hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
再生医療研究のための新規ヒト歯髄幹細胞マーカーの特定と歯髄内局在の解明

ヒト歯髄幹細胞の多分化能に関連する適切なマーカー遺伝子候補を探索するため、単一歯髄由来初代培養細胞より単離した50クローンを長期間継続培養し、各クローンの分化能と網羅的遺伝子発現を関連付けて解析した。石灰化能と軟骨分化能、脂肪分化能を有するクローンは、石灰化能と軟骨分化能があり脂肪分化能がないクローンに比べ、細胞周期や細胞分裂関連の遺伝子集団の発現が高かった。発現の高かった遺伝子の中からマーカー遺伝子候補が見つかることが期待される。本研究の目的は歯髄幹細胞マーカーを特定し、歯髄組織内での局在を解明することである。平成22年度は幹細胞の特性を持つ細胞を得るために、ヒト成体歯髄由来初代培養細胞から得たコロニーを単離培養して幹細胞の特性を解析し、細胞クローン間における特性の差異の明瞭化をはかった。具体的には単一の歯髄からのべ50個の細胞クローンを得、各細胞クローンについて(1)間葉系幹細胞マーカーSTRO-1とCD146の発現を免疫組織化学染色で確認した。(2)各細胞クローンを石灰化および脂質産生の分化誘導培地で培養し、分化能を解析した。現在、(3)各細胞クローンを継続培養し、増殖能の長期保持能力の測定を行っている。これまでのところ、ヒト歯髄由来初代培養細胞から得た細胞クローンには、間葉系幹細胞マーカーを発現し、かつ多分化能を保持する幹細胞様クローンや、より限定された分化能を持つ前駆細胞様クローンなど様々なステージのものがあることが判明した。また石灰化や脂質産生の分化誘導をしても分化しないクローンも存在した。平成23年度は、得られた歯髄由来細胞の中から上記(1)(3)で幹細胞の特性を最もよく示すクローンと、最も示さないクローンを選出し、DNAマイクロアレイで比較解析を行う予定である。網羅的遺伝子発現のデータ解析により、歯髄幹細胞に特異的なマーカー候補分子を選定する。平成22年度の研究で得られた単一の歯髄由来の細胞クローン同士は共通の遺伝背景を持ち発現系だけが異なる細胞集団である。単一の歯髄由来の細胞クローン同士を比較解析すると、ヘテロな細胞集団同士を比較するよりも遺伝子発現データを解析する際のノイズを排除できるため、高精度なデータを得られる。そのため適切なマーカー候補分子の選定が可能となる。本研究の目的は歯髄幹細胞マーカを特定し、歯髄組織内での局在を解明することである。平成22、23年度を通して、「ヒト歯髄細胞クローンを用いた幹細胞の特性の解析、および細胞クローン間における特性の差異の明瞭化」を目的とし、ヒト歯髄由来初代培養細胞からコロニー形成能のある細胞を50クローン分離して長期間培養を継続した。各クローンの幹細胞マーカ発現の有無、多分化能等を解析した結果、(1)石灰化能と脂肪分化能をともに長期にわたって維持したクローンがあった。(2)石灰化能のみを長期にわたって維持したクローンがあった。(3)脂肪分化能のみを長期間維持したクローンはなかった。(4)石灰化能と脂肪分化能がともに長期間陰性のクローンもなかった。また、平成23年度には、「幹細胞の特性を制御する機構における分子機能を反映した幹細胞マーカ候補分子の選定」を目標とし、上記の細胞クローンの中から、石灰化能と脂肪分化能がともに陽性で、かつ高い増殖能を維持したクローンと石灰化能のみが陽性で増殖能の低いクローンとをDNAマイクロアレイで比較解析した。適切な幹細胞マーカを特定する目的のために、ヘテロな細胞集団ではなく細胞クローンを用いることで、高精度な遺伝子発現データ解析を可能にすることが本研究の特色である。解析の結果、多分化能を長期間維持するクローンでは、石灰化能のみを長期間維持するクローンと比べて、幹細胞維持や細胞周期ならびに細胞分裂関連遺伝子の発現が上昇していた。この結果を第53回歯科基礎医学会および第48回日本口腔組織培養学会にて発表した。さらに、DNAマイクロアレイのデータについて、バイオインフォマティクスを駆使して詳細に比較解析し、遺伝子発現変動による幹細胞の特性の制御機構を推定することと、幹細胞の特性を制御する機構における分子機能を反映した幹細胞マーカー候補分子の選定作業を現在進めている。平成22ー24年度に「ヒト歯髄細胞クローンを用いた幹細胞の特性の解析、およびそのクローン間における特性の差異の明瞭化」と「幹細胞の特性を制御する機構における分子機能を反映した幹細胞マーカ候補分子の選定」を目的とし、ヒト歯髄初代培養細胞からコロニー形成能のある細胞を50クローン単離した。各クローンを長期間継続培養し、石灰化能と脂肪分化能、および一部のクローンでは遺伝子発現を解析した。平成24年度は当初、「歯髄幹細胞マーカ候補分子の検証と歯髄切片上のマーカ局在の解明」を目的とする予定であったが、クローンの多分化能をより明確にする必要性を感じ、石灰化能、脂肪分化能に加え、軟骨分化能についても評価することにした。そのため、適切な軟骨分化能評価系の構築を行った。

細胞を単層培養法とペレット法で培養し、軟骨分化能を検討したところ、どちらの培養法においても、細胞外基質のムコ多糖類がアルシアンブルーで強く染色されることが判明した。平成23年度には、「ヒト歯髄細胞クローンを用いた幹細胞の特性の解析、および細胞クローン間における特性の差異の明瞭化」と「幹細胞の特性を制御する機構における分子機能を反映した幹細胞マーカ候補分子の選定」を目標とした。前者については年度内に結果をまとめて学会発表を行った。また、後者の目標については、幹細胞の特性を制御する機構の推定と、幹細胞マーカ候補分子の選定にほぼ目途がついた状態である。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は当初の目標通り「歯髄幹細胞マーカ候補分子の検証と歯髄切片上のマーカ局在の解明」を推進する。平成22、23年度で特性を解析した各細胞クローンについて、平成23年度に網羅的遺伝子発現解析で選定した幹細胞マーカ候補分子の発現を、qRT-PCRやウェスタンブロットで検証することにより、適切な幹細胞マーカを特定する。さらに、特定した幹細胞マーカの局在を、ヒト歯髄組織切片上で免疫組織化学染色等により解明する。これにより、歯髄組織内の幹細胞の局在が明らかになる。上記の結果を取りまとめ、学会発表と国際誌への論文投稿を行う。
無水銀蛍光ランプ用高効率蛍光体

