hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非平衡材料超塑性

また微細析出相は転位の増殖源であると共に、粒成長の抑制にも寄与し、変形中に微細結晶粒径が保たれ、粒界すべりを効果的に起こさせた。メカニカルアロイング合金についても同様の高速超塑性の発現が認められるが、この場合、変形前の粒界構造ならびに粒内強度が重要となり適正添加元素と加工熱処理を施すことにより高速超塑性が更に改善可能である。非晶質合金の変形挙動は著しい変形温度依存性を示した。低温では不均一変形を示すが結晶化温度直下の液体過冷温度領域で変形すると低い流動応力で変形し、超塑性を示した。このような超塑性は結晶材料とは異なり粘性流動によって起こることが明らかとなった。(1)不安定微細分散相を含む金属間化合物の組織安定性と超塑性変形挙動、特に転位の振る舞いと組織安定性が関与した異常伸びの発現、(2)高速超塑性における粒界予融解ならびにキャビテーションの役割、(3)アモルファス合金の液体過冷却域での新しい超粘塑性挙動とこれを利用しての加工・成形技術の開発に関して、新たな進展が見られた。特筆すべき成果は次の通りである。(a)TiAl単結晶中にはAl_5Ti_3ならびにAl_2Ti等の微細化合物相が存在する。Al_5Ti_3相を含有する場合は超塑性は発現しない。しかし、Al_2Tiが高温で微細に分散すると、この化合物の熱的・力学的安定性と転位運動の相互作用の結果として結晶粒界すべりを伴うことなく超塑性が発現する。(b)高速超塑性において粒界近傍に存在する液相の形態が極めて重要であり、超塑性発現のためには数10nmオーダー以下の液相が必要とされる。(c)Zr_<65>Al_<10>Ni_<10>Cu_<15>金属ガラスは過冷液体状態においてアモルファス相を保有しつつ複数形状への加工が可能である。この条件下で1nm/sに近い高速での加工が可能で、結晶化を抑制して1000mm級の加工材の作成が可能となった。また、押し出しの圧力とラム速度、変形温度との構成方程式を決定した。(d)MA法で作成したAl基合金の変形において、高速超塑性が顕著な領域ではキャビティの発生が抑制される。このような条件下では、キャビティの寸法は数10nmと極めて小さく、このキャビテーションそれ自体が変形中の局所応力集中の緩和をもたらし、巨大伸びを生み出す。本年度の研究において、(1)高濃度γ-TiAl中に存在する各種長周期規則構造を有する微細金属間化合物相の相安定性と超塑性挙動、(2) Al基メカニカルアロイング合金の超塑性におよぼす粒界すべり以外の変形様式の寄与、(3)非平衡材料の高速超塑性特性とその変形機構、特に集中応力緩和の付随調整機構、(4)アモルファス合金の超塑性、特に金属ガラス高速超塑性と高加工性、耐熱性を有するナノ結晶アルミニウム合金の開発、に関して新たな進展が見られた。多くの研究成果の中の特記すべき事項は次の通り。(a)La基およびPd基金属ガラスは、Zr基金属ガラスに比べて、優れた高速超塑性を示す。この超塑性は、数MPaの低応力で変形可能、0.60.7Tmで起こる、m値が1に近いニュートン粘性を示す、等の特徴を有し、バルク成型加工が可能であるのみならず、室温で高強度、高靭性を示すことを見出した。(b)Al・遷移金属系合金を幅広く探索し、優れた高強度を示すN-Ti-Fe-Cr RS P/M合金を開発した。この合金は微細組織制御すれば、高速超塑性加工が可能である。(c)高Al濃度γTiAl単結晶に粒界すべりの関与しない超塑性が発現することを見出した。この合金の超塑性は、L1_0型規則構造母相中に長周期規則構造を有する,Al_5Ti_3規則相の相安定性と密接に関係している。(d)高速超塑性の変形機構を、集中応力緩和の付随調整機構の観点から、accommodation helperの存在の必要条件を応力集中の緩和
半導体量子構造におけるスピンの輸送と干渉に関する研究

代表的な化合物半導体である,GaAs量子井戸におけるスピン緩和現象に着目し,スピン緩和時間の計測を室温にて実行した。本年度は前年度の引き続き(110)面に成長したGaAs量子井戸を分子線エピタキシ法により作製し,実験によりスピン緩和時間を求めた。実験方法はポンププローブ法で,より高感度で測定可能となったため,試料の量子井戸の周期数を60周期から5周期に減らすことができた。以下に,本年度に得られた成果を示す。1.GaAs井戸幅7.5nmで不純物としてSiを1井戸あたり0.3×10^<12>cm^<-2>だけドーピングした,5周期のGaAs/AlGaAs(110)多重量子井戸(試料名VR417-2)におけるスピン緩和時間を計測した。その結果,励起光の波長を838nm,励起光強度を2.0mWにした場合は5.2±1.4nsと,周期数が5周期に減少しても(100)面に成長した試料に比べて,スピン緩和時間は2桁程度長くなることが分かった。また,スピン緩和時間の励起波長依存性を調べた。その結果,励起波長を短くするにしたがって,スピン緩和時間は長くなることが分かった。2.ドーピング濃度依存性を調べるために,構造はVR417-2と同じで,ドーピング濃度を1×10^<12>cm^<-2>にした試料(試料名VR420-2)を作製し,スピン緩和時間を調べた。実際の井戸幅は7.5nmからずれてしまったが,スピン緩和時間は832nm,2.0mW励起で1.2nsとなった。3.井戸層ドープと変調ドープの違いを調べるため,構造はVR417-2と同じで,AlGaAs層のみに0.5×1012cm-2だけドーピングを施した試料(試料名VR419-3)のスピン緩和時間を計測した。こちらも,実際は設計の井戸幅から若干ずれてしまったが,834nm,2.0mW励起で2.0nsのスピン緩和時間を得た。
カメルーン産薬用植物の抗菌活性成分に関する研究

