hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
異なるスケール間での界面運動の結合に基づく非理想面濡れのダイナミクスの記述

本研究では人工的に表面に作られた微細な凹凸を持つ表面における接触線の挙動および接触角の特性について実験的に明らかにすることを目的とする.本年度は昨年度同様2次元の溝状の凹凸を持つ平面を対象としつつ精度(再現性)を向上させて傾向を明確にすることを第一目標とした.試料は昨年度と同じく,熱酸化膜付きSiウェハーを素材とし,フォトリソ・RIE工程からなるMEMS加工により300nm,幅1020μmの溝を掘ったものとした.今年度はRIEによる溝加工エッチングのあと,全面を再度ごく短時間エッチングする工程の追加により,凸部と凹部の差異のみでなく,試料間の差異も低減させることができた.一方,撮影条件については,新たにレーザーシート光学系のレンズを加えてシートの厚さおよび幅を最適化することにより,接触線近傍の明度が改善した.これらの改善後に得られたデータでは溝の間隔が狭ければ狭いほど,動的接触角は大きくなることが明らかとなった.また,データの取得と並行して応力バランスに基づいた界面形状の時間発展モデルを構築した.現在のところ,角部からの解放時における接触角の急速な低減部分のみであるが,初期の界面形状として実験で得られた形状を代入ことで,極めてよく実験結果を再現することがわかった.再現性が昨年度と比べ大幅に向上したことにより,間隔の影響の定量的な差異の検出や,基礎モデルの検証に耐えうるデータと取得できたため,概ね順調と判断した.現在の試料は凹凸を持つと同時に濡れ性にも差があるため,これを別々にコントロールした試料を用いた実験を行う.また,29年度に用いた蛍光可視化法では試料表面の数μm近傍までは可視化が困難であったので,スポットレーザーを用いた手法の検討も試みたが,十分な精度を得ることができなかったため,引き続き手法の改良を進める.また,よりミクロスケールでの接触角挙動についての解析体系の整備を進める.構築したモデルと実験結果の差異が大きいのは接触線が固着している期間である.この期間の差異として考えられるものは溝角部の非直線性および溝幅が有限であることの効果が考えられる.前者はエッチングの際溝角部の一部が割れたりフォトリソグラフィでの転写のぼけによって引き起こされる揺らぎによるものと考えられる.このような切れ込みが存在する場合には切れ込みから流体が角部を容易に前進すると考えられる(解放時の接触角が減少する).これは角部の効果を変えていることになるので,角部の状態のコントロールをした試料を用いた測定を行う.また,溝幅が有限であることの影響にいては2018年度に行った接触線形状測定を改善し,接触線の形状の時間変化をより精度よく追跡することでこの溝幅の影響を明確にする.高分解能の接触角の測定手法について慎重に検討を行っているため,備品(主に可視化・光源)の購入が遅れている.現在試験中の2つの方法のいずれとするか次年度前半に決定し,接触角測定精度を向上させる.角部に固着している間の挙動の不一致を明確にする手法として照明の改善と撮影の改善が考えられるが,それらのうちいずれがより効果的かの判断が遅れているため,機材の購入が遅れた.最近の結果で概ね方針は得られているので,研究そのものに大きな遅れはない.
津波リアルタイム予測とフラップゲートによる津波被害防止・軽減

地震発生後,海象情報をもとに,ニューラルネットワーク法や逆解析法により数分数十分で行えるリアルタイム津波予測法を構築した.実際に逆解析法を用いて,東北地方太平洋沖地震による津波の想定波源域推定と津波予測の可能性について検討した.加えて,臨海部における津波挙動解明に向けての流体解析,津波・フラップゲート運動の水理模型実験による把握,流体・構造物の相互作用解析を行い,津波防御システム構築の可能性を検討した.地震発生後,海象情報をもとに,ニューラルネットワーク法や逆解析法により数分数十分で行えるリアルタイム津波予測法を構築した.実際に逆解析法を用いて,東北地方太平洋沖地震による津波の想定波源域推定と津波予測の可能性について検討した.加えて,臨海部における津波挙動解明に向けての流体解析,津波・フラップゲート運動の水理模型実験による把握,流体・構造物の相互作用解析を行い,津波防御システム構築の可能性を検討した.ニューラルネットワーク法の有用性を生かして、京都大学防災研究所白浜海象観測塔で得られる20分間の津波観測波形を用いて、大阪湾内に到達する津波規模の予測ができることを確認した。この方法は、予測出力として、初期の数波の最大水位と最低水位を対象とする。津波波形そのものの予測には、逆解析法による波源推定の可能性を調べた。津波の想定波源域をどのくらいの小領域に分けるのが良いか、あるいはその波源域範囲の影響を調べた。また、予測計算として、CPU(中央演算処理装置)より大規模な並列数値計算が実行可能なGPU(画像処理装置)を使用して、一般に用いられている浅水理論の数値計算を、大規模並列化して高速に解析する手法を開発した。広領域の津波の条件が分かればそれを入力条件として、より詳細な流体挙動が解析できるモデルを開発した。1つは、津波防御ゲートあるいは漂流物を剛体として取り扱い、剛体を移動する境界と見なした流体解析モデル(物体境界移動法)であり、物体の境界形状を適切に取り扱うためFAVOR (Fractional Area Volume Obstacle Representation)と水面追跡にVOF (Volume Of Fluid)の考え方を利用した。また、主格子の中に補助格子を重ねて配置する重合格子法を用いた。これは、津波防護ゲート等の構造物が存在する場合、構造物周りに細かいメッシュを配置してそれに作用する力や運動を解析し、主格子の流体解析の結果と相互に情報をやり取りする数値モデルである。気液境界面のモデル化には、レベルセット法を用いた。数値的な研究に加えて、フラップゲートに作用する津波力や高潮、高波の実験を行った。実験結果からフラップゲートの外力特性や耐波安定性を検討するとともに、津波とフラップゲートの相互作用の影響を検討できる数値モデルによる算定結果と比較した。これにより、数値モデルの妥当性も検証することができた。地震発生後,地震情報と主として海象情報をもとに,ニューラルネットワーク法や逆解析法により数分数十分で行えるリアルタイム津波予測法を構築した.実際に,逆解析法により,東北地方太平洋沖地震による津波の想定波源域推定と津波予測の可能性について検討した.また,東海・東南海・南海地震により発生する津波に対して,GPU(画像処理装置)により高速化された津波数値解析手法を用いて,波源特性を十万ケースほど変化させて津波の数値解析を行い,波源の変化による沿岸での津波の特性の変化を分析した。加えて,臨海部における津波挙動解明に向けての流体解析,津波・フラップゲート運動の水理模型実験による把握,流体・構造物の相互作用解析を行い,津波防御システム構築の可能性を検討した.具体的な内容は,1)ゲートの構成部材の連成を考慮した重合格子法を用いた,ゲート本体と流体抵抗板と流体の運動特性,および作用波力の解析,2)剛体を移動する境界と見なした流体解析モデル(物体境界移動法)による東北地方太平洋沖地震による釜石湾での津波挙動解析,3)フラップゲートの現地への設置による基礎データの取得を行った.
ニューメディアの発展に伴う情報環境と情報行動の変容に関する実証的研究

