hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
壁乱流における縦渦発生の局所的制御の研究

壁乱流中に発生する微細組織構造の局所制御の基礎的知見を得るために、壁近傍を操作した場合の乱れ特性の変化を直接シミュレーションにより評価した。スパン方向に振動壁を持つ溝乱流場では、振動壁により縦渦上流端でのスパン方向のせん断層の流れ方向への変換が抑制されることで、縦渦自身への渦の供給が妨げられ、縦渦の発生・維持が抑制されることが分かった。粗面壁を持つ溝乱流場では、壁近傍に砂粒粗さとリブを配置した場合について検討した。壁近傍では粗面により縦渦構造の発生は抑制され、また要素形状を反映した組織渦構造の発生が起こるが、壁近傍の乱れの巨視的特性への影響は少なく、従来から考えられている縦渦の様な強い組織構造によらなくとも運動量交換が行われることを確認した。また、壁近傍での乱れの変化の影響は遠くに及ばず、壁遠方場の乱れ特性は巨視的尺度でスケーリングされることを確認した。乱流摩擦抵抗の低減のために粘性力に比例する外力を与え、壁近傍の乱れ構造を抑制した。高/低レイノルズ数の場合との比較から、壁近傍だけの抑制でも有効な抵抗削減が図られることを示した。また、この場合も壁近傍を操作した影響は壁近傍内に収まり、遠方では巨視的尺度でスケールされることを示した。さらに、最小渦スケールでスケーリングした結果、壁遠方場でもチューブ状の微細渦構造が発生していることが確認され、壁近傍から壁遠方場にいたる全領域で微細渦構造が発生し、それらが群を形成していることを明らかにした。壁近傍から遠方場までの乱れ構造を抑制した場合を評価することならびに、高分子材を添加した場合の抵抗削減効果の解明のため、離散要素(球-バネモデル)を投入した大規模シュレーションを行った。その結果、計算結果は実験事実と整合し、乱れの再配分効果の抑制が抵抗削減の要因であることを明らかにした。本研究は,壁面近傍における乱流渦構造の解析ならびに乱流の直接シミュレーション技術(DNS)を基礎として,壁近傍の乱流渦を制御する方法論の創出を目的としている.壁面での渦操作が壁乱流に及ぼす影響を,平行平板間乱流(チャンネル乱流)における三種類の要素に対して数値実験を実施し,シミュレートされた乱流場に対して壁面近傍の縦渦のダイナミックスに着目した解析を行った.粗面壁を有する乱流場については,粗さ要素モデルを用いたDNS手法を開発し,粗面壁に沿う乱流構造の解析を行った.その結果,粗面壁固有の対数速度分布が得られ,実権結果と符合することが確認された.また,粗さ要素により組織構造の発達は抑制されるが,壁近傍場上部の大規模渦構造が活性化するため,壁近傍での渦の発生そのものは活発になり,摩擦抵抗が増大することがわかった.振動壁による抵抗削減に関しては,壁をスパン方向に強制的に振動させたばあいのDNSを行った.振動壁により,縦渦上流端部におけるせん断層のre-orientationが妨げられ,縦渦自身への渦供給が減り,渦の発生・発達が抑制されることがわかった.壁面への植毛の影響について,離散要素(球-ばね要素モデル)を用いたDNSを行った.高分子を添加した乱流場で実現される最大限速度に匹敵する抵抗削減効果が得られ,植毛などによる壁近傍の渦構造の操作により十分か抵抗低減が可能であることが示された.壁乱流中に発生する微細組織構造の局所制御の基礎的知見を得るために、壁近傍を操作した場合の乱れ特性の変化を直接シミュレーションにより評価した。

粗面壁を持つ溝乱流場では、壁近傍に砂粒粗さとリブを配置した場合について検討した。壁近傍では粗面により縦渦構造の発生は抑制され、また要素形状を反映した組織渦構造の発生が起こるが、壁近傍の乱れの巨視的特性への影響は少なく、従来から考えられている縦渦の様な強い組織構造によらなくとも運動量交換が行われることを確認した。また、壁近傍での乱れの変化の影響は遠くに及ばず、壁遠方場の乱れ特性は巨視的尺度でスケーリングされることを確認した。乱流摩擦抵抗の低減のために粘性力に比例する外力を与え、壁近傍の乱れ構造を抑制した。高/低レイノルズ数の場合との比較から、壁近傍だけの抑制でも有効な抵抗削減が図られることを示した。また、この場合も壁近傍を操作した影響は壁近傍内に収まり、遠方では巨視的尺度でスケールされることを示した。さらに、最小渦スケールでスケーリングした結果、壁遠方場でもチューブ状の微細渦構造が発生していることが確認され、壁近傍から壁遠方場にいたる全領域で微細渦構造が発生し、それらが群を形成していることを明らかにした。壁近傍から遠方場までの乱れ構造を抑制した場合を評価することならびに、高分子材を添加した場合の抵抗削減効果の解明のため、離散要素(球一バネモデル)を投入した大規模シュレーションを行った。その結果、計算結果は実験事実と整合し、乱れの再配分効果の抑制が抵抗削減の要因であることを明らかにした。
ラット可移植性褐色細胞腫によるCa拮抗剤、ATPの降圧作用の研究