[I]Xeエキシマーから生じる波長172nmの光を可視光に変換するための高効率蛍光体探索を行った。13年度は、量子効率1以上の発光過程(Quantum cutting)の可能性を、安定な酸化物(希土類正燐酸塩)について検討した。しかし、2個のフォトンを逐次放出すべき希土類イオンの高い励起準位から無輻射緩和が起こること、希土類イオン間のエネルギー伝達があることによりQuantum cuttingが阻害された。2個の4f電子または正孔を持つPr^<3+>およびTm^<3+>からGd^<3+>への紫外領域におけるエネルギー伝達の結果、172nm励起で波長312nmのGd^<3+>の強い発光が生じる。この発光波長は光触媒活性化などに用途がある。[II]14年度は、母体から発光イオンへのエネルギー伝達のある材料の探索を行った。(1)赤色発光を示すYAlO_3Eu^<3+>にGdを置換すると172nm励起で効率が約30%向上する。これは、Gd置換により母体の基礎吸収端が長波長にシフトするためである。副生物の生成を抑制し高効率を得る合成法として、反応性の高いアルミナ(θ相)を原料に用い、1500°Cで6時間焼成する方法を開発した。(2)SrTiO_3Pr^<3+>にAlなどのIII族元素を添加すると効率が最大約200倍に向上する。このとき、SrTiO_3の束縛励起子からPr^<3+>にエネルギーが伝達される。Srを他のアルカリ土類に変えた複酸化物で発光効率を測定し、母体の基礎吸収端とPr^<3+>の4f-5d遷移エネルギーとの重なりが効率と相関していることを示した。[III]高密度電子線励起により、凹凸の激しい絶縁体粉末層が明るい白色発光を示すことを見出した。この発光は、閾値電流以上で急速に強くなるという非線型性を示す。カソード電圧25kV、電子線スポット径約0.3mmで、得られた最低の閾値は0.2mAである。閾値を低下させ、信頼性が上がれば、この発光は照明に応用できると考える。無水銀蛍光ランプとして、Xeガスの放電により生じる波長172nmの真空紫外線を可視光に変換する方式に注目し、このための高効率蛍光体開発を行っている。蛍光体材料には信頼性の高い酸化物を選ぶ事とし、以下の2つのアプローチを検討した。(1)希土類イオンの強い吸収帯により172nm光を吸収させ、希土類イオンのエネルギー準位を利用して、1個の入射フォトンに対し2個の可視光フォトンが放出される過程(quantum cutting)が可能な材料を設計する。このための準備として、YPO_4などリン酸塩中の一連の希土類イオンについて、許容遷移(4f→5d遷移または電荷移動遷移)のエネルギーを調べた。その結果波長172nmに合致する励起帯を持つイオンとしてTm^<3+>,Dy^<3+>を選んだ。次いで紫外発光を示すGd^<3+>を中継したquantum cuttingを検討した。その結果Tm^<3+>からGd^<3+>へ、またGd^<3+>からDy^<3+>へのエネルギー伝達が起こる事を見出した。しかし、エネルギー準位による制約のため、この系ではquantum cuttingを起こすことは困難と判断した。(2)172nm光(フォトン・エネルギー7.2eV)照射による2次電子生成により、量子効率が1を越す発光が可能と考えた。このために、約3.3eVのバンドギャップを有するSrTiO_3などを母体として選び、これらにドープした希土類イオンの励起スペクトル測定を行った。効率向上のために、Alなどの不純物添加による母体の結晶性改善を行い、SrTiO_3中の格子欠陥の種類を明らかにした。

(2)SrTiO_3Pr^<3+>にAlなどのIII族元素を添加すると効率が最大約200倍に向上する。このとき、SrTiO_3の束縛励起子からPr^<3+>にエネルギーが伝達される。Srを他のアルカリ土類に変えた複酸化物で発光効率を測定し、母体の基礎吸収端とPr^<3+>の4f-5d遷移エネルギーとの重なりが効率と相関していることを示した。[III]高密度電子線励起により、凹凸の激しい絶縁体粉末層が明るい白色発光を示すことを見出した。この発光は、閾値電流以上で急速に強くなるという非線型性を示す。カソード電圧25kV、電子線スポット径約0.3mmで、得られた最低の閾値は0.2mAである。閾値を低下させ、信頼性が上がれば、この発光は照明に応用できると考える。無水銀蛍光ランプとして、Xeエキシマーから生じる波長172nmの真空紫外光を可視光に変換する方式に注目し、そのための高効率蛍光体探索を行っている。今年度は下記の成果を得た。(1)波長172nmで透明な母体に希土類イオンをドープし、その許容遷移を用いて励起光を吸収させれば、結晶の比較的内部まで励起され、高い発光量子効率が得られるのではないか、と考えた。そこでYPO_4を母体とし、4f-5dないし電荷移動遷移により172nm光を強く吸収するSm^<3+>,Tb^<3+>,Dy^<3+>,Tm^<3+>の発光特性を調べた。もっとも効率の高いTb^<3+>の緑色発光は、PDP用青色実用蛍光体(略称BAM)の約80%の量子効率を持つことが判明した。(2)GdPO_4などの正燐酸塩に希土類イオンをドープした系で、Gd^<3+>のエネルギー準位を介した量子効率1以上の過程(Quantum cutting)の可能性を検討した。その際Pr^<3+>,Nd^<3+>,Er^<3+>,Tm^<3+>からGd^<3+>へのエネルギー伝達が起こり、波長312nmのGd^<3+>の発光が生じることを見出した。この発光はPr^<3+>と組み合わせたときもっとも強く、量子効率はBAMの約60%であった。これらの過程は紫外発光蛍光体への利用が考えられるが、Quantum cutting実現には障害となる。(3)GdSc_3B_4O_<12>:Eu^<3+>の橙赤色発光が、波長約170nmにピークを持つ励起帯(BO_3^<3->基による)を示すことを見出した。ただし、この試料は複数の相からなるため、上記励起帯を示す組成の確認実験を行っている。(4)3元酸化物の発光効率が高い条件として、母体の吸収端と発光イオンの許容遷移のエネルギーが重なっていることが考えられる。このことをSrTiO_3,BaTiO_3,SrIn_2O_4を母体とし、Pr^<3+>を発光イオンとして示した。[I]Xeエキシマーから生じる波長172nmの真空紫外光を可視光に変換するための高効率蛍光体探索を行った。13年度は、量子効率1以上の発光過程(Quantum cutting過程)の可能性を、安定な酸化物(希土類正燐酸塩)について検討した。しかし、添加した希土類イオン間の望ましくないエネルギー伝達により、Quantum cutting過程が阻害されることが明らかになった。このため最終年度である14年度では、母体から発光イオンへのエネルギー伝達効率が高い材料の探索に重点を移した。(1)母体の基礎吸収端と発光イオンの許容遷移のエネルギーが重なっていることが、上記エネルギー伝達効率の高い条件と考えた。この条件を検証するために、全率固溶体Sr(Y_<1-x>In_x)_2O_4の組成比xを変えて禁制帯巾を変化させ、添加した希土類イオンの相対発光効率を調べた。その結果、Pr^
アゾ染料廃水の微生物による完全無毒化処理技術の開発

