃度や元素数に制約されず,かつ短範囲規則性を包含した,より上位階層の固溶強化理論の構築を目指す.有限の原子数で理想的な固溶体の相関関数を可能な限り再現することが可能なSpecial Quasi-random Structure (SQS)および単純化のため二体相互作用エネルギーのみを考え最近接原子が同種もしくは異種になるような短範囲規則性を含む構造モデルを考える.種々の濃度・短範囲規則度の構造をモンテカルロ的手法により探索・構築した後,VASPコードにより構造緩和し平均原子変位を得た.概して短範囲規則度に依存して平均原子変位が増加することがわかった.研究計画通り,初年度に種々の濃度・短範囲規則度を有する2元系合金の原子変位量を第一原理計算により得ることができた.短範囲規則性を有する2元系合金の原子変位量の実測を行う.また,計算・実験の両面の結果から,短範囲規則性を包含したより上位階層の固溶強化理論の構築を目指す.希薄・高濃度2元系固溶体から,溶媒と溶質の区別ができない等原子量の高エントロピー合金に至るまで,全構成元素の理想格子点からのずれ=平均原子変位量と降伏強度との間に強い正の相関があることをごく最近見出している.このことは,平均原子変位量を第一原理計算等により算出しさえすれば,固溶体の強度を予測できることを示している.しかし同時に,従来考えられてきた短範囲規則化による強化とは逆の軟化現象が生じていることを示唆する結果が得られている.これは,短範囲規則化している領域の原子変位量がマトリックス部分(完全ランダム配列に近い領域)のそれと異なり,結晶全体の平均原子変位量が減少しているためだと考えている.本申請研究では,様々な短範囲規則度を有する合金の原子変位量の放射光X線測定および第一原理計算を系統的に行うことで,短範囲規則「軟化」現象を検証し,希薄合金にしか適用できなかった従来固溶強化理論を代替する,溶質濃度や元素数に制約されず,かつ短範囲規則性を包含した,より上位階層の固溶強化理論の構築を目指す.有限の原子数で理想的な固溶体の相関関数を可能な限り再現することが可能なSpecial Quasi-random Structure (SQS)および単純化のため二体相互作用エネルギーのみを考え最近接原子が同種もしくは異種になるような短範囲規則性を含む構造モデルを考える.種々の濃度・短範囲規則度の構造をモンテカルロ的手法により探索・構築した後,VASPコードにより構造緩和し平均原子変位を得た.概して短範囲規則度に依存して平均原子変位が増加することがわかった.研究計画通り,初年度に種々の濃度・短範囲規則度を有する2元系合金の原子変位量を第一原理計算により得ることができた.短範囲規則性を有する2元系合金の原子変位量の実測を行う.また,計算・実験の両面の結果から,短範囲規則性を包含したより上位階層の固溶強化理論の構築を目指す.
近代日本に見る宗教の位相と宗教者達の自己定位との相互変容

本年度の主要な業績としては、論文を二本投稿し、学会・研究会での発表を三回行った。いずれも研究課題である「近代日本に見る宗教の位相と宗教者達の自己定位との相互変容」に関連するものであるが、主に二つのテーマを取り扱った。第一に、明治前期に仏教の改革を訴え、後に一時期ユニテリアンに参加することになる中西牛郎について調査を進めた。まず論文「中西牛郎『教育宗教衝突断案』について--キリスト教の捉え直しと望ましい「宗教」という観点から」を『思想史研究』に発表し、教育と宗教の衝突問題において井上哲次郎の議論が原理的にキリスト教を拒絶するものであったのに対して、中西は屈折した論理を用いながらキリスト教の捉え直しについて論じていたことを確認した。また日本宗教学会において「仏教とユニテリアン」という発表を行い、中西のユニテリアンとの関わりを整理して報告した。第二に、明治十年代において「宗教」なるものがどのように論じられていたのかについて考察を加えた。まず論文「明治十年代におけるある仏基論争の位相--高橋五郎と藍津実全を中心に」を『宗教学論集』に発表し、明治十年代中葉におけるある仏基論争において、仏教経典の解釈の仕方が一つの争点となっていたことを指摘した上で、特に藍津実全に焦点を当てて、仏教がその教義と教典の整備を行って自らを「宗教」として再帰的に構成していく過程の一端について論じた。またこの時期の高橋五郎の宗教論については「「宗教」と「理学」--高橋五郎の宗教論」という発表を日本思想史学会で行い、考察を加えた。他に、「伝道者としての成瀬仁蔵」という発表を「宗教と社会」学会の研究会で行い、また宗教学史に関する資料集である『宗教学の形成過程』(島薗進監修、島薗進・高橋原・星野靖二編集、クレス出版、2007)の編集に携わり、解説の一部を執筆した。本年度の研究実績としては、まず明治前半期における仏教メディアに着目し、仏教結社によって遂行された演説会との関わりから『明教新誌』等の活字メディアを読み進めた。該時期の仏教の活動については、従来キリスト教に対する対抗という視点から取り上げられてきたが、仏教を独立した宗教伝統として改革・再構築していく契機がこの時期に見られていることを確認することができた。これについては来年以降も引き続き研究を進めていく。次に日本思想史学会2004年度大会にて「明治十年代における「宗教」論--宗教者による語りを中心に」という発表を行った。これは明治十年代において、キリスト教徒や仏教徒が自らの宗教伝統を弁証するという動機の下に為した言説群が、結果として「宗教」をめぐって議論する「場」を設定しつつあったということについて論じたものである。