hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シバヤギをモデルとした雄効果フェロモンの同定と視床下部における作用機構の解明

本研究は、哺乳類で初めてのプライマーフェロモンとして、ヤギにおいて視床下部GnRHパルスジェネレーターの活動を促進することで非繁殖期の排卵を誘起する「雄効果フェロモン」を同定し、さらに作用機序の解明、応用に向けた基盤形成に敷衍することを目的としている。昨年までにフェロモン活性を有する単一成分(ただし雄被毛よりは活性が弱く、他の雄由来成分との協調が強い活性には必要と考えられる)が同定されていた。単一化合物にフェロモン活性が認められたことから、リガンドと受容体を1対1対応させることが可能となり、フェロモン受容体同定への道が拓かれた。フェロモンを受容した神経細胞では、神経活動に伴ってc-FosやEgr1などの最初期遺伝子の発現が上昇し、またフェロモン受容体候補の鋤鼻1型受容体(VIR)は1神経に1種類の受容体のみが発現すると考えられる。そこで、本年度は、最初期遺伝子とヤギの各種VIR(これまでに24種同定)のdouble in situ hybridizationを行い、その際に重ね合うVIRを探索することで、受容体の同定を目指した。まず、上記単一成分を呈示したヤギの嗅上皮および鋤鼻上皮の切片を作成し、c-FosおよびEgr1のin situ hybridizationを行った。その結果、嗅上皮ではc-Fosの発現が認められ、鋤鼻上皮ではどちらの遺伝子も発現が認められなかった。そこで、嗅上皮の切片を用いて、VIRの混合プローブとc-Fosのdouble in situ hybridizationを行ったところ、5種のVIRプローブのミックスとc-Fosのシグナルが重なる細胞が認められた。従って、上記化合物は嗅上皮のVIRで受容される可能性が考えられた。今後は培養細胞において各種VIR遺伝子を機能発現させ、より強力なアゴニストの開発や、協調成分の同定などに応用していく予定である。本研究では、哺乳類で初めてのプライマーフェロモンとして、ヤギやヒツジにおいて非繁殖期の排卵を誘起する雄効果フェロモンを同定し、視床下部における作用機構の解明、応用に向けた基盤形成に敷衍することを目的としている。本年度の研究開始時点では16成分の人工合成品混合物にやや弱いフェロモン活性が確認されていた。まず、段階的なバイオアッセイによりフェロモン活性を有する成分の絞り込みを行い、フェロモン活性を示す最小セット、すなわち主要成分の同定を試みた。その結果、16成分のうちの単一成分だけでもフェロモン活性を示すことが明らかとなった。ただし、この成分の活性は、天然のフェロモン(雄ヤギ被毛付着物)よりも弱いため、光学異性体の検証を行った。この成分には2種の光学異性体があり、ヤギが産生するのはその一方のみであるのに対して、上記で用いた合成品は2種の等量混合物であるため、この差が天然物と合成品の活性の差であると予想し、2種の光学異性体を選択的に合成し、それぞれをバイオアッセイアッセイした。しかし、両者に活性の差は認められなかった。そこで、他の成分とのコンビネーションが重要であると考え、16成分にさらに5成分を加えた21成分のカクテルを作製し、バイオアッセイしたところ、活性の上昇が認められた。つまり、雄効果フェロモンは、主要成分(上記単一成分)と他の成分(個体臭)が協調することで強い活性を生じている可能性が示唆された。本研究は、哺乳類で初めてのプライマーフェロモンとして、ヤギにおいて視床下部GnRHパルスジェネレーターの活動を促進することで非繁殖期の排卵を誘起する雄効果フェロモンを同定し、視床下部における作用機序の解明、応用に向けた基盤形成に敷街することを目的としている。昨年度までにフェロモン活性を有する(ただし雄ヤギ被毛よりは活性が弱い)単一成分(A)が同定されていたが、この成分はアルデヒド基をもつためにやや酸化されやすいため、応用につなげるためには酸化されにくい類縁体の開発が望ましかった。そこで、アルデヒド基をギ酸エステル化することで酸化を防ぐ方法を試した。この変換は昆虫類では活性を変化させない例が数多く報告されている。この変換をした成分を合成し、バイオアッセイを行ったところ、予想に反して、全く活性が検出されなかった。しかし、ヤギのフェロモン受容体が、昆虫類に比べてより特異的にフェロモン分子を認識するという知見を得ることができた。単品Aよりも強い活性が示唆される18成分のカクテル(本年度開始時点では21成分であったが、雄ヤギ特異的でなく、かつ手に入りにくい3成分を外した)から、(A)をはずしたところ、活性は大きく下がったものの、完全には無くならなかった。ここから、もう一成分(B)をはずすと、活性はほぼ無くなった。(B)単独では有意な活性は示さないが、フェロモンの構成成分として重要なはたらきがあることが示唆された。本年度は受容体同定のために、フェロモン感知器官と想定される鋤鼻器のカルシウムイメージング系とsingle cell RT-PCRの系を立ち上げることを主要な目的としていた。まずラットを用いて、鋤鼻器の取り出し、酵素処理によって単一細胞にしてカルシウムイメージングをする系と、目的の細胞をマイクロピペットで回収して、single cell RT-PCRを用いて目的の遺伝子を釣り上げる系を確立した。今後はヤギに応用していく予定である。