アゾ染料の脱色によって生成する芳香族アミン化合物は変異原性等の毒性を有するため、更に完全に無害化する必要がある。そこで、本研究では、微生物及び酵素を用いたアゾ染料の脱色及び完全分解に関する検討を行った。1)アゾ染料であるオレンジIIのアゾ結合開裂により生成するスルファニル酸を分解するBradyrhizobiumsp.No.168株を分離した。このNo.168株とアゾ染料脱色菌をオレンジIIに作用させることにより、オレンジIIが脱色され更にオレンジIIの脱色により生成するスルファニル酸の消失も確認できた。また、これら微生物を固定化することにより、連続的なオレンジIIの脱色及びスルファニル酸の処理が可能であった。2)白色腐朽菌が生産するラッカーゼを用いて、アゾ染料であるBordeaux Sの脱色により生じる4-アミノ-1-ナフタレンスルホン酸の分解を確認することができた。また、アルミナに固定化したラッカーゼを用いて、4-アミノ-1-ナフタレンスルホン酸の連続分解が可能であった。(1)アゾ染料脱色菌の分離アゾ染料であるBordeaux Sを脱色する微生物MA-1株を土壌より分離した。MA-1株は好気性、グラム陰性桿菌の運動性のある細菌で脱窒能を有していた。MA-1株は、Bordeaux Sの他methyl orange、OrangeII、Tartrazine等のアゾ染料を静置条件下で速やかに脱色し、アゾ結合の還元的開裂により脱色が進行している可能性が示唆された。また、これらアゾ染料の脱色は脱窒反応と同時に進行し、廃水中の窒素処理とアゾ染料の脱色が同時に実施可能であると考えられる。(2)各種芳香族アミン化合物分解菌の分離アゾ染料のアゾ結合が還元的に開裂して生成する芳香族アミン化合物を分解する微生物を取得するために、スルファニル酸、4-アミノ-1-ナフタレンスルフォン酸、1-アミノ-2-ナフトール等を炭素源として生育する微生物の分離を行ったところ、スルファニル酸を単一炭素源として資化して増殖する2種類の微生物の分離に成功した。本分離微生物は、アゾ結合を還元的に分解するアゾ染料脱色微生物との組み合わせによるアゾ染料完全無毒化処理(平成20年度に実施予定)に使用する予定である。(3)ラッカーゼ及び白色腐朽菌の粗酵素による芳香族アミン化合物の分解アゾ染料の微生物脱色による副産物である芳香族アミン化合物の処理を目的に、市販ラッカーゼ及び本研究室で分離した白色腐朽菌UH-1株の粗酵素を用いて、スルファニル酸及び4-アミノ-1-ナフタレンスルフォン酸の分解を行った。UH-1株の粗酵素及び市販ラッカーゼにより、4-アミノ-1-ナフタレンスルホン酸の分解が観察された。しかし、スルファニル酸の分解は観察されなかった。1.アゾ染料脱色菌と芳香族アミン分解菌の混合培養によるアゾ染料完全分解の検討アゾ染料脱色菌であるAeromonas属B-5株とスルファニル酸分解菌Bradyrhizobium 168株の混合培養により、オレンジIIの脱色及びオレンジIIの脱色より生成するスルファニル酸の分解を試みたところ、脱色は進行するもののスルファニル酸の顕著な分解は観察されなかった。現在、この原因及び対策について検討を進めている。一方、アゾ染料であるBordeanxSのアゾ結合を還元的に開裂してアゾ染料を脱色するActinobacillus B-11株により脱色した溶液中に含まれる芳香族アミン化合物である4-アミノ-1-ナフタレンスルホン酸を白色腐朽菌が生産するラッカーゼで処理を試みたところ、4-アミノ-1-ナフタレンスルホン酸濃度の減少を確認できた。2.アゾ染料脱色菌の固定化方法の検討ゲル径約1mmのアルギン酸ゲルに固定化したアゾ染料脱色菌Aeromonas属B-5株を充填したカラムを用いて連続脱色試験を行った。100mg/LのBordeaux Sを含んだ人工合成下水培地を滞留時間約7時間10時間で流入させると90%以上の脱色率で120時間以上の連続運転が可能であった。3.芳香族アミン化合物分解菌の分解性能評価

平成19年度に分離したBradyrhizobium 168株を用いて、芳香族アミンであるスルファニル酸の分解性能を評価した。スルファニル酸を単一炭素源とした無機塩培地だけでなく、人工下水培地においてもスルファニル酸の分解活性を有していることが明らかになった。1.オレンジII脱色菌とスルファニル酸分解菌の混合培養によるオレンジIIの完全分解の検討アゾ染料脱色菌MA-1株により48時間で100mg/lのオレンジIIの脱色が可能であり、脱色の進行に伴いスルファニル酸の生成が観察された。また、スルファニル酸分解菌Bradyrhizobium sp.168株を脱色開始時または脱色終了時に添加することにより、スルファニル酸は144時間後に完全に分解された。2.オレンジII脱色菌とスルファニル酸分解菌の固定化担体によるアゾ染料完全分解試験アルギン酸ゲルに包括固定化したアゾ染料脱色菌Aeromonas属B-5株を100mg/lのオレンジIIと反応させることにより脱色の進行とスルファニル酸の生成が観察された。その後、同様に包括固定化したスルファニル酸分解菌168株で処理することにより96時間でスルファニル酸は完全に分解された。次に、B-5株の固定化菌体を充填したカラムと168株の固定化菌体を充填したカラムを接続し、滞留時間85時間で100mg/lのオレンジIIの脱色及びスルファニル酸の除去を検討した。360時間に渡り80%以上の脱色率を得ることができた。しかし、脱色にともない副生するスルファニル酸は、実験開始初期には分解が進行していたが、240時間経過以降スルファニル酸の残留濃度が上昇していることから、No.168株によるスルファニル酸の分解活性が低下していることが確認された。3.アゾ染料の脱色により副生する芳香族アミン化合物の酵素処理方法の検討白色腐朽菌Wofliporia sp.UH-1から調製した粗酵素及び市販ラッカーゼにより、Bordeaux Sの還元的脱色により生じる4-アミノ-1-ナフタレンスルホン酸の分解が確認できた。また、市販ラッカーゼをアルミナに固定化した固定化酵素を充填したカラムにより、試験開始から4日間は滞留時間24時間で90%以上の除去率を維持することができ、固定化ラッカーゼを用いて4-アミノ-1-ナフタレンスルホン酸の分解を確認することができた。
テロメラーゼ制御技術の確立と再生医療への応用