カメルーン産ヤブコウジ科植物Embelia rowlandiiの葉のメタノール抽出液及びマメ科植物Eriosema robustumの小枝の酢酸エチル抽出液について、大腸菌、枯草菌、緑膿菌、黄色ブドウ球菌、及びグラム陰性桿菌Klebsiellapneumoniaeに対する抗菌活性試験とカンジダに対する抗真菌活性試験を行った結果、これらの抽出液に抗菌活性のあることを見いだした。そこで、まず、E. rowlandiiのメタノール抽出液から化合物の精製を進めたところ、embeliquinoneと名付けた新規アルキルベンゾキノンを含む6種の化合物を単離することができた。これらの化合物は抗菌活性を示さなかった。しかし、これらの化合物について、ヒト由来各種がん細胞に対する細胞毒性試験を行った結果、新規化合物がヒト肺胞基底上皮線がん細胞A549に対して弱いながらも細胞毒性を示すことが明らかになった。次に、E. robustumの酢酸エチル抽出液から各種カラムクロマトグラフィーを用いて化合物の単離を進めた結果、eriocoumaronochromoneと名付けた新規クマロノクロモン1種とrobusflavone Cと名付けた新規フラボン配糖体1種を含む計9種の化合物を単離することができた。これらについて、抗菌活性と抗真菌活性を評価したところ、これらの9種の化合物が弱い抗菌活性と抗真菌活性を有していることが明らかとなった。一方,ベトナム産海綿Arenoscleraspのメタノール抽出液から各種カラムクロマトグラフィーを用いて化合物の単離を進めた結果、新規1種を含む計9種のブロモ化ジフェニルエーテルを得ることができた。これらについて生物活性を評価した結果、新規化合物tribromoiododiphenyl etherと既知類縁体が枯草菌と黄色ブドウ球菌に対して強い抗菌活性を示すことが判明した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。当該外国人研究者が来日の際に研究用試料として本邦に持ち込んだ30種のカメルーン産薬用植物の抽出エキスについて、大腸菌、枯草菌、緑膿菌、黄色ブドウ球菌に対する抗菌活性試験とカンジダに対する抗真菌活性試験を行った。その結果、カメルーン産イイギリ科植物Caloncoba glauca幹のエタノール抽出エキスに強い抗菌活性と抗真菌活性のあることを見いだした。そこで、Caloncoba glaucaの抽出エキスから各種カラムクロマトグラフィーを用いて化合物の単離を進め、単離・精製した化合物についてNMRを初めとする各種スペクトル分析を行い、化合物の構造決定を行った。その結果、新規1種を含む5種の化合物を単離することができた。これらの化合物について抗菌活性と抗真菌活性を評価した結果、これらの化合物に抗菌活性を見いだすことはできなかったものの、単離した化合物の中で、Sesaminとdihydrochelerythrineが弱いながらもカンジダに対する抗真菌活性を示すことを見いだした。現在、当該外国人研究者が本邦に持ち込んだ植物抽出エキス及び単離した化合物の真正細菌の細胞増殖に必須な蛋白質、フィラメント状温度感受性変異株Z(FtsZ)とクロラムセンシングに関わるホルモンの生成に関与する枯草菌由来ComQに対する阻害活性評価を進めるとともに、さらなる抗菌活性化合物の探索を目的に、Caloncoba glaucaの抽出エキスから化合物の単離・精製を進めている。当初の予定では、カメルーン産植物の抽出液の作成と大腸菌、枯草菌、緑膿菌、黄色ブドウ球菌に対する抗菌活性試験、及び、FtsZや枯草菌由来のComQに対する阻害活性評価を行い、強い活性を示した粗抽出液から化合物を単離することを目標としていた。カメルーン産植物のFtsZや枯草菌由来のComQに対する阻害活性評価はやや遅れているものの、2種の化合物から化合物を単離するに至っていることから、総合的に考えて、概ね計画通りに進展していると考えている。カメルーン産マメ科植物Tephrosia pressiiの葉と枝、シソ科植物Plectranthus africanus全草、及びアカネ科植物Tricalysia coriaceaの葉と枝の各々のメタノール抽出液について、大腸菌、枯草菌、緑膿菌、黄色ブドウ球菌、及びグラム陰性桿菌Klebsiellapneumoniaeに対する抗菌活性試験とカンジダに対する抗真菌活性試験を行った結果、これらの抽出液に弱いながらも抗菌活性のあることを見いだした。そこで、まず、T. pressiiのメタノール抽出液から各種カラムクロマトグラフィーを用いて化合物の単離を進めた結果、新規フラボノイド配糖体1種を含む5種の化合物を単離することができた。本新規化合物について抗菌活性と抗真菌活性を評価した結果、本化合物が、弱いながらも、K. pneumoniaeに対して抗菌活性を示すことを見いだした。一方、P. africanusのメタノール抽出液からは、3種の新規アビエタン型ジテルペノイドを5種の既知化合物とともに単離することに成功した。これら単離した化合物について、抗菌活性を評価したところ、2種の新規ジテルペンがK. pneumoniaeに対して抗菌活性を示すことが明らかとなった。さらに、T. coriaceaからは、新規化合物1種を含む計7種の化合物の単離に成功し、本新規化合物が、弱いながらもK. pneumoniaeに対して抗菌活性を示すことを明らかにした。

現在、当該外国人研究者が本邦に持ち込んだ植物抽出液及び単離した化合物の真正細菌の細胞増殖に必須な蛋白質、フィラメント状温度感受性変異株Z(FtsZ)とクロラムセンシングに関わるホルモンの生成に関与する枯草菌由来ComQに対する阻害活性評価を進めるとともに、さらなる抗菌活性化合物の探索を目的に、ヤブコウジ科植物Embelia rowlandiiの抽出液から化合物の単離・精製を進めている。今度は、昨年度において抗菌活性を示したカメルーン産植物抽出液からの抗菌活性化合物の単離と同定を目的としていた。カメルーン産植物のFtsZや枯草菌由来のComQに対する阻害活性物質の単離はやや遅れているものの、17種の化合物を単離し、4種の新規化合物がK. pneumoniaeに対して抗菌活性を示すことを明らかにしているため、総合的に考えて、概ね計画通りに進展していると考えている。カメルーン産ヤブコウジ科植物Embelia rowlandiiの葉のメタノール抽出液及びマメ科植物Eriosema robustumの小枝の酢酸エチル抽出液について、大腸菌、枯草菌、緑膿菌、黄色ブドウ球菌、及びグラム陰性桿菌Klebsiellapneumoniaeに対する抗菌活性試験とカンジダに対する抗真菌活性試験を行った結果、これらの抽出液に抗菌活性のあることを見いだした。そこで、まず、E. rowlandiiのメタノール抽出液から化合物の精製を進めたところ、embeliquinoneと名付けた新規アルキルベンゾキノンを含む6種の化合物を単離することができた。これらの化合物は抗菌活性を示さなかった。しかし、これらの化合物について、ヒト由来各種がん細胞に対する細胞毒性試験を行った結果、新規化合物がヒト肺胞基底上皮線がん細胞A549に対して弱いながらも細胞毒性を示すことが明らかになった。次に、E. robustumの酢酸エチル抽出液から各種カラムクロマトグラフィーを用いて化合物の単離を進めた結果、eriocoumaronochromoneと名付けた新規クマロノクロモン1種とrobusflavone Cと名付けた新規フラボン配糖体1種を含む計9種の化合物を単離することができた。これらについて、抗菌活性と抗真菌活性を評価したところ、これらの9種の化合物が弱い抗菌活性と抗真菌活性を有していることが明らかとなった。一方,ベトナム産海綿Arenoscleraspのメタノール抽出液から各種カラムクロマトグラフィーを用いて化合物の単離を進めた結果、新規1種を含む計9種のブロモ化ジフェニルエーテルを得ることができた。これらについて生物活性を評価した結果、新規化合物tribromoiododiphenyl etherと既知類縁体が枯草菌と黄色ブドウ球菌に対して強い抗菌活性を示すことが判明した。特に強い抗菌活性が見いだされたのは上記1種の植物からの抽出エキスであったが、これ以外にも弱いながらも抗菌活性を示す抽出エキスが確認されている。今後、上記1種の植物抽出エキスからのさらなる抗菌活性化合物の単離及び真正細菌の細胞増殖に必須な蛋白質、フィラメント状温度感受性変異株Z(FtsZ)に対する阻害活性評価を進めるとともに、弱いながらも抗菌活性を示した植物からも化合物の単離・構造決定と生物活性の評価を行うことで、創薬シードとして有望な化合物を取得することを目指す。
理論的確率解析によるメタヒューリスティックスの評価と特性分析

