hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高性能固体電解質の設計指針確立を目指した高速イオン伝導性水素化物単結晶薄膜作成

以上の理由で当初予定した研究進捗よりやや遅れが生じているものの、Li系水素化物薄膜作成に必要な知見の蓄積が進んでおり、ほぼ未開拓なこの分野の今後の発展に大きな意義を持つ結果を得られている。以下に今度の研究について列挙する。1.これまでは平衡状態においてLiと化合物を形成しないMoを基板として利用してきた。今後はLiH薄膜と基板の界面状態が膜質に与える影響を明らかにするため、平衡状態においてLiと化合物を形成するAuなどの上で薄膜作成を行う。また一般に水素化物と反応しやすい酸化物がLiH薄膜の膜質に与える影響を調べるため、MgOやAl2O3などの酸化物基板上でのLiH薄膜成長にも挑戦する。2.最適化した合成条件により作成した高品質なLiH薄膜を用いて、当初の予定通り固相気相反応2LiH(薄膜)+ B2H6(ガス)→2LiBH4(薄膜)によるLiBH4薄膜の作成および評価を行う。3.成膜室に併設した電気伝導測定室においてLiBH4薄膜のイオン伝導率を評価する。次年度使用額は、LiH薄膜作成に用いる手法を当初予定していたPLD法からLi薄膜の水素化法に変更したことにより生じたものであり、次年度以降に実施するLiH薄膜成長条件の最適化、LiBH4薄膜作成、およびLiイオン伝導特性評価に必要な経費として、平成25年度請求額と合わせて使用する予定である。
高齢者擬似体験用具を使用した高齢者の避難行動特性の定量化の手法

高齢者擬似体験用具を装着した健常者(以下「擬似高齢者」と称す)による高齢者の歩行行動の再現可能性を検証するため、同様の実験条件において、実際の高齢者と擬似高齢者双方(以下「擬似高齢者等」と称す)による実験を行った。まず擬似高齢者等の単独での歩行行動を実測することで歩行行動の特性を把握し、次に擬似高齢者等と健常者が混在する群集について、擬似高齢者等の人数と配置を変化させて歩行速度を実測し、擬似高齢者等の存在が群集全体の歩行行動特性に及ぼす影響を分析した。その結果、以下の事項が明らかとなった。(1)高齢者擬似体験用具は、水平歩行時には視聴覚装備より手足の束縛や杖の使用が歩行速度に与える影響の方が大きい。(2)水平歩行の場合、擬似高齢者は単独歩行時と群集歩行時の歩行速度の差が大きく、群集歩行時には歩行速度が斉一化するが、実際の高齢者は水平歩行時の単独時歩行速度と群集時歩行速度の差が小さい。擬似高齢者は階段歩行時には単独時歩行速度と群集時歩行速度の差が小さくなり、水平歩行時に比べ高齢者の歩行行動をより良く再現する。(3)実際の高齢者は同じ年齢層でも歩行速度の個人差が大きく、系統的なデータを得るのは困難であるが、擬似高齢者の歩行速度は群集歩行時0.71.1m/sの範囲に収斂し、この値は実際の高齢被験者の中でも年齢が高く歩行速度が遅い被験者の歩行速度に相当するため、擬似高齢者は高齢者の代用になり得る。(4)群集後方の健常者が前方の擬似高齢者を追い越して歩行できる場合、群集密度が約2.6人/m^2以下であれば群集は軽交通の歩行状態となり、歩行速度が約0.8m/sの擬似高齢者が群集内に1人増加するに従って群集全体の歩行速度は約0.1m/s低下する。擬似高齢者が群集前方に集中的に配置される場合、後方の健常者は前に出られず群集は重交通の歩行状態となり、密度が約1.9人/m^2以下でないと歩行状態は安定しない。高齢者疑似体験用具を装着した健常者である大学2年生の学生を被験者として実験を行った。本研究では、まず高齢者疑似体験用具を装着した健常者(以下「シニア」と称す)単独での歩行行動を実測し、何も装着しない場合(以下「健常者」と称す)及び視聴覚低下がない場合と比較して歩行行動特性の変化を把握した。次に、シニアと健常者が混在する群集の歩行行動について、シニアの人数と配置場所を変化させて実測を行い、シニアの存在が群集内の歩行行動特性に及ぼす影響を検討した。さらに、シニアの再現性を分析するために、被験者となった学生及び高齢者へのアンケート調査を実施した。実験の結果、まずシニア単独での歩行行動では、視聴覚装備を装着しない場合は、全ての装備を装着した場合に比べて歩行速度の低下が小さく、視聴覚を低下させるための装備の装着が歩行に及ぼす影響は、手足を不自由にさせる装備による影響より大きいことが明らかとなった。被験者からは、「手足の重さは体力でカバーできる」という意見もあり、被験者の身体能力によっては、関節の束縛や手足のおもりが歩行行動にあまり大きな影響を及ぼさない可能性があることも判明した。シニアと健常者が混在する群集の歩行行動では、全体の約7割のシニアが、隣接する健常者の歩行に追従して群集歩行時の歩行速度のほうが速くなった。ただし、実際の高齢者は歩行速度の調整が困難であり、同様の特性は現れないと考えられることを踏まえ、アンケート調査をもとに高齢者疑似体験用具の各パーツについて分析した結果、シニアと実際の高齢者では、周囲から受ける精神的重圧では共通点がみられたが、基本的運動・感覚能力では相違点がみられ、それには唯一強弱を設定できるサポーターの装着方法が非常に重要であることが明らかとなった。今後の課題は、同一条件のもとで実際の高齢者を被験者とした実測を行いシニアとの比較を行うことで、高齢者疑似体験用具による避難行動特性の把握における実験条件をさらに検討する。

(3)実際の高齢者は同じ年齢層でも歩行速度の個人差が大きく、系統的なデータを得るのは困難であるが、擬似高齢者の歩行速度は群集歩行時0.71.1m/sの範囲に収斂し、この値は実際の高齢被験者の中でも年齢が高く歩行速度が遅い被験者の歩行速度に相当するため、擬似高齢者は高齢者の代用になり得る。(4)群集後方の健常者が前方の擬似高齢者を追い越して歩行できる場合、群集密度が約2.6人/m^2以下であれば群集は軽交通の歩行状態となり、歩行速度が約0.8m/sの擬似高齢者が群集内に1人増加するに従って群集全体の歩行速度は約0.1m/s低下する。擬似高齢者が群集前方に集中的に配置される場合、後方の健常者は前に出られず群集は重交通の歩行状態となり、密度が約1.9人/m^2以下でないと歩行状態は安定しない。
アルツハイマー病患者脳におけるグルタミン酸トランスポーターの研究