最初に、ラット褐色細胞腫モデルの作成を試みた。10-12週歳のNew EnglandDeaconnessHospitalラット(雄)の肩甲骨間にラット褐色細胞腫細胞(PC-12)を0.5×10^6個接種したところ、接種34週目から生着した腫瘍が触知でき、4週で尿中カテコラミン排泄量の増加が認められ、特にノルエピネフリン、ドーパミンとその代謝産物の増加した。56週から血圧・脈拍の上昇が認められ、動物モデルの作成に成功した。そこでこの動物モデルを用いて、α遮断薬であるプラゾシンとCa拮抗剤であるニフェジピンを投与し、その降圧効果及びカテコラミン代謝への影響について検討した。ラットを第1群:対照群、第2群:接種群(未治療群)、第3群:接種群(プラゾシン投与群)、第4群:接種群(ニフェジピン投与群)の4群に分類し、接種群にはPC-12を接種し、第3、4群には接種4週目から降圧剤投与を開始した。8週目には3、4群で同程度の降圧効果は認められたが対照群と同程度までは低下しなかった。また尿中カテコラミン排泄量は接種群間で差異は無かった。細胞接種8週目に全ラットを屠殺し、腫瘍及び心、腎を摘出して生化学的、組織学的検討を行ったところ、腫瘍内カテコラミン濃度は降圧剤投与群で低い傾向がみられたが有意ではなく、電顕像でも細胞内カテコラミン顆粒の数や大きさに差異は認められなかった。また、心・腎における高血圧性変化についても明らかな違いは認められなかった。ラット褐色細胞腫モデルにおいて、プラゾシン、ニフェジピンはそれぞれ降圧効果を認めるが十分ではなく、カテコラミン代謝に対する影響はないと思われた。平成3年度はラット可移植性褐色細胞腫の動物モデルの作製を行った。まずPC12ラット褐色細胞腫(ATCC)の細胞培養を行い、培養液、培養細胞中のカテコ-ルアミン濃度(3分画)を測定したところ、ノルエピネフィリンが優位に細胞内で産生されていることが確認された。次に、PC12細胞0.5×10^6個を体重300gのNEDHラット10頭に移植し、2、4、6、8週に体重、血圧、尿中カテコ-ルアミン排泄量を測定した。また、6、8週に5頭づつラットを屠殺し腫瘍を摘出しその重量を測定するとともに組織内カテコ-ルアミン濃度も測定した。細胞接種群では、4週目より腫瘍が小豆大に触れ、6週目には径1cm、8週目には径2cmと腫瘍の発育が認められた。血圧の上昇も8週目に認められ収縮期血圧が180mmHg以上であった。また、腫瘍の発育と共に尿中カテコ-ルアミン排泄量も増加し、特にノルエピネフィリンは6週目より有意に増加していた。体重は細胞接種群の増加が不良であり、腫瘍が顕著に増大する68週にかけては変化しないか、もしくは減少していた。摘出した腫瘍は、充実性でその割面は一部壊死している部分も認められた。光顕的には腫瘍の核は大きくサイズは小型の細胞で細胞培養中のPC12と類似した形態を示し移植が成功したものと思われた。現在、重クロム酸染色、及び電子顕微鏡標本を作製中であり、特に電顕的には画像解析装置を用いて腫瘍瘍の細胞面積、カテコ-ルアミン顆粒の大きそ、細胞内の数等を検討する予定である。以上のように、PC12細胞を使った褐色細胞腫のモデル作製はほぼ完了した。今後はこのモデルを使って薬剤への反応などを検討する予定である。

平成3年度に,ラット褐色細胞腫細胞(PC-12)をラットに接種し,動物モデルを作成したところ,細胞接種4週間目から,腫瘍の触知,尿中カテコールアミン排泄量の増加,血圧・脈拍の上昇が認められた。そこで今回は,この動物モデルを使用して,降圧剤(α庶断薬,Ca拮抗剤)を投与し,その降圧効果,カテコールアミン代謝への影響について検討した。体重300gのNEDH(New England Deaconness Hospital)ラット20頭を5頭ずつ4群に分類した。第1群は対照群とし,第24群はPC-12接種群として,細胞を0.5×10^6個接種した。第3,4群は,接種4週間後に,それぞれプラゾシン(1mg/kg/Day),ニフェジピン(3mg/kg/Day)の経口投与を開始し,屠殺する8週間目まで行った。血圧については,8週間目に,収縮血圧が150170台に明らかに上昇したのに対し,第3,4群では,140150台と有意に上昇が仰制された。脈拍についても,同様に3,4群で上昇の仰制が認められた。尿中カテコールアミン排泄量は,24群で4週間目から増加がみられ,明らかな有意差が認められなかった。腫瘍重量については,接種8週間目に屠殺してから測定したところ,1020gで,24群間に有意差はみられなかった。しかし,腫瘍内カテコールアミン濃度は,第2群に比べ,3,4群で低い傾向が認められた。今後,電顕的に画像解析による腫瘍内カテコールアミン顆粒の数,体積について検討し,その原因について考察する予定である。また,平成5年度には,この動物モデルを使用して,ATP投与を行う計画である。平成4年度に行ったラット褐色細胞腫モデルにおける降圧剤投与実験の結果を踏まえ、摘出臓器について組織学的検討を行った。体重300gのNew England Deaconness Hospitalラットを用いて次の4群を作った。第1群:対照群5頭。第2群:接種群(未治療群)5頭。第3群:接種群(プラゾシン投与群)5頭。第4群:接種群(ニフェジピン投与群)5頭。第24群の接種群にはラット褐色細胞腫細胞(PC-12)を接種し、第3、4群には接種4週目に降圧剤投与を開始した。接種8週目に全ラットを屠殺し、腫瘍(褐色細胞腫)および心、腎を摘出した。腫瘍については、重量は1020gで接種群間に差異はなかった。組織内カテコラミン濃度は、第2群に比べ第3、4群で低い傾向がみられたが、クロム親和性反応は全て陰性だった。光顕像では腫瘍細胞は不均一にまばらに配列し、広範囲に変性、壊死が認められた。電顕標本として不適当と思われたが作成したところ、細胞内カテコラミン顆粒が僅かに認められた。その数や大きさについては各群間で差異は認められなかった。また、血圧上昇が第2群に比べ第3、4群で有意に抑制されたことから、心、腎における高血圧性変化について検討を行った。心については、対照群と比較し接種群で重量の増大と左室、心室中核の肥大が認められ、光顕像では間質の繊維化が認められたが接種群間での明らかな違いはなかった。腎については、各群間での重量の差はなく、光顕像では接種群で細動脈の肥厚がみられたが接種群間での違いは認められなかった。ラット褐色細胞腫モデルにおいてプラゾシン、ニフェジピンは降圧効果を有するが、カテコラミン代謝には影響を与えず、心、腎における高血圧性変化に対する明らかな抑止効果もみられなかった。
環境に依存して行動を制御する線条体直接路・間接路の機能の解明

本研究は、大脳基底核の中心的な神経核である線条体が、環境に依存した正確な行動の制御に対してどのような役割を果たすのかを明らかにする。その為、弁別学習との関与が示唆される線条体背側部に着目し、経路選択的な神経回路操作技術を応用し、線条体投射ニューロンによる弁別学習の制御機構解明に取り組む。弁別学習の障害は、パーキンソン病患者において高次機能障害の一症状として観察される事から、弁別学習における線条体を媒介する制御機構の解明は、高次機能障害の新しい治療法へとつながる基盤となる事が期待される。
重力で結合した多体振動子における協同現象と自己組織化