組合せ最適化問題は利用価値の高い問題であるが計算困難な問題でもある。これらの問題に対して、近似解を実用時間内で求める遺伝アルゴリズムなどのメタヒューリスティックスアプローチが有効な結果をもたらしている。しかし、これらのアルゴリズムの優劣などは数値実験などにより判別され経験的な評価の域をでていない。そこで、本研究では確率モデルを構成し理論的かつ客観的に評価、分析を可能とする手法に関して研究を行った。組合せ最適化問題は配置問題、スケジューリング問題など多くの場面に現れ、利用価値の高い問題であるが、NP困難と呼ばれる計算困難な問題でもある。これらの問題に対して、近似解を実用時間内で求める遺伝アルゴリズム、Tabu Searchなどのメタヒューリスティックスアプローチが有効な結果をもたらしている。これらを利用するに当たって、どのメタヒューリスティックスアルゴリズムが有効な手だてであるかは重要な問題である。そこで、本研究では各問題に対してアルゴリズムの優位性を明確にし、適切な解法を提示するため、確率モデルを構成し理論的にその求まる解の分析をおこなう。ここで、解空間上の移動過程を確率過程の一つであるAR(1)プロセスに帰着させることにより、AR(1)プロセスの特性から多くの必要な統計量を導き出すことに成功したが、その見積もられる精度に改善の余地があり、モデルの修正、分析ツールの改善などが望まれた。そこで、本研究の最初の段階として上記のモデルおよびアルゴリズムを改善し、より精度の高い確率的解析プログラムの完成を目指したい。まず、現在までに申請者によって作成されたモデルと解析ツールの問題点の調査分析を行った。次に、ここで明らかになった問題点を受けて、精度の改善を行うために、理論モデルにもとづいた各理論的統計量の正当性を考察した。すなわち、求まる解のコストなどの見積り値を計算する各段階で得られる統計量と、対応する問題の実際の値を求め比較検討を試みた。さらに、それらの問題点を改善するために必要な知識の収集を行い、参考となる論文資料を分析した。以上のように、確率的解析における理論的モデルと各モジュールの修正アルゴリズムについて検討を行い、今後の研究において基盤となるモデルと各モジュールの基礎を築いた。本年度は、求まる解の分布の確率モデルを構築するために必要とされる基礎的統計量を求めるモデルの構築をおこなった。特に、解空間がAR(1)プロセスとしてモデル化できることを検証するために、AR(1)モデルから得られる各種の統計量が現実の問題と近似しているかを検証した。そして、求まる局所解の分布などを推定する確率的解析を行うために必要な基礎的モデルの有効性を明らかにした。特徴として、AR(1)プロセスを用いることにより、多くの組合せ最適化問題、あるいは各種の近傍などに対応する汎用的な解析が可能となる。さらに、近傍の特徴を解析してそこから得られる知見を用いて、近傍構造をコーシー分布の形状にそった新たな近傍(擬似コーシー分布型近傍)として生成し、この擬似コーシー分布型近傍を用い、ダイナミックなシステム上の変化する局面で、高速に、かつ、高性能な解を得る実用可能な高速メタヒューリスティックスの開発をおこなった。また、数値実験を行い、今回構築した手法が、良質な解への早い収束性を示すことを明らかにした。ここで、本研究の確率的解析によって得られた情報が、高速化において有効なアルゴリズム開発の知見となりうることが示された。本年度は、メタヒューリスティックスアルゴリズムの確率的解析の実現のため、このアルゴリズムにおける基盤である近傍構造についての特性を解析する。そこから得られる知見をもとに、最終的な求まる解の分布などの特性を確率的に解析し、精度の高いモデルを構築することへとつなげていきたい。近傍構造の解析のために、まず、解空間の特性をあらわす基礎統計量をAR(1)モデルを構成することによって、汎用的に導出することを試みる。さらに、情報量基準の考えをもとに、AR(1)モデルの正当性を補強した。

このAR(1)モデルから得られた解空間の基礎統計量をもとに、近傍の構造をあらわす確率モデルを構成し、近傍の特徴を明らかにする。ここで提唱するAR(1)プロセスを用いることにより、多くの組合せ最適化問題、あるいは各種の近傍などに対応する汎用的な解析が可能となることが期待される。このモデルを用いて実際に巡回セールスマン問題などに対して数値実験を行い、そのモデルの優位性を検証した結果、近傍の分布の特徴である期待値、標準偏差、最小値などに実際の値と有意な一致性が見られモデルの正当性が示された。本研究は理論的に組合せ最適化問題の解の構造を分析し、メタヒューリスティックスアルゴリズムによって求まる解の特性を導出することを試みている。すなわち、Local Searchを用いた場合の求まる局所解コストの確率密度などを求めるための基礎モデルを構築するものである。本年度は、昨年度に引き続き確率的解析の実現のため、メタヒューリスティックスアルゴリズムの基盤である近傍構造についての特性解析を行った。まず、解空間の特性をあらわす基礎統計量をAR(1)モデルを構成することによって、汎用的に導出することを試みる。このAR(1)モデルから得られた解空間の基礎統計量をもとに、近傍の構造をあらわす確率モデルを構成し近傍の特徴を明らかにした。昨年度においては、特定の問題に対してこのモデルで良好な結果が導出された。今年度はその結果をもとにさらに下記のような詳細な研究を展開したものである。1.さらに多くの組合せ最適化問題、各種の近傍などに対しての実験を行い、モデルの汎用性を確認した。2.このモデルを用いて各々の近傍の性能評価を試み、近傍の特性を解析した。3.得られた解空間、近傍構造の統計量などの知見をもとに、新たなメタヒューリスティックスの開発を展開した。特に多峰性問題に対して近傍構造の特徴をつかむことにより、より、探索能力が優れた、かつより高速なアルゴリズムの開発が行われた。また、このような確率的知見に基づき、新たな確率アルゴリズムの提案も示された。など、近傍構造の解析を中心に新たな領域を築きあげたものである。
転写因子の生体内分子構成による新規抗炎症療法の開発に関する研究