グルタミン酸輸送蛋白は4種のサブタイプがクローニングされた。そのうちの一つであるヒトグルタミン酸輸送蛋白hGluT-1のcDNAのクローニングを行ない、FISH法を用いてhGluT-1遺伝子の染色体上の位置を5p13に同定した。さらに筋萎縮性側索硬化症において減少がしられているグルタミン酸輸送蛋白のサブタイプGLT-1に関してもクローニングを行い、その染色体部位を11p11.2-p13に同定した。両遺伝子の染色体部位は、遺伝性筋萎縮性側索硬化症の遺伝子座の候補として注目されている。またクローン化したcDNAを用いて、ヒトの脳および末梢臓器においてRNAブロッテングをおこない、グルタミン酸輸送蛋白のmRNAはサブタイプによって分布があきらかにことなり、GLT-1が脳に特異的に発現することを明らかにした。またクローン化したhGluT-1を細胞に導入して発現させ、薬理学的実験をおこない、extended-formのL-CCGI,IIがグルタミン酸取り込み阻害作用を持たないのに対し、folded-formのL-CCGII,IVがグルタミン酸取り込み阻害作用を持つことをあきらかにし、グルタミン酸がfolded-formをとって取り込まれていることを示した。さらにパーキンソン病の治療薬であり、ドパミン受容体のアゴニストであるブロモクリプチンが、ヒトグルタミン酸トランスポーターhGluT-1の活性を上昇させることを見出し、グルタミン酸トランスポーター作働薬が神経細胞死を防御する可能性を指摘した。
有機電界発光素子の発光および劣化機構の解明と素子の高輝度化・安定化

今年度の目標である素子性能の高性能化により、電荷輸送材料にトリフェニルジアミン誘導体、発光材料にアルミキノリノール錯体を利用し、1)実用輝度レベルの発光を得るのに5V以下の低電圧駆動2)寿命数百時間3)面均一発光を達成する有機発光素子の作成が実現された。さらに高効率な発光素子を実現するために色素ドープ法を利用した発光素子の作成と発光機構の解明を検討した。発光層であるアルミキノリノール錯体にクマリンやDCMというレーザ色素およびスクアリリウムをドープした。前者がドープした色素の発光しか観測されないのに対して、後者はアルミキノリノール錯体の発光も観測された。しかしながら、発光効率では前者が上昇するのに対して、後者は必ずしも増加せず逆に減少した。この発光機構はイオン化ポテンシャルの測定と光学吸収特性およびけい光寿命の測定により検討を行った。その結果としてスクアリリウム色素と他の色素との分散性の違いが大きく影響していることが示唆された。この点は必ずしも直接的な実験結果が得られているとはいえないが、今後の検討により明らかにすることが可能であると考えられる。またけい光寿命の測定からアルミキノリノール錯体のけい光寿命が1ns未満、3ns、10ns以上ということを始めて明らかにした。特に他の色素をドープした場合にはアルミキノリノール錯体の長いけい光寿命成分が消失し、ゲスト色素にエネルギー移動を起こすことがわかった。しかし、短寿命成分は色素により減衰したり、しなかったりする。この機構はまだ不明である。もっとも短い成分は光励起の時のみ現れ、電界励起では寄与しないと考えられる。平成2年度では薄膜試料の作成条件(真空蒸着法)が有機電界発光素子の発光特性に与える影響を検討した。発光特性は発光量を比較するとともに、当科研費で購入したマルチ測光スペクトルメ-タにより発光スペクトルを検討することにより有機分子間の相互作用の検討も行うことが可能となり、より深い考察が可能となった。1.発光材料であるアルミキノリノ-ル錯体の成膜速度が発光特性に与える影響を調べ、電荷輸送層と組み合わせた二層構造素子ではアルミキノリノ-ル錯体の成膜速度が遅いほど発光しきい電圧が低下することを明らかにした。発光スペクトルに差がみられないことから電荷輸送材料ジアミン誘導体とアルミキノリノ-ル錯体との電気的なコンタクトの違いが原因と考えられるが、現在詳細について検討を続けている。2.発光特性に及ぼすITO基板の影響を調べ、電子ビ-ム蒸着により成膜したITO基板を利用した素子はスパッタ法により成膜したITO基板に比べて発光しきい電圧が低くなることを明らかにした。これも発光スペクトルに変化がみられないので、ITOとジアミンとのコンタクトが大きく影響を及ぼすことを示している。以上の作成条件が発光特性に及ぼす影響の他に、電荷輸送層の電気特性の影響を検討するとともにこれらの成果を論文として発表する準備を現在進めている。本年度はITO基板の表面処理による劣化抑制効果と静電容量ー電圧(CーV)特性による界面キャリア注入現象の解明を主に行った。試料はITO透明電極/正孔輸送層(TPD)/発光層(アルミキノリノ-ル錯体)/AlもしくはMgである。以下に、本研究により得られた知見を簡単にまとめる。1.ITO電極を酸素プラズマやアルゴンプラズマに短時間表面を曝すことにより二層型発光素子の発光しきい電圧は低下した(3V程度)が、電流に対する発光効率の上昇は見られなかった。2.プラズマ表面処理は発光しきい電圧を低下されると共に初期の経時劣化を抑制することがわかった。3.プラズマ表面処理によりITOの仕事関数は処理しない値4.57eVに比べアルゴンの場合4.56eVとほとんど変化が見られず、酵素の場合に6.61eVとわずかに増加した。これは表面の酵素濃度に起因したものであるが、ITOからTPDへのホ-ル注入増加とは対応しない変化である。

4.ESCA測定によりプラズマ表面処理では表面の炭素濃度が減少することが明らかになり、Tangらが報告しているようなITO表面の有機物により汚染が原因である可能性が高い。5.二層試料のCーV特性はITOを正とする順方向でCの増加による極大値が観測される。この極大値の最大値は発光層単独のCと一致した。この極大値が観測される電圧は発光しきい電圧と一致した。6.極大値はCーV特性の繰り返しにより高電圧側に徐々にシフトする。7.CーV特性には測定周波数依存性があり、100kHzではCの変化は小さいが、発光特性には大きな変化は見られなかった。現在より詳細な検討を通して界面キャリアもモデルの構築している。今年度の目標である素子性能の高性能化により、電荷輸送材料にトリフェニルジアミン誘導体、発光材料にアルミキノリノール錯体を利用し、1)実用輝度レベルの発光を得るのに5V以下の低電圧駆動2)寿命数百時間3)面均一発光を達成する有機発光素子の作成が実現された。さらに高効率な発光素子を実現するために色素ドープ法を利用した発光素子の作成と発光機構の解明を検討した。発光層であるアルミキノリノール錯体にクマリンやDCMというレーザ色素およびスクアリリウムをドープした。前者がドープした色素の発光しか観測されないのに対して、後者はアルミキノリノール錯体の発光も観測された。しかしながら、発光効率では前者が上昇するのに対して、後者は必ずしも増加せず逆に減少した。この発光機構はイオン化ポテンシャルの測定と光学吸収特性およびけい光寿命の測定により検討を行った。その結果としてスクアリリウム色素と他の色素との分散性の違いが大きく影響していることが示唆された。この点は必ずしも直接的な実験結果が得られているとはいえないが、今後の検討により明らかにすることが可能であると考えられる。またけい光寿命の測定からアルミキノリノール錯体のけい光寿命が1ns未満、3ns、10ns以上ということを始めて明らかにした。特に他の色素をドープした場合にはアルミキノリノール錯体の長いけい光寿命成分が消失し、ゲスト色素にエネルギー移動を起こすことがわかった。しかし、短寿命成分は色素により減衰したり、しなかったりする。この機構はまだ不明である。もっとも短い成分は光励起の時のみに現れ、電界励起では寄与しないと考えられる。
ブラシノステロイド情報伝達による栄養成長制御機構の解明