本研究では,ここ数年急速な発展をとげつつあるニューメディア,とりわけCATVに焦点をあて,その普及がもたらす情報環境の変容および住民の側の情報行動の変化を,実証的に調査研究し,かつ,その現状と今後の発展の可能性を多角的に検討した.研究は3班に分かれて行ったが,相互にその研究成果を交換しつつ総合的・統合的な視点を確保するため,研究分担者全員で議論を深めるとともに,調査地域を共通にし,聞き取り調査などを共同して行うなどの配慮をした.第1班は, CATVの「施設経営・番組研究」班であり,洛西ケーブルビジョン,津山放送,伊万里有線テレビ生活協同組合,唐津市テレビ受店生活協同組合,レイクシティ・ケーブルビジョン(LCV),武雄有線テレビ,茨城県の研究学園都市コミュニティ・ケーブル・サービス(ACCS),東急有線テレビ, ICN町田テレビ局の各CATV施設において,聞き取り及び資料調査を行った.第2班は, CATVとの関連で「地域住民の生活意識・情報行動」の変容を研究した.上記の聞き取りに参加するとともに他2班による実証知見を受けて,特徴的なCATV施設を選び,多チャンネル化・自主製作番組・衛星放送などにも着目して,統計標本を行った.調査対象は,諏訪のLCV(1,200サンプル),筑波研究学園都市のACCS(1,000サンプル),都下町田市のICN(加入全世帯)である.第3班は,他2班の実証研究に電気通信政策やメディア秩序といったいっそう大局的な観点から参加するとともに,調査研究にもとづく「有線通信システム」をめぐる法制度研究」を行って,その成果を各班に還元することによって,こうした側面での知見を補強した.以上の研究は3班の討議をへて,報告書としてまとめられた.本研究では,ここ数年急速な発展をとげつつあるニューメディア,とりわけCATVに焦点をあて,その普及がもたらす情報環境の変容および住民の側の情報行動の変化を,実証的に調査研究し,かつ,その現状と今後の発展の可能性を多角的に検討した.研究は3班に分かれて行ったが,相互にその研究成果を交換しつつ総合的・統合的な視点を確保するため,研究分担者全員で議論を深めるとともに,調査地域を共通にし,聞き取り調査などを共同して行うなどの配慮をした.第1班は, CATVの「施設経営・番組研究」班であり,洛西ケーブルビジョン,津山放送,伊万里有線テレビ生活協同組合,唐津市テレビ受店生活協同組合,レイクシティ・ケーブルビジョン(LCV),武雄有線テレビ,茨城県の研究学園都市コミュニティ・ケーブル・サービス(ACCS),東急有線テレビ, ICN町田テレビ局の各CATV施設において,聞き取り及び資料調査を行った.第2班は, CATVとの関連で「地域住民の生活意識・情報行動」の変容を研究した.上記の聞き取りに参加するとともに他2班による実証知見を受けて,特徴的なCATV施設を選び,多チャンネル化・自主製作番組・衛星放送などにも着目して,統計標本を行った.調査対象は,諏訪のLCV(1,200サンプル),筑波研究学園都市のACCS(1,000サンプル),都下町田市のICN(加入全世帯)である.第3班は,他2班の実証研究に電気通信政策やメディア秩序といったいっそう大局的な観点から参加するとともに,調査研究にもとづく「有線通信システム」をめぐる法制度研究」を行って,その成果を各班に還元することによって,こうした側面での知見を補強した.以上の研究は3班の討議をへて,報告書としてまとめられた.ニュー・メディアの急速な発展とそれに伴う情報環境の変容および情報行動の変化を、施設・経営・番組,地域住民,法政策の3側面から実証的に検討する本研究は、60年度の研究業績を発展させ、61年度には概略次の研究を行ってきている。研究は三つの班に分かれて行い、相互にその研究成果を参照しつつ総合的視点を確保するため、研究分担者全員で論議を深めると共に、できるだけ調査地域を共通にし、共同して聞き取り調査を行うなどの配慮をした点は、咋年度同様である。第1班はCATVの事業形態,施設・経営状況,番組の調達や自主制作状況についての調査地域を広げ、佐賀県の唐津市テレビ受信生活協同組合と武雄有線テレビ、茨城県の研究学園都市コミュニティ・ケーブルサービス(ACCS)で聞き取り調査を行った。第2班は、第1班と共に唐津市および研究学園都市で聞き取り調査を行った。その上で多チャンネル化が比較的進み、住民に高学歴層がきわめて多い後者の地域を情報化の将来動向を見きわめるための注目すべき場と考え、62年3月地域住民1,000名を対象に標本統計調査を実施する。調査内容は多チャンネル化に伴う情報行動、各チャンネルの選択動機・利用目的、地域メディアとしてのCATVの機能評価、自主放送への接触と評価などである。調査方法として個人面接法の他、留置法による詳細な情報行動調査を併用し、年度内には素集計を完了させる予定である。第3班は、第1班、第2班の調査結果をもとに、わが国のCATVの実態をふまえながら、CATV関連の法律・規則の問題点の洗い出しをすすめ有線テレビ放送等の制度的助成の可能なあり方について研究している。
ラプラスポテンシャルを用いたロボットの動作計画法に関する研究