具体的には高橋吾良による仏教批判と、それに対する仏教徒からの反批判を取り上げ、それらがどのような論点を共有していたのか、また何が食い違っていたのかということについて触れた。また2005年3月に開催される第19回国際宗教学宗教史会議世界大会にて、"Narrating Shukyo (Religion) in Early Meiji Period"という発表を行った。これは近代的なreligionの翻訳概念としての「宗教」が明治前半期においてどのように語られていたのかということを取り扱ったものであり、大会のサブテーマである「普遍主義的宗教と地域文化」と関連させて、仏教徒のような土着の宗教伝統を奉じる者達がどのように自らの宗教伝統を近代的な「宗教」として再構築していったのかという観点から論じた。次に、2006年3月に東京大学大学院人文社会系研究科に博士学位論文(課程)「近代日本における宗教概念の展開--宗教者の自己理解を中心に」を提出した。これは主に明治期を対象として、「宗教」なる概念がどのように宗教者によって語られてきたのか、そしてまたそれによって個別の宗教伝統がどのようにそうした「宗教」として再帰的に自己規定していくのかについて考察を加えるものであり、法制史や宗教学の成立についての先行研究を参照した上で、近代日本における宗教概念の展開を異なる側面から論じたものである。同論文とも関連して研究の進展としては、(1)明治初期におけるキリスト教受容における儒教的、あるいは朱子学的な世界観と同時期における自然神学との関わりについて中村敬宇や高橋吾良に即して論じ、また(2)引き続き仏教演説について、特にその演説の内容について調査を進め、更に(3)いわゆる教育と宗教の衝突問題に際して中西牛郎が著した『教育宗教衝突断案』について考察を加えた。まず論文「明治

十年代におけるある仏基論争の位相--高橋五郎と藍津実全を中心に」を『宗教学論集』に発表し、明治十年代中葉におけるある仏基論争において、仏教経典の解釈の仕方が一つの争点となっていたことを指摘した上で、特に藍津実全に焦点を当てて、仏教がその教義と教典の整備を行って自らを「宗教」として再帰的に構成していく過程の一端について論じた。またこの時期の高橋五郎の宗教論については「「宗教」と「理学」--高橋五郎の宗教論」という発表を日本思想史学会で行い、考察を加えた。他に、「伝道者としての成瀬仁蔵」という発表を「宗教と社会」学会の研究会で行い、また宗教学史に関する資料集である『宗教学の形成過程』(島薗進監修、島薗進・高橋原・星野靖二編集、クレス出版、2007)の編集に携わり、解説の一部を執筆した。
遠隔講義を取り入れたインターネット天文台の活用とその教育的効果の研究

秋田大学インターネット天文台を利用した研究活動、及び教育活動を行った。具体的には秋田大学インターネット天文台のリニューアルと慶應義塾大学インターネット望遠鏡プロジェクトとの連携、星空カメラの開発と設置、インターネット望遠鏡の欠点を改善するための調査研究、インターネット天文台を広めるための広報活動、遠隔講義を組み合わせたイベントの実施、の5つを実施した。そしてこれらの成果を論文等で出版(一部は出版予定)した。平成21年度の研究計画-インターネット天文台の欠点改善の調査研究-平成21年度は以下の2つのことを計画したうえで、順次実行に移した。多少の遅れはあったものの,全体としてはおおむね順調に通りに進み,一定の成果を出すことが出来た。1)秋田大学インターネット天文台のバージョンアップ秋田大学インターネット天文台は小口径のインターネット望遠鏡を用いていたため性能に限界があり,ガリレオ衛星の観測など重要な課題に挑戦できなかった。21年度夏にこれを口径35cmの中型望遠鏡にバージョンアップすることを実行に移した。またそれに合わせて望遠鏡付随のハードウエア,ソフトウエアの更新もおこなった。そしてこれらの結巣の一部を動画としてhttp://www.is.akita-u.ac.jp/narita/astro/で公開した。(現在も公開中である。)2)インターネット天文台の欠点改善のための調査研究インターネット天文台が従来持っていたバーチャル感が強すぎるという欠点を改善するための教育実践をおこなった。特に視覚・音声・体験等をインターネット天文台に組み合わせることで,どの程度欠点が改善されるかを調べた。その結果、部屋を暗くする・イルミネーションを用いて夜間の雰囲気を出す・虫の声を聞く・手作り望遠鏡でスクリーンに映し出された天体を観察する等の臨場感を引き出す工夫をすると,それなりの効果があるごとが分かった。これ以外にもインターネット天文台がインターネットへの興味を引き出すこと,様々な年齢層及び様々なコンピュータに関する知識をもった受講者に対して使い方を工夫すれば有用な施設となりえること,も示すことが出来た。そしてこれらの結果をまとめて論文として投稿し,研究成果とした。平成22年度の研究実績として、1)インターネット天文台の改良、2)星空カメラの開発と教育実践を実施した。最初の秋田大学インターネット天文台の改良に関しては、国内外のインターネット望遠鏡システム網に加えるために、ハードウェア及びソフトウェアの改良をおこなったことが主要な研究実績である。ハードウェアの面での大きな改良は、新サブスコープの導入及び天体観測室ルーフを外部から遠隔で開閉可能なものにしたことである。またソフトウェアの面では、インターネット望遠鏡網に共通の遠隔操作ソフトに変更したことが、主要な研究業績である。これらのバージョンアップを実施することで、次年度からの世界的インターネット望遠鏡網の中での本格運用に備えた。