本研究はグルココルチコイド受容体をモデルに用いて、転写因子のドメイン特異的機能を時間特異的に、しかも低分子量の薬剤を用いて発現させる方法論を樹立し、最終的に転写因子の機能制御を標的とした炎症性疾患の新たな治療法を確立することを目的としている。そのためにはモデルとした転写因子の各機能ドメインを明らかにし、その制御機構を究明することが最重点課題である。かかる目的を達成するにあたり、まず、分子生物学的方法を駆使してグルココルチコイド受容体の各ドメインの機能を詳細に究明した。2年間で、とくに、DNA結合ドメイン、リガンド結合ドメインの機能解析が進展し、リガンド結合、核移行、転写共役因子との相互作用に重要なドメインを同定できた。とくに、リガンド結合領域の機能を多様に制御する薬理学的方法論を確立できたことは大いに意義がある。すなわち、C末端領域の数十個のアミノ酸がりガンドによる核への移行ならびに転写共役因子との相互作用の制御にきわめて重要な働きをしていることが明確になった。同時に、かかる領域を合成グルココルチコイドをはじめとした薬剤が多様に、あるいは、各作用選択的に制御することを見い出した。これらの成果を得る過程で構築したプラスミドは二量体形成実験にそのまま使用できた。トランスジェニックマウスは当初の予定より施設の都合で遅延しているが、1年以内に初期の目標を達成可能と考える。かかる目的を達成するにあたり、グルココルチコイド受容体の各ドメインの機能を詳細に究明する必要がある。平成10年度は、とくに、DNA結合ドメイン、リガンド結合ドメインの機能解析が進展し、リガンド結合、核移行、転写共役因子との相互作用に重要なドメインを同定できた。また、これらの成果を得る過程で構築したプラスミドは二量体形成実験にそのまま使用可能であり、次年度への展望が開けた。
肺癌における癌抑制遺伝子の新規候補とその機能解析

先行実験でのマイクロアレイの実験データから、肺癌細胞株において発現が抑制されており、脱メチル化剤とヒストン脱アセチル化阻害剤の処理によりその発現が回復した遺伝子を検索し、この中からいまだ報告されていない癌抑制遺伝子の新規候補の探索をおこない、いくつかの遺伝子が新規候補として挙げられた。それらの遺伝子については、実際に、肺癌組織でその発現が高頻度に抑制されていることが確認された。また、Per1遺伝子の発現の有無は予後に影響せず、発癌自体に影響する可能性が考えられた。非小胞性肺癌における癌抑制遺伝子の新規候補であると我々が報告した日内変動遺伝子Per1の発現の有無が、予後に関して独立した因子になりうるかどうかについて、臨床経過が追跡可能であった症例を用いて統計学的に解析をおこなった。その結果、Per1のメッセージ発現の有無と非小細胞性肺癌の予後には統計学的有意差は認められなかつた。このことからPer1の発現の低下は肺癌の予後や悪性度には寄与せず、発癌自体に関与している可能性が示唆された。加えて、Per1遺伝子を乳癌など他の細胞株で強制発現させると細胞増殖が抑制されたという実験データも考慮すると、Per1は肺癌のみならず、他の癌種においても発癌に寄与する普遍的なtumor suppressorであることが示唆された。非小細胞性肺癌においては、現在、p53とRBの2系統の経路が癌抑制的に働くと考えられているが、Per1がこの経路に集約されるのが、あるいは独立した癌抑制系経路を形成しうるのかはいまだに解明されておらず、発癌に普遍的に関与する経路の検索も考慮しながら、Per1のtarget geneに関る見の集積が今後も必要な段でる。一方、マイクロアレイから得られている遺伝子リストのなかからPer1以外で新規癌抑制遺伝子の候補について検索を行った。現在までに報告されている機能を考慮しながら、癌抑制遺伝子としての条件に合致するいくつかの候補に絞り込んでいった結果、今回ATF3という遺伝子に着目した。実際、非小細胞性肺癌の臨床検体を用いてATF3のメッセージレベルの発現を解析した結果、58%(14/24)の症例で発が正常肺組織の50%以下に低下していることが判明した。この遺伝子の癌抑制遺伝子としての可能性およびその機能について今後さらに検討を進めていくところである。ATF3遺伝子に関して、肺癌細胞株(NCI-H520, Calu6)や肺癌臨床検体の58%(14/24)において発現が50%以下に抑制されていることを確認できたことから、次に、どのようなメカニズムで発現が抑制されているのか検討を行った。本実験では肺癌細胞株を脱メチル化剤(DAC)とヒストン脱メチル化阻害剤(SAHA)で処理した後に遺伝子発現の回復がみられていることから、遺伝子のメチル化についてmethylation specific PCR法でメチル化の定性を試みた。その結果、デザインしたプライマーでは非メチル化だけが確認されメチル化は確認できなかった。これに関しては本当にメチル化がないのか、あるいはプライマーをデザインしたCpG islandの場所に問題がある可能性も残されており、確定のためにはbisulfite sequencing PCR法でCpG island全体をチェックしてみることが今後の検討課題となった。また、マイクロアレイ実験から得られた遺伝子リストから他の新規癌抑制遺伝子候補として、現在までに報告されている遺伝子の機能を考慮し、GADD45β、RAI3、NDRG1、SNN、DSIPIが癌抑制遺伝子である可能性が非常に高いと推測された。これらの遺伝子について、まず肺癌細胞株(NCI-H520、-H460、-H522、Calu6)で発現の程度を調べた結果、マイクロアレイで使用したNCI-H520はもちろん、いくつかの肺癌細胞株で発現が50%以下に低下していることが確認された。同様に肺癌臨床検体を用いた解析でも、GADD45βは55%(6/11)、RAI3は48%(12/25)、NDRG1は27%(3/11)の症例で発現が50%以下に低下していることが分かった。このように肺癌においては多くの癌抑制遺伝子がその発現を抑制され、発癌や腫瘍増殖に関与していることが示唆された。
エバネッセント波誘導擬似プラズモンによる高密度近赤外光起電力発電