視床下部における作用機構に関しては、フェロモンシグナルがカッパオピオイド受容体(KOR)を介したシグナルを弱めるという仮説を提唱していたが、KORの選択的アゴニストを投与し、GnRHパルスジェネレーターの活動を抑制した状態でフェロモンを呈示したところ、フェロモンはその抑制を全くゆるめることは出来なかった。従って、フェロモン作用機構に関しては、他の機構を考える必要がある。以上から、哺乳類で初めてのプライマーフェロモンのリガンドの同定がほぼ完了し、その受容体を同定する系も整い、哺乳類プライマーフェロモン研究の新たな道を切り拓く研究になりつつあると考えられる。本研究は、哺乳類で初めてのプライマーフェロモンとして、ヤギにおいて視床下部GnRHパルスジェネレーターの活動を促進することで非繁殖期の排卵を誘起する「雄効果フェロモン」を同定し、さらに作用機序の解明、応用に向けた基盤形成に敷衍することを目的としている。昨年までにフェロモン活性を有する単一成分(ただし雄被毛よりは活性が弱く、他の雄由来成分との協調が強い活性には必要と考えられる)が同定されていた。単一化合物にフェロモン活性が認められたことから、リガンドと受容体を1対1対応させることが可能となり、フェロモン受容体同定への道が拓かれた。フェロモンを受容した神経細胞では、神経活動に伴ってc-FosやEgr1などの最初期遺伝子の発現が上昇し、またフェロモン受容体候補の鋤鼻1型受容体(VIR)は1神経に1種類の受容体のみが発現すると考えられる。そこで、本年度は、最初期遺伝子とヤギの各種VIR(これまでに24種同定)のdouble in situ hybridizationを行い、その際に重ね合うVIRを探索することで、受容体の同定を目指した。まず、上記単一成分を呈示したヤギの嗅上皮および鋤鼻上皮の切片を作成し、c-FosおよびEgr1のin situ hybridizationを行った。その結果、嗅上皮ではc-Fosの発現が認められ、鋤鼻上皮ではどちらの遺伝子も発現が認められなかった。そこで、嗅上皮の切片を用いて、VIRの混合プローブとc-Fosのdouble in situ hybridizationを行ったところ、5種のVIRプローブのミックスとc-Fosのシグナルが重なる細胞が認められた。従って、上記化合物は嗅上皮のVIRで受容される可能性が考えられた。今後は培養細胞において各種VIR遺伝子を機能発現させ、より強力なアゴニストの開発や、協調成分の同定などに応用していく予定である。鋤鼻神経のカルシウムイメージングとsingle cell RT-PCRを組み合わせた系は国内外で成功例が報告されていない難しい系であり、この系を確立したことは非常に大きな進展といえる。一方で、フェロモンの視床下部における作用機構に関しては、フェロモンシグナルがKORシグナルを弱めるという当初の仮説を見直す必要に迫られた。総合的にはおおむね順調に進展していると考えられる。今後の研究の最重要課題は雄効果フェロモン受容体の同定とする。このために、ラットで確立したカルシウムイメージングとsingle cell RT-PCRの系を、ヤギに応用する。また、フェロモン受容による発火により、受容神経で発現が上昇するEgr1などの最初期遺伝子と、これまでにヤギで同定された鋤鼻受容体24種のそれぞれを、in situ hybridizationにより重ね合わせる方法も組み合わせて行う。
不整地移動ロボットの機構と運動制御に関する研究

都市内などの我々の生活環境では、移動すべき場所のほとんどが平坦地であり、もっとも大きな障害となるものは段差である。この段差が移動ロボットのみならず車椅子などの福祉機器においても大きな問題になっている。本研究では、基本的に車輪型の高速走行という利点を持ったまま、ほとんど機構的に段差を乗り越えることのできる回転足機構を提案、研究してきている。本報告ではこれまでの研究から明らかになった問題点を考慮して、実用化の可能性を検証するために実用サイズの移動機械を設計試作したので報告する。これまで回転足機構の段差乗り越え能力について確認するために回転足機構を有する小型の不整地移動機械を試作して実験してきたが、本年度は(1)車体強度の向上、(2)約100kg程度のペイロードを積んでの階段昇降、(3)ステアリング機構の付加、を目的として設計・試作した。今回試作した実験機を用いた平坦地走行実験、階段昇降試験において各動作の確認を行なった。本機は1段あたりの高さ15cm、奥行き35cmの階段の昇降が可能であった。また、段差昇降中の回転足と車輪の協調制御の自動化を図り、超音波センサによる自動制御も試みた。車体の軽量化や制御プログラムなどに若干の改善の余地はあるが、おおむね所期の目的にかなったものが試作できた。都市内などの我々の生活環境では、移動すべき場所のほとんどが平坦地であり、最も大きな障害となるものは段差である。この段差が移動ロボットのみならず車椅子などの福祉機器において大きな問題となっている。本研究では、基本的には車輪型の高速走行という利点を持ったまま、ほとんど機構的に段差を乗り越えることのできる回転足機構を提案し研究してきている。本年度は、回転足機構の研究の一環として実用化の可能性の検証のため実用サイズの移動機構の設計試作を行った。本年度は試作機の大型化にともない以下のような改良を加えた。(1)強度強化の為の中心軸の両持ち化(2)軽量化の為の足の数の減少化今回試作した走行機構を用いて、平坦地走行実験、段差乗り越え実験により、動作の確認を行った。本機は、1段当りの高さ15cm、奥行き35cm、段差数3の段階の乗り越えが可能であった。このことにより、本走行機械はより実用性の高いものになっていることがわかった。次年度以降は、本体の構造の強化を行うこと、シートやキャリア等の搭載、サスペンション機構の搭載により本体の上下動の抑制をすること、センサによって自動的に段差に対応する回転足モードに切り替える制御などを行う予定である。なお、本年度の結果については平成6年度日本ロボット学会講演会にて発表する予定である。本年度は昨年度の研究から明らかになった問題点を考慮して、実用化の可能性を検証するために実用サイズの移動機械を設計試作した。本年度は(1)車体強度の向上、(2)約100kg程度のペイロードを積んでの階段昇降、(3)ステアリング機構の付加、を目的として設計・試作した。今回試作した実験機を用いた平坦地走行実験、階段昇降試験において動作の確認を行なった。また、段差昇降中の制御の自動化を図り、超音波センサによる自動制御も試みた。なお、この結果については平成7年度の日本ロボット学会学術講演会で発表する予定である。
大規模農業経営の形成と戦後開拓農家の関連性に関する研究