ラプラスポテンシャルを用いたロボットの動作計画法の高速化の手法として計算の領域を分割しネットワークにより接続された複数台のコンピュータ上でロボットのコンフィギュレーション空間およびポテンシャル場を計算した。並列計算は4台のコンピュータを用いて行ない、コンピュータ間の計算速度の違いによる非効率性を吸収するために計算実行前に整数および実数計算についてベンチマークテストを行ない各々のコンピュータの計算領域の割り振りを行なった。分割されたコンヒグレーション空間における干渉チェックは各コンフィギュレーション空間ごとに独立しているので各々のコンフィギュレーションの干渉チェックをしている間は通信を必要としない一方ポテンシャル場計算においてはGauss-Saidel反復法の一反復につき一回境界値を交換するために通信を行なう必要があった。コンピュータ間の通信プロトコルとしてTCP/IPを使用した.上述した条件で障害物が存在する作業空間におかれた4自由度アーム形ロボットの動作計画問題を解いた。ロボットのコンフィギュレーション空間はロボットの基台に近いリンクからそれぞれ72,36,36,18に分割した。並列計算の効率は正規化された計算速度の合計を台数で割った値と、基準としたコンピュータの速度の比とした。実験の結果コンフィギュレーション空間の計算においては並列化の効率は93%となった。一方、ポテンシャル場の計算では並列化の効率は72%となった。これは、反復毎の通信量が多いことと、その通信が特定の時間に集中するためであると考えられる.ラプラスポテンシャルを用いたロボットの動作計画法の高速化の手法として計算の領域を分割しネットワークにより接続された複数台のコンピュータ上でロボットのコンフィギュレーション空間およびポテンシャル場を計算した。これは、反復毎の通信量が多いことと、その通信が特定の時間に集中するためであると考えられる.
社会的選好と互恵的行動を導入したモデルによる財政的外部性問題の再検討

この研究の目的は、財政的外部性を伴う地域間競争で長期的に優勢となる政策策定者の選好のタイプについて調べることである。そのために、間接的進化アプローチを用いて、地方政府間の支出競争の簡単なモデルを構築した。Edwards and Keen(1996)に従い、政策策定者の選好は住民の厚生と政策策定者にのみ便益をもたらす財政的余剰によって定義されるものと仮定した。選好のタイプは進化的均衡として内生的に決定されるものとし、純粋にbenevolentな政策策定者は長期的に生き残れないことと、住民の厚生がナッシュ均衡と比較して小さくなることを示した。しかしながら、現時点でこの研究は完成していない。平成24年度は、中央政府における政治的競争と地方政府間の財政的競争を扱った文献を中心に精査し、理論モデルの構築を試みた。地域間で資本課税競争が行われる状況での中央政府の役割に注目しつつ、この分野の研究の流れに沿って、中央政府の意思決定過程に政治的競争を取り入れたモデルの構築を試みた。中央政府は一般に、地域間の財政格差を減らす目的で地域間の再分配政策を行っている。この政策は、本来の目的とは別に、財政的外部性を内部化し資本課税競争を緩和する効果を持つことが、最近の研究で示されている。しかし、これらの研究では、地域間の再分配の程度を与件として扱っている。私のモデルでは、再分配の程度は中央政府における政治的競争を経て、内生的に決まるものとしている。中央政府の意思決定は、各地域の住民が投票を通じて選出した代議員からなる議会で行われるものとし、各代議員は自らに有利な政策が実現するように行動する。他方で、各地域の決定力を持った投票者(中位投票者)は自分の効用を最大化するために、戦略的に好ましいと考えられるタイプの代議員を選出しようとする。このとき、代議員のタイプは社会的選好によって識別されるものとする。具体的には、自地域以外の地域住民にも関心を持つとき、功利主義的な社会的厚生とロールズ的な社会的厚生のどちらをより選好するのかによってタイプが識別される。この際、投票者自身は自分の効用のみに関心があっても、戦略的に社会的選好を持った候補者を選出する可能性がある。モデルの外生変数の値によって、功利主義的な候補者が選ばれる場合とロールズ的な候補者が選ばれる場合が考えられ、それぞれの結果で地域間再分配政策の程度が決まり、その結果資本課税競争に与える影響も変わることが予想されるが、分析が複雑でまだ結果を導出するには至っていない。平成26年度は、前年度までに検討していたモデルの分析がうまくいかなかったため、もう一度モデルを再構築するために、関連文献の精査から始め、様々なモデルを構築する中で、研究課題を達成するために最も適切なモデルを選択し、分析するという作業を行った。モデルの詳細は未だ不十分ではあるものの、研究課題の1つをクリアするために適切と考えられるモデルを構築することはできた。しかし、分析は途上で、論文として完成するには至らなかった。分析の対象となっているモデルの概要は、以下の通りである。複数の地域で構成される国家を想定し、中央政府(国)もしくは地方政府(地方自治体)が地方の公共支出の財源として、資本税を用いる状況を考える。地方政府がそれぞれ独立に自地域内の資本に課税する税率(資本税率)を決定する地方分権型のモデルと、中央政府が一律の資本税率を決定し、各地域への公共支出の配分を決定する中央集権型モデルの2つを考察し、比較する。地方分権型モデルは基本的には通常の租税競争モデルであるが、政治的競争が組み込まれている点が通常のモデルとは異なる。地域において過半数を占める投票者は自身の厚生水準にしか関心を持たない利己的な個人であるが、地方政府の政策決定者となり得る候補者の中には、他地域の厚生にも関心を持つ社会的選好を持った候補者が存在するとする。このとき、過半数を占める利己的な投票者が自分とは異なる社会的選好を持つ候補者を選ぶようなstrategic delegationが起こる可能性が考えられる。分析により、このモデルにおいてstrategic delegationが観察された。次に、中央集権型モデルでは、各地域が選挙を通じて中央の議会に代議員を送り込み、各代議員が中央議会で政治的交渉を通じて政策を決定する状況を考察した。このモデルの分析結果は現時点で不明(分析途中)である。平成23年度は、当初の計画通り、資本課税競争に関する研究に取りかかった。関連文献を調べた上で、いくつかのモデルを構築し分析を行ったが、適切なモデルの構築には至らなかった。年度末までに構築したモデルの概要は以下の通りである。資本課税競争は財政的外部性を伴うために、各地方政府は過大な資本税率を選択してしまい、地域の厚生を下げてしまう。