本研究において、熱エネルギーにより加熱されたタングステン製平滑面エミッター表面をGaSb製光電池に近づけることにより、通常の伝播光に比べて、エバネッセント波効果により、およそ4倍の発電密度となることが示された。さらに数値シミュレーションモデルを独自に開発し、対向するピラーアレイ構造表面において、ピラー間隙間の表面プラズモンがその深さ(ピラー高さ)により周波数制御できる(すなわちエバネッセント波の波長制御となる)ことを示した。本研究は,熱エネルギーを,赤外線放射体表面近傍に生ずるエバネッセント波,およびその強電界により光電池表面の薄膜電極に誘起される表面プラズモンを介して,局所的に光電池内電界を増強させることによって,電力へと変換する高密度な光起電力発電を行うとするものである.本年度は,n型GaSb表面に厚さ20nmのNi薄膜をスパッタすることで簡易なショットキー電池を製作し,発電に成功した.この薄膜を数ミクロン幅の格子状として強電解を誘起させる実験準備が整った.一方,真空容器内で800°Cに加熱された鏡面タングステンエミッター(5mm×6mm)に多結晶Si系電池を数ミクロンオーダーまで近づけたところ,伝播ふく射成分による出力に比べて,1.3倍の出力が得られた.感度波長が可視域であるSi系電池においても数ミクロン離れた位置からエバネッセント効果が現れることが明らかとなった.さらに,ふく射の波長程度の周期的な微細構造を有するSiCエミッター表面において,その内部からのふく射が全反射する臨界角以上の角度で表面に達した場合,表面波が誘起され,その波数と,真空中の波数が一致する角度で真空中に放射されることが独自に開発した放射数値シミュレーションにより明らかとなった.本年度では、波長1.8μm以下の熱ふく射を直接電気に変換するガリウム・アンチモン(GaSb)半導体光起電力電池について、p-n接合電池およびn型と薄膜Ni金属接合によるショットキー電池を製作し、半球等強度入射黒体光源を用いた発電特性を明らかにするとともに、熱ふく射放射体表面近傍に生ずるエバネッセント波効果、さらにその表面に施されたマイクロキャビティによる波長制御効果を明らかにすることを目的としている。その結果、黒体温度を850°Cとして、p-n接合GaSb電池の短絡電流と開放電圧をp型層の厚みを変化させて測定したところ、開放電圧に大きな変化は無いが、短絡電流はp層の厚みが薄くなるにつれ、フォトンにより自由電子が形成される欠乏層までの厚みが薄くなるものの、薄くなりすぎるとその自由電子の電気抵抗が増大するため、ここでは124nmの場合に最も高い値を示した。また、黒体放射分率から、1.8μm以下の波長範囲に含まれる入射ふく射エネルギー量が容易に算出でき、その入射エネルギーに対する発電効率は4%であることが示された。この電池表面の反射率は、この波長1.8□m以下においておよそ0.5と測定されており、窒化珪素など、反射防止膜を施すことによりおよそ2倍の発電量が得られることとなる。一方、GaSb-Niショットキー電池においては、厚み5nmのNi薄膜をショットキーバイリアとして利用すると同時に電極の役割も果たしており、その電気抵抗が大きいために、伝ぱ光成分の領域において発電効率は0.4%程度であった。さらに近づけるピエゾアクチュエーターも準備できエバネッセント効果の実験が整った。さらに、ウェットエッチング法により、向い合う、ふく射放射体表面および電池表面にマイクロキャビティを施す準備が整った。本研究は,熱エネルギーを,赤外線放射体表面近傍に生ずるエバネッセント波,およびその強電界により光電池表面の薄膜電極に誘起される表面プラズモンを介して,局所的に光電池内電界を増強させることによって,電力へと変換する高密度な光起電力発電を行うとするものである.最終年度の本年度は,表面積5mm×6mmのn型(GaSb表面に,厚さ5nmのNi薄膜をスパッタしたショットキー電池,ならびに厚さ2μmのアンドープGaSbをエピタキシャル成長させたp-n接合電池を製作し,タングステン製平滑面エミッター表面を近づけることにより,通常の伝ぱ光に比べてエバネッセント波効果によって,それぞれ4.3倍、3,6倍の発電密度となることを示した.しかしながら,その表面間の距離を正確に測定できていないなど,課題も明らかとなった.さらに,ニッケル製平滑面エミッターを850°Cまで加熱し,その表面にシリカ製グラスファイバープローブをナノオーダーまで近づけることにより,エバネッセント波を検出することができた.

検出波長範囲が可視光から0.92μmの範囲であったため,近づくにつれ指数関数的に増大するのではなく,プローブがエミッター表面に接触する手前100nmの範囲内において急激にふく射強度が増大することから,その領域でのエバネッセント波による電界強度が極めて高いことがわかった.一方,表面微細構造により局所的に電界強度を増強させることについては,独自に開発した数値シミュレーションによって,対向するピラーアレイ構造表面において,エバネッセント波であるからこそピラー間の隙間にプラズモン波が形成され,その深さ(あるいはピラー高さ)により共鳴周波数を制御できることを見出した.これはエバネッセント波の波長制御が可能となることを示しており,極めて新規な知見であると考えられる.
嚥下運動を再現したヒューマノイド型ロボットの開発