本研究は、北海道の各経営形態において存在する大規模経営農家の形成過程とその結果としての現状の性格づけを戦後開拓農家との関連においてとらえようとするものである。現在進められようとしている「新政策」においは、大規模経営が21世紀を見通した今後の日本農業の担い手のひとつとして大胆に提起されているが、すでに水田経営で20ヘクタール、畑作経営で40ヘクタール、酪農経営で50ヘクタールを越える経営群を擁する北海道農業はそのひとつのモデルとして位置づけられている。しかしながら、大規模地帯に照応する戦後開拓地帯においては、個々の経営の規模拡大過程は土地兼併型の漸進的な過程ではなく、未墾地を含む劣等地が国家的なインフラを伴いつつ、土地改良によって優等地化される場合が多いことが実態調査から明らかになった。ただし、農家の階層構成をみると、純粋な戦後開拓地を除き、戦前入植者が上位階層をなすという「先着順序列」とみてとることができる。しかし、これも1980年代後半以降の構造変動の中で変化がみられ、下位農家の構成は変わらないものの、規模拡大農家のなかの戦後開拓農家の進出が著しい特徴となっている。「先着順序列」の不明確化である。さらに、こうした地帯は農産物価格の下落をうけて、従来から抱えていた膨大な債務返済に苦慮しており、1990年代に入って離農が多発する実態にある。水田地帯にあっては、基盤整備事業の受益者負担金の重圧が依然として解消しておらず、さらに1997年の米価下落が追い打ちをかけている。畑作地帯においては、数品目の作目に対応した機械化投資が重圧となっており、酪農地帯に関しては施設投資の回収に困難を生じている。しかも、大規模経営の技術的基盤は、従来の中型機械・施設体系の延長線上にあり、日常的な労働強化のもとにおかれていることが明かとなった。現在進められようとしている「新政策」においては、大規模経営が21世紀を見通した今後の日本農業の担い手のひとつとして大胆に提起されているが、すでに水田経営で20ヘクタール、畑作経営で40ヘクタール、酪農経営で50ヘクタールを越える経営群を擁する北海道農業はそのひとつのモデルとして位置づけられている。水田地帯にあっては、基盤整備事業の受益者負担金の重圧が依然として解消しておらず、畑作地帯においては、数品目の作目に対応した機械化投資が重圧となっており、酪農地帯に関しては施設投資の回収に困難を生じている。しかも、大規模経営の技術的基盤は、従来の中型機械・施設体系の延長線上にあり、日常的な労働強化のもとにおかれていることが明らかとなった。本研究は、北海道の各経営形態において存在する大規模経営農家の形成過程とその結果としての現状の性格づけを背後開拓農家との関連においてとらえようとするものである。

現在進められようとしている「新政策」においては、大規模経営が21世紀を見通した今後の日本農業の担い手のひとつとして大胆に提起されているが、すでに水田経営で20ヘクタール、畑作経営で40ヘクタール、酪農経営で50ヘクタールを越える経営群を擁する北海道農業はそのひとつのモデルとして位置づけられている。しかしながら、大規模地帯に照応する戦後開拓地帯においては、個々の経営の規模拡大過程は土地兼併型の漸進的な過程ではなく、未墾地を含む劣等地が国家的なインフラを伴いつつ、土地改良によって優等地化される場合が多いことが実態調査から明らかになった。ただし、農家の階層構成をみると、純粋な戦後開拓地を除き、戦前入植者が上位階層をなすという「先着順序列」をみてとることができる。しかし、これも1980年代後半以降の構造変動の中で変化がみられ、下位農家の構成は変わらないものの、規模拡大農家のなかの戦後開拓農家の進出が著しい特徴となっている。「先着順序列」の不明確化である。さらに、こうした地帯は農産物価格の下落をうけて、従来から抱えていた膨大な債務返済に苦慮しており、1990年代に入って離農が多発する実態にある。水田地帯にあっては、基盤整備事業の受益者負担金の重圧が依然として解消しておらず、さらに1997年の米価下落が追い打ちをかけている。畑作地帯においては、数品目の作目に対応した機械化投資が重圧となっており、酪農地帯に関しては施設投資の回収に困難を生じている。しかも、大規模経営の技術的基盤は、従来の中型機械・施設体系の延長線上にあり、日常的な労働強化のもとにおかれていることが明かとなった。
太平洋島嶼における抗マラリア剤プログアニール代謝の遺伝的多様性に関する研究

太平洋島嶼マラリアの起源は、その人類定住過程と密接に関係する。観察される当地域の人類、原虫さらに媒介蚊多型は、原初の定住様態を反映しつつ、個々の地域の生態・文化的特質および確立されたマラリア流行性による選択・修飾を受けた結果と考えられ、現在マラリア対策に様々な影響を及ぼす。Cytochrome P450(CYP)2C19に関するpoor metabolizer(PM)の割合は白人およびアフリカ人では3-6%、アジア人では13-23%と報告されていたが、我々はヴァヌアツのメラネシア人集団においてはPMが70%と極めて高いことを見出した(Kaneko et al.Lancet 1997)。更にmt-DNA変異と検討した結果、CYP2C19-PMはポリネシアにおいても広く分布し、ニューギニアにおいてはより高頻度かもしれないことを予測した(Kaneko et al.Pharmacogenetics 1999a)。Proguanil(PG)は1940年代に開発され、現在atovaquoneとの合剤(Malarone)が薬剤耐性マラリアに対する薬剤として注目されている。PGはprodrugであり、CYP2C19による代謝産物cycloguanilの原虫DHFRに対する作用がPG治療効果の本命とされ「CYP2C19およびDHFR遺伝的変異は負のPG治療効果に帰結する。」が従来の仮説であった。我々はPG治療後マラリア患者のPG代謝の程度はCYP2C19に関する遺伝子型と強く相関することを示した(Kaneko et al. Pharmacogenetics 1999)。しかし従来の仮説に反して、治療効果はCYP2C19遺伝子型ともDHFR遺伝子型とも相関しなかった。この結果より我々はPG自体にも固有の抗マラリア作用があるとの対立仮説を提唱した(Kaneko et al. J Infect Dis 1999)。1991年アネイチュウム島の全島民700人を対象に、雨季直前の9週間に限定した抗マラリア剤集団投薬を実施した。これにより蚊体内ステージ原虫を一定期間排除できれば蚊の寿命が5週以内であることからマラリア伝播を断ち得ると考えた。更に、ペルメスリン処理蚊帳の島民への配布および年1回の再処理、Anopheles farauti生息場所への幼虫嗜好性魚導入を行った。その後9年間にわたる住民マラリア罹患率の定期的調査より、住民参加が効果的に組織されれば、孤立した島嶼におけるマラリア伝播はこれらの組み合わせ戦略で継続的に抑制され根絶に至らしめることが可能であることを示した(Kaneko et al. Lancet 2000;356:1560-64)。