植物生長の初期成長期と栄養成長期において、ブラシノステロイド欠損状況によって促進される光形態形成や葉緑体発達の制御機構は、ブラシノステロイド生理活性の大きな特徴の一つと考えられているが、その詳細な機構は不明な点が多く残されている。そこでブラシノステロイド生合成阻害剤Brzによる形態変化を指標にしてArabidopsis突然変異体の選抜と遺伝子単離を行い、ブラシノステロイド細胞内情報伝達経路の構成因子とその詳細な伝達機構の解明を試みている。暗所Brz存在下において発芽した野生型Arabidopsisは暗所下ながら光形態形成を示す条件下において光形態形成を示さない下胚軸徒長形質bil (Brz-insensitive-long hypocotyl)変異体をスクリーニングした所、Fast Neutron変異種子から半優性形質のbil5が得られた。またActivation Tagging lineから半優性のbil変異W15,W19の2種が単離された。これらの変異体では総じて、成熟個体ロゼッタ葉の上偏成長や茎の細倭小形質Slender Dwarf形質が観察された。W15とW19については花茎形成の初期にはbil5に類似した花茎伸長阻害様の形態を示すが、最終的には野生型に比べ、80%近くまで回復した花茎長と約2倍の花茎数の特徴的な形質が観察された。W15変異について、TAIL-PCR法によりT-DNAのゲノム上への挿入部位を特定し、T-DNAタグのGenotyping後、変異T-DNAタグの上下流約10kb以内に存在する遺伝子の発現量を解析した結果、DNA結合性ドメインを持つ新規遺伝子の発現が野生型に比べて増加していることを明らかにした。W19についてもW15と同様に一連のT-DNAタグ解析を行った結果、タグ近傍の機能未知の新規な細胞膜タンパク質の発現増加を明らかにした。ブラシノステロイドは発生・成長・生殖などの植物生長の多くの過程で重要な生理的役割を果たしていることが知られている。特に、初期成長期と栄養成長期において、ブラシノステロイド欠損状況によって促進される光形態形成や葉緑体発達の制御機構は、ブラシノステロイド生理活性の大きな特徴の一つと考えられている。そこで本年度はブラシノステロイド生合成P450酸化酵素阻害剤Brzによる形態変化を指標にしてArabidopsis突然変異体の選抜と遺伝子単離を行い、ブラシノステロイド細胞内情報伝達経路の構成因子とその詳細な伝達機構の解明を試みた。暗所Brz存在下において発芽した野生型Arabidopsisは暗所下ながら光形態形成を示す。本年度は、この条件下において光形態形成を示さない下胚軸徒長形質bil(Brz-insensitive-long hypocotyl)変異体をスクリーニングした所、Fast Neutron変異種子から半優性形質のd75が得られた。またActivation Tagging lineから半優性のbil変異W15,W19,T42の3種が単離された。またこれらの変異体では総じて、成熟個体ロゼッタ葉の上偏成長傾向が観察された。またbil5は花茎の伸長と肥大の両方向の発達阻害が認められた。また、Brzによる暗所下本葉形成促進変異体blf(Brz-acceralated leaf formation)のスクリーニングと形態観察を行った。これらのbil, blf変異体について、変異原因遺伝子の探索を試み、数種の候補遺伝子を同定した。
物理刺激に対する血管内皮細胞応答に関する薬理学的研究

内皮の正常な摘出ウサギ腸骨動脈およびイヌ腸間膜動脈を用いてドナー(donor)標本を作成し、これを組織容器に装着、管腔の内外を別々の栄養液で灌流し、実体顕微鏡により動脈の外径変化を記録した。内皮を除去したウサギ大動脈およびイヌ腸間膜動脈輪状標本を作成し、アッセイ(assay)標本とし、ドナー標本の内腔を灌流した栄養液をアッセイ標本に導き、その等尺性張力変化を記録した。ドナー標本の外膜側に血管収縮物質を投与したところ、ドナー標本は収縮し、同標本の灌流液はアッセイ標本を弛緩した。同弛緩はドナー標本の収縮に同期していた。ドナー標本の内皮除去ないし一酸化窒素合成酵素(NOS)阻害薬処置によって、弛緩は消失した。このことから、動脈収縮に伴って生じる血管内皮細胞に加えられたずり応力(shear stress)が、同細胞よりNOを産生・遊離し、アッセイ標本を弛緩すると考えられた。灌流液中のカルシウム除去により、アセチルコリンを用いた受容体刺激によるNO遊離は消失したのに対し、ずり応力によるNO遊離は影響されなかった。したがって、受容体刺激によるNOSの活性化は細胞外カルシウムに依存するのに対し、ずり応力による同酵素の活性化は細胞外カルシウムに依存しないことが明かとなった。他方、ずり応力によるNO遊離は、Na^+-H^+ポンプ阻害薬処置によって抑制され、培養内皮細胞において同阻害薬が細胞内カルシウムの変化を伴わない細胞内pHの低下を引きおこした事実から、細胞内の酸性化がずり応力によるNOSの活性化を抑制すると考えられた。さらに、チロシンキナーゼ阻害薬がずり応力によるNO遊離を抑制したことから、血管内皮に加えられた物理刺激からNOSの活性化に至る細胞内情報伝達系において、チロシン燐酸化の過程が介在すると考えられた。
卵巣癌の発癌に関与する遺伝子群の解明