嚥下のバイオメカニクスを解明するためにヒューマノイド型嚥下ロボットを製作することが本研究の目的である。構造データはCTの分析、運動データはVFやcineMRIの解析から得た。材料には、骨格系はプラスチック、舌はポリウレタン、咽頭壁はシリコンとした。人工舌に板バネを内臓させこれをMckibben型人工筋肉で連続的に牽引することで舌背の凹凸を波状に作り出した。その結果、ロボット舌はこんにゃくを咽頭まで送り込むことができた。CTの再構築画像を基に,舌骨,甲状軟骨,輪状軟骨の3D-CADデータを作成し,3次元造型機によってABSでこれらの器官を作製した.舌骨は舌根と繋がっているが,嚥下時には舌骨は前進し,舌根は後進しなければならない.そこで,スライドレールを採用し,そのレールに舌骨を締結し,スライダに舌根部を締結することで,舌骨の前進時に舌根が後進することが可能な機構とした。喉頭蓋の大部分は軟骨であるが,甲状軟骨や輪状軟骨より軟らかい.そこで,CT画像を基にした3D-CADデータを利用し,軟質ウレタン樹脂(アスカーC硬度15)で成形した。被裂軟骨や披裂喉頭蓋ヒダとそれらの周辺の軟組織をまとめて披裂部と呼ぶ.嚥下の時に食塊が通るのは披裂部の外側の課状陥凹(図20中Recessus piriformis)である.被裂部と食道入口部をまとめてCT画像より作成した3D-CADを利用し,軟質ウレタン樹脂(アスカーC硬度0)で成形した。また甲状軟骨と輪状軟骨も同様の方法で製作した。この結果、舌骨と喉頭蓋、甲状軟骨、輪状軟帽を一体として製作した。さらに咽頭空間を製作した。上述のCT画像を使って器官ではなく印画としての空間を選択して再構築し、その3D-CADを利用して形態観察のためにはABS樹脂、嚥下ロボット用には人肌シリコンを用いて製作した。下顎骨や上顎骨、脊椎骨はすでに製作しているため、口腔から咽頭の主器官と空間が再現できたことになり、次年度以降に嚥下動作の再現を目指してアクチェイターなどの取り付けと動作の検証を行う基盤ができた。今年度は嚥下ロボットの中咽頭部分の製作に取りくんだ。中咽頭は収縮運動と短縮運動があり、また舌骨による前方への牽引も考えられる。そこでまず、収縮運動の再現を行った。まず高速シネMRI(15fps,2.0秒間撮影)の水平断面で、中咽頭腔をトレースした。その結果、中咽頭腔の収縮は動作量が大きい順に、(A)前壁の後進、(B)左右の側壁からの収縮、(C)後壁の前進、の3種類の動きから成ることが分かった。次に高速シネMRIで撮影した中咽頭腔の形状を参考にし、二液混合硬化型シリコーン(信越化学工業X-32-2428-4)で中咽頭の壁を作製した。中咽頭の前壁は舌根でもあるため、中咽頭の前壁を舌表面の薄膜シリコーンヘ、後壁を口蓋へ接着した。中咽頭壁面の動きのうち、舌根の後進(A)は、圧縮バネで表面を押す機構とスライド機構により行った。また、咽頭には、舌骨と甲状軟骨を始点とし咽頭の後方を取り巻くように走る中咽頭収縮筋と下咽頭収縮筋があり、これらの筋肉の収縮により咽頭が締め付けられ、後壁が前進(C)する。また、側壁の収縮(B)が後壁の前進(C)と区別されるほど大きい理由は、中咽頭収縮筋より内側の咽頭側壁付近を上下に走る口蓋咽頭筋ごと、中咽頭収縮筋が咽頭を締め付けるためであると考えられる。そこでロボットでは、図21、22のように、口蓋咽頭筋としてウレタンチューブを咽頭壁に貼り付け、中咽頭収縮筋としてワイヤを配置し、このワイヤを引っ張って咽頭を締め付け、(B)と(C)の動きを再現した。このようにして中咽頭の収縮は再現できたので、今後は中咽頭腔の短縮と下咽頭の製作、食道との連結などの課題に取り組む予定である。嚥下ロボットには構造データとして舌や軟口蓋、咽頭などの頭頸部器官の位置とサイズ、方向の立体データ、運動データとして嚥下時の各器官の動きの軌跡データが必要である。本研究では、構造データはCTやMRIの分析、運動データはVFや嚥下内視鏡の解析から得た。材料としては、骨格系はプラスチック、舌はポリウレタン、咽頭壁はシリコンとした。舌の送り込み運動の再現に当たっては、人工舌に板バネを内臓させこれをMckibben型人工筋肉で連続的に牽引することで舌背の凹凸を波状に作り出した。

その結果、人工舌はこんにゃくを咽頭まで送り込むことができた。この結果、嚥下運動のうち舌の送り込み運動はいわゆる進行波的波状運動と考えられた。次に、咽頭の制作に移ったが、VF画像やcineMRIで咽頭壁の運動軌跡を分析することは困難であった。そこで、ロボットモデルを基にサイエンスCGを制作して、咽頭や喉頭の動きを画像化して、運動仮説の設計と検証材料とした。形態については、次に頭頸部のCTと解剖学的知見をもとに関連する器官と外舌筋、舌骨上筋群を製作した。運動については嚥下時の4次元cineMRIの分析結果とVF所見から得たデータをCG上に取り込んだ。最後に、形態と運動の両者を最適化してコンピュータ・グラフィックス上で再現し、VF画像やcineMRIと矛盾しないことを確認した。CG上で科学的に可視化された舌の構造と運動は、嚥下時の舌運動の新たなモデルの着想に繋がり、動的バイオメカニクスの解明研究のために有用な素材となると考えられた。また今後のロボット制作のための基礎画像としても大変有用と考えられた。
家族構造とジェンダーと労働市場に着目した自営業からの退出と退出後のキャリアの研究

本年度は自営業からの退出後のキャリアを中心に研究を行った。先行研究において自営業と非正規雇用の類似性が指摘されていたため、本研究でも自営業と非正規雇用の退出後の雇用形態を比較した。とくに労働市場の二重構造論、人的資本論、家族構造の観点より比較した。分析では2015年SSM調査(社会階層と社会移動に関する全国調査)データを用いた。自営業者と非正規雇用者が比較されやすいのは、労働市場の二重構造論の影響があるものと思われる。すなわち、内部労働市場は正規雇用者によって発展させられてきたとされるが、自営業者と非正規雇用者は二次的・外部的な労働市場を発展させてきたとされるためである。両者の退出後の雇用形態を比較分析したところ、労働市場の二重構造論に関する仮説が支持され、男性と女性の自営業者・非正規雇用者ともに、非若年層は内部労働市場に移動しにくく、二次的・外部的な労働市場における移動に制限される傾向があった。若年層が退出後に内部労働市場に移動しやすいのは、内部労働市場の制度的文脈に適合しやすいためであると思われる。また人的資本論の観点に従い両者をそれぞれの経験年数により比較した。自営業者と非正規雇用者ともに経験年数の長さは直接的に内部労働市場への移動のしやすさに影響を与えなかった。ただし自営業者は職歴において正規雇用の経験があれば内部労働市場への移動が発生しやすかった。家族構造の観点では、自営業者は成人した子の有無ですら退出に影響を与えるが、非正規雇用者は幼い子の有無までしか影響を与えない。つまり自営業者は非正規雇用者に比べ長期的な家族戦略を持つ可能性を指摘できる。研究の進捗状況や成果は4回国内・国際学会で報告され、分析と解釈の改善を進めた。本研究は自営業からの退出メカニズムの研究と退出後のキャリアについての研究に分けられるが、前者の研究はすでに前年度に論文として公刊され、本年度に国際学会で報告されている。また、後者の研究は国内の学会で報告され、次年度に論文として公刊される予定である。そのため「おおむね順調に進展している」と自己評価できる。自営業からの退出メカニズムを分析する中で、家族従業への参入メカニズムを把握する必要が生じた。家族従業者は自営業者になる前になる場合や、一時的な仕事として就く場合など様々な可能性が想定される。自営業からの退出メカニズムを解明する上でも家族従業への参入メカニズムの把握は重要であるため、当初の研究計画にあった自営業からの退出メカニズムの把握と合わせて取り組む予定である。資料収集やデータの整理業務が当初の予定ほど発生しなかったことが主な理由である。
量子モノドロミー保存変形とラックス形式