他方で、地方政府間の財政均等化を目的とした中央政府による政府間の補助金政策(地方交付税交付金など)はこの財政的外部性による負の効果を減じる働きを持つことが、先行研究で指摘されている。本研究では、Besley&Coate(1997)の代議制民主主義モデルを基に、各地域が中央議会の代議員を選出した結果、中央政府がどの程度の財政均等化政策を選択するのかについて分析することを目的としている。先行研究では、資本課税競争が行われている中で、中央政府がどの程度の財政均等化を行えば社会厚生が最大化されるのかについて考察する規範的分析が行われてきた。これに対して、本研究では、中央政府によってどのような政策が選択されるのかを考察する実証的分析(positive analysis)を行う。特に、財政均等化を目的とする政府間補助金は、各地域の利害だけではなく、中央政府の代議員が持つ社会的選好にも依存すると考え、このような代議員による選択を分析するためのモデルを構築した。最終年度において、論文の執筆を完了し、学術雑誌への投稿と学会・研究会での報告を行う予定であったが、執筆を完了することができなかった。当初は、租税競争において他地域の厚生も考慮する社会的選好を持った政治家が長期的に存在し得る可能性を、indirect evolutionary approachで調べる研究を行っていたが、明確な結果に至らなかった。現在も継続してこの問題を研究中である。公共経済学研究目的に沿った理論モデルがかなり複雑で、明確な結果をもたらすような形を見つけることに時間がかかってしまった。また、当初想定していたよりも時間がかかることには気づいていたものの、他の業務との兼ね合いで、更なる時間を捻出することが難しかった。試行錯誤でモデルの構築を行ってきたが、なかなか研究課題にフィットするモデルの構築ができず、分析が思うように進まなかった。もう一度根本的に再構築したこともあり、時間がかかって、論文として仕上げるには至らなかった。モデルを構築した段階であり、これから分析し適宜修正をしなければならない。まだディスカッション・ペーパーに仕上げる前の段階であり、あと23ヶ月かかる見込みである。当初は年度末までにディスカッション・ペーパーに仕上げる計画でいたが、モデルの構築に時間がかかったことと、他の業務に思いのほか時間が取られてしまったことが原因である。平成24年度の研究を継続し、十分な時間を確保して、論文を仕上げる。研究会等で報告し、修正を加えた上で、学術雑誌に投稿する。さらに、スピルオーバーを伴う地方公共財供給問題の研究を行う。この研究は、現在行っている研究をベースにするので、それほど多くの時間を必要としないものと予想される。平成26年度はすでに構築したモデルの分析を行うことができるので、可能な限り早い時期に結果を出し、論文を完成させる。さらに、いくつかのセミナーで報告し、海外専門誌に投稿する。次年度は今年度より当該研究に割く時間を多く取れる予定であり、十分な時間の確保により、研究は進んで行くものと考えられる。数値計算ソフトとパソコンの購入。学会等への旅費、および、論文の英文添削への支出。関連する文献(本および論文)の購入。
新しい高歪化合物の合成,構造,機能および合成化学的応用

本研究課題実施により達成された成果は以下の通りである。(1)高歪系シクロプロペンを含む環状ビ-,トリ-,およびテトラカリセンを合成し、その電子構造を検討したところ、これらはいずれも芳香族性に基づく大きな安定化を受けていること、また、その安定化に各カリセンユニットの分極が重要に寄与していることが明らかとなった。(2)電子供与性ラジアレン類は有機機能性材料作成用の構成成分として期待されるので、1,3-ジチオール基を有する〔4〕-および〔6〕-ラジアレンの合成を行ない、これらが合成金属用の有効な電子供与体であることを示した。また、シクロプロパン環の平面性を利用してチオピラニル基を有する〔3〕ラジアレンの合成に成功したので、これらの合成金属用電子供与体の適用性について検討中である。(3)協奏的な光電子環式反応によるオレフィン類並びに芳香族の原子価量性は逆過程が熱禁制の場合が多くP型フォトクロミズムを得る一つの有力な方法である。ノルボルナジエン/クアドリシクラン系はその典型的なものであるが、本研究では母体システムにおける欠点(長波長領域で吸収がない事、光過程の低い量子収率)を改善すべくドナー・アクセブターノルボルナジエン(DA-NBD)/クアドリシクラン(DA-Q)系を設計合成した。DA-NBDは可視領域で電荷移動に基づく吸収帯を有し、光照射で有効にDA-Qを与えた。さらにDA-NBDをポリメタクリル酸メチルにドーピングしたフォトクロミックフィルムを作ったが、これは繰り返し耐久性に優れていることを見出した。(4)もう1つのフォトクロミック系としてナフタレン,イソキノリン,アントラセンを1,2,4-トリ-t-ブチル導入、1,2,3-トリ-t-ブチル導入により修飾し、対応するバレンへの光原子価異性に基づく典型的なP型フォトクロミック系の構築に成功した。長波長光での感受性もアントラセンで450nmに及ぶ。高歪系として特に高い高歪みエネルギーを有するシクロプロペニウムイオンおよびビシクロブタンに注目し、それらの合成法を開発するとともに特異な電子構造の解明を本研究課題の一つとする。また、これらの高歪化合物は歪みエネルギーの解消を伴なって容易に環開裂を起こし、新しく安定な芳香族環を生成することが出来るので、この環変換を利用して新しい有機機能物質を開発する利点がある。本研究で取上げた高歪化合物は当研究室で20年以上に渡って研究を行なっているシクロプロペニウムイオンと縮合多環化合物の光反応により合成されるベンズバレン誘導体とである。先ず、シクロプロペニウムイオンに関する研究では、すでに合成に成功しているチオ置換体と各種の求核試剤との反応により、20種以上に及ぶ複素環を有する誘導体の合成を行なった。また、このシクロプロペニウムイオンをシクロペンタジエニドと反応させることにより、これまでに類を見ない新しいπ電子系環状ビカリセンを合成し、これに同様な反応を繰り返し行なうと環状トリ-およびテトラカリセンが得られた。これらの環状カリセン類は比較的低い酸化電位を有しているので、最近特に注目を集めている有機導電材料のドナー成分として利用されるものと期待される。