我々は,従来のTRAP法と異なったPCRプライマーのデザインを考案し,このプライマーを蛍光標識し,オートシーケンサー上で電気永動ならびにコンピューター解析を行うことに成功した.テロメラーゼによって産生された階段状蛍光バンドは,フラグメント解析プログラムを用いてより正確にかつ簡便に定量可能となった.この新しく開発した測定系を用いて,卵巣癌細胞株,卵巣癌原発腫瘍・転移腫瘍・化学療法後再発腫瘍の新鮮手術標本ならびに病理組織標本のテロメラーゼ活性の量的評価を試みた.検討した6種類の卵巣癌細胞株では,予想されたとおり強いテロメラーゼ活性が認められた.しかし,卵巣癌新鮮手術標本ならびに病理組織標本では,安定した再現性を得ることができなかった.これは,組織抽出液中の反応阻害物質に起因すると考えられ,蛋白抽出法の改良に務めたが,期間内にはこの問題を克服することはできなかった.また,卵巣癌ならびに子宮癌の擦過細胞について,in situにおけるテロメラーゼ活性の検出を試み,preliminaryながら今後の臨床応用が期待できる結果を得た.今後さらに解析方法の確立に向けて改良を重ね,卵巣癌のテロメラーゼ活性の量的評価を行い,この結果を進行期・組織型・分子度などの臨床データならびに各種癌遺伝子・細胞期関連遺伝子の発現と照合することにより,テロメラーゼの発癌機構における役割および臨床応用の可能性を検討する予定である.我々は,従来のTRAP法と異なったPCRプライマーのデザインを考案し,このプライマーを蛍光標識し,オートシーケンサー上で電気永動ならびにコンピューター解析を行うことに成功した.テロメラーゼによって産生された階段状蛍光バンドは,フラグメント解析プログラムを用いてより正確にかつ簡便に定量可能となった.この新しく開発した測定系を用いて,卵巣癌細胞株,卵巣癌原発腫瘍・転移腫瘍・化学療法後再発腫瘍の新鮮手術標本ならびに病理組織標本のテロメラーゼ活性の量的評価を試みた.検討した6種類の卵巣癌細胞株では,予想されたとおり強いテロメラーゼ活性が認められた.しかし,卵巣癌新鮮手術標本ならびに病理組織標本では,安定した再現性を得ることができなかった.これは,組織抽出液中の反応阻害物質に起因すると考えられ,蛋白抽出法の改良に務めたが,期間内にはこの問題を克服することはできなかった.また,卵巣癌ならびに子宮癌の擦過細胞について,in situにおけるテロメラーゼ活性の検出を試み,preliminaryながら今後の臨床応用が期待できる結果を得た.今後さらに解析方法の確立に向けて改良を重ね,卵巣癌のテロメラーゼ活性の量的評価を行い,この結果を進行期・組織型・分子度などの臨床データならびに各種癌遺伝子・細胞期関連遺伝子の発現と照合することにより,テロメラーゼの発癌機構における役割および臨床応用の可能性を検討する予定である.今年度は解析方法の改良と卵巣癌検体の収集を中心に研究を進めた.PCRを利用したTRAPアッセイの開発によって,テロメラーゼ活性の測定感度の飛躍的に上昇したが,十分な測定値の定量性を得るには至っていなかった.我々は従来のPCRプライマーのデザインを改良し,Hela細胞株をモデルとして活性測定を繰り返した結果,10の4乗の細胞数の範囲で良好な細胞数依存の活性勾配が得られた.さらに,このプライマーを蛍光標識し,オートシーケンサー上で電気泳動ならびにコンピューター解析を行うことに成功した.テロメラーゼによって産生された階段状蛍光バンドは,フラグメント解析プログラムを用いてより正確に客観的に定量可能となった.同時に,卵巣癌細胞株,卵巣癌原発腫瘍・転移腫瘍・化学療法後再発腫瘍の新鮮手術標本ならびに病理組織標本の収集に努めた.これら検体は,多彩な組織型・進行期・癌遺伝子の発現を呈しており,量的のみならず質的にも今後の解析対象として十分耐えうるものと考えられる。次年度は,新しく開発した上記測定系を用いてテロメラーゼ活性の量的評価を行い,この結果を進行期・組織型・分化度などの臨床データならびに各種癌遺伝子・組織周期関連遺伝子の発現と照合することにより,テロメラーゼの発癌機構における役割および臨床応用の可能性を検討する予定である.前年度に我々は,従来のPCRプライマーのデザインを改良し,このプライマーを蛍光標識し,オートシーケンサー上で電気泳動ならびにコンピューター解析を行うことにより,正確にかつ簡便にテロメラーゼ活性を定量することを可能とした.今年度は,この新しく開発した測定系を用いて,卵巣癌細胞株,卵巣癌原発腫瘍・転移腫瘍・化学療法後再発腫瘍の新鮮手術標本ならびに病理組織標本のテロメラーゼ活性の量的評価を試みた.検討した6種類の卵巣癌細胞株では,予想されたとおりHela細胞株と同等の強いテロメラーゼ活性が認められた.しかし,卵巣癌新鮮手術標本ならびに病理組織標本では,安定した再現性を得ることができなかった.これは,組織抽出液中の反応阻害物質に起因すると考えられ,蛋白抽出法の改良に努めたが,期間内にはこの問題を克服することはできなかった.また,卵巣癌ならびに子宮癌の擦過細胞について,in Situにおけるテロメラーゼ活性の検出を試み,preliminaryながら今後の臨床応用が期待できる結果を得た.今後さらに解析方法の確立に向けて改良を重ね,卵巣癌のテロメラーゼ活性の量的評価を行い,この結果を進行期・組織型・分化度などの臨床データならびに各種癌遺伝子・細胞周期関連遺伝子の発現と照合することにより,テロメラーゼの発癌機構における役割および臨床応用の可能性を検討する予定である.
遺伝子多型が麻薬性鎮痛薬の鎮痛効果と副作用に及ぼす影響に関する臨床的研究