次にインターネット天文台において、インターネット望遠鏡の補助設備になる星空カメラの開発について述べる。昼夜共通の高感度カメラを導入することにより、インターネット望遠鏡のような夜間の星空観望だけでなく気象カメラとしての性質を兼ね備える仕様としたことが特徴である。星空カメラは2台制作したのだが、1台は透明の半球内に設置する固定式とし、秋田大学教育文化学部4号館屋上において仮運行して耐久性等を確かめた。もう1台は移動式とし、秋田県白神地域においてもっぱら使用した。そしてこれらを用いて、秋田市内と白神地域の光害汚染度合いを実感できるビデオ教材を作成した。またこのビデオ教材を用いて、県内小・中学生に対する光害教育に関する教育実践をおこなった。最後にこの結果をまとめて論文として投稿し、研究成果とすることが出来た。平成23年度の研究実績としては、1)インターネット天文台を利用した教育実践、2)星空カメラ網の構築、の2つがある。その詳細は、以下のとおりである。1)22年度は秋田大学インターネット天文台を、国内外のインターネット望遠鏡システム網に加えることを実施した。そのため、23年度はこのインターネット望遠鏡システムを積極的に利用した教育実践をおこなった。特に冬期には東京とニューヨークが同時に夜間になるので、この2地点から月の視差を測ることにより、月までの距離を求めることを学生たちと実行した。またこの成果を取り入れたサイエンスカフェを、学生や秋田大学天文ボランティア主催で開催した。さらに国内の他の研究者たちとインターネット望遠鏡システムに関するシンポジウムを開催し、その成果を互いに報告しあった。なお、この成果報告は平成24年8月に北京でおこなわれる国際会議で発表する予定である。2)22年度に開発に成功した星空カメラであるが、今年度は星空カメラ網の構築に力を入れた。具体的には長崎大学教育学部の屋上に3号機を設置し、秋田大学屋上の1号機、旧岩舘小学校(秋田県白神地域)屋上の2号機と加えて、暫定的な星空カメラ網を構築した。また星空カメラで撮影した映像をもとに、光害に関する啓蒙活動を出前授業やサイエンスカフェ等で実施した。平成24年度の研究実績としては、以下の3つがある。「1)金環日食のライブ中継」「2)国際会議でのインターネット望遠鏡の成果報告」「3)インターネット望遠鏡システムのサイエンスアゴラ2012への出展」「4)インターネット望遠鏡や星空カメラを利用した遠隔講義の実施」その詳細は、以下のとおりである。1)5月21日の金環日食(秋田では部分日食)のライブ中継を実施した。

2)これまでのインターネット望遠鏡システムを積極的に利用した教育実践をおこなった結果の成果報告をするため、8月末に北京でおこなわれたIAU(国際天文学連合)総会において、「Astronomical Education and Outreach Activity by Using the Keio University Internet Telescope」という題目で発表した。3)インターネット望遠鏡システムを広く世の中に知らしめるため、11月に東京お台場で開催されたサイエンスアゴラ2012に出展した。その際に我々のシステムの持つメリット、及び2日間にわたる積極的な活動が認められ、産総研賞を受賞した。4)インターネット望遠鏡や星空カメラを利用した遠隔講義実施のためのネットワークづくりに力を入れた。昨年度の思わぬ大雪という天候等の問題があり実施がやや遅れたが、平成25年4月に福岡県春日市の「星の館」との遠隔講義をおこなった。本研究の最終年度に相当する24年度の夏には、これまでの成果をまとめた発表を国際学会でおこなう予定である。またその成果を論文化・書籍化することも視野に入れた研究活動をおこなっている。このような理由のため、概ね順調に進んでいると考えて良いと思われる。ただし遠隔授業については達成できていないので、今後はしっかりと計画を進めていきたい。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度であるので、これまでの成果をまとめる活動をおこなう予定である。具体的には研究成果の国内外での学会発表、論文化や書籍化を通して積極的に公表していきたいと希望している。ただし今年度は金環日食等のイベントが盛りだくさんであるので、これらを利用した活動も合わせておこなう計画を立てている。最終的な研究計画の達成については問題ないのだが、システムの一部の機器がやや古くなり故障が目につくようになってきたため、遠隔授業についてはその実施が今年度中に間に合わない可能性がある。その場合は、少し遅れてでも最終的に計画の完全実施をおこなうことを考えている。
分子-電極ナノコンタクト系の軟X線発光と超高分解能光電子分光

清浄金属表面上に分子を吸着させる試料作成装置を装備したレーザーおよびシンクロトロン放射光を用いた光電子分光装置の作成・整備を行った。その結果、分子-電極系の高分解能光電子分光および時間分解光電子分光の実験が可能になった。特に、Ni(100)上に吸着されたSO_2分子の表面化学結合を軟X線発光分光で調べ、常行グループとの共同研究により、その電子状態を解明した。更に、Feフタロシアニン/Cu(110)の電子状態を高木・川合グループとの共同研究により解明した。H17年度の研究実績は、(1)東大・物性研で行っている真空紫外超高分解能光電子分光研究と、(2)SPring-8の理研で行っている軟X線分光研究がある。(1)については0.1meVの超高分解能光電子分光システムの建設を行うべく、レーザー等の光学系の発注、整備、真空系の発注、整備を行った。