他方、縮合多環化合物の対応するベンズバレンへの光原子価異性化すよびこれの逆反応に関する研究は、可逆的情報記録材料合成の基礎的なものとして重要であり、本年度では一つのベンゼン核に立体的に嵩高い3級ブチル基を3個もつナフタレン、ヘナントレン、アンスラセン、キノリン、イソキノリン等を合成し、これらの光照射によるベンズバレンへの原子価異性化について検討した。これらのいくつかは比較的高い量子収率で進行することを明らかにし、また生成した高歪み化合物は温和な条件下で定量的にえの縮合多環化合物に変換することを認めた。
新しい蛍光分析法による癌関連ガラクト-ス転移酵素の高感度測定法と診断への応用

これまでの研究から,癌患者の血清中にはガラクト-ス転移酵素(Gal Tase)活性が高頻度に検出されること,この酵素はGal β1ー4GlCNACの合成に関与するミルクのGal Taseと酵素学的に同じであることを明らかにしてきた。また,糖脂質認識モノクロ-ナル抗体を用いるELISA法によってGal Tase活性を簡便に且つ特異的に測定する方法を確立した。しかし,癌の早期発見にはさらに高感度に酵素活性を測定することが必要となった。このためペルオキシダ-ゼ標識二次抗体にかえて,ユ-ロピウム標識二次抗体を用いた時間分解蛍光免疫分析法を導入した。この方法は蛍光保持時間の長いユ-ロピウムの励起光のみを選択的に検出するためバックグランドを低く抑える利点がある。この結果,酵素活性の検出限界は0.2pmolとなり,ELISA法に比較して感度は25倍に上昇した。この方法を用いて,これまでELISA法では検出限界付近にあった癌患者血清の酵素活性を測定したところ,これらの検体には明確な測定値が得られGal Tase活性測定による癌の検出感度が上昇することが明らかとなった。このことはこれまで報告してきた癌診断におけるGal Tase活性測定の有効性を再確認するとともに,ユ-ロピウムを用いた時間分解蛍光分析法の導入が癌診断に極めて有用であることを示している。次に,Gal Taseが癌細胞から放出されていることを明らかにする目的で癌細胞の培養液中の酵素活性を本法を用いて測定した。その結果,癌細胞がGal Taseを放出している様子を培養時間の経過とともに測定することができるようになった。このことは癌の転移や細胞間相互作用におけるGal Taseの意義を明らかにするうえで大きな意味をもつと思われる。
ヒトSLCO1B1遺伝子発現量の個人差および発現調節機構に関する研究

SLCO1B1遺伝子5'上流約-2kbpを組み込んだレポーターコンストラクト,HepG2細胞を用いてレポータージーンアッセイをおこなったところ,PPARαおよびretinoid Xreceptor(RXR)αを発現させた細胞において,ciprofibrate 30μM添加により,コントロールと比較して約5.6倍の転写活性化が認められた。次にディリーションアッセイをおこなったところ,SLCO1B1遺伝子5'上流-120/-103の17bpの領域を欠失させたコンストラクトではPPARαによる転写活性化が消失した。また,この17bpの領域内に4ケ所の変異を導入したコンストラクトではPPARαによる転写活性化が消失した。これらの結果より,PPARα応答領域はSLCO1B1遺伝子5り上流-120/-103の17bpであると考えられた。さらにヒト肝組織を用いてクロマチン免疫沈降法をおこなったところ,in vivoにおいてもPPARαはSLCO1B1遺伝子5'上流-120/-103の領域付近にDNAと直接または間接的に相互作用していることが明らかとなった。以上の結果より,PPARαはSLCO1B1遺伝子5'上流-120/-103の17bpの塩基配列を介して肝臓におけるSLCO1B1遺伝子の発現制御に関与していることが明らかとなった。以上の結果より、日本人および白人種に認められるOATPIBI mRNAの個人差は56倍であり、さらに炎症などによる肝障害時にはOATPIBI mRNA発現量は大きく減少すると考えられた。
各種臓器におけるフラクタル次元の病理組織診断への応用

本研究にたいしてその科学研究費の援助により、立体構造物のフラクタル次元計算プログラム(追加分)を、ライズ社に特別注文し作成した。そのプログラムを用いて、ヒト正常肝5例と肝硬変5例について検索を行った。また、同時に行っているトポロジー(位相幾何学)を用いた研究とも比較検討した。その結果、1.正常肝だけではなく(平成4年度分で報告済み)、肝硬変の類洞の立体構造は、フラクタルであることがわかった。すなわち、類洞の複雑な立体構造を、フラクタル次元という指標により定量化し、比較することが可能となった。2.それぞれの症例におけるフラクタル次元は、肝硬変では、2.06,2.11,2.13,2.22,2.13(平均2.13±0.05)、正常肝では、2.22,2.16,2.17,2.20,2.17(2.18±0.03)になった。3.求めた類洞のフラクタル次元について、t検定を行ったところ、肝硬変と正常肝の平均の間には有意な差はなかった。4.同時に行っている研究(トポロジーの指標である1次ベッチ数を用いた)では、肝硬変と正常肝の類洞の立体構造に、有意な差がみられた。そのことは、論文としてActa,Pathologica Japonica(1993)に発表した。5.肝硬変と正常肝の類洞の立体構造の定量化において、フラクタル次元と1次ベッチ数とでは、異なった結果が得られたが、そのことは次のように解釈できる。すなわち、正常肝と類洞を何倍かに拡大すれば肝硬変の類洞と同じ程度の複雑さになる、ということを示している。本研究にたいしての科学研究費の援助により、立体構造物のフラクタル次元計算プログラムを、ライズ社に特別注文し作成した。そのプログラムを用いて、ヒト正常肝5例と肝細胞癌5例について検索を行った。その結果、1.正常肝と肝細胞癌の類洞の立体構造は、ともにフラクタルであることがわかった。2.それぞれの症例におれるフラクタル次元は、正常肝では、2.22、2.16、2.17、2.20、2.17(平均2.18±0.03)、肝細胞癌では、2.24、2.31、2.12、2.17、2.20(平均2.20±0.07)になった。3.求めた類洞のフラクタル次元について、t検定を行ったところ、正常肝と肝細胞癌の平均値の間には有意な差はなかった。しかし、両対数グラフにプロットされた点に、最小二乗法を用いて求めたフラクタル次元に関して、t検定を適用することの適否については、物理学者の間でも異論のあるところである。4.同時に行っている研究(トポロジーを用いた類洞の立体構造の定量化)では、正常肝と肝細胞癌との間に有意な差がみられいてる。5.以上の成果は、学術図書『医学・生物学におけるフラクタル』(松下貢編著,朝倉書店,1992)のp.112-127(清水英男:正常肝臓と肝細胞癌の類洞(微小血管網)の立体構造-フラクタル次元と1次元ベッチ数による比較)に発表した。
遠隔操作式高線量率組織内治療のための生体内マイクロ線量計用検出素子の開発