今回の研究において、ヒトμ-オピオイド受容体遺伝子OPRM1における118A/G多型が、麻薬感受性を低下させ、術後鎮痛に必要な麻薬の量を増加させることが再確認された。また、第2染色体上(2q33.3-2q34)の遺伝子多型が麻薬感受性や薬物依存と強く相関することが示された。すなわち同部のrs2952768の多型(T/C)において、Cアレル保有者では、手術後の鎮痛に要する麻薬の量が多い一方で、薬物依存には陥りにくい傾向がみられた。今回の成果は、個人化された疼痛および薬物依存の治療に結びつくと期待された。平成22年度は、埼玉医科大学国際医療センターのアイアールビーへの研究申請と認可、さらには埼玉医科大学の親アイアールビーへの研究申請と認可に時間を要したため、100症例の臨床データ集積目標中、84症例の臨床データに留まった。具体的には、腹腔鏡補助下大腸切除術を受ける患者86症例より研究同意を取得し、途中で開腹手術に移行した2症例を除外した84症例において、手術・全身麻酔中の麻薬(レミフェンタニル)の必要量、手術後24時間の患者自己管理鎮痛法(PCA)による麻薬(フェンタニル)必要量、術後2時間、4時間、6時間、12時間、18時間、24時間の痺痛(VAS)スケール、嘔気・嘔吐、呼吸抑制などの臨床データを集積するとともに、麻酔中に10mL採血して、DNA試料を採取した。最終目標として、Human Omni Express-12遺伝子網羅解析キットによる遺伝子網羅関連研究(GWAS)を設定したが、GWAS解析目標症例数(100症例)に達しなかったため、平成23年度早々に100例分のデータ集積時点でGWAS解析施行予定である。ただし、途申段階の遺伝子部分解析による予備試験により、セロトニン5・HT2A受容体の遺伝子多型、GIRKチャネルサブユニットGIRK3の遺伝子多型、μオピオイド受容体遺伝子の遺伝子多型が術後鎮痛薬の必要量に影響を及ぼす傾向が認められたため、その成果を下記学会および雑誌で発表した。平成23年度は、さらに症例を加え、平成24年3月15日時点で、腹腔鏡補助下大腸切除術を受ける患者179症例より研究同意を取得し、途中で開腹手術に移行した2症例を除外した177症例において、全身麻酔下手術中の麻薬(レミフェンタニル)の必要量、手術後2時間、4時間、6時間、12時間、18時間、24時間内の、患者自己管理鎮痛法(PCA)による麻薬(フェンタニル)必要量、術後2時間、4時間、6時間、12時間、18時間、24時間の疼痛(VAS)スケール、嘔気・嘔吐、呼吸抑制などの臨床データを集積するとともに、麻酔中に10mL採血して、DNA試料を採取した。最初の144症例におけるHuman OmniExpress-12遺伝子網羅解析キットによる約百万か所の遺伝子多型解析を実施し、遺伝子多型と関連する臨床的表現型(術中・術後の麻薬必要量や疼痛スケールなど)の検出を試みるゲノムワイド関連研究(GWAS)を実施している段階である。平成24年度は早々に目標である計300症例分のデータを集積し、科研費の期限内に研究成果を上げる事に注力する。最初の144症例の臨床表現型の解析では、術中平均レミフェンタニル必要量は、0.050.55μg/kg/分と患者間で約10倍の差が認められ、術後PCAフェンタニル必要量も、術後12時間の時点で220μg/kgとやはり、約10倍の差が認められた。術中平均レミフェンタニル必要量と術後PCAフェンタニル必要量の間には相関はなく、術中痛と術後痛の機序に差異がある事が示唆された。また、術中平均レミフェンタニル必要量や術後PCAフェンタニル必要量は、手術時間、年齢、性別との有意な相関が認められず、遺伝子レベルなど他の因子が大きく関与する事が示唆された。遺伝子多型解析との突き合わせに大いに期待している段階である。麻薬の鎮痛効果や麻薬の必要量には個人差が大きい。一定の手術を受け、かつ静脈内フェンタニルを使用した患者自己調節鎮痛法(PCA)による術後痛管理を受けた患者を対象として、術後のフェンタニル必要量と患者の遺伝子多型との関連をゲノムワイド関連解析によって検討した。1画一的で強い術後痛を生じる「下顎骨骨切り術」を受けた353人の患者において、GWASを施行し、第2番染色体長腕の「2q33.3-2q34」領域における「rs2952768」の遺伝子多型が手術後24時間における麻薬フェンタニル必要量と最も有意に関連していた。3腹腔鏡下大腸切除術を受け、術後静脈内フェンタニルPCAで疼痛治療を受けた患者350症例において現在GWASを施行中である。

年間手術数の制約もあり、GWASで意味のある解析結果が出るとされる目標症例数300に比べると、現段階で177症例とやや遅れている。ただし最初の144症例での遺伝子解析は施行しているので、その解析結果で麻薬の必要量などと有意に相関する遺伝子多型が同定できるものと期待している。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在の方法で症例を重ね、できるだけ精度の高い結果を出せるよう注力する。
鉄錯体によるPCET機構を含む生体型触媒的酸素還元反応

酸素分子の4電子還元による水への変換は、化学エネルギーの物理エネルギー(特に、電力)への変換を行う基本反応であり、燃料電池陰極(酸素還元)極触媒反応として重要である。本反応は多電子反応の典型例の一つであり、多様な反応が非選択的に起こる結果、いわゆる酸素活性種(O2-・,H2O2,・OH)などが副生するため、起電力の低下、固体電解質膜の劣化などを引き起こす。現在の実用燃料電池では便宜的に白金微粒子を触媒として用いているが、白金表面上では酸素の選択的還元はできないため酸素還元開始電位は約1V(vs.RHE)程度に留まり(過電圧>約0.2V)、実用的な負荷状態での電位はさらに大きく低下して0.7Vとなり、酸素還元の際に生じる自由エネルギーの約40%は熱となる。また、過酸化水素等の酸素活性種の発生が起こるため高価なフッ素系高分子を基軸とする電解質材料を必要としている。一方、生物体内では末端酸化酵素として知られているチトクロムc酸化酵素(CcO)等が高いエネルギー効率で化学エネルギーの変換を行っている。この酵素モデルにおいてはプロトン共役電子移動(PCET)が酸素還元に重要であり、鉄イオンに配位した酸素(スーパーオキソ錯体)を一電子還元する際の活性化エネルギーを極小化することと結論付けられた。そこでこれら知見を元に新たにPCETを可能とする様にプロトン・メディエーターとなるカルボキシル基を酸素代謝部位に修飾した鉄ポルフィリン錯体を合成し、その酸素還元機構を各種分光法(低温紫外可視、共鳴ラマン、ESR等)を用いて詳細に解明し、電気化学的評価を行った。プロトンメディエーターが存在すると鉄錯体およびその酸素付加体の還元電位は約60100mV正にシフトし、PCETが鉄錯体及びその酸素付加体の還元電位を大きく低下していることの定量的評価に成功した。次に、この分子触媒をカーボンブラック表面に固定し、電極上に固定することにより高い4電子還元効率(n=3.98)での酸素還元を達成し、白金触媒を大きく凌駕する結果を得た。1.プロトンメディエーターとなるカルボキシル基を修飾した鉄ポルフィリン誘導体の合成法の確立:イミダゾール軸配位子を鉄ポルフィリンに共有結合し、酸素反応部位上方にプロトンメディエーターとしてヒドロカルボキシル基(あるいはアルコキシカルボニル基)を固定した鉄ポルフィリン誘導体の合成法を確立した。2.プロトンメディエーターとなるカルボキシル基を修飾した鉄ポルフィリン誘導体を用いる酸素活性化反応の分光法による追跡:本研究で用いる分子触媒の規範としているヘム含有酵素における酸素活性化反応においては鉄錯体の酸素付加体の一電子還元とプロトン化によりヒドロペルオキシド鉄(III)(Compound 0)が反応中間体として生成する。本研究で用いるアルコキシカルボニル基ペンダントを有するヘム酸素付加体へ段階的な一電子還元とプロトン化により、それぞれend-on型ペルオキシヘム鉄(III)、次いでヒドロペルオキシ中間体が溶液中で選択的な生成が確認できた。従来、ペルオキシヘム鉄(III)はside-on型が熱力学的に安定とされており、極性ペンダント基を導入することによりend-on型が選択的に合成できたことは本研究で目的とする酸素活性化触媒反応にとり大きな進展である。3.電極に分子触媒を共有結合にて固定する際に必要な複数の極性官能基を有するアンカー分子の合成:本研究の最終目的は電極上での酸素還元の分子触媒の合成であり、その遂行上からは、酸性水溶液中で導電性電極表面上に分子触媒を固定するためのアンカー分子を必要とする。そこで、各種の極性官能基を複数個有するアンカー分子へ電子移動効率を評価するためにフェロセンを結合したモデル分子を合成しその電極上への修飾と電子移動効率の評価を行った。この実験により最適化したアンカー分子は酸素還元反応分子触媒部との共有結合により酸素の触媒的還元へと展開する。酸素分子の4電子還元による水への変換は、化学エネルギーの物理エネルギー(特に、電力)への変換を行う基本反応であり、燃料電池陰極(酸素還元極)触媒反応として重要である。生物体内では呼吸末端酸化酵素であるチトクロムc酸化酵素等が卑金属イオンを用いて高いエネルギー効率で化学エネルギーの変換を行っていることから、従来の白金粒子を触媒とした現行の燃料電池触媒のもつ欠点を補うために、卑金属錯体を用いた分子触媒の開発を目的として研究を行ってきた。本年度は次の目標で研究を進め、以下の成果を得た。(1)電極への固定のためのアンカー分子の合成:金属酸化物の表層をもつ電極への固定のために複数個のリン酸基を有するアンカー分子の合成を完了した。(2)酸素還元分子触媒の合成とアンカー分子の連結:既に合成法を確立している、プロトンメディエータターとして働くカルボキシル基を鉄ポルフィリン上方に有し、酸素活性化に必須のイミダゾール軸配位子を共有結合で固定したモデル分子(a)、およびプロトンメディエーターの役割を明らかにするために、この部位を持たないモデル分子(b)それぞれの合成を完了し、アンカー分子と結合しとした(それぞれ、分子触媒A,B)。(3)酸素還元分子触媒修飾電極の作成と電気化学評価:(2)において合成した電極への固定用アンカーを有する分子触媒BをITO電極上に修飾し、中性水溶液中での電気化学評価を行った。その結果、還元開始電位は十分高く可逆的で良好なCV波が観測されITO電極表面上の被覆率も評価した。