長期発現ベクターpEBcにテロメラーゼサブユニットであるhTERT遺伝子を組み込み、血管内皮細胞に導入する事で、長期に遺伝子発現が維持され、強い抗老化、抗酸化ストレス作用を有する細胞を得た。またhTERT遺伝子が、テロメラーゼ活性の変化を介さずに、直接的に細胞接着因子の発現やNF-κB活性を上昇させ、抗アポトーシス効果を発揮している事が明らかとなった。EBウイルスのEBNA-1及びOriPを有するプラスミドベクターpEBcにテロメレースの触媒サブユニットであるhTERTを組み込んだpEBc-hTERTを用いた。pEBc-hTERTをHUVEC(ヒト臍帯静脈内皮細胞;4継代)にLipofectin法により導入したところ、対照の発現ベクター(pCDNA-hTERT)に比べ、pEBc-hTERTの方で高いhTERT発現が認められた(Real-time RT-PCR、ウェスタンブロットによる定量)。さらに、8継代を経ても高いhTERT発現が維持されていた。pEBc-hTERTによるhTERT過剰発現HUVECにおいて、テロメレースサブユニットであるTEP1発現には変化が認められなかった。しかし、細胞接着因子であるVCAM-1及びICAM-1の発現が亢進(共に約2倍)していた。しかし、継代を進めると対照群と同レベルにまで低下した。また、Klotho蛋白の発現の亢進(約1.5倍)も認められた。老化マーカーとしてSA β-galactosidase染色性を検討した。遺伝子導入時の4継代細胞ではSA β-galactosidase染色性(陽性細胞数)に差がなかったが、その後継代を繰り返すとpEBc-hTERT導入HUVECで陽性細胞数が有意的に少なかった。以上の結果から、長期発現プラスミドpEBc-hTERTが、通常のベクターに比し、長期に効果が得られる事、血管内皮細胞に対して抗老化作用を発揮する事が分かった。またhTERTにより、細胞接着因子の発現亢進が亢進する事が示唆された。1,血管内皮細胞におけるhTERTの役割細胞の加齢、分裂回数の増加に伴い、hTERTの発現が増加した。hTERTが検出された細胞においては、過酸化水素刺激により、hTERTの発現低下(コントロールに比し、約80%)が認められた。過酸化水素刺激によるhTERTの発現低下は、プロブコールの添加によりコントロールレベルにまで回復した。2,テロメレース高発現ベクターpEBc-hTERTのHUVECにおける効果hTERT導入細胞において、eNOSの発現亢進が認められた。酸化ストレスに対して、hTERT導入細胞は、コントロール細胞に比し、生存細胞数が約20%多かった。酸化ストレスに対して、hTERT導入細胞は、コントロール細胞に比し、エンドセリン-1分泌が、約25%減少していた。以上の事から、細胞分裂の進展や酸化ストレスは、テロメラーゼ活性の低下を導き、これが血管内皮の老化促進因子となる事が示唆された。hTERTは、テロメアを伸長する以外にも、酸化ストレスなどの刺激に対して、防御的機能を有する事が示唆された。hTERT遺伝子導入による内皮の防御機能獲得には、eNOSが関与している可能性が、示唆された。これらの事を、2007年度日本老年医学会に発表した。さらに昨年度までに明らかになったpEBc-hTERTの長期発現効果のマウスへの影響を調べるために、尾静脈への急速静注を行い、肝臓において約3週間に渡る発現が維持された。大腿の筋肉への注射では、有意な長期発現が得られなかった。1,血管内皮細胞のアポトーシスにおけるhTERTの役割hTERTを導入した、血管内皮細胞(HUVEC)においては、アポトーシスが有意に減少していた。この減少時に、テロメア長に差があればSA-βガラクトシダーゼの染色性に差が見られるはずであるが、実際はそうでなく、テロメア長に非依存性なアポトーシスの減少である事が分かった。この事から、hTERTのテロメレース活性としてではなく、直接抗アポトーシス作用を有している可能性が示唆された。2,hTERTによるNF-κBの活性化HPV感染細胞でテロメレース活性上昇とともにNF-κBの活性化を通した炎症反応が見られる。この事からhTERT導入HUVECにおけるNF-κB活性をルシフェレースアッセイで測定し、その亢進が確認された。同じ条件下で、ICAMやVCAMの発現亢進も明らかになった。この事から、hTERTが、NF-κBの活性化を通して抗アポトーシス機能を発揮している可能性が示唆された。Bcl-xL系を抑制した場合、hTERTによる抗アポトーシス作用が減弱しており、今後は他の系も抑制して確認作業を行う。またhTERTをHUVECに導入した際の、細胞内での部位別なhTERT発現を調べた所、核内でのhTERT増加に有意な差は見られないが、細胞質では明らかな差が見られた。

以上の事から、血管内皮細胞において、核内に移行しないhTERTが細胞質内に留まり、NF-κBを活性化する事でBcl-xLを活性化、抗アポトーシス機能を発揮する可能性が高い。
超音波装置を用いた口腔咽頭期嚥下障害患者の簡易スクリーニング法の確立

簡易スクリーニング法のための計測項目を確立するために,発熱により誤嚥性肺炎を疑い嚥下造影検査を行った一つの療養型病床群の患者のうち,意識障害を持つ65歳の高齢者31人(男性28名,女性15名,平均年齢85歳)を対象とし,その画像所見と予後との関係を調査した。但し,予後判定は嚥下検査後1ヶ月後から半年以内に死亡した場合予後不良とした。予後不良は9人であった。嚥下造影検査で異常像と考えられる舌口蓋閉鎖不全,嚥下終了後咽頭部残留,嚥下反射大幅遅延,誤嚥は全症例と予後不良とはそれぞれ,8名と7名,11名と6名,4名と2名,27名と9名であった。但し,誤嚥は全て少量誤嚥であった。以上より予後不良の指標となりうる舌軟口蓋閉鎖不全と嚥下終了後咽頭部残留について超音波計測装置により計測できないか検討を行った。同意の得られた正常被検者3人に座位姿勢で予め造影剤10mlを口腔に保持し,音声にて命令嚥下を行った。嚥下検査は超音波画像検査とX線嚥下造影検査を同時に行った。音声を基準に,それぞれの画像から1つの合成画像を作成し,1フレームづつ分析して,描出可能かどうか検討した。舌軟口蓋閉鎖は超音波画像における軟口蓋の鼻側部の線を基準とすれば,嚥下中,舌と軟口蓋が接している間,3人中3人で可能であった。梨状陥凹は最大咽頭収縮時期をのぞいて3人中3人で描出可能であった。逆に喉頭蓋谷は最大咽頭収縮直前直後において3人中2人で可能であった。しかしながら正常人を対象としたので,嚥下終了時に咽頭残留は認めなかった。嚥下後咽頭部違和感のあるボランティア1名について内視鏡下で,梨状陥凹の粘着痰の残留を確認しながら,携帯型超音波装置で測定した。超音波画像上の梨状陥凹部が高エコー領域を示した。以上より携帯型超音波装置を用いた嚥下障害の簡易スクリーニング法のための指標は鼻側軟口蓋線の有無と梨状陥凹部の高エコー領域の有無が為りえる可能性を示した。本年度は新規購入した携帯型超音波診断装置を用いて、舌体部から舌根部にかけての形態、ならびに嚥下時におけるそれらの動態について確認した。当初の計画では、嚥下圧と舌運動の関連について調査する予定であったので嚥下圧センサーを装着した状態で超音波装置によりセンサー並びに口腔咽頭領域の観察を行った。しかし画面上での嚥下圧センサーの位置が不明瞭であり、同定することは困難であることが判明した。また舌圧センサーを舌体中央部に装着した状態で同様に観察を行ったが、これも不明瞭であった。したがって対象とする舌の位置を同定するためには金属体などのマーカーが必要であると考え、現在検討している。