マイクロ線量計の開発には放射線の信号とノイズであるチェレンコフ光との区別が必須であることから、線量計の開発方針を探るために基礎実験として450-600nmの発光スペクトルをもつシンチレータからのスペクトル分布をシンチレーションカウンタにて計測した。その結果、光電子増倍管の分光感度特性に対応し,波長が大きくなるのにつれて両者の分離は難しくなるが、適当な感度特性を持つ光電子増倍管を選択して従来の電流モードでなく、パルスモードでの計測をすれば、広範囲の発光領域において信号を取り出せることが示唆された。このため、外径1.2mm(検出部0.8mm)、ウレタンチューブで遮光した光ケーブルを用い、パルスモード計測のできるマイクロ線量計用素子を試作した。これは、臨床応用でも使うことのできる程度の柔軟性を有している。放射性同位元素を利用して、波高分析を試みたところマイクロ線量計用素子がスペクトロメータとして使えることがわかり素子を波高分析器に接続することで、信号のみを計測することが可能とされ、マイクロ線量計の開発が原理的に可能であるとの見通しを得ることができた。しかし、1000Gy/時という高線量率の計測であるために、従来より放射線計測用として高感度を目指して開発されてきたシンチレータではパルスのパイルアップのため、かかる計測には適さず、臨床応用において要求される測定精度を得るためには、従来とは開発方向の異なる、高線量率の計測に適した感度特性をもつシンチレータを開発あるいは選択するとともに、適当な光電子増倍管の選択が必要であると考えられた。本課題の遂行により、今後の開発方針を得ることができたことから、高線量率組織内治療の計測に適したマイクロ線量計を完成させて実用化していきたいと考えている。
インスリンポンプ療法中の子どもの就学を見据えた看護支援の構築

本研究は、20152017年度の「1型糖尿病をもつ子どもの学校生活を支える家庭・学校間連携の促進」(基盤研究C 15K11732)を踏まえた内容であるため、日本糖尿病教育・看護学会誌に「インスリンポンプを使用している小学生の学校生活の現状」として投稿し、採択された(日本糖尿病教育・看護学会誌,23(1),18-24,2019)。今年度はインスリンポンプを使用している幼児の園生活状況ならびに就学における課題を明らかにすることを目的とし、家族会主催のサマーキャンプにてインスリンポンプ療法中の幼児の母親3名を対象にインタビューを実施した。その結果、幼稚園での状況として、子どもが自分で実施していることは血糖測定、ボーラス注入、プール時にポンプを外す等であり、先生のサポートとしては、血糖値に合わせて補食、プール時のポンプの着脱、ボーラス注入時の単位確認等であった。就学に向けての不安としては、血糖測定やボーラス注入の場所、体育への対応、給食当番はやらせてもらえるか、クラスの友達に病気のことを伝えたほうがよいのか等であった。学校側への要望としては、病気についてクラスの友達に説明するか否かを迷っている母親以外は、血糖測定やボーラス注入を堂々と教室でやらせてほしい、幼稚園でできていたことは学校でも実施できるようにしてほしい等であった。小学校では環境やサポート体制がこれまでとは変化するため、子どもが血糖測定やボーラス注入などを気兼ねせずに行えるように、また、幼稚園で可能だったことが制限されないように、親が学校関係者とうまく連携がとれるような支援が必要であることが示唆された。本研究結果は2019年6月開催の第66回日本小児保健協会学術集会にて発表予定である。研究計画どおりに家族会主催のサマーキャンプ(8月開催)にて、3名の母親の協力を得てインタビューを実施することができた。しかしながら、今年度のサマーキャンプ参加者数が例年よりも少なく、インスリンポンプを使用している子どもの参加者も少なかったため、予定していた研究協力者数にはいたらず、分析が十分であるとは言い難い状況であった。6月に開催される第66回日本小児保健協会学術集会にて研究成果を発表し、他の研究者と意見交換をしたり、国内・国外の学術集会に参加して最新の情報を収集して視野をひろげる。本研究の研究フィールドとなる家族会主催のサマーキャンプが、主催者側の運営体制の変更等によりデータ収集が難しくなる可能性があるため、研究計画をキャンプ運営体制に合わせながら適宜修正して研究を行う。研究分担者(2名の分担者に20万円ずつの分担金)が、糖尿病に関する国際学会であるAASD(クアラルンプール開催)に参加できなかった等の理由により残金が生じた。次年度は国内・国外の学術集会に参加し、最新の情報を得たり研究者との意見交換をとおして視野をひろげる。また、研究計画を研究フィールドの状況に合わせて修正した上でデータ収集等の費用に充てる。
非可換代数多様体のモジュライ空間