光電子分光器については、スウェーデンの業者と共同開発をし、80meVの分解能を持つものを設計、共同開発をした。光源系に関してはエタロンを用いて、50meVの発振幅を持つものを開発した。これらのものはH18年度にその性能を評価する予定である。(2)については、SPring-8の共用ビームラインBL27SUにおいて既設の固体表面軟X線分光装置を理研専用ビームラインBL27SUに移設する準備を行った。ビームライン光学系(分光器・集光鏡)の立ち上げ・調整を進めるとともに、高精度で調整が必要な測定装置の位置調整架台を設計・製作した。また、装置移設後に、窒素原子で修飾した銅(100)表面上に作成したコバルトナノドットの電子状態を光電子分光によって研究することを計画しており、試料作成の予備実験を行いその方法を確立した(東大・小森研との共同研究)。さらに移設を始める前に、BL27SUにおいてシリコン(100)(111)表面の酸化膜および酸窒化膜について、酸素1sおよび窒素1s内殻吸収と軟X線発光分光を組み合わせた測定を行うことで元素選択的かつ化学状態選択的に界面の価電子帯電子構造を明らかにした(東大・吉信研との共同研究)。H18年度の研究実績は、(1)東大・物性研で行っている真空紫外超高分解能光電子分光研究と、(2)SPring-8で行っている軟X線吸収、発光分光・光電子分光研究がある。エタロンを用いて、50μeVの発振幅を持つものを開発した。光電子分光器については、スウェーデンの業者と共同開発をし、80μeVの分解能を持つものを設計、共同開発をした。その結果、総合分解能0.15μeVを達成することができた。(2)については、SPring-8のビームラインBL27SUにおいて既設の固体表面軟X線分光装置をビームラインBL17SUに移設し、専用化させ、常時、使用ができるようにし、以下の研究を共同研究として行った。(2-1)窒素原子で修飾した銅(100)表面上に作成したコバルトナノドットの電子状態を光電子分光によって研究することを行い、1層のコバルトが多層の物より、幅が狭く、電荷移動によりシフトしていることを見いだした。この結果については理論家と共同研究により解析している(東大・小森研との共同研究)。(2-2)さらに、シリコン表面の界面について、内殻吸収と軟X線発光分光を組み合わせた測定を行うことで元素選択的かつ化学状態選択的に界面の価電子帯電子構造を明らかにした(武蔵工大・服部研との共同研究)。(2-3)一方、ルチルの表面欠陥状態について、吸収と共鳴光電子分光を行い、金属状態になっていることを明らかにした。H19年度の研究実績は、(1)東大・物性研で行っている真空紫外超高分解能光電子分光研究と、(2)SPring-8で行っている軟X線吸収分光、発光分光、光電子分光研究がある。(1-1)光電子分光装置については更に低温を達成することができるように、熱シールドに様々な工夫を行った。(1-2)吸着有機物質の劣化を防ぐためにより低エネルギーの6eVレーザーの整備を行った。(1-3)表面処理装置の整備を行った。(2)については、SPring-8のビームラインBL17SUにおいて、発光分光測定装置をより高分解能なものに刷新し、整備・調整を行った。具体的な研究対象としては、以下を行った。(2-1)ルチル型TiO_2(110)表面における酸素欠陥状態について吸収と共鳴光電子分光を行い、表面のTiが酸素欠陥によりTiO_2の4価ではなく、Ti_2O_3状の3価になっていることを明らかにした。

また、角度分解光電子分光により、酸素欠陥を有するTiO_2(110)表面では、酸素欠損の列方向に1次元的な金属状態になっていることを明らかにした。(2-2)軟X線角度分解光電子分光において、直線偏光依存性を用いたバンドの対称性分離を実証するためにCu(100)のバンド分散を測定した。円偏光を用いた測定では全てのバンドが観測されたが、直線偏光を用いた測定では偏光方向によって異なるバンドが観測された。光電子の偏光方向に対する放出角依存性によって、バンドの対称性を議論できることを実証した。Spring8 BL17SUのSAS装置に設置されている軟X線発光分光器の分解能向上のため、新たな回折格子を導入し、調整を行い、E/△E2000という高いエネルギー分解能を実現した。具体的なナノリンク分子を用いた実験では、AO2班の川合グループとの共同研究で、m-アミノベンゾエイトがCu(110)に吸着した際の電状状態が、蒸着量に応じて変化していく様子を、内殻光電子分光を用いて詳細に調べた。また、同じく川合グループとの共同研究により、Cu(110)と酸素修飾したCu(110)(2x1)-0の2種類の表面に吸着させた鉄フタロシアンニンに、吸収分光・内殻光電子分光を適用し、清浄Cu(110)上では鉄がロースピン状態であるのに対し、Cu(110)(2x1)-0上ではハイスピン状態になっていることを明らかにした。さらに、分子吸着による基板の電子状態の変化を調べるために、角度分解光電子分光によるバンド分散の測定を行った。まず、典型例として、Cu(110)と酸素吸着したCu(110)(2x1)-0のバンド分散を測定し、酸素吸着による状態密度の変化を確認した。これを踏まえ、AO3班の谷ログループとの共同研究で、Au(111)表面上にベンゼンセレノールを吸着させた際のAu(111)のバンド分散を、角度分解光電子分光を用いて調べており、分子吸着由来の新たな電子状態を確認している。Spring8 BLI7SUのSAS装置に設置されている軟X線発光分光器の改善、調整を行い、更にE/ΔE3000という高いエネルギー分解能を実現した。