この結果により、分子触媒修飾電極として燃料電池酸素極触媒への展開に向けて基礎的な検討を成功裏に終えた。酸素分子の4電子還元による水への変換は、化学エネルギーの物理エネルギー(特に、電力)への変換を行う基本反応であり、燃料電池陰極(酸素還元)極触媒反応として重要である。本反応は多電子反応の典型例の一つであり、多様な反応が非選択的に起こる結果、いわゆる酸素活性種(O2-・,H2O2,・OH)などが副生するため、起電力の低下、固体電解質膜の劣化などを引き起こす。現在の実用燃料電池では便宜的に白金微粒子を触媒として用いているが、白金表面上では酸素の選択的還元はできないため酸素還元開始電位は約1V(vs.RHE)程度に留まり(過電圧>約0.2V)、実用的な負荷状態での電位はさらに大きく低下して0.7Vとなり、酸素還元の際に生じる自由エネルギーの約40%は熱となる。また、過酸化水素等の酸素活性種の発生が起こるため高価なフッ素系高分子を基軸とする電解質材料を必要としている。一方、生物体内では末端酸化酵素として知られているチトクロムc酸化酵素(CcO)等が高いエネルギー効率で化学エネルギーの変換を行っている。この酵素モデルにおいてはプロトン共役電子移動(PCET)が酸素還元に重要であり、鉄イオンに配位した酸素(スーパーオキソ錯体)を一電子還元する際の活性化エネルギーを極小化することと結論付けられた。そこでこれら知見を元に新たにPCETを可能とする様にプロトン・メディエーターとなるカルボキシル基を酸素代謝部位に修飾した鉄ポルフィリン錯体を合成し、その酸素還元機構を各種分光法(低温紫外可視、共鳴ラマン、ESR等)を用いて詳細に解明し、電気化学的評価を行った。プロトンメディエーターが存在すると鉄錯体およびその酸素付加体の還元電位は約60100mV正にシフトし、PCETが鉄錯体及びその酸素付加体の還元電位を大きく低下していることの定量的評価に成功した。次に、この分子触媒をカーボンブラック表面に固定し、電極上に固定することにより高い4電子還元効率(n=3.98)での酸素還元を達成し、白金触媒を大きく凌駕する結果を得た。
明暗の変化に適応するエッジ検出フィルタ特性

双極細胞の受容野は周辺野と中心野から構成される。以下、それぞれの受容野について、得られた結果をまとめる。周辺野:周辺野は水平細胞により形成される。そこで、水平細胞の受容野をコイ網膜を用いて調べた。最初に、細いスリット光で網膜面上を走査するという従来の方法を用いた。その結果、1)背景光照射直後には受容野はあまり変化しないが、5分以上背景光照射が経過すると受容野が徐々に縮小していくこと、および、2)暗順応した網膜よりも、明順応した網膜の方が受容野が小さい、という結果を得た。次に、m系列を用いて光を時空間で変調し、生じた応答と光信号との相関計算から、水平細胞の時空間受容野を求めた。その結果、(1)杆体系および錐体系水平細胞双方で、その時空間受容野が時間ラグの推移とともに縮小する事、(2)錐体系水平細胞の時空間受容野の縮小は、水平細胞から錘体への負帰還作用により生じる事を明らかにした。さらに画像シミュレーション実験から、受容野縮小は動きのある物体を見たときに生じる応答の残像を取り除くように機能することを示した。中心野:最初に電気生理学実験を行った。本実験の特徴は、長辺がほぼ中心受容野をカバーする0.2mmのスリット光(幅、0.05mm)で受容野を評価した事である。光強度が大きくなるに従い、および背景光照射により、受容野が大きくなる傾向が観察されたが、水平細胞に比べるとその変化は非常に小さい、という結果を得た。つぎに、双極細胞の形態に基づいたコンパートメントモデルを作製し、双極細胞間の結合抵抗と中心受容野との関係を調べた。その結果、1)双極細胞同士はギャップ結合を介して電気的に結合するが、樹状突起でのギャップ結合のコンダクタンスが増大しても、受容野の拡大はモデルでは空間定数=120μm程度で飽和する、2)双極細胞間の結合コンダクタンスは110nSと推定される、などの点を明らかにした。明暗の変化に適応するエッジ検出神経細胞(網膜双極細胞)の空間フィルタ特性を調べるための電気生理実験および計算機シミュレーション実験を行なった。網膜研究では空間フィルタのことを受容野とも呼ぶ。エッジ検出神経細胞の受容野は拮抗する中心野および周辺野から構成されるが、主に中心野の特性について調べた。電気生理実験:エッジ検出細胞には明所視に関与する錐体系と暗所視に関与する杆体系があるが、ここでは主に杆体系を対象とする。中心野特性のみを調べるため、小さなスリット光を(網膜面上での大きさ:0.05・0.2mm)をCRTディスプレイ上に表示し、網膜面上を走査した。その結果、以下の事がわかった。(1)スリット光刺激で生じた応答振幅が大きくなるにしたがい、測定された受容野も拡大する。この拡大を空間長さ定数で評価した場合、0.02790.0623mmの範囲で生じる。(2)背景光照射により、測定受容野は、空間長さ定数が0.050.066mmの範囲で拡大する。計算機シミュレーション実験:エッジ検出細胞の形態構造に着目したコンパートメントモデルを作成し、模擬的にスリット光照射することにより、中心野特性を調べた。その結果、エッジ検出細胞は樹状突起間で隣接する細胞と電気的結合を行なうが、この場合、電気的結合の抵抗が低下しても受容野の拡大がある大きさ以上は行かないように抑えられることが明らかになった。