そしてそのマーカーを舌体部に装着させ、嚥下時における舌運動について当研究機関所有のVF(Video Fluorography)装置と同期させることにより距離と時間の面から計測する予定である。なお、嚥下時の口腔咽頭領域の画像をより明瞭化するために被験食材は水よりも炭酸水を用いたほうが良好ではないかと考えられた。これは炭酸水中に含まれる微小な泡(気体)と組織の音響特性が大きく異なるため後方散乱が大きくなることに起因する。また内舌筋、外舌筋などの舌の筋肉だけでなく、咽頭嚥下に不可欠とされる顎舌骨筋を中心とした舌骨上筋群の観察は可能であると考えられたため、嚥下時におけるこの動態についても同時に観察し、萎縮の評価にも利用できる可能性があるため現在その評価法についても検討している。本年度は携帯型超音波装置を用いて食塊を口腔内に取り込み、その食塊を舌尖部にすくい上げる能力、そして食塊を口腔内で保持する能力、舌背を後方に傾斜させ、中咽頭に落とし込む舌の食塊輸送能力、喉頭蓋谷の貯留状態、梨状陥凹の貯留状態、食道入口部の開大状態、舌骨の挙上のタイミング、気道入口部に関して5名の嚥下障害を訴えない健常人について撮影を行い、その視認性について検討を行った。超音波装置は生体組織の断層面をとらえる装置であり、対象となる組織と超音波装置のプローブの間に骨等の硬組織が存在すると、その存在により目的とする対象物が確認困難となることがある。今回一連の生体組織の観察を行ったが、舌尖部、喉頭蓋谷、梨状陥凹、食道入口部、喉頭口は確認が困難であり、舌中央部から舌根部に及ぶ組織の形態ならびに嚥下中や発声時の動態を確認することができ、したがってこれらの評価に有用であると考えられた。舌中央部は食塊形成を行ううえで非常に重要な部位であり、また、舌根部は中咽頭圧を発生させるために、そして口腔相と咽頭相の境界部に存在するため、評価を行ううえで重要な部位であると考えられる。例えば液体を保持している間、即ち嚥下反射が惹起される前に咽頭内に流入してしまう早期咽頭流入は、喉頭蓋谷、梨状陥凹を通じて嚥下前誤嚥を引き起こす可能性がある。またその状態は食塊として一つにまとまっていない食塊形成不全を示していることでもあり、嚥下前誤嚥だけでなく、嚥下動態に対する様々な障害を引き起こす可能性があるかもしれない。したがって我々はこの早期咽頭流入を検出することを目的としてさらに食材や体位の変化に対する舌根部の視認性について検討を続ける予定である。本年度は携帯型超音波装置を用いて,舌と軟口蓋による食塊が困難な摂食・嚥下障害を持つ患者でよく観察される,早期咽頭流入について超音波画像の同定の検討を行った。すなわち,超音波画像において早期咽頭流入を同定するために,携帯型超音波装置とVF装置を用いて嚥下動作を同期させて記録した。嚥下することなく咽頭内に液体を流入させることのできたボランティア5人について撮影を行った。昨年同定に至らなかった喉頭蓋谷は超音波装置により4人について観察可能であった。また喉頭蓋谷に残留した造影剤については,量が増えると3人ついては観察できた。観察できない理由は舌骨による後方散乱によるものであった。早期咽頭流入の一つは食塊形成時に舌と軟口蓋の接触部立から造影剤が咽頭に流入するので,舌と軟口蓋の接触部位の同定を行った。超音波装置を用いる嚥下の検査において,軟口蓋の描出は解剖的構造で不可能であるが,VFによる画像情報により舌の形態よりその接触部位を推定することは可能であった。しかしながら,早期咽頭流入については少量では超音波画像では検出が困難であった。これは舌の矢状正中方向だけはなく,矢状方向で左右側方(口腔底を含む)でも同じであった。むしろ喉頭蓋谷に残留した造影剤より逆に早期咽頭流入を推定することが可能であった。したがって,早期咽頭流入のVFにおける診断基準を用いたら,超音波画像では診断は困難であるが,喉頭蓋谷の造影剤より,推測可能であることが示唆された。
若い星の進化タイムスケールの解明

星や惑星の普遍的な形成過程を明らかにするためには、形成過程にある若い星の正確な年齢を決め、議論を行うことが非常に重要である。一般的に星の年齢は、星の温度と光度を星の進化モデルと比較することで求めるが、若い星は分子雲に埋もれており、かつ周りに原始惑星系円盤があるため、光度決定が困難である。本研究では、若い星の表面重力を、高分散分光観測による独自の手法で求め、これをもとに年齢を決定し、星や原始惑星系円盤、惑星の形成過程の理解を深める。この手法は、分子雲による減光や、原始惑星系円盤からの質量降着に伴う増光などに依存することなく、若い星の物理量を得ることができる。本年度は、星の進化モデルの検証を行うため、連星系の近赤外線高分散分光観測を行った。若い星の進化モデルは複数存在し、それぞれで導かれる年齢が異なるため、モデルの検証を行う必要がある。この検証に適しているのが連星系である。連星系をなす星の年齢は等しいため、モデルの検証に適している。これまでにおうし座分子雲に属する11個の連星系の観測を行った。この結果から連星系の物理量を正確に決め、それぞれの進化モデルから導かれる年齢をもとに、モデルの検証を進める。本年度はFU Ori型星の高分散分光観測も行った。FU Ori型星は、原始惑星系円盤からの質量降着率が大幅に増大し増光する現象で、原始惑星系円盤の進化を理解する上で重要な天体である。本研究では2014年度に増光したV960 Monの分光モニター観測から、FU Ori型星の増光時の原始惑星系円盤の温度・重力変化を捉えることに成功していたが、これを具体的に調査するためにすばる望遠鏡を用いた高分散分光観測を行い、吸収線の強度だけでなくそのプロファイルが大きく変化していることがわかった。現在は、この結果を用いたFU Ori型アウトバーストに伴う星と円盤の進化に関する論文の準備を進めている。普遍的な星および惑星の形成過程を明らかにするためには、形成過程にある星の正確な年齢決定が重要である。前主系列星の年齢は、一般的に測光観測によって得られる光度と有効温度を、星の進化モデルと比較して求める。しかし、測光観測から求められる前主系列星の光度には、星の距離、減光量、前主系列星に付随する原始惑星系円盤の熱的放射(ベーリング)が含まれるため、年齢決定が難しいとされてきた。本研究では不定性の少ない新たな年齢決定手法を確立し、前主系列星の年齢を正確に決定した。前主系列星は進化とともに収縮し密度が増加し、星表面での重力も徐々に増大するため、星の表面重力を求める事で年齢を導くことが可能である。前主系列星の表面重力は、高分散分光観測で得られる大気スペクトルの吸収線の等価幅を用いて決定できる。この等価幅比は、星の距離、減光、ベーリングに依存しない。確立した年齢決定方法を用いて、近傍の星形成領域であるおうし座分子雲に属する前主系列星10天体の年齢を決定した。その平均年齢はおおよそ200万年であり、前主系列星の年齢が大きくなるとともに原始惑星系円盤からの熱的放射を表す近赤外域のカラーが減少することが分かった。これにより、おうし座分子雲中の前主系列星の円盤散逸タイムスケールがおおよそ200万年であることが分かった。この結果は日本天文学会欧文研究報告(PASJ)にて発表した(Takagi et al. 2014, PASJ, 66 88)。同様の方法を用いて、同じく近傍にあるへびつかい座分子雲の前主系列星の年齢を求め、円盤の散逸タイムスケールを明らかにした。その結果、へびつかい座分子雲ではおうし座分子雲の半分程度である100万年程度で円盤が散逸することが分かった。この結果は、星形成領域ごとに円盤の進化時間が異なることを示している。この結果を論文にまとめ、投稿済みである。普遍的な星・惑星の形成過程を明らかにするためには、形成過程にある前主系列星の年齢を正確に求めることが非常に重要である。従来の測光観測による前主系列星の年齢決定手法では、星までの距離や減光量、ベーリングに起因する不定性により、正確に求めることが難しい。そのため、原始惑星系円盤の散逸過程の詳細な議論を進めることが困難になっていた。本研究では、前主系列星の年齢をより不定性の少ない方法で決定し、その上で原始惑星系円盤の進化過程について議論した。前主系列星は進化とともに収縮し表面重力が増大する。表面重力は高分散分光観測で得られる大気スペクトルの吸収線の等価幅から求められるが、前主系列星はベーリングによって吸収線が埋没する。本研究では近接する等価幅の比を用いた前主系列星の表面重力決定指標を作成し、星の距離、減光、ベーリングの不定性を含まない正確な年齢を求めた。これまでの成果として、近傍の星形成領域であるおうし座分子雲に属する前主系列星10天体の年齢を決め、この領域での円盤進化タイムスケールがおおよそ240万年であることを導いた(Takagi et al. 2014, PASJ, 66, 88)。