申請時に記載した研究目的は、次の通りである。「本研究の目的は、パンルヴェ系を雛形とするモノドロミー保存変形方程式の、高階化、多変数化などの種々の拡張と、その量子化を探求することである。時に、ラックス形式の量子化の構成、その対称性、特殊解の解明を目標としている、合わせて、共形場理論やゲージ理論との対応についても平行して研究し、それを手がかりとして、パンルヴェ系の良い一般化および良い量子化を探る。」最終年度に当たる本年度(平成30年度)の研究では、昨年までの研究で明らかにした、差分ガルニエ系の種々の定式化をもとに、その可積分構造の解明を中心に研究を進めた。特に、q-差分系の場合に、量子化の基礎となる正準構造について一般的な理解が得られた(論文準備中)。また、分担者の太田はYajima-Oikawa系の厳密解の理論をさらに進展させた。本研究課題と密接に関連する差分可積分系分野の主要な国際会議であるSIDE13(隔年開催)を11月11日-17日に福岡で開催した。研究代表者(山田)と分担者(野海)が組織委員として運営に協力すると共に、本研究課題の補助金を、招待講演者への旅費等に活用した。また、本研究の代表者、分担者1名が招待講演を行った。この数年間でパデ法の技術が着実に前進し、その適用範囲が大きく広がった。特に、(差分)ガルニエ系について、楕円差分版も含めた明快な構成が得られたことにより、幾何学的な構造が大変明瞭になった。これにより、モノドロミー保存変形の高階化、多変数化に対する基本的な枠組みの1つとなると考えられる。最終目標である量子化については、本研究の初期に得られた微分系の場合と同様な結果までには達していないが、古典ラックス形式と量子可積分系との対応を楕円差分系に拡張する(Noumi, Ruijsenaars, Yamadaの共同研究)などの成果を得た(論文投稿中)。また、この研究に関連して、q差分ガルニエ系に付随する離散自励可積分系の正準構造の理解に前進があった。本研究においてその背景の1つとなったAGT対応(2次元共形場理論と4次元超対称ゲージ理論の対応)は、この10年で大きく進展し, Virasoro代数やそのq変形を広範に拡張した様々な代数構造(W代数、アフィンヤンギアン、トロイダル代数、アフィンヘッケ代数など)が議論されるようになった。こうした代数構造とモノドロミー保存変形との関連は重要な問題である。本研究で明らかになった自励的qガルニエ系のスペクトル曲線とゲージ理論・弦理論における(p,q)-brane webとの対応を手がかりとして、可積分系及の観点からの研究を引き続き進展させる。また、多変数の可積分系を扱う一般的な枠組みの1つにクラスター代数を用いた方法があり、最近、そのモノドロミー保存変形への応用が様々なグループにより扱われるようになってきた。この方法による量子化の考察も始められており、本研究課題との関連も深い。前述の種々の代数構造や場の理論・弦理論との関連も含め、広く情報を収集しながら研究を進める。本研究の目的は、申請時に記載した通り、高階化(多変数化)、離散化(差分化)、量子化(非可換化)などの広範なモノドロミー保存方程式系について、それらの量子化を探求することである。特に、量子版ラックス形式の構成およびその特徴の解明、さらに、それらの共形場理論やゲージ理論との関係の解明を目指すものである。本年度(平成26年度)の研究概要は以下の通りである。2階の微分パンルヴェ方程式の全てについてその量子ラックス形式を解明した名古屋創と山田との共著論文(online版2013年3月出版)の成果を踏まえ、現在、対応する線形問題の特殊解の構成および高階(ガルニエ系)の場合への拡張について研究を進め、いくつかの結果が得られている。また、エルミート・パデ近似をモノドロミー変形理論への応用が、眞野と津田により与えられた。その離散版(エルミート・パデ補間)を用いた多変数離散パンルヴェ系に対するラックス形式の構成が進展中である。通常のパデ近似とパデ補間については、山田の指導する博士後期課程の長尾秀人が論文をまとめLett.Math.Phys誌に掲載が決定している。さらに、J.Atkinsonと山田は、E8型楕円差分パンルヴェ方程式の8点対称な双有理表現とAdler-Bobenko-Surisの方程式との関係を明らかにし、C. Ormerodと山田は超離散パンルヴェ方程式の自励極限に現れる保存曲線の簡明な構成を与えた。これらは論文投稿中である。また、野海・梶原・山田はパンルヴェ方程式の幾何学的側面に関する総合報告の作成努力し、かなり完成に近づいた。年度末(2015年3月)に野海正俊氏の還暦に合わせて開催した国際研究集会では、本研究にも密接に関係する国外研究者を多数招聘することができ、有益な情報交換ができた。山田(研究代表者)、野海正俊(研究分担者)および梶原健司(九大)は、幾何学的観点から、連続的および離散的パンルヴェ方程式について研究した。その主要な目標は、2個の射影直線の積上の8個の点の配置に関する幾何学的構造を基礎とした、アフィン・ワイル群の双有理表現、パンルヴェ方程式、ラックス形式、および超幾何型特殊解の系統的な構成である。

これについて過去10年以上にわたる研究の蓄積を整理し、その結果をまとめた論文を完成させた。この論文はJ. Physics誌のtopical reviewとして掲載が決定している。新しい結果も含んでおり、今後の研究の基礎となる成果と考えている。太田泰広(研究分担者)は、丸野健一(早稲田大)、B-F.Feng(米国テキサス大)等との共同研究により、可積分な離散化に基づく差分方程式系の自己適合移動格子スキームの方法を進展させ、その適用範囲をさらに広げた(J. Phys. Aに論文発表)。山田と長尾(明石高専)は、パデ法を用いたq-差分ガルニエ系の研究を進め、方程式の簡単化、特殊解の構成を行った。特殊解として、q-アッペル-ローリセラ関数による表示と一般超幾何関数による表示を得た。副産物として、楕円曲線に付随する離散可積分力学系として知られているQRT系の超楕円曲線への拡張を与えた。さらに、q-ガルニエ系やq-パンルヴェ系として、従来の標準的な方向とは異なる変形方向について、従来型と同様の因子化された方程式も得た(論文投稿中)。山田とOrmerod(米国カリフォルニア大)は、超離散パンルヴェ方程式の多角形構造について研究し、トロピカルなワイル群の作用に対して、簡明な図形的意味を与えた。この結果はSIGMA誌( DOI : 10.3842/SIGMA. 2015.056)に発表した。山田(研究代表者)、野海正俊(研究分担者)、梶原健司(九大)による、幾何学的観点からのパンルヴェ方程式についての研究により、パンルヴェ系の幾何的構造について離散系・連続系を含め統一的に扱える枠組みが完成した。これにより、当初の主要目的であるパンルヴェ系の量子化についても確実な基礎ができた。また、山田、長尾(明石高専)との共同研究により、パデ法の適用範囲が離散ガルニエ系も含めて大きく広がった。これにより、式が複雑なために、これまであまり研究が進んでいなかった離散ガルニエ系が、簡明な表示で扱えられるようになり、その量子化についても可能性が出てきた。山田とOrmerodによる超離散パンルヴェ方程式の研究は、ゲージ理論における類似の構造が見出されており、量子化の探索に対する手がかりが得られた。昨年度の実績報告書において掲載決定としていた、梶原健司(九大)・野海(分担者)・山田(代表者)の共同執筆による離散パンルヴェ方程式に関する総合報告"Geometric Aspects of Painleve equations"がJ.Phys誌のtopical reviewとして出版された(2017年1月)。また、長尾秀人(明石高専)と山田との共同研究による、パデ法を用いたq-差分ガルニエ系に関する投稿中の論文が、Funkcialaj Ekvacioj誌に掲載決定となった。本年は、国内外の研究集会において講演の機会が多数あり、一部都合のつかないものもあったが、可能な限り対応し、国内研究集会の一般講演2件・招待講演1件、国際研究集会の招待講演5件など、成果発表と関連分野の情報収集に努めた。こうした研究発表と平行して、q-ガルニエ系の研究をさらに推進し幾つかの成果を得た。特に、T.Suzukiによる高階q-差分パンルヴェ系とq-ガルニエ系との関係がより明快な形で定式化できるようになり、さらに、Kajiwara-Noumi-Yamada(2002)においてq-差分KP方程式の相似簡約により構成されていた高階パンルヴェ系との関係も明らかになった。
食餌量不足条件でのジャンプ運動は骨強度を増加させるか？