大阪大学の大川新之介氏及び静岡大学の毛利出氏と共同で、Hirzebruch曲面の非可換変形のモジュライ空間に関する研究を行った。特に、Hirzebruch曲面の非可換変形をパラメトライズする3つの代数的スタックを導入し、それらが自然に双有理同値であることを示した。第1のスタックは射影直線上のVan den Berghの意味の階数2の局所自由層両側加群(locally free sheaf bimodule)のモジュライ空間であり、第2のスタックはAbdelgadir氏、大川氏と筆者の意味の箙の関係式のモジュライ空間であり、第3のスタックは楕円曲線とその上の3つの直線束のモジュライ空間である。また、スキーム上のVan den Berghの意味の非可換射影直線束の導来圏が、Orlov型の半直交分解を持つことを示した。更に、射影直線上の階数2の層両側加群の明示的な分類を行った。また、導来同値としての(特殊)McKay対応の非可換化についても議論した。名古屋大学の石井亮氏及びマドリード自治大学のAlvaro Nolla de Celis氏と共同で、ダイマー模型への群作用の研究を行った。特に、群の作用に関して対称性を持つダイマー模型という概念を定式化し、GL(2,Z)の任意の有限部分群Hと、Hの作用に関して対称性を持つ任意の格子多角形Δに対し、Hの自然な作用に関して対称性を持つダイマー模型Gで、Δを特性多角形に持ち、しかも整合性条件を満たすものが存在することを示した。これによって、トーリック特異点ではなく、しかも商特異点でもない3次元のGorenstein特異点のVan den Berghの意味での非可換クレパント解消の例の無限系列を作ることができる。京都大学大学院理学研究科の伊藤敦氏、大阪大学大学院理学研究科の大川新之介氏および韓国高等科学院の三浦真人氏と共同で、代数多様体のGrothendieck環の構造に関する研究を行った。G_2型のGrassmann多様体はちょうど2個あるが、これらの上の適当な階数2の同変ベクトル束の大域切断の零点として、3次元Calabi-Yau多様体XとYが定義される。これらのCalabi-Yau多様体はそれぞれPfaff多様体の中のCalabi-Yau多様体X'とGrassmann多様体の中のCalabi-Yau多様体Y'に変形することが知られており、さらにX'とY'は代数多様体のGrothendieck環の中である関係式を満たすことがBorisovやMartinによって証明されていたが、我々はXとYが代数多様体のGrothendieck環の中で関係式([X]-[Y])L=0を満たすことを発見した。ここで、Lは代数多様体のGrothendieck環におけるアファイン直線のクラスである。さらに、X'とY'が導来同値であることがBorisov-CaldararuやKuznetsovによって知られていたが、我々はXとYが導来同値であると予想するとともに、滑らかな射影多様体VとWが導来同値である時に、[V]-[W]がLの冪で消えるかという問題を提出した。同じ問題は同時期に独立にKuznetsovとShinderによっても提出されており、この分野における重要な問題であると考えられる。X'とY'の導来同値性は程なくしてKuznetsovによって証明され、それを踏まえて、筆者は8次元のフロップを用いる新たな証明を与えた。さらに、伊藤氏、大川氏、三浦氏と共同で、非常に一般の次数12のK3曲面に対しては上の問題に対する答えが肯定的であることを証明した。導来圏の研究は非可換代数幾何において重要であるが、当該年度の研究によって、導来圏と代数多様体のGrothendieck環の関係を調べることが興味深い問題であることを明らかにすることが出来た。King's College LondonのYanki Lekili氏と共同で、与えられた次数付き代数に入るA-infinity構造のモジュライ空間に関する研究を行った。これは、大阪大学の大川新之介氏や静岡大学の毛利出氏、それにニューサウスウェールズ大学のTarig Abdelgadir氏らと行っている、与えられた箙に入る関係式のモジュライ空間の研究の自然な拡張になっており、非可換代数多様体のモジュライ空間を調べる重要な道具になると期待される。また、大川新之介氏と名古屋大学多元数理科学研究科の伊藤敦氏、それに韓国高等科学院の三浦真人氏と共同で行っている代数多様体のGrothendieck環の構造に関する研究を継続した。2つの代数多様体XとYの連接層の導来圏が同値であるとき、XとYはD同値であると言う。また、代数多様体のGrothendieck環におけるアファイン直線のクラスをLと置く時、代数多様体XとYのクラスの差[X]-[Y]にLの適当な冪を掛けると0になる時、XとYはL同値であると言う。BorisovやMartin、それに伊藤-植田-大川-三浦の研究を受けて、XとYがD同値であるときL同値であるかという問いが伊藤-植田-大川-三浦とKuznetsov-Shinderによって独立に提唱されたが、次元が2以上の一般のAbel多様体がこの問いに対する否定的な答えを与える事を示した。また、Efimovも同時期に独立に同様の結果を得ている。

さらに、研究分担者の大川新之介氏によって、K3曲面上の点のHilbertスキームを用いて、D同値かつL同値で、しかも双有理同値でない代数多様体の例が、いくらでも高い次元で存在する事が示された。Meachan、Mongardi及び吉岡康太氏も同時期に独立に類似の結果を得ている。代数多様体のGrothendieck環の構造に関する研究は順調に進展し、その成果はプレプリントとして公表された。また、まだ論文の公表には至っていないが、箙の関係式のモジュライ空間や非可換Hirzebruch曲面のモジュライ空間、A-infinity空間のモジュライ空間などに関する研究も順調に進展しており、複数の論文を準備中である。さらに、本研究費を使用して、海外から11名の講演者を招聘してRIMS研究集会「非可換代数幾何学とその周辺」を行い、そこでこれまでに得られた研究成果を発表するとともに、本研究課題推進のための多くの情報を収集した。大阪大学の大川新之介氏及び静岡大学の毛利出氏と共同で、Hirzebruch曲面の非可換変形のモジュライ空間に関する研究を行った。特に、Hirzebruch曲面の非可換変形をパラメトライズする3つの代数的スタックを導入し、それらが自然に双有理同値であることを示した。第1のスタックは射影直線上のVan den Berghの意味の階数2の局所自由層両側加群(locally free sheaf bimodule)のモジュライ空間であり、第2のスタックはAbdelgadir氏、大川氏と筆者の意味の箙の関係式のモジュライ空間であり、第3のスタックは楕円曲線とその上の3つの直線束のモジュライ空間である。また、スキーム上のVan den Berghの意味の非可換射影直線束の導来圏が、Orlov型の半直交分解を持つことを示した。更に、射影直線上の階数2の層両側加群の明示的な分類を行った。また、導来同値としての(特殊)McKay対応の非可換化についても議論した。名古屋大学の石井亮氏及びマドリード自治大学のAlvaro Nolla de Celis氏と共同で、ダイマー模型への群作用の研究を行った。特に、群の作用に関して対称性を持つダイマー模型という概念を定式化し、GL(2,Z)の任意の有限部分群Hと、Hの作用に関して対称性を持つ任意の格子多角形Δに対し、Hの自然な作用に関して対称性を持つダイマー模型Gで、Δを特性多角形に持ち、しかも整合性条件を満たすものが存在することを示した。これによって、トーリック特異点ではなく、しかも商特異点でもない3次元のGorenstein特異点のVan den Berghの意味での非可換クレパント解消の例の無限系列を作ることができる。代数多様体のGrothendieck環に加えて、Bondal-Larsen-Luntsによって導入された前三角微分次数圏のGrothendieck環についても研究を行い、非可換幾何学への応用を目指す。非可換代数多様体のモジュライ空間についてこれまでに得られた成果を論文としてまとめ、公表する。次年度に国際研究集会を行うため。招聘旅費に使用する。
中枢神経細胞障害とCa^<2+>の動態