1次元振動子系として進化を調べる数値計算コードを作成し、位相空間での振る舞いを調べた。また、2次元回転系で、中心力場中での自己重力相互作用する粒子系の進化を調べるための重力多体計算コードを作成し、無衝突粒子回転円盤において、粒子数1000から10000個程度で、非定常渦巻き構造を再現した。その構成要素(粒子)の集団運動の解析から、角運動量-Jacobi積分空間において、非定常渦巻き構造の粒子は円運動から制限される領域から大きく外れずに、非線形振動することがわかった。これは渦巻き構造に起因する重力ポテンシャル自体の摂動が引き起こすレゾナンスによる粒子散乱が構造形成の主因ではないことを示唆する。長距離相互作用で結合した多自由度振動子系での自発的構造形成として、銀河の恒星系円盤中の非定常渦巻構造(spiral arm)があり、それを構成する非線形エピサイクリック振動する粒子の存在が指摘されている(Baba et al. 2014)。その物理を調べるため、本年度は自己重力かつ無衝突系である恒星系での力学進化のモデル化を行った。本来は2次元もしくは3次元の現象であるが、1次元振動子系に自由度を落とした振動子系の進化を調べる数値計算コードを作成し、その進化を調べた。また、回転系であることも本質的であるので、2次元中心力場のもとでのN=100程度の自己重力相互作用する粒子系の進化の数値シミュレーションを行い、動的クラスターの形成の物理を調べた。これらを調べるための計算機システムを構築した。2016年3月にメルボルン工科大学(オーストラリア)に出張し、銀河中心領域のN体系の力学進化と構造形成に関する議論を行った。当初予定したエフォート率より、本研究に割ける時間が減ったことと、粒子系シミュレーションにおいて予期しないバグの解決に時間が取られたことによる。第一年度に自己重力かつ無衝突系である恒星系の力学進化のモデル化を行った。本来2次元、もしくは3次元の現象だが、1次元振動子系として進化を調べる数値計算コードを作成し、位相空間での振る舞いを調べた。また、2次元回転系で、中心力場の元でのN=100程度の自己重力相互作用する粒子径の進化を調べるための重力多体コードを作成した。2016年3月にメルボルン工科大学(オーストラリア)において、銀河中心領域の自己重力多体系の力学進化と構造形成についての議論を行った。第二年度は、2次元の無衝突粒子回転円盤において、重力同様逆2乗則に従う相互作用を計算し、N=1000-10000程度で非定常渦巻き構造を再現した。その構成要素(粒子)の集団運動に関して詳細に解析したところ、角運動量ーJacobi積分空間において、非定常渦巻き構造の粒子は円運動から制限される領域から大きく外れずに振動運動することがわかった。これは、渦巻き構造に起因するポテンシャル摂動が起こすレゾナンスによる粒子の散乱が構造形成に効いているのではないことを示唆する。しかし、E-J空間で非線形振動運動をする粒子群の自己発現的な構造や非線形振動と、実空間の非定常構造とは直接の関連については不明であり、今後の研究が必要である。研究費は数値実験のシステム構築のための部品、および北海道大学において、関連研究者と銀河中心領域における重力多体系の構造形成についての議論のための旅費に用いた。2次元回転系粒子のE-J平面での振る舞いの解析を進め、1次元系の振動子系の協同現象に関する先行研究を参考に、相関構造の自発形成のメカニズムを探る。また、本学科の非線形物理研究室に新スタッフとも協力する。
植物細胞におけるカルシウムイオン集類システムの解析

植物細胞では、主要なカルシウムプールは液胞である。液胞内Ca^<2+>濃度は数mM、細胞質Ca^<2+>濃度は0.1-0.2μMと報告されている。液胞へのCa^<2+>能動輸送には、Ca^<2+>-ATPaseとCa^<2+>/H^+の2つの装置が関与している。前者はATPのエネルギーを利用し、後者は液胞膜H^+-ATPaseとH^+-pyrophoshataseが形成する△pHを利用する。ヤエナリ胚軸から液胞膜を調整し、^<45>Caを用いたメンブレンろ過法で輸送体の酵素学的性質を明らかにした。Ca^<2+>-ATPaseは、ATPのみを基質とし、1mMのATPで最大活性が得られた。膜小胞への取込み活性はH^+イオノフォアであるCCCPで阻害されずA23187で強く阻害される。また、バナジン酸により部分的に阻害された。酵素の最大反応速度は6.9nmol/min/mg proteln、Ca^<2+>に対するKmは2.6μM、ATPに対するKmは42.9μMであった。一方、Ca^<2+>/H^+対向輸送体の活性は、CCCP、A23187で完全に阻害された。基質濃度-活性の曲線はS字を示し、Ca^<2+>低濃度では活性は低く、10μM以上で高い活性を示した。最大反応速度は21.2nmol/mln/mg proteln、Ca^<2+>に対するKmは24.5μMであった。本研究は、ヤエナリ胚軸の液胞膜にCa^<2+>-ATPaseとCa^<2+>/H^+対向輸送体の2つのカルシウム能動輸送系が存在することを明らかにした。さらに、Ca^<2+>低濃度ではCa^<2+>-ATPaseの機能が高く、高濃度Ca^<2+>kの条件ではCa^<2+>/H^+対向輸送体が高い活性を示すことを明らかにした。実際の細胞において、細胞質Ca^<2+>濃度を低く保つ役割において、対向輸送体は大量輸送体として機能し、Ca^<2+>-ATPaseは微調整をする役割を担っていると考えられる。現在、Ca^<2+>/H^+対向輸送体のcDNAクローニングを進めており、間もなく一次構造が明らかになる。カルシウムイオンは細胞増殖、分化、ストレス応答の調節、通常の細胞機能の調節など多様な機能を果たす。細胞質Ca^<2+>は低濃度に抑制されており、刺激に応答して瞬時にCa^<2+>濃度を上昇させて酵素等の機能を調節する。Ca^<2+>は細胞外と細胞内Ca^<2+>集積部位から供給され、情報伝達が完了すると再び回収される。植物の場合、細胞壁画分と液胞がCa^<2+>の主要な集積部位となっている。