我々は、南太平洋のマラリア流行地であるヴァヌアツにおいて、肝cytochrome P450(CYP)のisozymeであるCYP2C19に関するpoor metabolizer(PM)遺伝子型の頻度が、71%と極めて高いことが既に報告した(kaneko et al.1997Lancet)。今年度はヴァヌアツのPG治療後マラリア患者から得られたサンプルについて、CYP2C19遺伝子型とPG代謝および治療効果の関係を解析した。以下が結果の要約である。2)PGは"prodrug"であり、人間の体内でcycloguanil(CG)に代謝されると原虫dihydrofolate reductase (DHFR)阻止薬としての抗マラリア作用が発揮されると考えられてきた。つまり、「PMのマラリア患者においてはPGが効かないだろう。」という仮説が提唱されていた。このPG治療はPfの71%およびPvの90%に有効であったが、予想に反し、この効果はPM群とEM群で同様であった。これらの結果は従来のPGに関する仮説を否定するものであり、PGに代謝産物であるCGの原虫DHFR阻止以外の抗マラリア作用があることを示唆されている。現在、新しい治療薬としてatovaquoneとPGの合剤が注目されており、我々の結果は今後のマラリア対策に重要な意義があると考えられる。3)腹痛、吐き気等の軽度の副作用が44%の患者に観られ、この頻度は血中PG濃度に有意に相関した。1.Proguanil(PG)は1940年代に開発された薬剤であるが、atovaquoneとの合剤(Malarone)がクロロキン等の薬剤耐性マラリアに対する薬剤として注目されている。このPGはprodrugであり、CYP2C19による代謝産物cycloguanilの原虫DHFRに対する作用がPG治療効果の本命とされ「人間側CYP2C19および原虫側DHFRの遺伝的変異はそれぞれ負のPG治療効果に起因する。」というのが従来の仮説であった。我々はPG治療後マラリア患者のPG代謝の程度はCYP2C19に関する遺伝子型と強く相関することを示した。しかし従来の仮説に反して、治療効果はCYP2C19遺伝子型とも原虫DHFR遺伝子型とも相関しなかった。この結果より我々はPG自体にも固有の抗マラリア作用があるとの対立仮説を提唱した。この新たな仮説はFidockらによるin vitro研究によっても支持されてきている。PGの固有効果については原虫ミトコンドリアへの作用が示唆されているが、依然として分子薬理学的機序の詳細は不明である。2.Chytochrome P450の重要なisozymeの一つであるCYP2C19に関するpoor metabolizer(PM)の割合は白人およびアフリカ人では3-6%、アジア人では13-23%と報告されていたが、我々はヴァヌアツのメラネシア人集団においてはPMの割合が70%と極めて高いことを見出した(Kaneko et al.Lancet 1997)。更に太平洋島嶼住民集団におけるmt-DNA変異と併せて検討した結果、CYP2C19-PM遺伝子型はポリネシアにおいても広く分布し、ニューギニアなどの西部メラネシアにおいてはより高い頻度かもしれないことを予測した。このことは大多数の太平洋島嶼住民は、様々な臨床的に重要な薬剤代謝の程度が平均的な欧米人や日本人に比べて低いことを示唆し、極めて重要な医学的意義があると思われた。
再帰形式の文法化現象について―生成文法理論の観点から