この結果で用いた前主系列星はおうし座に属するものの一部であったため、すばる望遠鏡で観測できるほぼすべての天体を観測し、領域全体での普遍的な円盤散逸時間を導いた。その結果、領域全体でTakagi et al. 2014で導いた240万年で円盤が散逸することが分かった。また、同じく近傍の星形成領域であるへびつかい座分子雲に属する前主系列星8天体に対しても年齢を決定し、円盤散逸タイムスケールを調べたところ、120万年であることが分かった。この結果は、星形成領域によって円盤寿命が異なる可能性があるということを初めて示唆した(Takagi et al. 2015, PASJ, 67, 87)。本研究では、原始惑星系円盤の散逸時間をさまざまな星形成領域で求めることで、普遍的な惑星形成過程を明らかにすることである。これまでの成果としておうし座分子雲全体での円盤散逸時間を明らかにした。また、へびつかい座分子雲でも同様に円盤散逸時間を決定した。これらの星形成領域は平均年齢が100万年と若いが、一方で平均年齢が300万年程度でペルセウス座にある星形成領域でも原始惑星系円盤が残存していることが知られている。このような領域に対しても観測を行うことができており、現在解析中である。この結果から、より普遍的な円盤進化過程を議論できることが期待される。普遍的な星・惑星の形成過程を明らかにするためには、形成過程にある前主系列星の年齢を正確に求めることが非常に重要である。本研究の目的は、高分散分光観測によって前主系列星の年齢を決定し、星・円盤・惑星の形成過程の理解を深めることである。従来の測光観測による前主系列星の年齢決定手法では、星までの距離や減光量、ベーリングに起因する不定性により、正確に求めることが難しい。一方、前主系列星の収縮過程に着目し、高分散分光観測から求めた表面重力から年齢を決めることで、より正確な年齢を求めることが可能になる。近傍の星形成領域であるおうし座分子雲に属する太陽質量と同程度の前主系列星18天体を分光観測し年齢を決定した結果、おうし座分子雲の南方に位置する前主系列星の原始惑星系円盤は100万年以下のタイムスケールで散逸した可能性があることが分かった。これはおうし座分子雲の他の場所に位置する前主系列星の典型的な散逸時間(240万年)より小さいことから、同じ星形成領域内でも前主系列星が位置する場所により円盤寿命が異なる可能性が示唆される。また、へびつかい座分子雲に属する前主系列星8天体に対し高分散分光観測を行った結果、円盤寿命は120万年であり、おうし座分子雲のおおよそ半分であることが分かった。へびつかい座分子雲の近傍には大質量星があることから、大質量星からの輻射の有無が円盤寿命を決定する要因の一つになっている可能性がある。これを検証するため、すばる望遠鏡IRCSによる近赤外高分散分光観測を行い、へびつかい座分子雲の減光量が多い領域にある前主系列星のデータを得た。この観測結果から外的影響の少ない領域での円盤寿命を導き、分子雲外縁に位置する前主系列星の円盤寿命と比較することで、外的環境と円盤寿命の相関の有無を議論する。これまでの研究で、おうし座分子雲とへびつかい座分子雲に属する前主系列星の円盤進化タイムスケールを明らかにした。これら2領域において円盤寿命が異なることが判明し、さらにおうし座分子雲内だけでも場所により円盤散逸過程が異なる可能性が示唆された。分子雲の外的環境性と円盤寿命の関係性を理解するために、へびつかい座分子雲のうち減光量の多い領域に位置する前主系列星の観測をすばる望遠鏡IRCSで行うことができている。今後は円盤寿命と外的環境の関係性について議論が可能となる。
1999年6月西日本の梅雨前線豪雨による災害に関する調査研究