液胞への能動輸送はCa^<2+>/H^+対向輸送、細胞外への排出はCa^<2+>-ATPaseにより行われる。本研究では液胞に焦点をあて、液胞へのCa^<2+>能動輸送系とCa^<2+>蓄積に関する解析を進めている。同時に、Ca^<2+>能動輸送に関与するプロトンポンプ、H^+-ATPaseとH^+-ピロホスファターゼ(H^+-PPase)の解析も行った。ヤエナリおよびダイコンから調製した液胞膜を用いた実験では、数μMレベルのCa^<2+>を反応液に添加することにより膜小胞へのCa^<2+>の取込み活性が測定された。H^+-ATPaseとH^+-PPaseいずれのプロトンポンプを駆動してH^+勾配を形成させても同程度の活性が見られた。Ca^<2+>の輸送速度は、ATPaseあるいはPPaseによるH^+の輸送速度以上であった。現在、このCa^<2+>/H^+対向輸送系の可溶化とリポソームへの再構成系を確立しつつある。一方、液胞のCa^<2+>貯蔵機能に関連して、新規のCa^<2+>結合タンパク質(45kD)を見出し、精製した。液胞膜とは静電的に弱く結合しており、単分子として存在していると推定される。液胞のCa^<2+>貯蔵機能を促進するか否かを膜小胞および再構成系を用いて検討中である。なお、Ca^<2+>/H^+対向輸送系を駆動するH^+-PPase(80KD)については、cDNAをクローニングし一次構造を明らかにした。次年度は、Ca^<2+>/H^+対向輸送系の単離・同定、液胞Ca^<2+>結合タンパク質のクローニング,一次構造解析を中心に実験を進める。植物細胞では、主要なカルシウムプールは液胞である。液胞内Ca^<2+>濃度は数mM、細胞質Ca^<2+>濃度は0.1-0.2μMと報告されている。液胞へのCa^<2+>能動輸送には、Ca^<2+>-ATPaseとCa^<2+>/H^+の2つの装置が関与している。前者はATPのエネルギーを利用し、後者は液胞膜H^+-ATPaseとH^+-pyrophosphataseが形成する△pHを利用する。ヤエナリ胚軸から液胞膜を調整し、^<45>Caを用いたメンブレンろ過法で輸送体の酵素学的性質を明らかにした。Ca^<2+>-ATPaseは、ATPのみを基質とし、1mMのATPで最大活性が得られた。膜小胞への取込み活性はH^+イオノフォアであるCCCPで阻害されずA23187で強く阻害される。また、バナジン酸により部分的に阻害された。酵素の最大反応速度は6.9nmol/min/mg protein、Ca^<2+>に対するKmは2.6μM、ATPに対するKmは42.9μMであった。一方、Ca^<2+>/H^+対向輸送体の活性は、CCCP、A23187で完全に阻害された。基質濃度-活性の曲線はS字を示し、Ca^<2+>低濃度では活性は低く、10μM以上で高い活性を示した。最大反応速度は21.2nmol/min/mg protein、Ca^<2+>に対するKmは24.5μMであった。本研究は、ヤエナリ胚軸の液胞膜にCa^<2+>-ATPaseとCa^<2+>/H^+対向輸送体の2つのカルシウム能動輸送系が存在することを明らかにした。さらに、Ca^<2+>低濃度ではCa^<2+>-ATPaseの機能が高く、高濃度Ca^<2+>の条件ではCa^<2+>/H^+対向輸送体が高い活性を示すことを明らかにした。実際の細胞において、細胞質Ca^<2+>
壬辰戦争期、明朝から日本に贈られた箚付・冠服類の総合的研究

科研初年度にあたる2018年度は、11月に米沢市において資料調査と研究会を実施することができた。1資料調査(11月2日)は、上杉神社稽照殿にて行い、同神社所蔵の重要文化財の上杉景勝に贈られた明朝冠服5件のうち3件の資料を熟覧した。文献史料と文物資料をそれぞれ専門とする研究代表者、分担研究者、研究協力者2名の計4名が合同で調査に参加し、その貴重な価値について認識を新たにした。2研究会(11月1日)は、米沢市上杉博物館の会議室で行い、研究代表者新宮学が、「壬辰戦争期、上杉景勝に贈られた明服補子再考」、研究協力者大野晃嗣が「明朝と豊臣政権交渉の一コマー明朝兵部発給「箚付」が語るものー」と題する報告を行うとともに、各自の研究について交流した。上杉景勝に明朝より贈られた常服の胸背部分に縫い付けられた補子(ゼッケン)のデザインは、1961年「服飾類(伝上杉謙信・上杉景勝所用)の一部として重要文化財に指定された時には「龍文」とされていた。今回の分割指定では新たに「斗牛」文とした。研究代表者新宮は再検討の結果、伝世品としてより稀少な「飛魚」文とすべきことを明らかにした。2018年度は、上杉神社の御協力により3件の資料を熟覧することができた。上杉神社所蔵の明冠服類(文禄五年上杉景勝受贈)が2018年3月に重要文化財に分割指定されたことに伴い、当該資料の保存修復の動きがあり、一部に調査を実施できない資料が生じている。2019年は、京都市の妙法院所蔵の明官服類(文禄五年豊臣秀吉受贈)の調査の許可がすでに下りている。調査が実現すれば、前年度調査した上杉景勝の明服との比較が可能となり、成果が期待できる。2019年度は、7月に京都国立博物館で資料調査と研究会を行う。このほか、文書による照会調査をもとに、九州・中国地方の博物館・神社等を訪れて調査を実施する予定である。外国雑誌投稿論文の成稿が遅れたため、翻訳作業の依頼ができなかった。2019年の前半には脱稿する予定である。また学内の業務との関係で1、月3月中旬まで資料調査を組ことができなかった。2019年度は早めに計画を立て実施したい。
微小環境プロファイリングに基づく末梢性T細胞リンパ腫の予後層別化と新規治療開発

末梢性T細胞性リンパ腫・非特定型(PTCL-NOS)は、T/NK細胞リンパ腫のうち1/3以上を占める最も頻度の高い病型で、その5年生存率は30%と極めて予後不良である。WHO分類ではT/NK細胞腫瘍を細胞起源によって分類されるが、PTCL-NOSはそのいずれにも相当しない分類不能型と定義され、所謂“waste-basket disease"と位置づけられている。この事実は、PTCL-NOSが様々な疾患単位を内包するheterogeneousな疾患概念であることを強く示唆しているが、その層別化や病態解明、治療標的についての研究は大きく立ち後れており、ブレイクスルーが必要な状態である。そこで、本研究では、この雑多な疾患集団の中から、病態や治療予後といった観点で均一な集団を切り取り、そのメカニズムを明らかにすることで、新規治療法の開発を目指す。この目的の達成のため、PTCL-NOS症例のホルマリン固定サンプル(FFPE) 68検体を用いて、従来法よりも遙かに高精度な網羅的RNA解析が可能なnCounterによる遺伝子発現解析を行った。これらの結果のバイオインフォマティクス解析から、解析症例は、腫瘍T細胞関連遺伝子ではなく、腫瘍周囲環境細胞関連遺伝子の発現によって、より明確に層別化されることが明らかになった。更に重要なことに、この周囲環境因子によって層別化された症例群の臨床的予後は大きく異なっていた。また、特に予後の不良なマクロファージの多い症例では、PD-L1などのimmune checkpoint分子が高発現していることから、これらの群にPD-1/PD-L1阻害薬などのimmune checkpoint阻害薬が奏効する可能性を示された。以上の成果を、Blood Advances誌に発表した(Blood Adv. 2018Sep 11;2(17):2242-2252)。当初は初年度にFFPE検体のRNA発現解析の症例拡大を、2年目に生存に対する影響やそのメカニズムを解明する予定であったが、2018年度のうちにこれらを概ね達成し、論文発表にまで至ったので、当初の計画以上に進捗を認めると判断した。上記の通り、概ね順調に進行しているが、PTCL-NOSにおいて、腫瘍周囲環境がどのように予後を規定するのか、というメカニズムについては、さらなる研究が必要である。2年目は、多数の抗原発現状態を一枚の組織切片上で評価できるシステムにおいて、予後規定周囲環境細胞の発現している蛋白の評価や、腫瘍細胞との位置関係などを解析することによって、このメカニズムに迫っていきたいと考えている。
ニュートリノによる4He, 3H及び3He核励起の理論的研究