具体的なナノリンク分子を用いた実験では、AO2班の川合グループとの共同研究で、川合グループとの共同研究により、Cu(110)と酸素修飾したCu(110)(2x1)-0の2種類の表面に吸着させた鉄フタロシアンニンに、吸収分光・内殻光電子分光を適用し、清浄Cu(110)上では鉄がロースピン状態であるのに対し、Cu(110)(2x1)-0上ではハイスピン状態になっていることを明らかにした。理論計算も行い、Phys.Rev.Lettに掲載された。さらに、AO3班の谷ログループとの共同研究で、Au(111)表面上にベンゼンセレノールを吸着させた際のAu(111)のバンド分散を、角度分解光電子分光を用いて調べ分子吸着由来の新たな電子状態が確認できた。一方、面心立方構造を持つ銅の基板上に鉄の結晶を成長させると、ある膜厚(原子5層11層)で面心立方構造の鉄ナノ薄膜が得られ、スピンらせんを示すという報告に基づき、軟X線角度分解光電子分光を用いて、8層(膜厚1.6nm:1nmは10億分の1m)の鉄ナノ薄膜の電子状態を行った。その結果、スピンらせんの進行方向である薄膜の面直方向とそうではない面内方向では電子状態が異なること、特に、スピンらせんは、らせんの進行方向にだけ存在する「平らなフェルミ面」に起因していることを明らかにした。この結果はPhys.Rev.Lettに掲載された。
地域的巡礼のデータベース作成に関する基礎研究

平成13年度の研究概要は、以下の点にまとめられる。1)主として近畿地方の府県立図書館において、地域的巡礼関連資料を調査し、その収集のため文献複写・写真撮影をすることに努めた。ただし、予定していた中国・九州地方への資料収集調査は、公私にわたり多忙な年度となってしまい、実施することができなかった。したがって、この地域に関しては従来収集した資料に依拠することにした。2)一昨年度以来収集した資料のうち、観音三十三カ所の地域的巡礼について資料整理を行い、データベース化に際しての問題点を検討した。その結果、巡礼の名称について複雑な問題点があった。同一名称を与えられながら全く別個の巡礼が複数存在したり、別名称でありながら同一巡礼を指すなど、名称のみでは識別が困難な事例が幾つかみられた。そこでデータベース作成のためには、巡礼を構成する札所、札所所在地、巡礼関連史料・既往の研究文献、さらには御詠歌など、より詳細な情報を項目として掲載することが必要と考えた。3)2)で検討した項目について、各都道府県ごとに地域的巡礼のデータベースを作成した。当初、このデータベースを冊子体の研究成果報告書にも掲載する予定であったが、巡礼総数が600を越え、それぞれの巡礼に33ないし34カ所の札所があるため膨大な頁数となり、すべてを掲載することはできなかった。そこで冊子体報告書では、一事例として兵庫県分だけを掲載した。なお、試作したデータベースは、近い将来ホームページ上での公開を想定しているが、いまだに不十分な面もあり、公開はそれらを修正した後と考えている。計画書に従い研究を進めたが、当初の旅費計算が適正でなかった、調査期間中に休館日が入った、また多数の資料が存在したなどの理由により、特に調査・資料収集旅費、その他費用のうち複写関連費用に関して予算を大幅に超過する結果となってしまった。その影響で、設備備品・消耗品の減額・削除をせざるを得なかった。研究概要は、以下の点にまとめられる。1)主として北海道・東北・関東地方の都道県立図書館・文書館において、地域的巡礼関連資料を調査し、その収集のため複写・撮影することに努めた。2)収集した資料には観音七ヵ所、阿弥陀六ヵ所、観音三十三ヵ所、弘法大師八十八ヵ所など、多用な巡礼形式が認められたが、そのうち数が多くデータベース化に適した三十三ヵ所を選択して、基礎的作業を開始した。3)データベース作成の際に必要な情報について考察した。そして通称を含めた巡礼地の呼称、巡礼地の創設年、創設者、札所番号と札所名およびその所在地、該当巡礼地に関する既往の文献などが、地域的巡礼地研究の上で必要な情報と考えた。これらの項目を盛り込むこととし、それに基づいて収集した資料を分析、パソコン入力した。ただしデータベースの形式については最終的に決定していないので、テキスト形式での入力とした。なお規定数の三十三ヵ所の札所のうち、何ヵ所が変化した場合に別巡礼地として扱うのか、目下検討中である。来年度は、研究計画と予算配分の適性化を計り、資料収集調査を進めるとともに、今年度達成できなかった備品等の購入を行っていきたい。計画書に従い研究を進めたが、来年度の報告書印刷に関して、印刷会社との話し合いの中で予定金額より安くなるメドがついたため、今年度の調査に含めていた近畿・中国地方の調査、および機器の購入を来年度まわしとにした。1)主として四国・中部地方の県立図書館あるいは文書館において、地域的巡礼関連資料を調査し、その収集のため複写・撮影することに努めた。2)昨年度は、収集した資料のうち、観音三十三カ所に限定してデータベース化に向けての基礎的作業を進めたが、今年度はさらにその延長上での作業を進めた。なお観音三十三カ所以外の巡礼についても同時に資料収集しており、本研究では時間的・経済的に無理なものの、別の機会にデータベース化を考えてみたい。