平成30年度は本研究の3年目に当たる。2年目までの研究で、Reinhart and Siloni (2005)が提案する「語彙・統語パラメーター」が、日本語のような和語と漢語由来の語彙を持つ言語については問題となることが明らかになった。この問題に対して、平成29年度までの研究では以下の考察を行った。日本語の統語操作に基づく再帰動詞形成は、SELF形態素の編入に基づくものであり、R&Sが提案する再帰化による束ね(bundling)とは異なる性質を持つ。一方で、語彙的な再帰動詞形成は、再帰化による束ねと同様の性質を持つ。よって、日本語は、再帰化を文法の各モジュールに再帰化を分散させる言語であり、R&Sが示した方向性は基本的には誤りではない。しかしながら、統語操作による再帰動詞形成がなぜ束ねの性質を持たないのかという点については、検討課題として残されていた。平成30年度の研究では、この検討課題を受けて、Marelj and Reuland (2016)の提案、すなわち、統語的再帰化を行う言語には統語的接語が存在するという考えに基づき、日本語は統語的接語を持たないため、再帰化による束ねは語彙的にのみ可能であることを示した。また、再帰化による束ね以外であれば、統語的再帰動詞形成が日本語のような言語でも可能であるという帰結を導き出しことができた。すなわち、「自己」や「自身」が統語操作によって再帰動詞を形成することはM&Rの提案では問題とはならないことを示すことができた。その一方で、当初予定していた本研究課題と「自分」のように意識主体性を持つ再帰形式との関連については、十分な考察に至っていない。また、日本語に限らず英語などの他言語との比較検討も十分なされているとは言えず、次年度の課題とすることを確認した。平成30年度前半は、平成29年度に行った国際学会における研究発表の学会議事録向けの論文を作成することにより、本研究の2年目までの研究成果を論文の形でまとめることができた。しかしながら、平成30年度後半は、所属研究機関における職務に当初の想定を超えた時間を費やすことになり、新たな研究課題への取り組みが十分であったとは言えない。その一方で、本研究の3年目までを総合的に考えた場合、日本語においてなぜ異なった再帰形式が存在するのかという根本的な問いに対して、原理的な結論を導き出すことができ、3度にわたる学会発表及び2本の論文の形で公表することができたことは概ね評価に値すると考える。(そのうち、論文一本は未刊行。)ただし、本研究課題は、日本語と英語の再帰形式の文法化について、記述的・理論的考察を行い、照応理論に対する理論的帰結を得ることを目標にしている。日本語については、概ね方向性を見いだすことが出来たものの、「自分」との関連づけや英語を含む他言語との比較研究は今後の研究課題となる。これまでの研究成果を踏まえ、日本語の「自分」の意識主体性について調査を行い、他言語との比較も行なった上で、再帰性との関連性を明らかにする。具体的には、以下の段階に沿って考察を進める。(1)生成文法理論全般の最新の成果について理解を深める。(2)日本語の「自分」について理解を深める。(3)英語の再帰形式の成立過程について調査を行う。(4) (1)-(3)で得られた知見を基に、説明的に妥当な照応理論の要件について考察を進める。平成31年度は、特に上記(2)と(3)を中心に検討を進めることとしたい。文法化現象の研究は、機能主義類型論の立場から行われることが多い。本研究では、主に英語と日本語の再帰形式の文法化現象に生成文法理論の視点を導入することにより、文法化現象の背後にある仕組みを明らかにし、説明的に妥当な照応理論を再構築することにある。平成28年度は本研究の初年度にあたるため、本研究の中心的な課題を明確化するための調査を行った。具体的には、和語と漢語からなる日本語の再帰形式について、漢語由来の「自分」、「自分自身」、「自己」、「自」に焦点を当て、それぞれの文法的特質を調べ、文法理論上の検討課題を明らかにした。その結果、Reinhart and Siloni (2005)が提案するように、媒介変数によって、再帰動詞が語彙的に形成される言語と統語的に形成される言語に分けられるという仮説は、日本語には当てはまらないことが判明した。むしろ、Reinhart and Reuland (1993)が提案した「再帰表示」の概念を、Reuland (2011)に従ってモジュール的に扱うことで、再帰形式それぞれの特性を明らかにできるという結論を暫定的に導き出した。また、Reinhart and Reuland (1993)のように、再帰形式をSE照応形とSELF照応形に分類する立場から、日本語の「自分」は一般的にSE照応形であるとされてきたが、代理解釈(proxy reading)の可能性があるという事実から、SELF照応形の性質も持ち合わせていることを明らかにした。ただし、日本語の再帰性の認可条件については、和語の形式のものも含めた全体像について明らかにする必要がある。また、日本語のように通時的に複数の系統の再帰形式を取り入れている言語は、他に類例が見当たらない。そのため、他言語との比較検討が肝要となる。これら2点が今後の検討課題となることを確認した。

当初の予定では、初年度は、まず文法化現象が示す一般的特性と理論的問題点の検討を行い、次に主に英語の再帰形式について、先行研究、図書・インターネット上で公開されている文献コーパスなどを用いて、通時的変化の特徴と問題点の整理を行う予定であった。しかし、日本語の再帰形式の中心的特性を明らかにすることを集中的に行ったため、初年度の目標は十分に達成できたとは言えない。ただし、中心的な検討課題を発見し、おおよその方向性を見出したという点では、重要な進展が見られたと考えている。平成29年度は本研究の2年目に当たる。初年度の研究では、和語と漢語からなる日本語の再帰形式のうち、特に漢語由来の「自分」、「自分自身」、「自己」、「自」に焦点を当て、それぞれの文法的特質を調べ、文法理論上の位置付けを明らかにした。その一方で、以下の検討課題も明らかになった。(1)Reinhart and Siloni (2005)による、再帰動詞が語彙的に形成される言語と統語的に形成される言語とに分けられるという仮説が日本語の再帰化には当てはまらないように思われる。日本語の再帰化には、語彙的性質を持つものと統語的性質を持つものが並存しているからである。(2)日本語には、和語による「己」、「自ら」といった再帰形式があるが、漢語形式による再帰形式とどのような関係にあるのか明らかにすべきである。これらの新たな研究課題について、平成29年度では、以下の考察を行った。(1')日本語の統語操作に基づく再帰動詞形成は、SELF形態素の編入に基づくものであり、R&Sが提案する再帰化による束ね(bundling)とは異なる性質を持つ。一方で、語彙的な再帰動詞形成は、再帰化による束ねと同様の性質を持つ。よって、日本語は、再帰化を文法の各モジュールに再帰化を分散させる言語であるが、R&Sが示した方向性は誤りではない。(2')和語の再帰形式は、一般的には漢語の再帰形式を阻止するが、和語の再帰形式同士は、類義語として阻止により関係付けられない。しかしながら、日本語の再帰形式には、「自身」のように強意用法を持つもの、「自分」のように意識主体性(logophoricity)を持つものなどがあり、再帰性との関連付けを明らかにする必要がある。これらの点は、日本語に限らず、先行研究で指摘されている点であるが、本研究課題との観点から明らかにする必要があり、次年度の課題とすることを確認した。所属研究機関においてサバティカル制度の適用を受けたことにより、平成29年度前期に研究課題に集中する期間を設けることができた。そのため、前年度の課題となっていた日本語の再帰化が見せる特性とReinhart and Siloni (2005)による再帰化の提案との関連付けについて、新たな知見を得ることができた。また、もう一つの検討課題となっていた和語と漢語との関連性についても一定の進展を見ることができた。更に、これらの研究課題を通じて、「自身」の強意用法についても、今後の検討課題ではあるものの、一定の方向性を見出すことができた。これらの研究成果については、2017年5月、7月、10月に国内外の学会において、口頭発表の形で公表し、その内の2件については、今後学会議事録にて出版される予定となっている。また、強意用法に関する考察は所属研究機関の紀要に投稿し、2018年3月に出版された。
固体接触による化学反応その場解析技術の開発