連続状態への遷移確率を求めるためにまず複素回転法による計算法を確立する必要があり、現実的核力に基づいた4Heの光吸収断面積の研究で検討した。実験データとの良い一致を得たので、同じ手法をニュートリノ-4He反応に応用することが可能になった。反応に寄与するガモフ-テラーやスピン双極子のそれぞれの演算子に応じた応答関数を求めた。本年度の研究実施計画にそって、3H,3He,4Heの基底状態がニュートリノによって励起されるさいの弱い相互作用の核行列要素を計算するコードを作成した。始状態と終状態は相関ガウス関数と回転運動を記述するグローバルベクトル表示を組み合わせて表現できると仮定している。A=2についてのテスト計算を終えており、順次3体系、4体系に進む予定である。4体系の理論的難しさは、励起エネルギーが上がるにつれて連続状態は3体系と1核子ないし2核子系と2核子系の物理的チャネル以外にも、4核子がばらばらの状態がどれだけ寄与するか予測がつかないことにある。それを確かめるために基底関数は十分広い空間を表現できるように選ぶつもりである。連続状態におけるある物理量の強度関数(あるいは応答関数)を求めるためには、終状態の連続状態を扱わなければならないが、4体系の場合にそれを直接構成することは不可能なのでいずれかの方法に頼らなければならない。そのための適当な方法を選ぶ指針を得るために、グリーン関数法、複素回転法、ローレンツ積分逆変換法など離散化された状態に基づいて計算する諸方法を比較検討した。そこで用いたものは、3体系の電気双極子遷移に関する応答を簡単な模型で調べるものであり、厳密な結果も分かっている。その結果、計算の簡便さと計算精度の質から判断して複素回転法が現研究にふさわしいという結論に達し、次年度の研究ではこれを用いることになる。本年度の研究実施計画にそって、3H,3He,4Heの基底状態がニュートリノによって励起される強度関数の計算を行った。始状態と終状態は相関ガウス関数と回転運動を記述するグローバルベクトル表示を組み合わせて表現した。それを確かめるために基底関数は十分広い空間を表現できるように選んだ。また独立に、3体クラスターと1核子の模型により直接連続状態を求めて強度関数を計算し、前者と比較した。閾値近傍での強度関数の立ち上がりについて、確定した結果を得ることができたと思う。来年度はこれらの結果をまとめて報告できると考えている。もう一つ、3クラスター系の連続状態の理論的記述ハロー核のブレークアップ反応の断面積を実験と比較し、構造上の知識を得るために重要である。超球面調和関数法とR行列理論を組み合わせて、直接連続状態を求めることを試み、6Heに適用した。この研究も近くまとめて報告する予定である。4He原子核とニュートリノの反応による4Heの励起(或は応答)関数ならびにニュートリノ反応断面積を評価することを目的とした研究であった。4Heの励起状態はすべて連続領域にあるために、基底状態から束縛した励起状態への遷移確率を求める以上の工夫が必要であり、定量的に満足できる計算法を確立することをまず目指した。閾値近傍での励起関数のエネルギー依存性を非常に正確に予測することは容易ではないが、連続状態を離散化する複素回転法がおおむね有力であることを示した。この重要な結論は、弱い相互作用と似た電気双極子モードについて検討した結果に基づいている。すなわち、現実的核力に基づいて4Heの光吸収断面積を計算し、実験データやR行列理論計算と詳しい比較検討を行い論文を発表した。すでに弱い相互作用のスピン双極子やガモフテラー遷移の行列要素の計算は出来ており、連続領域の終状態に対応した基底の構成の処方箋も得ているので、まもなく研究目的として掲げた計算に取り掛かる予定である。ある演算子に応じた連続領域の励起関数を求めることは普遍性のある課題であり応用例も多い。特に3粒子の連続状態からなる場合は、α+α+α→12Cのtriple反応が有名な例である。ホイル状態以下のエネルギーでの反応率が従来の予測値よりはるかに大きいのではないかという論文が発表されて、それが正しいかどうか徹底した検討が待たれている。本研究で得た成果を踏まえてこの課題に取り組めないか検討した。第一点は、電荷をもった3粒子の漸近的振舞いを超球面調和関数の方法で検討し、クーロン波動関数との関係を明確にしたこと、3粒子の有効電荷がある一定の値に収束するらしいという予想を得たが、まだ十分な説明に至っておらず更に検討したい。第二点は、極めて低いエネルギーをもった3粒子系の基底を十分に用意する必要があるが、ガウス関数よりは指数関数を用いたほうがよいこと、そしてそれを用いた計算が可能であるという有用な結論に至った。これらの成果を次に活かしたい。
血中循環腫瘍細胞を検出する超高速自動光顕微鏡の開発