このことは、中心野が外界の光景に適応して変化しても、空間分解能が極端に低下しないように制限を設けていることを示している。エッジ検出神経細胞(網膜双極細胞)の空間フィルタは中心野およびそれに拮抗する周辺野から構成される。本年は、各々の受容野に関して下記の2点の研究を遂行した。1.中心野:隣接する双極細胞は樹状突起および軸策終末でギャップ結合を介して電気的に結合している。導電性の中心野への影響を調べるため、形態に基づいたコンパートメントモデルをつくり、計算機シミュレーション実験を行った。モデルでは1個の双極細胞が5個の視細胞から入力を受ける。これを1個のユニットとし、総計25個のユニットを構成する。隣接する双極細胞を樹状突起、軸策終末それぞれで電気的に結合する。応答を細胞体で記録し、樹状突起での導電性を上げていくと受容野は拡大するが、ある値以上になると導電性を上げても拡大は飽和した。細胞体間に仮想的な電気的結合を形成した場合、電気的結合の導電性が上昇すると、受容野もそれに応じて拡大し、飽和は見られなかった。一方、軸策終末の導電性を変化させても、受容野はほとんど変化しない。これは、軸策終末から細胞体までが離れていることによる。ただし、軸索終末で応答を記録すると、軸索終末間での導電性の変化は受容野特性に影響する。したがって、軸策終末間の電気的結合は、双極細胞が応答を出力する際に影響すると言える。2.周辺野:双極細胞の周辺野は水平細胞で形成される。水平細胞には明所視に関与する錐体系および暗所視に関与する杆体系がある。それぞれで、受容野の動的な振る舞いを調べ、以下の結果を得た。(1)錐体系、杆体系水平細胞双方で、時空間受容野特性は時間の推移とともに縮小する。(2)錐体系水平細胞の受容野の縮小は、水平細胞から錐体への負帰還作用によって生じる。(3)杆体系水平細胞での受容野の縮小は、杆体レベルでの高域通過型フィルタ特性を反映している。(4)受容野縮小の機能として、動きのある物体を見たときの抑制が考えられる。本年度は、以下の2つの研究内容を遂行した。1)網膜双極細胞の形態と機能(中心受容野)との関連を、視細胞-水平細胞の神経回路網をモデル化し、計算機シミュレーション実験により調べた。その結果、以下の点が明らかになった。(1)双極細胞同士はギャップ結合を介して電気的に結合するが、樹状突起でのギャップ結合のコンダクタンスが増大しも、受容野の拡大は本モデルでは空間定数=120μm程度で飽和する。(2)軸策終末で受容野応答を記録した場合、軸策終末間での電気的結合のコンダクタンスが大きくなるにしたがい受容野は拡大するが、細胞体および樹状突起で記録したときは、コンダクタンスの受容野への影響は減少する。(3)細胞体から視細胞側への主突起が太い場合は、受容野は縮小する。2)隣接する双極細胞の突起間の結合タンダクタンスを、モデル実験により推定した。本モデルは、生体の視細胞-双極細胞回路網の形態的特徴に基づいて構築した。膜抵抗を生理学的に報告されている30,000Ωcm^2に設定したとき、1個の双極細胞モデルの入力抵抗は1.3GΩであった。この値は単離した双極細胞で生理学的に報告されている値の範囲である。この膜抵抗値を用いて、回路網モデルの入力抵抗から推定した結合コンダクタンスは110nSであった。
資産価格の決定および発見過程に関する実証研究:多国間の流動性と情報非対称性の影響

本研究プロジェクトの第1の目的「各種リスク・ファクターに対する資産価格の反応の検証」では、世界金融危機を対象に資産価格変動に対する流動性逼迫やカウンターパーティー・リスクの影響などを確認した。また、第2の目的「流動性とマーケット・マイクロストラクチャーとの関係に関する検証」に関しては、流動性や景気状態との観点から観察されるリターンリバーサルの特性を確認するとともに、ディスクロージャー規程の改定が私的情報による取引を減少させることで価格の安定化に寄与したことなどを発見した。本研究プロジェクトの第1の研究目的,「各種リスク・ファクターに対する資産価格の反応の検証」に関して,分担者大野は主要7ヵ国の社債利回り,および信用リスク指標,流動性リスク指標を収集し,利回りスプレッドのリスク・ファクターに関する反応を検証するための準備をした。分担者伊藤はリスク・ファクターとボラティリティーの関係を検証するために実証モデルの検討を行った。また,分担者大野は日米の流動性が株価と為替レートに与える影響や資産問の相関関係に対する資本移動の影響などについても検証し,米国の流動性,特に流動性が縮小傾向にある時期に株価や為替レートへの影響度が拡大すること,LTCM危機など国際資本市場の-時的な流動性危機の発生時よりもITバブル崩壊のように実体経済の減速をともなう時期のほうが株価と為替レートの相関の変化が顕著であるとの結果を得た。第2の研究目的,「市場制度の構造的問題と流動性に与える影響の検証」に関して,分担者徳永は日本企業に関するティックデータを収集し,イントラディ・イベントスタディの準備を行うとともに,短期リターンリバーサルと流動性の関係について検証した。また,分担者久保田と分担者徳永は慶応大学和田氏とともに企業の期待収益率が情報効率的市場のランダムウオークに従うかを調べ,小企業を含むポートフォリオでは正の相関が存在すること,一方個別銘柄については負の相関が見られることを発見した。企業の大小は,資本市揚における情報の伝播の差異にも影響を与える。これを見るため,分担者久保田は早稲田大学竹原氏とともに,ティックデータを用いて私的情報による取引がどれだけ大きいかを識別するPIN変数の推定を行っている。この研究成果は国際学会において学会賞を受賞している。本研究プロジェクトの第1の研究目的、「各種リスク・ファクターに対する資産価格の反応の検証」に関して、分担者大野は世界的な金融危機が発生した直近の平成20年度まで主要7力国の社債利回り、および信用リスク指標、流動性リスク指標に関するデータを更新し、利回りスプレッドのリスク・ファクターに関する分析に着手した。分担者大野はまた、海外投資家の対日株式投資データを利用し、市場が下落局面にあり海外投資家の対日投資が減少する時期において国際的な株安連鎖現象が顕著になるとの結果を得た。分担者伊藤はLIBOR-OISスプレッドに代表されるリスクプレミアム指標と投資収益率のボラティリティの相関を分析することにより、ボラティリティが包含する経済的意味(informational contents)の解釈を試みた。第2の研究目的、「市場制度の構造的問題と流動性に与える影響の検証」に関して、分担者徳永は日本企業に関するティックデータを更新し、短期リターンリバーサルと流動性の関係に関するイントラディ・イベントスタディに着手するとともに、モメンタム/コントラリアン戦略に関する研究を整理した。連携研究者久保田は早稲田大学竹原氏とともに、日次データを用いて、企業のシステマティックリスクがファマ=フレンチの3ファクターに加えて、流動性とコントラリアンファクターの2ファクターあることを明らかにした(アメリカ個人投資家協会最優秀論文賞受賞)。また、分担者徳永と連携研究者久保田は、慶応大学和田賢治氏との共同研究で、企業の収益率が、米国と異なる時系列構造を持っていることを発見し、上の研究と整合的であるコントラリアシ傾向が、企業のリターンの時系列変化に見られることを明らかにした。代表者丸は、証券市場の情報の非対称性、流動性、投資家行動との関係に関して総括を行っている。平成21年度は本研究プロジェクトの第1の目的「各種リスク・ファクターに対する資産価格の反応の検証」および第2の目的「市場制度の構造的問題と流動性に与える影響の検証」に関する分析を整理し、その成果を報告書として刊行した。なお、報告書に掲載した成果は内外の学会等にて報告した。
格子QCDにおけるクォークを含んだ繰り込み群変換