そして昨年度考えた諸情報以外に、御詠歌についても記載する必要性があろうと考えた。まず御詠歌の有無、有する場合には、西国巡礼のものを流用するのか、あるいはオリジナルなものをもつのかも考慮することとした。来年度は、近畿・中国・九州地方の資料収集と、3年間の研究の総括として報告書の作成に向けて作業を進める予定である。またこの成果をより広く紹介するために、ホームページ上での公開をも視野に入れて検討していきたい。平成13年度の研究概要は、以下の点にまとめられる。1)主として近畿地方の府県立図書館において、地域的巡礼関連資料を調査し、その収集のため文献複写・写真撮影を、することに努めた。ただし、予定していた中国・九州地方への資料収集調査は、公私にわたり多忙な年度となってしまい、実施することができなかった。したがって、この地域に関しては従来収集した資料に依拠することにした。2)一昨年度以来収集した資料のうち、観音三十三カ所の地域的巡礼について資料整理を行い、データベース化に際しての問題点を検討した。その結果、巡礼の名称について複雑な問題点があった。同一名称を与えられながら全く別個の巡礼が複数存在したり、別名称でありながら同一巡礼を指すなど、名称のみでは識別が困難な事例が幾つかみられた。そこでデータベース作成のためには、巡礼を構成する札所、札所所在地、巡礼関連史料・既往の研究文献、さらには御詠歌など、より詳細な情報を項目として掲載することが必要と考えた。3)2)で検討した項目について、各都道府県ごとに地域的巡礼のデータベースを作成した当初、このデータベースを冊子体の研究成果報告書にも掲載する予定であったが、巡礼総数が600を越え、それぞれの巡礼に33ないし34カ所の札所があるため膨大な頁数となり、すべてを掲載することはできなかった。そこで冊子体報告書では、一事例として兵庫県分だけを掲載した。なお、試作したデータベースは、近い将来ホームページ上での公開を想定しているが、いまだに不十分な面もあり、公開はそれらを修正した後と考えている。
下垂体神経葉ホルモンの生理作用の解明とその比較動物学的検討

鳥類の下垂体神経葉ホルモンとしてアルギニンバソトシン(AVT)があり、AVTは抗利作用を有し、浸透圧刺激によって分泌することが知られているが、どのような機構によって調節されているか明らかではない。本研究では、AVTの分泌の調節機構を解明すると共にその機構をほ乳類と比較検討することを目的とした。産卵鶏に高張の食塩水を投与すると、血中AVT濃度が増加した。高張の食塩水と同時にオピオイドペプチドのモルヒネを投与すると、血中AVT濃度の増加は抑制された。また、オピオイドペプチドのアンタゴニストであるナロキソンを、高張食塩水と同時に投与すると、食塩水のみよりもさらに血中AVT濃度が増加した。以上のことから、浸透圧刺激に対するAVT分泌に対して、オピオイドペプチドが抑制的に関与していることを明らかにした。しかしながら、放卵時に血中AVT濃度が増加するが、モルヒネやナロキソンを投与しても放卵時の血中AVT濃度に影響は、見られなかった。脳室内にAVT遺伝子のアンチセンスオリゴヌクレオチドを投与すると、浸透圧刺激による血中AVT濃度の増加が抑制された。しかしながら、センスオリゴヌクレオチドやランダムオリゴヌクレオチドを投与した時は、血中AVT濃度が増加した。以上のことから、アンチセンスは細胞内におけるAVT合成の転写機構を抑制するものと考えれれていることから、合成機構がAVTの分泌機構にも関係していると考えれた。また、アンチセンス投与が、ニワトリのin vivoにおいても有効であることが示され、今後も神経内分泌等の研究に有効な手段のひとつであることを示した。本研究は、鳥類の下垂体神経葉ホルモンの生理作用を明かにすると共に動物の進化から下垂体神経葉ホルモンを通して考えることを目的としている。下垂体神経葉ホルモンの生理作用として、アルギニンバソトシン(AVT)は、抗利尿ホルモンとして考えられており、浸透圧刺激において血中に放出されることが知られているが、その放出の機構が明かでないために、この放出機構を明かにするための実験を行った。初めに、AVTの合成機構が分泌機構とどのような関係があるか明にするためにするために、AVTアンチセンスを脳室内に投与した。その結果、AVTアンチセンスを脳室内投与後浸透圧刺激を行うと、浸透圧刺激よる血中AVT濃度の増加が抑制された。この結果は、AVT合成機構が分泌機構にも関与していることを示唆した。また、オピオイドペプタイドとの関係において、浸透圧刺激後にオピオイドペプチドアンタゴニストを投与すると、血中AVT濃度がさらに高くなったが、浸透圧刺激の無い時では、オピオイドペプチドの投与による血中AVT濃度の変化が見られなった。したがって、オピオイドペプチドが、浸透圧刺激時にAVT分泌の抑制を行っていることを明かにした。AVTは、哺乳類のアルギニンバソプレッシン(AVP)の祖先ホルモンであると考えられている。ホルモンの作用を考える上で、ホルモンの進化と共にレセプターの進化も合わせて考えることが重要である。それで、AVTレセプターのクローニングを始めて、ポリメラーゼ・チェイン・リアクション(PCR)により一部の塩基配列を決めた。その配列から、ニワトリのAVTレセプターは、哺乳類のAVPのV1aタイプのレセプターに近いことが示唆された。今後、全塩基配列の決定に向かって実験を行っていく。本研究は、鳥類の下垂体神経葉ホルモンの生理作用を明らかにすると共に動物の進化から下垂体神経葉ホルモンを通して考えることを目的としている。アルギニンバソトシンは、鳥類の下垂体神経葉ホルモンの一つであり、抗利尿作用と子宮筋の収縮に働き、ほ乳類のバソプレッシンとオキシトシンの両方の作用を有して、バソトシンのレセプターをクローニングすることは非常に進化を考える上で興味深い。