非侵襲・迅速・低コストのガン検査に向けた超高速自動光顕微鏡を開発した。この顕微鏡は、ヘテロな細胞集団をマイクロ流体デバイス内で細胞ひとつひとつを独自の超高速イメージング技術で撮影し、同時に蛍光測定を行うことで、リアルタイムで高精度に分析・分類する技術である。780 nmの空間分解能と70 Mfpsのフレームレートを達成した。このシステム上で、流速1 m/sで流れる10 umのポリスチレンビーズの統計データを獲得した。この流速はスループットでは10,000 cells/sに相当する。本開発は内閣府革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)に吸収され継続中である。日本の人口の高齢化により、医療費が拡大していくことが現在大きな問題となっている。特に最大の死因であるガンの診断及び治療には、MRI、CT、PET等の高価な医用画像処理診断が必要となるため、その費用は患者、そして国にとっても大きな経済的負担となる。近年、安価なガン診断方法として、循環腫瘍細胞(CTC)と呼ばれる原発腫瘍から分離して血液中を流れるガン細胞を、採血によって検出する手法の研究が進められている。しかし、CTCは血液1 mL中に10個程度と非常に稀少であり、数十万個ある他の血液細胞の中から1つを探さなければならないため、既存のフローサイトメーターではCTCの検出は困難であった。そこで申請者は、STEAMと呼ばれる超高速光イメージング技術を元に、高いスループット及び精度で細胞のスクリーニングが可能なフローサイトメーターをUCLAにおいて開発した。そして、溶血した10 mLの血液から15分で乳ガン細胞を検出できることを実証した。このフローサイトメーターを実際の臨床研究に用いるため、我々はUCLAでの装置を改良したものを東京大学で構築した。従来のSTEAMで用いていた通信波長(1550 nm)を、より高い分解能が得られる短波長(800 nm)に変更し、マイクロ流体チップも以前の光学軸方向の細胞の並びにズレが生じるものから、光学軸方向にも整列するデザインに変更した。そしてこの新しい装置で、0.5 m/sの速い流体中で直径15um程のマウスミエローマ細胞の画像を取得することに成功した。また、イメージングの特性を活かし、数百個のミエローマ細胞を断面積の大きさで統計を取ることができた。本研究の目的は、将来の非侵襲・迅速・低コストのガン検査に向けた、血液中の希少な循環腫瘍細胞(CTC)のリアルタイム検出を行う超高速自動光顕微鏡の開発である。この顕微鏡は、ヘテロな細胞集団(赤血球、白血球、CTCなど)を慣性力を用いたマイクロ流体デバイス内で細胞一つ一つを流し、STEAMカメラ[Nature (2009)]と呼ばれる独自の超高速イメージング技術でそれぞれの細胞を撮影し、同時に高速情報処理技術により獲得した画像をリアルタイムで分析・分類する技術である。本研究期間中にこの装置の大半の開発に成功した。また、この装置の開発は、研究代表者が推進中の内閣府革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)の「セレンディピティの計画的創出による新価値創造」プロジェクトに吸収され、本研究で予定していたスペックを凌駕する装置を現在開発中である。具体的には、STEAMカメラを800 nmのTi:sapphire長短パルスレーザーをベースに構築し、700 nmの空間分解能と70 Mfpsのフレームレートを達成した。また、カリフォルニア大学ロサンゼルス校のDino Di Carlo准教授と協力して、マイクロ流体デバイスを完成させた。このデバイスは、流体の直角方向および光学軸方向での数umの精度で細胞の位置制御および高速整列化を可能とする。更に、千葉大学の下馬場准教授と協力して、Field Programmable Gate Array (FPGA)上でのアルゴリズムを開発し、STEAMカメラで撮影した細胞のリアルタイム画像構築に成功した。このシステム上で、流速1 m/sで流れる10 umのポリスチレンビーズとマウスのエミローマ細胞の統計データを獲得した。この流速はスループットでは20,000 cells/sに相当する(細胞間距離により値の範囲がある)。現在は東大病院と協力して臨床試験に向けた準備を行っている。本研究に関する成果の発表は、2件の学会発表、1件のポスター発表、2件の論文発表を通じて行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。光科学26年度が最終年度であるため、記入しない。STEAMフローサイトメーターに必要な光学系及びマイクロ流体デバイスのコンポーネントの組み立ては順調に進展した。光学系に関しては、申請者の専門であるため、東京大学において学生に直接指導することで、組み立てを行うことができた。一方マイクロ流体デバイスに関しては、UCLAのDino Di Carlo准教授のグループに学生1名を派遣し、その作製技術を取得させることで、STEAMフローサイトメーターに必要なマイクロ流体デバイスが東京大学で作製できるようになった。

また、生物系の研究室において修士号を取得した技術補佐員の指導により、フローサイトメーターに流すマウスミエローマ細胞などの細胞株の培養も難なくこなすことができた。しかし、昨年末から本研究室の実験室が存在する化学西館の改修工事が行われたため、引越しやインフラ整備に費用及び時間を費やされた。その上、同工事が予定より遅れてしまい、当初の想定より長い間仮の実験室で実験を行った結果、仮の実験室の環境が不十分であったため、STEAMフローサイトメーターの光源に用いていたフェムト秒レーザーが故障してしまい、復旧で遅れが生じてしまった。26年度が最終年度であるため、記入しない。多数の血液細胞から稀少なCTCを短時間で検出するため、今後はより多数の細胞の画像をリアルタイムで処理できる系を構築する。まずは検出の部分にField Programmable Gate Array (FPGA)とGraphics ProcessingUnit (GPU)を組み込むことで、細胞の画像を取得すると同時に画像解析を可能にする。また、これらの処理系の導入と同時に、ガン細胞の細胞株を使用してガン細胞をイメージングで検出するプロトコルを開発する。ガン細胞をリアルタイムで検出できる系を開発した後は、病院との共同研究でガン患者の血液を用いてCTC検出を行う。実際の血液中の細胞は、培養している細胞株とは異なるため、これまで構築したプロトコルをこの段階で最適化する。また同様に、様々な種類のガン腫瘍を持つ患者の血液サンプルを用いて更なる最適化を行い、CTCによるガン診断プロトコルの完成を目指す。
半導体ナノ結晶中高密度励起子の多体効果とそのダイナミクス

Al_xGa_<1-x>As/AlAs半導体量子細線を高密度光励起し、発光に現れる励起子多体効果とそのダイナミクス、および、金属マスクを併用した量子細線の顕微分光により空間的伝播のダイナミクスを調べた。その結果、多体効果においては、量子細線間の緩和による励起子蓄積効果のダイナミクスが重要であり、その結果、個々の量子細線において励起子の位相空間充填効果による励起子固有エネルギーの変化を明らかにした。また、空間伝播のダイナミクスでは、1次元的な異方拡散が観測され、高密度化により量子細線方向の拡散定数が大きくなる現象を見出だした。2.層状半導体結晶ナノ界面中励起子の多体効果とそのダイナミクスBiI_3中に自然形成されるナノ界面に束縛された励起子系や層状半導体GaSe励起子系において、励起子の高密度効果及びその空間・時間的ダイナミクスを調べた。その結果、BiI_3においては、空間分離型縮退四光波混合法により、高密度下において量子可干渉性を保った励起子状態がマクロに伝播しており、そのダイナミクスが多体量子状態を記述するGross-Pitaevskii方程式に従った挙動を示すことを明らかにした。一方GaSeでは、励起子の非弾性散乱発光過程の空間的ダイナミクスが明らかになった。3.マトリックスに担持した半導体微結晶中励起子の多体効果とそのダイナミクス多孔質ポリマー・ガラスをマトリックスとしてCuI, HgI_2, PbI_2, TlI微結晶を育成させ、その微結晶中に高密度励起した励起子の多体効果や、微結晶化による電子格子相互作用の変化について調べた。その結果、CuIやHgI_2では微結晶化により、新しい結晶構造が安定化し新しい励起子状態が発現した。また、これらの微結晶系においては、励起子分子状態や非弾性散乱過程等の多体効果が発現し、サイズや温度に依存して多体効果のメカニズムが変化することを明らかにした。また、マトリックスと微結晶の間のエネルギー移動に伴う微結晶固有のダイナミクスについても新しくTlI, HgI_2微結晶等で見出した。4.機能性有機半導体ナノ分子中の励起子のダイナミクス高輝度発光性色素Alq_3、ピリジンチオラト銅錯体結晶において、発光に寄与する光励起状態のダイナミクスについて調べた。その結果、特にAlq_3では、発光に寄与する2つの状態と熱活性に関与する中間状態を含んだ新しい光励起状態のモデルを提唱した。また、ピリジンチオラト銅錯体結晶では、配位子の違い等から、発光に寄与する状態の起源とそのダイナミクスを明らかにした。1.ナノ構造中に励起された励起子分子状態の安定化とそのサイズ依存性ポリマー上に、母体結晶と異なる構造対称性を持った沃化銅ナノ結晶を形成させ、その中に閉じ込められた励起子の量子閉じ込め効果を明らかにした。