(1)集中豪雨による広島県土砂災害に関する調査研究広島土砂災害の原因は,前線による豪雨がまさ土斜面に23時間集中したことである.この豪雨は山地の影響を受け狭い幅で帯状に生じていた.レーダー雨量計は豪雨の特性を知る上で有効であった(福岡・渡邊).今回の雨量は広島県で記憶されてきた豪雨と同程度である(宝).地中水分量を解析して土砂災害の危険性を予測できる可能性は高い(福岡・渡邊,森脇).降雨以外の原因として,地質や地形の他,花崗岩のマイクロシーティングの形成が挙げられる(千木良).土石流被害の特徴として,大レキを含まない泥流が流木とともに流下したことが挙げられる(海掘,江頭).土石流の挙動は解析モデルによって表現可能で,これによってハザードマップの作成,対策効果の検討が可能である(江頭).住民は降雨等の事前情報だけでは避難しないが,濁水やがけ崩れの確認や避難勧告等によって避難行動を採る可能性が高い(奥村).したがって,土砂災害を少なくするためには,防災意識を高めると共に,災害時に情報をいかに正確に素早く伝達するかが肝要になる.(2)福岡市における都市型水害に関する調査研究北九州に生じた豪雨は寒冷前線付近の暖域レインバンドによるものであった(守田).博多湾の満潮と豪雨による御笠川の増水が重なり,地盤が低いJR博多駅周辺に氾濫被害が生じた(戸田,橋本,多賀).地下へ氾濫水が侵入し,逃げ遅れた死者が発生した(多賀).地下への氾濫水侵入防止には,土嚢の使用や地下入口の工夫が有効である(橋本,戸田,多賀).地下への情報伝達や水害対応が遅れており,的確な伝達及び指揮が必要である(多賀).今回の災害は,豪雨と都市化による流量増大に満潮が重なったことが原因であり(戸田,多賀),まず都市化を考慮した河川整備,総合治水対策を推進することが望ましい(戸田).また,地下への氾濫水侵入防止施設の設置と共に地下空間における防災意識向上が必要であろう(戸田,多賀).(1)集中豪雨による広島県土砂災害に関する調査研究広島土砂災害の原因は,前線による豪雨がまさ土斜面に23時間集中したことである.この豪雨は山地の影響を受け狭い幅で帯状に生じていた.レーダー雨量計は豪雨の特性を知る上で有効であった(福岡・渡邊).今回の雨量は広島県で記憶されてきた豪雨と同程度である(宝).地中水分量を解析して土砂災害の危険性を予測できる可能性は高い(福岡・渡邊,森脇).降雨以外の原因として,地質や地形の他,花崗岩のマイクロシーティングの形成が挙げられる(千木良).土石流被害の特徴として,大レキを含まない泥流が流木とともに流下したことが挙げられる(海掘,江頭).土石流の挙動は解析モデルによって表現可能で,これによってハザードマップの作成,対策効果の検討が可能である(江頭).住民は降雨等の事前情報だけでは避難しないが,濁水やがけ崩れの確認や避難勧告等によって避難行動を採る可能性が高い(奥村).したがって,土砂災害を少なくするためには,防災意識を高めると共に,災害時に情報をいかに正確に素早く伝達するかが肝要になる.(2)福岡市における都市型水害に関する調査研究北九州に生じた豪雨は寒冷前線付近の暖域レインバンドによるものであった(守田).博多湾の満潮と豪雨による御笠川の増水が重なり,地盤が低いJR博多駅周辺に氾濫被害が生じた(戸田,橋本,多賀).地下へ氾濫水が侵入し,逃げ遅れた死者が発生した(多賀).地下への氾濫水侵入防止には,土嚢の使用や地下入口の工夫が有効である(橋本,戸田,多賀).地下への情報伝達や水害対応が遅れており,的確な伝達及び指揮が必要である(多賀).今回の災害は,豪雨と都市化による流量増大に満潮が重なったことが原因であり(戸田,多賀),まず都市化を考慮した河川整備,総合治水対策を推進することが望ましい(戸田).また,地下への氾濫水侵入防止施設の設置と共に地下空間における防災意識向上が必要であろう(戸田,多賀).(1)集中豪雨による広島県土砂災害に関する調査研究:広島県における土砂災害の主な原因は,前線による4080mm/hという豪雨が,水分を含むと著しく強度が低下する性質を持つまさ土斜面に23時間集中したことである.この豪雨は狭い幅で帯状に生じており,この集中には山地地形の影響があったと考えられ,レーダー雨量計は集中豪雨の移動や強さを知る上で有効であった(福岡・渡邊).今回の雨量は広島県で過去に何度か記録されてきた豪雨と同程度である(宝).降雨量をもとに地中水分量を解析することで土砂災害の危険性を予測できる可能性は高い(福岡・渡邊,森脇).土砂災害を生じさせた降雨以外の原因として,地質構造や地形,斜面勾配等の他,花崗岩のマイクロシーティングを形成が挙げられる(千木良).土石流の特徴として,勾配の急な個所で崩壊した土砂が勾配の緩い場所で堆積したため,大きなレキを含まない泥流が流木とともに流下して被害をもたらしたことが挙げられる(海堀,江頭).土石流の流動に伴う最大水位や土砂の堆積厚等は,土石流解析モデルによって表現可能であり,土石流解析によってハザードマップの作成,対策効果の検討が可能である(江頭).平地が少ない広島県では山地部まで住宅開発が及んでいる.

災害を受けていない新しい住宅地区では防災意識は高くない.今回の調査によれば,降雨量等の事前情報だけでは住民は避難行動を採らないが,濁水やがけ崩れ等の確認や避難勧告等によって避難行動を採る可能性が高い(奥村).したがって,突発的に発生する土砂災害を少なくするためには,防災意識を高め,降雨量と危険性の関係を衆知させるとともに,災害発生危険時には情報をいかに正確に素早く伝達するかが肝要になる.(2)福岡市における都市型水害に関する調査研究:北九州に生じた豪雨は寒冷前線付近に発生した暖域レインバンドによるものであり(守田),70100mm/hというものであった(戸田,橋本,多賀).このような豪雨は近年発生件数が多くなっている(守田).博多湾の満潮と豪雨による御笠川の増水が重なり,10時頃から御笠川が氾濫して地盤が低いJR博多駅周辺に氾濫被害が生じた(戸田,橋本,多賀).JR博多駅周辺に密集したビル地下室,地下街,地下鉄へ氾濫水が浸入し,逃げ遅れた死者が発生し,水害に対する都市構造の脆弱性が露見した(多賀).地下への氾濫水侵入防止には,止水板や土嚢などの使用や地下への入り口を通路面よりも高くしておくことなどが有効である(橋本,戸田,多賀).地下施設の所有者,管理者,使用者の不一致により,情報の伝達や水害への対応が遅れており,的確な情報伝達方法及び指揮系統が必要である(多賀).今回の災害は,豪雨と流域の都市化による流量の増大に,博多湾の満潮が重なったことが原因であり(戸田,多賀),対策としてまず都市化を考慮した河川計画と河川整備,総合治水対策を推進することが望ましい(戸田).また,地下への氾濫水侵入を防止するハードの設置と共に,地上で何が起きているか分らない地下への情報伝達,氾濫ハザードマップの衆知や地下空間における防災意識向上が必要であろう(戸田,多賀).
リー部分代数と超幾何微分方程式系の変形