本研究では固体同士の化学反応をTEM内で直接観察する方法を開発することを目的とした。実際に扱った材料は酸化鉄であり、これを炭素によって直接還元させることを試みた。この反応は高炉製鉄法で鉄を作る際に最も重要な反応の一つであり、気体による還元機構の研究は数多く行われてきたが、固体炭素による直接還元はTEM試料作製法が無かったためこれまで解析されてこなかった。本研究で酸化鉄の劈開面に対し、炭素蒸着を利用することで酸化鉄との接触面を作り、これをTEM内で高温で保持してその反応形態を観察した。通常バルク試料の実験では酸化鉄/炭素界面から還元による二酸化炭素などが発生してこの圧力で界面が剥離し、固体同士の反応はすぐ終わってしまうが、TEM試料は薄膜でため、気体が発生してもすぐ表面に到達して外界に出て行くので長時間の観察が可能となった。これまでにウスタイト(FeO)を中心として種々の材料について実験を行ったが、いずれも酸化鉄/炭素界面から炭素側へ析出物が発生成長することが確認できた。またこの析出物内には常に鉄が含まれており、酸素が微量しか検出されないことから、鉄原子が容易に還元され炭素内に拡散することが確認できた。さらに、添加物や鉱石中の脈石成分のうち代表的なライム、アルミナなどを添加したウスタイトについても同様の実験を行った。その結果こういった不純物を含ませるといずれも含有濃度が上がるほど鉄析出物の生成を抑制し、反応性自体が著しく低下するという結果を得た。この結果は、不純物原子が鉄の移動に対してバリアの役目を果たすことが判明した。また、この方法が他の材料による、異種材料接合界面のTEM解析法にも応用できることを確認した。17年度は固体同士を接触させる技術と温度条件の適正化を図り高温における透過電子顕微鏡(TEM)によるその場観察が可能になるような試料作成条件を固体炭素による酸化鉄の還元反応を例にとって探求することを目標としていた。この反応系は工業的には高炉製鉄法で行われている化学反応をそのままTEM内で起こそうとするものである。酸化鉄としてウスタイトを用意、これに炭素蒸着を行ってウスタイトと接触させることを試みた。ウスタイトは常温では不安定で表面は他の物質あるいはコンタミネーションに覆われている可能性が高い。従って本研究の最大のポイントはどうやって清浄なウスタイトの表面に炭素を付着させるかであった。超高真空下であれば清浄な表面を得ることは可能と思われるが装置的にきわめて大がかりになってしまうのでウスタイトを割りその破面を利用することにした。こうすると表面に凹凸ができるがTEMレベルの分析範囲では十分平坦であり、実際炭素蒸着も問題なく行うことができた。その後集束イオンビーム(FIB)法でTEM試料を作製した。もう一つ重要な点は反応温度である。実高炉では千数百度まで昇温させるがTEM内では観察範囲が広くてもミクロンオーダーであまり速く反応が進んでしまうと記録できないおそれがある。そこで300°Cから徐々に昇温し観察に適した温度を探索した。その結果500°C前後から反応が開始することがわかった、DVDへの録画時間なども考慮して700°Cまでの温度条件で比較したところ高温ほど反応が早まることがわかった。またウスタイトと炭素の界面から鉄が析出して炭素側へ成長していくことがわかった。またウスタイトと鉄の間の組成の酸化鉄の発生は全く認められず、ウスタイトの一部がマグネタイトに変換したことも観察された。以上TEM内で固体炭素による酸化鉄還元その場観察に世界で初めて成功した。