この研究は、動的クォークの対生成・対消滅効果を取り入れた、近似なしの量子色力学(フルQCD)における改良された格子作用を、繰り込み群変換によって研究することを目的としている。格子作用のゲージ部分は格子間隔の2次以上の誤差しか持っておらず、格子間隔の1次の誤差を持つクォーク部分のみを改良することがしばしば行われてきたが、格子化によるカイラル対称性の破れはダブラーの寄与であり、単純な次数勘定では改良の程度は決定できない。ダブラーの効果を押さえるためには、クォークの背景場となるゲージ配位のなめらかさが重要な役割を果たすと考えられ、繰り込み群変換が配意のなめらかさに関して直接改良効果を持つことから、ゲージ部分を繰り込み群で改良することが有効と考えられる。そこで、格子作用のゲージ部分については、クォークを含まない場合の繰り込み群に基づいた改良された作用を採用し、クォーク部分では、摂動論的な研究に基づく改良された作用を使った場合の、相構造や改良の程度をテストした。第一年度は準備研究として、格子作用の改良の効果が、ダイナミカルなクォークの効果を取り入れたフルQCDの諸性質にどのような影響をもつかを、格子作用のゲージ部分とクォーク部分それぞれについて標準作用と比較した。これにより、ゲージ部分とクォーク部分両方を改良する必要性が確認された。第二年度以降はこの作用を使った大規模計算を行い、ハドロンスペクトルやクォーク質量、静的クォークポテンシャル、U(1)問題、重いクォークを含むハドロンの質量や崩壊係数、有限温度QCDの圧力やエネルギー密度等の計算を実行した。それにより、動的クォーク効果と格子作用の改良の重要性を示した。この研究の目的は、ダイナミカルなクォークの効果を取り入れた、近似なしの量子色力学(フルQCD)における相構造と改良された格子作用を、クォークも含めた繰り込み群変換によって研究することにある。本年度は、第一段階として、フェルミオンを含むブロック変換を理論的に検討し、特に、1997-8年頃から活発な研究が始まったGinzberg-Wilsonフェルミオンのカイラル対称性とブロック変換の関連を調査した。テスト用のプログラム開発は進行中である。また、本研究課題に関連して以下の研究を行なった。格子作用の改良の効果が、ダイナミガルなクォークの効果を取り入れたフルQCDにおける相構造にどのような影響をもつかを、格子作用のゲージ部分とクォーク部分それぞれについて調べた。我々の最終的な目標のひとつは、フルQCDでクォークも含めた繰り込み群変換を調べ、精度の高い改良された作用の形を探ることにあるが、そうした研究はまだ十分なされていないので、ここでは、ゲージ部分については、クォークを含まない場合の繰り込み群に基づいた改良された作用を採用し、クォーク部分では、摂動論的な研究に基づく改良された作用を使った。これらと標準作用との4種類の組み合わせをシミュレーションで比較研究し、ゲージ部分とクォーク部分で改良の効果が現れる物理量が異なっており、現在の計算機能力でシミュレーション可能な粗い格子で有用な予言を引き出すためには、どちらも改良しなければならないことを示した。この組み合わせによって、ハドロンの諸性質がどこまで導けるかの研究、および、この組み合わせの場合のQCDの相構造の研究も進行中である。フルQCDの計算は膨大な計算時間を要求するので、第一段階として、格子作用のゲージ部分については、クォークを含まない場合の繰り込み群に基づいた改良された作用を採用し、クォーク部分では、摂動論的な研究に基づく改良された作用を使った場合の、相構造や改良の程度をテストした。

本来ゲージ部分は格子間隔の2次以上の誤差しか持っておらず、格子間隔の1次の誤差を持つクォーク部分のみを改良することがしばしば行われていたが、カイラル対称性の破れなど、クォークの背景場となるゲージ配位のなめらかさが重要な役割を果たす場合が多く、単純な次数勘定では改良の程度は決定できない。配位のなめらかさに関して繰り込み群変換が直接改良効果を持つことから、ゲージ部分を繰り込み群で改良することが有効と考えられる。第一年度に行った準備的な比較研究によって、上記のようにゲージ部分とクォーク部分両方を改良する事の有効性が確認された。これにより、現在の計算機能力でも、格子間隔が有限であることに依る誤差を抑えた、系統的研究を行いうる可能性が開かれた。本年度はそれにひき続き、この作用を使った大規模計算を行い、ハドロンスペクトルやクォーク質量、崩壊係数等の様々な物理量の計算において、動的クォークを正しく取り入れることの重要性を示した。また、格子カイラルフェルミオンとブロック変換(繰り込み群変換)の関連を理論的に研究することも進行中である。この研究は、動的クォークの対生成・対消滅効果を取り入れた、近似なしの量子色力学(フルQCD)における改良された格子作用を、繰り込み群変換によって研究することを目的としている。格子作用のゲージ部分は格子間隔の2次以上の誤差しか持っておらず、格子間隔の1次の誤差を持つクォーク部分のみを改良することがしばしば行われてきた。しかし、格子化によるクォークのカイラル対称性の破れはダブラーの寄与であり、単純な次数勘定では改良の程度は決定できない。ダブラーの効果を押さえるためには、クォークの背景場となるゲージ配位のなめらかさが重要な役割を果たすと考えられる。そこで、格子作用のゲージ部分については、クォークを含まない場合の繰り込み群に基づいた改良された作用を採用し、クォーク部分では、摂動論的な研究に基づく改良された作用を使った場合の、相構造や改良の程度をテストした。第二年度以降はこの作用を使った大規模計算を行い、ハドロンスペクトルやクォーク質量、崩壊係数、有限温度の圧力やエネルギー密度等の様々な物理量の計算を実行した。それにより、動的クォーク効果と格子作用の改良の重要性を示した。