また、それらを高密度光励起にする事により励起子分子発光を見出し、サイズに依存した励起子分子状態の遷移エネルギー依存性を明かにした。2.ナノ構造中多数励起子系の励起子間相互作用と、励起子の格子緩和の共存関係(1)半導体量子細線構造中の多数励起子の多体効果Al_xGa_<1-x>Asによるナノ量子細線構造中に励起子を多数励起して、type-II型バンド構造をもつ量子細線構造で、100meVに及ぶ励起子間の多体効果による大きな発光のブルーシフトを見出した。また、ピコ秒からナノ秒の時間領域で多励起子状態の緩和ダイナミクスについて明かにした。(2)励起子間相互作用によるサイト充填効果TlIをナノメートルサイズの細孔に埋め込んだポーラスガラス試料において、マトリクスのポーラスガラスからTlIナノ結晶へのエネルギー移動過程の存在と、高密度励起下におけるナノ結晶中多励起子間の斥力相互作用によるサイト充填効果の発現を見出した。(3)層状半導体ナノ界面励起子の多体効果BiI_3やGaSeなどの層状半導体を光強励起して多数の2次元励起子を生成させ、多励起子状態の異常空間伝播現象や量子状態の可干渉性のマクロな拡がりを見出した。(4)発光性有機ナノ分子中励起子のダイナミクス発光性有機色素Alq_3の光励起状態のエネルギー構造を明かにし、励起子の格子緩和に伴う複数準位間の緩和ダイナミクスを明らかにした。Al_xGa_<l-x>As/AlAs半導体量子細線を高密度光励起し、発光に現れる励起子多体効果とそのダイナミクス、および、金属マスクを併用した量子細線の顕微分光により空間的伝播のダイナミクスを調べた。その結果、多体効果においては、量子細線間の緩和による励起子蓄積効果のダイナミクスが重要であり、その結果、個々の量子細線において励起子の位相空間充填効果による励起子固有エネルギーの変化を明らかにした。また、空間伝播のダイナミクスでは、1次元的な異方拡散が観測され、高密度化により量子細線方向の拡散定数が大きくなる現象を見出だした。2.層状半導体結晶ナノ界面中励起子の多体効果とそのダイナミクスBiI_3中に自然形成されるナノ界面に束縛された励起子系や層状半導体GaSe励起子系において、励起子の高密度効果及びその空間・時間的ダイナミクスを調べた。その結果、BiI_3においては、空間分離型縮退四光波混合法により、高密度励起子状態が多体量子状態を記述するGross-Pitaevskii方程式で得られる空間的ダイナミクスに従った伝播挙動を示すことを明らかにした。一方GaSeでは、励起子の非弾性散乱発光過程の空間的ダイナミクスが明らかになった。3.マトリックスに担持した半導体微結晶中励起子の多体効果とそのダイナミクスポリマーをマトリックスとしてHgI_2やPbI_2微結晶を育成させ、その微結晶中に高密度励起した励起子の多体効果や、微結晶化による電子格子相互作用の変化について調べた。その結果、HgI_2では微結晶化により、新しい結晶構造が安定化し新しい励起子状態が発現した。また、この微結晶系においては、非常に低密度励起において励起子の多体効果が発現し、77K程度の中低温では励起子キャリア間の非弾性散乱過程が、極低温においては励起子間の引力相互作用が対照的に発現することが明らかになった。一方、PbI_2微結晶では、微結晶化による励起子エネルギーの増加により格子緩和を伴った励起子の自己束縛状態が安定化することが明らかになった。
超大規模データからの高速データマイニング・システムの研究

データマイニング(Data Mining)は,データベースからの知識発見とも呼ばれ,現在,ビジネス分野や科学技術分野等,さまざまな対象領域で,その適用が盛んにおこなわれている.しかし,現在のデータマイニングの対象は関係データベースが中心であり,現在急速に利用が進みつつあるテキストデータベースやオブジェクト指向データベースに関しては,明示的な構造をもたない,あるいは非均質な構造しかもたない,膨大なデータの集積であるなどの理由から,従来の手法をそのまま適用することができないため,ほとんど研究がおこなわれていない.そこで本研究では,ここにあげたような非構造的データや構造データからのデータマイニングについて研究した.平成9年度は,具体的にはつぎの問題に中心に研究した.1.高速パターン発見アルゴリズムの研究:近年発展著しいテキストデータベースを対象に,高速なパターン発見アルゴリズムを開発した.とくに,単純なパタンに仮説を制限する代わりに,誤差や欠落を含む不完全データにたいしても働くような,頑健かつ高速な手法を開発することができた.また,確率的サンプリングを用いた高速化や効率的な探索の枝刈り法についても成果を得た.2.属性効率のよいパタン発見アルゴリズム:テキストデータベースにおいては,属性に対応する部分列や語彙の数は膨大になる.本項では,1変数パタンと呼ばれる単純な規則を対象に,発見に必要な具体例が,発見対象に関連しない属性数にはほとんど依存しないような,「属性効率がよい」パタン発見アルゴリズムを開発し,この族が多項式オンライン学習可能であることを示した.3.構造化データからの対話を用いた知識獲得:本項では,構造化データからの対話的な知識獲得について基礎的な研究をおこなった.関係データベースではさまざまな演繹質問や統合性制約が一階ホーン論理式として表される.主結果として,一階ホーン論理式の部分族ACH(k)に対する多項式時間学習アルゴリズムを与え,さらに,これが質問計算量に関してほぼ最適であることを示した.他にも,テキストデータベース用の質問言語の計算量と表現力を調べ,完全に特徴づけた.また,本年度に1項のテキストデータマイニング・システムの小規模プロトタイプを試験的に実装し,問題点の洗い出しをした.次年度は,これに基づいて効果的な実装法を研究し,分子生物学のデータを対象として大規模な知識獲得実験をおこないたい.データマイニング(Data Mining)は,データベースからの知識発見とも呼ばれ,現在,ビジネス分野や科学技術分野等,さまざまな対象領域で,その適用が盛んにおこなわれている.しかし,現在のデータマイニングの対象は関係データベースが中心であり,現在急速に利用が進みつつあるテキストデータベースやオブジェクト指向データベースに関しては,明示的な構造をもたない,あるいは非均質な構造しかもたない,膨大なデータの集積であるなどの理由から,従来の手法をそのまま適用することができないため,ほとんど研究がおこなわれていない.そこで本研究では,ここにあげたような非構造的データや構造データからのデータマイニングについて研究した.平成9年度は,具体的にはつぎの問題に中心に研究した.1.高速パターン発見アルゴリズムの研究:近年発展著しいテキストデータベースを対象に,高速なパターン発見アルゴリズムを開発した.とくに,単純なパタンに仮説を制限する代わりに,誤差や欠落を含む不完全データにたいしても働くような,頑健かつ高速な手法を開発することができた.また,確率的サンプリングを用いた高速化や効率的な探索の枝刈り法についても成果を得た.2.属性効率のよいパタン発見アルゴリズム:テキストデータベースにおいては,属性に対応する部分列や語彙の数は膨大になる.本項では,1変数パタンと呼ばれる単純な規則を対象に,発見に必要な具体例が,発見対象に関連しない属性数にはほとんど依存しないような,「属性効率がよい」パタン発見アルゴリズムを開発し,この族が多項式オンライン学習可能であることを示した.3.構造化データからの対話を用いた知識獲得:本項では,構造化データからの対話的な知識獲得について基礎的な研究をおこなった.関係データベースではさまざまな演繹質問や統合性制約が一階ホーン論理式として表される.主結果として,一階ホーン論理式の部分族ACH(k)に対する多項式時間学習アルゴリズムを与え,さらに,これが質問計算量に関してほぼ最適であることを示した.他にも,テキストデータベース用の質問言語の計算量と表現力を調べ,完全に特徴づけた.また,本年度に1項のテキストデータマイニング・システムの小規模プロトタイプを試験的に実装し,問題点の洗い出しをした.次年度は,これに基づいて効果的な実装法を研究し,分子生物学のデータを対象として大規模な知識獲得実験をおこないたい.
弦双対性の代数的・幾何的研究