私たちは、370のアミノ酸からなるバソトシンレセプターの一つのサブタイプのクローニングに成功した。ほ乳類のバソプレッシンとオキシトシンレセプターとのホモロジーは、52.1%(真骨魚のバソトシンレセプター)、51.6% (ヒトVlaバソプレッシンレセプター)、49.5%(ヒトVlbバソプレッシンレセプター)、49.3%(ヒトオキシトシンレセプター)43.8%(ヒトV2バソプレッシンレセプター)でした。このレセプターは、主に子宮筋で発現しており、その他にも脳においても発現が見られたが、腎臓においては発現が見られなかった。このレセプター遺伝子をCOS細胞で発現させたところ、セカンドメッセンジャーとしてイノシトール燐酸の増加が見られた。以上の結果から、このレセプターは子宮収縮に働き放卵を起こすことに関係すると考えられた。現在、脳と子宮におけるバソトシンレセプターのmRNA量について継続して検討している。
単層カーボンナノチューブ束の光伝導の研究

本研究課題では、初年度において、世界で始めてカーボンナノチューブの光伝導の観測に成功した。本年度は、その起源を明らかにするために、平均長の異なるカーボンナノチューブでの光伝導特性の違いや、光伝導スペクトルの測定時の印加電圧依存性、特に、光伝導性の発現に閾電圧があるかを詳細に調べた。その結果、光伝導能がカーボンナノチューブ本質の特性であることを示した。更に、半導体的性質を持つカーボンナノチューブの光伝導スペクトルの温度効果で見られる大きな励起エネルギー依存性、つまり、バンドギャップに対応するエネルギーで観測される光伝導能と第二ギャップと呼ばれる高エネルギーでの光伝導能の温度依存性の大きな相違、に関して議論した。ここでは、1)カーボンナノチューブは一次元物質であるためキャリア生成機構がバンドにより異なり、第一励起に関しては励起子の解離によるキャリア生成で、第二励起に関しては通常のバンド間遷移によるキャリア生成の違いが起こっている可能性、2)生成されたキャリアの寿命が励起されたバンド間で異なる可能性、3)キャリアの伝導機構そのものの違いがある可能性の点から議論した。現段階では、カーボンナノチューブで観測されている光伝導のメカニズムを解明するに至っていないが、光吸収量が明確に評価されている試料での光伝導測定を行い、両者の温度依存性からの比較から、キャリア生成量、キャリア寿命、伝導機構の詳細を議論し、機構解明への方針を提案した。本研究課題での、第1段階の目的である、バルク試科での光伝導測定を試み、世界で初めて、ナノチューブの光伝導レスポンスの観測に成功した。最終目的では、分子構造に非常に敏感なナノチューブの一次元的電子構造とその分布を明らかにするために、1本のナノチューブ束を用いて光伝導特性を調べることであったが、バルク試料での光伝導特性も、ナノチューブの電子構造や光電特性、励起状態のキャリアの状態を議論するに十分有効な測定方法であることが明らかになった。バルク試料での光伝導測定では、ガラス基板に試料を塗布し、電極間隔10μmの2端子による定電圧印加測定にて行なった。光スポットサイズは、現在得られる最小サイズの100μmで行った。その結果、半導体ナノチューブの直接バンド間遷移に対応するエネルギー、0.7eVと1.2eV、で著しい光伝導特性の増強が見られた。この結果は、半導体ナノチューブが光伝導特性をもった1次元半導体であり、ナノスケールの光電材料としても用いれることを示しており、今後のナノテクノロジーの重要な物質であることを示している。また、この結果は、金属ナノチューブと半導体ナノチューブの混在した試料であるにも拘らず、半導体ナノチューブだけを伝導体として選択的に選べることを示しており、応用だけで無く、半導体ナノチューブ単独の輸送特性の理解にも重要な手法であることが解った。現在、光伝導の温度依存性の予備的実験から、光伝道能は、低温になるほど増すことが解っており、今後の詳細の実験により、半導体ナノチューブの輸送特性や光伝導メカニズムが明らかになることが示唆された。
オンライン学習および転移学習の併用による画像診断支援システムの動的高性能化

本研究は,画像診断装置や撮像条件の違いによる画像データの多様性に対応したコンピュータ支援検出(CAD)ソフトウェアの動的高性能化の方法論について検討した.オンライン転移学習アルゴリズムを用いたCADソフトウェアの学習方法を構築し,多施設データによる検証を行った.また,画素単位で学習を行う識別器を用いたCADソフトウェアの性能改善に必要となる病変形状情報入力を省力化した場合の病変検出性能への影響について検討した.平成27年度は以下の3項目について実施した。(1)頭部MRA画像の脳動脈瘤自動検出ソフトウェアの新規施設への適用を想定した、転移学習を用いた動的性能改善について検討した。学習済の識別器の特徴量データが不要でかつ、転移学習前より性能が低下しないことに対する理論的保証がされている2種類のオンライン転移学習アルゴリズムを用いたシミュレーション実験を行った。その結果、転移学習を用いることで再学習を行う場合よりも効率良く性能改善が図れることを示せた。現在、論文誌への投稿準備中である。(2) CTの被ばく低減技術として近年注目されている、逐次近似画像再構成法を用いたCT画像における肺結節自動検出ソフトウェアの性能評価を行った。複数の再構成条件、X線量の組合せについて評価した結果、超低線量CT画像では逐次近似画像再構成法で再構成することで従来のフィルタ補正逆投影法で再構成した場合より病変検出性能が改善した。一方、逐次近似画像再構成法の一部の再構成条件では画質の変化による性能低下が認められ、自動検出ソフトウェアの再学習または転移学習による性能改善の必要性が示唆された。