ゲルファント流の超幾何微分方程式系の合流操作に関連して,カルタン部分リー代数の変形について研究した.階数nの任意の複素単純リー代数gにおいて,ボレル部分リー代数のn次元イデアルがジョルダン部分リー代数(冪零正則元の中心化代数)の極限であることを証明した.ジョルダン部分リー代数はカルタン部分代数の極限であるので,ボレル部分リー代数のn次元イデアルはカルタン部分代数の極限であるということになる.また,コスタントの古典的結果と合わせると,n次元可換部分リー代数からなるg-加群は,カルタン部分リー代数達やジョルダン部分リー代数達で張られることが分かった.重要なD-加群には可換リー代数の表現に関して定義されているものが少なくない.例えばゲルファント等により組織的な研究が始められたA-超幾何系は代数的トーラスの表現に関して定義されてある.また,合流型では一般線型リー代数のジョルダン部分リー代数に関して定義されてある.しかし,従来の研究では可換リー代数を固定して考えてきた.木村・高野両氏は正則元の極限を考えることにより,実質的に正則元の中心化代数の極限を考え,超幾何方程式系の合流を説明した.本研究は,より徹底してリー部分代数の変形と,それによる超幾何微分方程式系の変形について考察するのが目的である.本年度はまず,昨年度得られた結果「任意の複素単純リー代数において,ボレル部分リー代数の冪零元からなるランク次元のイデアルはカルタン部分リー代数の(グラスマン多様体における)極限であり,Kostantによる古典的結果と合わせると,ランク次元の可換部分リー代数全体で張られる線形空間は,元のリー代数上の加群としてカルタン部分リー代数で生成されることになる.」の証明を整理し,論文にまとめ,投稿した.幾何学的には,単純リー代数のランク次元の部分空間からなるグラスマン多様体におけるカルタン部分代数全体の閉包が主な対象である.本年度では,特にA型の場合に考察を深めた.カルタン部分代数全体の閉包を含むグラスマン多様体の部分多様体として可換部分リー代数全体からなるものが考えられるが,その定義イデアルの或る生成系を求めた.また,重要な部分多様体としてジョルダン部分リー代数全体の閉包が考えられるが,Bialynicki-Birula型の分解を用いて,どの可換部分リー代数からなるトーラス軌道がジョルダン部分リー代数全体の閉包に入るかどうかを考察した.ゲルファント流の超幾何微分方程式系の合流操作に関連して,カルタン部分リー代数の変形について研究した.階数nの任意の複素単純リー代数gにおいて,ボレル部分リー代数のn次元イデアルがジョルダン部分リー代数(冪零正則元の中心化代数)の極限であることを証明した.ジョルダン部分リー代数はカルタン部分代数の極限であるので,ボレル部分リー代数のn次元イデアルはカルタン部分代数の極限であるということになる.また,コスタントの古典的結果と合わせると,n次元可換部分リー代数からなるg-加群は,カルタン部分リー代数達やジョルダン部分リー代数達で張られることが分かった.重要なD-加群には可換リー代数の表現に関して定義されているものが少なくない.従来の研究では或る可換リー代数を固定して考えてきた.木村・高野両氏は正則元の極限を考えることにより,実質的に正則元の中心化代数の極限を考え,超幾何方程式系の合流を説明した.本研究は,より徹底してリー部分代数の変形と,それによる超幾何微分方程式系の変形について考察するのが目的である.本年度は,連携研究者を含めた研究組織員が各種の研究集会に参加し情報を得るなどして研究を実施した.当初,本年度においてはA型における例の計算を重点的に行う予定だった.実際には超幾何微分方程式系の変形に関する研究については目覚ましい進展は得られなかった一方,カルタン部分リー代数の変形に関してはA型に限らない全ての複素単純リー代数で通用する重要な結果を得られた.具体的に述べると,任意の複素単純リー代数において,ボレル部分リー代数の冪零元からなるランク次元のイデアルはカルタン分リー代数の(グラスマン多様体における)極限であることを証明した.これにより,Kostantによる古典的結果と合わせると,ランク次元の可換部分リー代数全体で張られる線形空間は,元のリー代数上の加群としてカルタン部分リー代数で生成されることが分かる.近年,可換部分リー代数で張られる空間に興味を持っている研究者も多く,注目に値する結果と思われる.現在,この結果をまとめた論文を準備中である.重要なD-加群には可換リー代数の表現に関して定義されているものが少なくない.例えばゲルファント等により組織的な研究が始められたA-超幾何系は代数的トーラスの表現に関して定義されてある.しかし,従来の研究では或る可換リー代数を固定して考えてきた.木村・高野両氏は正則元の極限を考えることにより,実質的に正則元の中心化代数の極限を考え,超幾何微分方程式系の合流を説明した.本研究は,より徹底してリー部分代数の変形と,それによる超幾何微分方程式系の変形について考察するのが目的であった.研究期間を通して,連携研究者を含めた研究組織員が各種の研究集会に参加し情報を得るなどして研究を実施した.カルタン部分リー代数の変形に関して,全ての複素単純リー代数で通用する重要な結果を得られた.具体的には,任意の複素単純リー代数において,ボレル部分リー代数の冪零元からなるランク次元のイデアルはカルタン部分リー代数の(グラスマン多様体における)

極限であることを示した.コスタントの古典的結果より,これらのイデアルはランク次元の可換部分リー代数全体のなす元々のリー代数上の加群の最高ウェイトベクトル達であり,最高ウェイトベクトル達で加群は決定されるので,この結果は極めて重要である.最終年度には,A型において,標準的ジョルダン部分リー代数からトーリック変形により得られる可換部分リー代数を組み合わせ論的に記述するために,一般次元の歪ヤング図形(盤)が標準的であるということを定義した.歪ヤング図形には可換部分リー代数が対応する.そして,歪ヤング図形が標準的であれば,対応する可換部分リー代数が標準的ジョルダン部分リー代数からトーリック変形により得られることを示した.代数学本年度においては,昨年度得られた上述の結果を論文にまとめること,カルタン部分リー代数全体の閉包に入る冪零元だけからなる可換リー部分代数を組合せ的言葉でパラメトライズすることを目指すこと,A型における超幾何微分方程式系の変形の例の計算を重点的に行う予定だった.昨年度に得られた上述の結果は,当初50ページほどの論文で,証明は単純リー代数の型ごとであった.本年度では,B型,C型,D型については統一した証明を与えた.また,証明の見通しを良くしたり,良く利用する補題を適切な位置に記述したり,という努力をした.その結果,40ページほどの長さになりかつ大分読みやすくなり,論文雑誌に投稿することができた.パラメトライズについては,昨年度得られた上述の結果をアフィンワイル群のminuscule元とボレル部分リー代数の冪零元からなるイデアルとのよく知られた対応を用いて見直すことを考察した.一方,可換部分リー代数全体からなる部分多様体の定義イデアルを得るという幾何学的な結果を得ることができた.この結果や幾つかの分解定理を用いて,どの軌道がジョルダン部分リー代数全体の閉包に入るのかや,軌道のパラメトライズなどを考察中である.超幾何微分方程式系の変形まで考察する時間はとれなかった.当初,本年度はA型における例の計算を重点的に行う予定だった.実際には超幾何微分方程式系の変形に関する研究については目覚ましい進展は得られなかった一方,カルタン部分リー代数の変形に関してはA型に限らない全ての複素単純リー代数で通用する重要な結果を得られた.具体的に述べると,任意の複素単純リー代数において,ボレル部分リー代数の冪零元からなるランク次元のイデアルはカルタン分リー代数の(グラスマン多様体における)極限であることを証明した.これにより,Kostantによる古典的結果と合わせると,ランク次元の可換部分リー代数全体で張られる線形空間は,元のリー代数上の加群としてカルタン部分リー代数で生成されることが分かる.近年,可換部分リー代数で張られる空間に興味を持っている研究者も多く,注目に値する結果と思われる.現在,この結果をまとめた論文を準備中である.カルタン部分リー代数の変形については,引き続き,グラスマン多様体におけるジョルダン部分リー代数全体の閉包に入る可換リー部分代数を組合せ的言葉でパラメトライズすることを目指すことを中心に研究を遂行する.