場の理論における繰り込みは、「無限大から無限大を引き去って有限を残す手法」であると考えると恣意性がどのように排除されるのか明らかでない。ConnesとKreimerは、これをHopf代数の立場から整理することを提唱した。残念ながら、彼らの論文では仮定と結論が明らかでなく論理も不明瞭であった。本研究の一環として、この点を整理し、toy modelについて、繰り込み可能性とBirkhoff分解についてきちんと調べた。弦双対性の発見により,物理におけるさまざまな現象が幾何学的な解釈を持つことが明らかにされ,従来の摂動論的弦理論では調べることの困難な領域で場の理論の様子を議論することが可能となった.特に,6次元のN=(1,0)型の超対称性とE8型大域対称性を持つ,全く新しい繰り込み群の固定点が見いだされた.これはF理論では余次元1の有理楕円曲面が1点につぶれる場合に現れ、その理解には1次元的に広がった素励起「E-string」が本質的であると考えられている.4次元N=2ゲージ理論のSeiberg-Witten解においては,場の理論を結合定数によってパラメトライズされた族としてとらえその大域的な構造を調べることが大変有効であったので,同様の手法をE-stringの場合にも利用した.繰り込み群はモジュライ空間の各点に並んだ楕円曲線の変形族として,また,場の理論の双対性はファイバー構造に付随した被覆変換、さらには連接層のなす導来圏の自己圏同値ととらえられ,また臨界点に伴う特異性は消滅輪体の存在と密接に関連する.加藤は粟田氏(名大数理),金銅氏(名大数理),斉藤氏(東大数理),清水氏(国際基督教大),土屋氏(名大数理)と共同で,有理楕円曲面の幾何学的構造と超対称ゲージ理論のダイナミカルな性質との関係を調べた.場の理論における繰り込みは、「無限大から無限大を引き去って有限を残す手法」であると考えると恣意性がどのように排除されるのか明らかでない。弦双対性の発見により,物理におけるさまざまな現象が幾何学的な解釈を持つことが明らかにされ,従来の摂動論的弦理論では調べることの困難な領域で場の理論の様子を議論することが可能となった.特に,6次元のN=(1,0)型の超対称性とE8型大域対称性を持つ,全く新しい繰り込み群の固定点が見いだされた.これはF理論では余次元1の有理楕円曲面が1点につぶれる場合に現れ、その理解には1次元的に広がった素励起「E-string」が本質的であると考えられている.4次元N=2ゲージ理論のSeiberg-Witten解においては,場の理論を結合定数によってパラメトライズされた族としてとらえその大域的な構造を調べることが大変有効であったので,同様の手法をE-stringの場合にも利用した.繰り込み群はモジュライ空間の各点に並んだ楕円曲線の変形族として,また,場の理論の双対性はファイバー構造に付随した被覆変換、さらには連接層のなす導来圏の自己圏同値ととらえられ,また臨界点に伴う特異性は消滅輪体の存在と密接に関連する.加藤は粟田氏(名大数理),金銅氏(名大数理),斉藤氏(東大数理),清水氏(国際基督教大),土屋氏(名大数理)と共同で,有理楕円曲面の幾何学的構造と超対称ゲージ理論のダイナミカルな性質との関係を調べた.弦双対性の発見により,物理におけるさまざまな現象が幾何学的な解釈を持つことが明らかにされ,これを武器として従来の摂動論的弦理論では調べることの困難な領域で場の理論の様子を議論することが可能となった.特に,行列模型がきっかけとなって,6次元のN=(1, 0)型の超対称性を持ち,E8型の大域対称性を持つ,全く新しい繰り込み群の固定点が見いだされた.この固定点は,M理論においてはM5ブレーンがM9ブレーンに近づいた場合に現れ,また,F理論のカラビ・ヤウコンパクト化において,余次元1の有理楕円曲面が1点につぶれる場合にあたる.この固定点を場の理論として記述しようとしても,テンソル多重項に含まれる自己双対場の存在のためにラグランジアンによる記述が不可能であり,また,1次元的に広がった素励起「E-string」が本質的であると考えられている.このように,従来の手法による解析が困難だが繰り込み群の立場からは極めて興味深い固定点を調べるのがこの研究の目的である.4次元N=2ゲージ理論のサイバーグ・ウィッテン解によれば,場の理論を結合定数によってパラメトライズされた族としてとらえ,その大域的な構造を調べることが大変有効であることが明らかになってきた.たとえば臨界現象は,消滅輪体の存在と密接に関連する.この考え方を,E-stringの場合にも利用する.超対称ゲージ理論における繰り込み群はモジュライ空間の各点に並んだ楕円曲線の変形族として、また、場の理論の双対性はファイバー構造に付随した被覆変換ととらえられる。