成果の一部について論文誌へ投稿中である。(3)画素単位で学習を行う識別器を用いた自動検出ソフトウェアの動的性能改善を検討に必要となる、画素単位の病変形状情報を含む症例データを効率よく収集するために、Webブラウザ上で任意断面での病変形状情報の入力が可能な画像データベースシステムを構築した。構築したシステムを用いて新たに約300例の病変形状情報を取得した。転移学習を用いた動的性能改善については、シミュレーション実験により適切な学習アルゴリズムが明らかになった。また、オンライン学習による性能改善についてはシミュレーション実験を行うための準備が整った。平成28年度は以下の3項目について実施した。(1)転移学習による動的性能改善について、実際の臨床現場での応用を見据えて、症例単位での性能改善が可能な転移学習アルゴリズムを構築した。構築したアルゴリズムは損失関数を診断支援ソフトウェアの評価指標として用いられるROC曲線の下面積(AUC)をベースとし、学習済の識別器の特徴量データが不要、でかつ転移学習前より性能が低下しない(負の転移が発生しない)ことに対する理論的保証がされていることが特徴である。頭部MRA画像の脳動脈瘤自動検出ソフトウェアの新規施設への適用を想定したシミュレーション実験の結果、構築したアルゴリズムを用いることで負の転移が発生せず性能改善が図れることを示せた。(2)画素識別器による病変自動検出処理でのオンライン学習を用いた動的性能改善方法の検討に先立ち、学習に必要な病変形状情報入力の省力化による病変検出性能への影響について検討した。胸部X線CTの肺結節検出において放射線科医師が手入力した病変形状、ならびに2種類の省力化手法(病変を直方体のbounding boxで囲んだ領域、病変の中心点とサイズ情報から生成した球状領域)の比較検討を行った。2種類のデータセットを用いた実験の結果、手入力した病変形状領域を用いた場合の検出性能が最良であり、手入力の症例50例を用いた学習で得られる性能と球状領域250例を用いた学習で得られる性能が同程度であった。この成果については、6月に開催される国際会議(CARS 2017)で発表予定である。(3)昨年度実施した逐次近似画像再構成法を用いたCT画像における肺結節自動検出ソフトウェアの性能評価に関しては成果の一部が論文に掲載された。転移学習を用いた動的性能改善については、臨床現場での使用を見据えたアルゴリズムの改善が実現された。また、肺結節検出での画素織別器の学習における病変形状情報の省力化の影響を明らかにすることができた。平成29年度は以下の3項目について実施した。(1)昨年度までに構築した症例単位で性能改善が可能でかつ、転移学習前より性能が低下しない(負の転移が発生しない)ことに対する理論的保証がされているオンライン転移学習アルゴリズムのさらなる改善を図った。得られた成果については国内学会、ならびに総説として発表した。さらに、機械学習関連の国際会議に投稿中である。(2)画素識別器を用いた病変自動検出処理の学習に必要な病変形状情報入力の省力化による病変検出性能への影響について検討した。放射線科医師がペイント入力した病変形状を用いた場合、ならびに病変の中心点とサイズ情報から生成した球状領域を用いた場合とで比較検討を行った。2種類の病変自動検出ソフトウェア(胸部CT画像の肺結節検出、頭部MRA画像の脳動脈瘤検出)、3種類のデータセットを用いた実験の結果、球状領域による病変形状情報が医師によるペイント入力の代替となり得ることを示した。得られた成果については国際会議で発表するとともに、論文誌へ投稿中である。(3)ディープラーニングを用いた病変自動検出ソフトウェアの新規施設への適用を想定した転移学習について検討した。研究代表者所属施設のデータセット300症例で学習した脳動脈瘤自動検出ソフトウェアに対して他施設のデータを用いた転移学習を試みたものの、他施設データの学習症例数が数十症例と少なかったこともあり十分な成果は得られなかった。

本研究は,画像診断装置や撮像条件の違いによる画像データの多様性に対応したコンピュータ支援検出(CAD)ソフトウェアの動的高性能化の方法論について検討した.オンライン転移学習アルゴリズムを用いたCADソフトウェアの学習方法を構築し,多施設データによる検証を行った.また,画素単位で学習を行う識別器を用いたCADソフトウェアの性能改善に必要となる病変形状情報入力を省力化した場合の病変検出性能への影響について検討した.画素単位で学習を行う識別器を用いた肺結節自動検出ソフトウェアについてオンライン学習を用いた動的性能改善方法の検討を行う。また、学習に必要な病変形状情報入力の簡略化によるソフトウェア性能への影響についても併せて検討する。さらに構築した手法について、既に開発した統合的CADソフトウェア実行/評価環境(CIRCUS CS)への実装に向けたライブラリ化を行う。画素単位で学習を行う識別器を用いた病変自動検出についてオンライン学習を用いた動的性能改善方法、ならびに構築した転移学習手法との組み合わせについて取り組む予定である。さらに、構築した手法の臨床応用に向けたシステムへの組み込みについても検討を進める。医用画像処理次年度使用額が生じたのは予定していた物品の購入が次年度にずれ込んだためである。残額が少額だったため次年度へ繰り越した。各種データ保存用の大容量ハードディスク等の物品購入、成果発表に必要な国内外の学会参加のための旅費、学会参加費、英文校閲費、投稿料などに使用予定である。進捗状況に応じてライブラリ開発補助など研究補助者への謝金を支出予定である。