本研究の目的は、雌ラットを用いて、食餌量不足条件でのジャンプ運動は骨強度増加を引き起こすのか、それとも骨強度低下を引き起こすのか、明らかにすることである。研究1年目の2018年度は、計画通り、実験を遂行した。6週齢Sprague Dawley系雌ラットを1週間の予備飼育後、安静-自由摂食群、ジャンプ-自由摂食群、安静-食餌制限群、ジャンプ-食餌制限群の4群に分け、13週間飼育を行った。飼育期間終了後、解剖を行い、血液・大腿骨・脛骨・腰椎を採取した。骨強度の評価は大腿骨破断試験を行い、骨密度はDXA法を用いて脛骨・腰椎骨密度を、骨構造はμCT法を用いて脛骨の骨構造を評価した。代謝は血液中の骨形成マーカー、骨吸収マーカー、骨代謝関連ホルモンの測定を行った。結果として、ジャンプと食餌制限の骨に対する組み合わせ効果は存在しなかった。その一方で、ジャンプは骨強度・骨密度を高め、食餌制限は骨強度・骨密度を低くする効果を有した。その効果により、安静-食餌制限群と比較してジャンプ-食餌制限群の骨強度・骨密度が高くなり、ジャンプ-自由摂食群と比較してジャンプ-食餌制限群の骨強度・骨密度が低くなった。骨代謝関連ホルモンであるエストロゲン、IGF-1に対し、ジャンプと食餌制限の組み合わせ効果および単独の主効果は認められなかった。2018年度の上記の研究成果は、2018年度中に論文として概ねまとめることができた。2019年度は、その論文の投稿を行うとともに、次なる実験を実施する予定である。実験を予定通り遂行した。成果を論文として概ねまとめており、5月に投稿する目途が立っている。2019年度は、食餌量不足条件の検討を行う予定である。当初の予定では、2018年度の実験と同様の群設定で、成熟期における食餌量不足条件でのジャンプ運動の影響を検討する予定だった。しかし、2018年度の実験において、食餌制限による生体への影響が、少し想定とは異なる結果となった。そのため、食餌制限を実施する際の制限量を変化させ、異なる食餌制限量が骨や性周期にどのような影響を及ぼすかを検討する予定である。この検討により、食事不足による骨の問題に対して取り組む際、食餌制限量を定める基準を確立することに繋がる。研究成果をまとめた論文の英語校正、投稿を2018年度中に行えなかったため、次年度使用額が生じた。2019年度は、次なる実験を遂行しつつ、2018年度の成果をまとめた論文の英語校正、投稿を行う。
モジュライ空間のトポロジーと表現論

本研究においては、モジュライ空間の性質を解明するために以下の研究を行った。以前の研究において、コンパクトリー群の表現論を用いることにより、4次元幾何学における成果を別の角度から見直し、高次元のコンパクトリー群に付随した四元数対称空間に対して、「ASD接続の族」を構成することに成功していたが、次元簡約の方法を用いることにより、これらの間に次元を超えた関係のあることがわかった。この方法はASD接続を許容するベクトル束の新しい発見法を示唆するものとして期待される。また、上記「ASD接続の族」が完備であるかどうかはそのコンパクト化を考察する上でも重要な謎であったが、これに対してもツイスター方程式を満たす切断「ツイスター切断」の理論を構築することにより、さまざまな場合に肯定的な解答を得ることに成功した。これはツイスター切断がツイスター空間上では正則切断に対応し、その結果、ホモロジー代数的手法を適用することが可能となったことによる。また、ツイスター切断の理論を四元数対称空間上の等質ベクトル束において展開することにより、「単連結コンパクトリー群の実表現の内で、主固定部分群が非自明であり、かつそれが可換群でも離散群でもない表現と横断的ツイスター切断の零点集合として得られるコンパクト四元数対称空間内の四元数部分多様体の同型類との間に一対一対応が存在する」という結果を得ることにも成功した。さらにツイスター切断の理論を用いることにより、モジュライ空間のコンパクト化において重要な役割を果たすと予想される特異集合をもつ特異ASD接続とこの接続を許容するベクトル束との間に関連のあることも示すことができた。すなわち、「特異ASD接続の特異集合が代表するホモロジー類のポアンカレ双対がベクトル束の特性類である」という事実を多くの場合において示すことに成功した。また、上記においてホモロジー代数的手法に言及したが、高次元においては考察すべき層コホモロジーが飛躍的に増大し、しばしば扱いきれないことがあるが、以前得られていた層コホモロジーに対する消滅定理を再考し、その一般化にも成功した。この一般化された「消滅定理」はこの方面では最終形のものである。この一般化された消滅定理とツイスター切断の理論を組み合わせて用いることにより、さらなるASD接続のモジュライ空間の構成にも成功した。これら高次元インスタントンモジュライ空間の具体例の組織的な構成は現在までのところ本研究のみであると思われる。本年度は、これまでに得られたツイスター方程式の幾何学についての結果をコンパクト四元数対称空間上の等質ベクトル束に適用することにより、ほとんどすべての四元数対称空間内においてその四元数部分多様体がツイスター切断の零点集合として実現可能であることを示すことができた。この理由を以下に述べる。第一に、一般的なツイスター切断が零切断と横断的に交わることをサードの定理を適用することにより示せた点にある。第二に表現論における主軌道の決定という伝統的な問題との接点を見出すことにより、既知の結果、具体的にはW.C.HsiangとW.Y.Hsiangの定理(Ann.of Math.92,1970)を利用することに成功したことにある。