平成10年度平成11年度にかけて、本科学研究費補助金により遂行した実験結果を三つに分けて報告する。1)ラット培養アストロサイトにおける過酸化水素によるDNA断片化とチミジン取り込みに対するリアノジン受容体の役割---アストロサイトの過酸化水素で惹起される細胞内のDNAの障害からの修復には、細胞外より細胞内に移行するカルシウムもしくは細胞内カルシウム貯蔵部位由来のカルシウムによる適当量の細胞内カルシウムの存在が必須条件であり、リアノジン受容体も細胞障害に大きく係わっている可能性が示唆された。2)新規化合物NC-1900のグルタミン酸による学習障害に対する保護作用---バソプレシンの生体内代謝断片と類似の構造をもつNC-1900は電気刺激による受動回避学習を促進し、大量のグルタミン酸、各種グルタミン酸サブタイプのアゴニストおよび過酸化水素発生試薬を脳内に入れた場合に惹起される学習障害を抑制した。これらの促進・抑制作用は、NMDA antagonistsであり、カルシウム流入の阻害薬でもあるMK-801によって減弱した。3)生後20ケ月の雌性ラットの卵巣を摘出すると8方迷路学習能力が低下する傾向があり、この摘出した動物をカルシウム欠乏食で飼育するとなお一層記憶学習能力が低下することが認められ、さらに、女性ホルモンであるエストラヂオールやカルシウムの適用により回復することが認められた。申請者の研究題題でこれまでに得られた結果(中間報告)は以下のとおりである。1生後20ケ月の雌性ラットの卵巣を摘出すると8方迷路学習能力が低下し、この摘出した動物をカルシウム欠乏食で飼育するとなお一層記憶学習能力が低下し、女性ホルモンであるエストラジオールの適用およびカルシウムの適用により回復することが認められた。2バソプレシンの生体内代謝断片であるAVP_<4-9>,AVP_<4-8>およびシステイン基をセリン基で置換した新規物質(Pyroglutamyl-Asp-Ser-Pro-Arg-Glycin-amide Acetate)を獲得試行(電気刺激による受動回避学習)60分前に投与した場合、回避学習を促進させた。この回避学習促進効果はprotein kinase C阻害薬(特異的;NPC-15437および非特異的;H-7)の適用により消失した。3バソプレシンの生体内代謝断片および新規化合物は、シクロヘキシミドを投与して誘発される回避学習を改善した。4バソプレシンの生体内代謝断片および新規化合物の適用は、グルタミン酸を脳内(大槽内)に投与して誘発される回避学習障害を改善した。5バソブレシンの生体内代謝断片および新規化合物の適用は、グルタミン酸のイオノトロピック受容体を刺激するNMDAを脳内(大槽内)投与して誘発される回避学習障害を改善した。6新規化合物の適用は、グルタミン酸のメタボトロビック受容体を刺激するDHPG(dihydroxyphenylglicine)を脳内(大槽内)投与して誘発される回避学習障害を改善した。7新規化合物の適用は、glucose oxidase(H_2O_2発生酵素試薬)を脳内(大槽内)に投与して誘発される回避学習障害を改善した。8新規化合物の適用は、6-OH-DOPA(adrenergic fiberの障害)を脳内(大槽内)投与して誘発される回避学習障害を改善した。なお、バソプレシンの生体内代謝断片および新規化合物とCa^<2+>との関連については現在検討中(振とう機およびサーモバケット使用)である。申請者らの研究課題でこれまでに得られた結果は、以下のとおりである。生後0日齢のラット培養アストロサイトとニューロンに過酸化水素を適用した場合のトリチウムで標識したチミジンとウリジンの細胞内(DNAとRNA)への取り込みについて検討した。過酸化水素の適用により、アストロサイトヘのチミジンの取り込みは促進したが、ウリジンの取り込みは促進しなかった。一方、ニューロンヘ適用した場合は、チミジン、ウリジンともに取り込み促進は認められず、むしろ抑制の傾向があった。この過酸化水素によるチミジンの取り込みは、外液のカルシウムを取り除いた場合およびカルシウムチャンンネル遮断薬であるベラパミルやニフェジピンを適用した場合は抑制された。

また、神経細胞内小胞膜のCa^<2+>-ATPase阻害薬であるタプシガルギンや小胞膜に存在するリアノジン受容体を介して小胞よりカルシウムを遊離させるカフェインを適用した場合,このチミジンの取り込みは抑制された。更に、細胞膜透過性のカルシウムキレート薬であるBAPTA-AMは過酸化水素による取り込み促進を完全に抑制した。これらの結果から、アストロサイトは、ニューロンと異なり、過酸化水素で惹起される脳神経細胞のDNA修復は、細胞外より細胞内に移行するカルシウムや細胞内カルシウム貯蔵部位由来のカルシウムによる適当量の細胞内カルシウムが必須である可能性が示唆された。
義歯装着者の総合的な咀嚼能力評価法の確立

全部床義歯の製作を希望する5名の全部床義歯装着者を対象として、補綴治療前の旧義歯と、義歯を製作し諸調整の終了した新義歯について、咀嚼能力を咀嚼食品の粉砕粒子の大きさ、咀嚼リズムの分析、摂取可能食品のアンケート調査によって評価した。この5人の被験者の新旧義歯について測定を行い、合計10症例のデータが得られた。このデータを各評価値の相関と、新旧義歯の評価値の変化の相関に分け分析を行っている。すなわち旧義歯と新義歯の咀嚼能力の評価値の変化を3つの評価法で得られた評価値から計算し、変化の方向性が同じであるか検討している。変化の方向性が同一であるとは、例えば新義歯で旧義歯より1つの評価値が向上した被験者では、他の2つの評価値も向上する傾向があることを意味する。さらに方向性が同じである場合、変化した量に相関がみられるか検討する予定である。今後各評価法間に密接な相関が認められれば1つの評価値から他の評価値を予測することもでき、どの方法も単独で総合的な咀嚼能力の評価をある程度しうると結論できる。また相関が低い場合は同一被験者で補綴治療前の旧義歯と新義歯間の咀嚼能力の変化を評価し、3つの方法で同様に変化を評価できるかを分析する。同様に評価できる場合、被験者の個人差を排除すれば3つの方法の評価値は互いに相関もつと結論できる。