17年度にウスタイト(FeO)が炭素により還元される現象をTEM内でその場観察することに初めて成功したので、18年度は前年開発した試料作製法が他の酸化鉄にも応用できるようにすることを目標とした。実際の高炉製鉄法では鉄鉱石(=酸化鉄)と石炭(=炭素)の他に反応促進やスラグの分離のため添加物が使用される。そこで、本研究でも不純物として使われているもののうち、酸化カルシウム(CaO)、酸化アルミニウム(Al_2O_3)をそれぞれ3%添加したウスタイト、また鉄鉱石の主成分であるヘマタイト(Fe_2O_3)についても炭素蒸着で炭素を接触させ、同様の手法が利用できるか試した。その結果、酸化カルシウム入りの試料は純ウスタイトが反応が開始する600-700度はもちろんのこと900度まで上げてもほとんど反応せずカルシウムが還元の阻害要因となっていることが確認できた。また酸化アルミニウム入りの試料ではウスタイト同様活発に反応が起きてかなりの炭素を含有するものの鉄の析出を確認した。ただし酸化アルミニウムはウスタイトと複合化合物を作って特定の結晶粒に偏析する傾向にあり実際、ウスタイト母相中のアルミニウム濃度は0.2-0.3wt%とほぼTEM-EDSでは検出限界に近いレベルでしか存在しなかった一方、一部の結晶流からは数十wt%のアルミニウムが検出された。実際に炭素と接触させたのは母相のみでほとんどアルミニウムの効果が効かなかった可能性がある。さらにヘマタイトを使った場合は反応が起きるもののウスタイトほど活発ではなくこの点についてはヘマタイトが安定酸化物であり、バルク試料で行われている実験結果に近いものが得られた。また、他の材料として複数の金属の接触界面の解析法にも応用して形成した金属問化合物の解析にも成功した。17年度にウスタイト(FeO)が炭素により還元される現象をTEM内でその場観察することに初めて成功し、18年度にはさらに炭素と不純物を含むウスタイトとの反応の解析に応用、19年度は酸化鉄と不純物の複合化合物に適用することを試みた。そのため固溶度のの低い酸化アルミニウム(A1_2O_3)や二酸化ケイ素(SiO_2)を添加したウスタイトを作製し、これらの試料は不純物が特定の結晶粒に偏析してウスタイトとの複合化合物を作り、母相ではごくわずかしか固溶していなかった。これらの試料とその表面に炭素を蒸着して、炭素の反応を873K1073Kの間の温度域で観察した。両者とも母相の不純物のTEM-EDSによる定量分析では不純物のピークは確認できるものの、その濃度はおよそ0.5%以下とほぼ検出限界に近い量であった。この母相と不純物偏析部分の炭素との反応の差異を観察した。その結果母相と炭素の界面では不純物を含まないウスタイトと同様に活発に炭素と反応し、鉄原子が炭素側に侵入した。一方不純物偏析部分では1073K以下の範囲ではほとんど炭素と反応せず、CaOを添加したウスタイトの場合と類似の結果が出たとなり、Ca、Al、Siいずれも大量に含む場合は反応を抑制する結果となった。TEMでは非常に小さな試料を扱い、真空に近い条件での観察になるためCOなどのガスが排気されてあまり反応に寄与しないと予測される。従って固体炭素独特の傾向とも解釈できるが、酸化アルミニウムや二酸化ケイ素は代表的な脈席成分のひとつであり、今後純度の低い鉄鉱石を使わなければならない状況になった場合は単に鉄の含有量だけでなく化学的な反応過程への影響を考慮して操業条件を検討する必要があるものと考えられる。
二次元バーコード検知システムの高検知分解能化に関する研究

当該研究期間では、時分割発光方式二次元バーコード検知システムの実用化に欠かせない高検知分解能化を図るための基礎技術についての研究を行った。その研究成果は以下の通りである。1.開口マスク付きコリメータレンズ系の開発10cm程度の広い検知範囲でのバーコード検知分解能を0.25mmに向上すべく、小型、低コストで高分解能な検知システムを実現しうる開口マスクを開発した。開口径3mmのマスクコリメータを用いて最小バー幅0.25mmの3ラインバーコードの検知実験を行い、検知範囲を従来の4cmから10cm以上に拡大しうることを礁認でき、開口マスクの有効性を明らかにした。2.光学系の最適化による検知範囲拡大に関する検討3つのLD毎に最適化したマスクを用いる複合マスクコリメータ構成が最も広い焦点深度を確保しうることを発見し、これにより12.5cm迄検知範囲を拡大しうることを明らかにした。3.広角集光レンズの開発検知システムの高信頼化を図るために、検知感度を向上しうる開口40mm、焦点距離28.5cmの短焦点広角集光レンズを開発した。この結果、14.2cmまで検知範囲を拡大できた。受光窓を幾何光学的に求める手法を考案して、このレンズによる検知範囲拡大要因を明らかにした。4.広角集光レンズの有意性に関する長焦点広開口受光レンズ系との比較検討広角集光レンズと同一開口を有する焦点距離50mmの長焦点広開口レンズを用いた受光レンズ系を試作して特性比較を行い、検知感度の劣化を生じない点で広角集光レンズが優れていることを明らかにした。本年度は、時分割発光方式二次元バーコード検知システムの実用化に欠かせない高検知分解能化を図るための基礎技術についての研究を行った。具体的には、以下の項目について研究を行った。1.開口マスク付きコリメータレーザ系の開発通常の半導体レーザ(LD)光コリメータ用球面レンズでは10cm程度の広い検知範囲でのバーコード検知分解能が0.4mm程度と低く実用的な0.25mmに及ばない。この問題を解決するのに、非球面レンズとビームエキスパンダを組み合わせる手法が考えられるが、大型かつ高価なシステムになる。そこで、小型、低コストで高分解能な検知システムを実現しうる開口マスクコリメータを開発した。数種類のマスクを試作してLDビーム特性を調べた結果、適正な開口マスクが焦点深度の拡大に有効であることを見いだした。開口径が3mmのマスクをコリメータに適用して、3ラインのバーコード検知実験を行い、従来の4cmから10cm以上に検知範囲を拡大しうることを確認でき、開口マスクコリメータが検知範囲の拡大に有効であることを明らかにした。また、近距離及び遠距離における検知範囲を規定している要因についても明らかにした。さらに、最小マスク開口径についてはLD光パワーの伝達率との関係で適正値を明らかにした。この内容は、The 16^<th> European Conference on Solid-State Transducersにて発表した。2.光学系の最適化による検知範囲拡大に関する検討時分割発光方式二次元バーコード検知システムにおけるさらなる検知範囲の拡大を図るために、光学系の最適化を検討した。LDヘッドの空間的な位置ずらしを要する本検知システムでは、LD毎にバーコード迄の距離が異なるため、3つのLD毎に最適化したマスクを使用するのが最も広い焦点深度を確保しうることを発見した。そこで、開口径が異なるマスクを用いた複合型マスク構成を検知システムに適用して、3ラインバーコードの検知実験を行い、12.5cmまで検知範囲を拡大しうることを明らかにした。この内容は、東京都立工業高等専門学校研究報告第38号に掲載した。本年度は、昨年度に引き続いて時分割発光方式二次元バーコード検知システムの実用化に欠かせない高検知分解能化を図るための基礎技術についての研究を行った。

1.広角集光レンズ系の開発前年度の研究で開口マスクコリメータの開発により時分割発光方式を用いた最小幅0.25mmの3ライン二次元バーコードの検知範囲として12cm程度まで拡大しうることを確認したが、これ以上に大くすることは難しい。そこで、検知システムの高倍額化を図るために、より深い焦点深度を確保すべく複合マスクコリメータの構成及びレーザ光の焦点位置の最適化を行うと共に、検知感度を向上しうる開口40mm,焦点距離28.5mmの短焦点広角集光レンズを開発した。この結果、さらに14.2cmまで検知範囲を拡大できる検知システムを実現した。また、広角レンズによる検知範囲拡大要因を明らかにするために、受光窓のイメージ像を幾何光学的に求める手法を考案した。この手法を用いて分析したところ、長短の検知距離における検知能力が向上されているのは、広角集光レンズの大きな受光窓が受光レンズ外に逃げる光量を極小に抑止しうる故、フォトダイオードへの入射光量を増大できるためであることを明らかにした。この手法は光学系の受光のメカニズムを直接的・定量的に把握するのに有効であることも示した。これらの内容を電気学会電子・情報・システム部門大会にて発表した。2.広角集光レンズの有意性に関する長焦点広開口受光レンズ系との比較検討広角集光レンズの有意性を明らかにするために、広角レンズと同一開口からなる50mmの長焦点距離の広開口レンズを用いた受光レンズ系を試作した。かかる単純な長焦点広開口レンズでは、3ラインバーコードの検知範囲が12.2 cmまで劣化することを見出した。この要因は、フォトダイオードとスキャナミラー間の距離が実効的に長くなり、実質上の検知距離が長くなるためであり、検知信号レベルが減衰することからも確認された。これに対して広角集光レンズでは長焦点広開口レンズに比べ最大1.8倍程度大きな検知信号が得られ、その有意性が確認できた。この内容は、The 17^<th> European Conference on Solid-State Transducersにて発表した.
食細胞機能異常症における細胞動態に関する研究

細胞の機能は、発生・分化、遊走、貪食、殺菌、顆粒放出など多岐に渡り、高感度のライブイメージング技術によって正常と疾患の相違を調べることができる。しかし、本来の細胞機能を調べるためには、生体内での細胞環境やシグナルの時間的変化を再現しなければならない。例えば、好中球の遊走は、炎症局所で産生・拡散したシグナル分子を認識して、炎症局所へ集積する。この時、好中球は遊走シグナルの低濃度から高濃度の方向へ進行する。従来のライブイメージング技術では、遊走のエンドポイントでの定量はできても、その過程が不明で詳細な観察はできなかった。今回、化学物質の濃度勾配を形成し、高倍率画像や蛍光画像が取得できる装置を用いて、遊走能、貪食能、殺菌能、形態学的変化を検討する。2018年度は、測定方法の実験系を樹立するために検討を行った。今回、活性酸素を測定するために用いる蛍光物質Aminophenyl Fluorescein(APF)は、green fluorescent protein(GFP)と同様の波長を有する蛍光物質である。そこで、レトロウイルスベクターを介してGFP遺伝子をヒト白血病細胞株であるK562細胞へ導入し、GFPを恒常的に発現する細胞株を作成した。このK562-GFP細胞株を活性酸素産生細胞のPositive controlとして用いて、蛍光強度を検討するための実験系を樹立した。なお、可視光では細胞の形態および移動速度、加速度、移動方向について評価可能なことを確認した。その後、健常者の好中球を用いて正常好中球の活性酸素産生作用を測定し、健常者の正常コントロールのデータ収集を開始した。本研究では、微小な空間に、化学物質の安定的な濃度勾配を形成し、かつ、その化学物質に対する細胞の反応を高倍率の蛍光画像でリアルタイムに観察・撮影可能な装置を用いて、これまで観察できなかった生体内における細胞の動態をin vitroで再現するための実験系を構築することを目的としている。好中球機能を解析する上で、細胞のviabilityは測定結果に影響する大きな要因となる。今回、好中球分離の過程で、細胞のviabilityが30-95%と大きく変動することが明らかとなった。そこで、細胞の輸送や解析までの時間、分離方法について、検討する必要があると考える。2019年度は、患者検体を用いた解析を行う前に、引き続き健常者の好中球分離の条件検討を行うことから、現在までの進捗(2018年度の到達度)は、約80%と考える。2019年度は、好中球分離の条件検討を行ったのち、患者検体を用いた解析を開始しデータを集積する。患者検体を使用するにあたり、当センター倫理委員会にて研究実施計画(研究課題「先天性免疫不全症の診断ならびに病態解析に関する研究」)が承認されている。また、活性酸素産生能が障害される慢性肉芽腫症患者から、臨床研究を行うための同意を得た。そのため、細胞分離法の調整が終了次第、健常者と食細胞機能異常症の患者検体を用いた解析を開始できる。

2019年度は、好中球分離の条件検討を行ったのち、患者検体を用いた解析を開始しデータを集積する。患者検体を使用するにあたり、当センター倫理委員会にて研究実施計画(研究課題「先天性免疫不全症の診断ならびに病態解析に関する研究」)が承認されている。また、活性酸素産生能が障害される慢性肉芽腫症患者から、臨床研究を行うための同意を得た。そのため、細胞分離法の調整が終了次第、健常者と食細胞機能異常症の患者検体を用いた解析を開始できる。
流出解析に基づく流域一貫の河川生息場モデルの高度化：流況と空間解像度に着目して

河川環境・生態系の定量的かつ広域的な評価のために,環境傾度に沿って生物の生息環境を推定する生息場モデルは有益である.本研究では,宮崎県小丸川流域を対象として分布型流出モデルを基礎とした河川生物の生息場モデルの構築並びに高度化を目指す.具体的には,環境流況指標や異なる空間解像度の水理量の予測変数としてのポテンシャルを探ること,異なる年や流域にモデルを適用して精度検証をし,モデルの時空間的な適用可能性を評価することを研究課題と位置付ける.河川環境・生態系の定量的かつ広域的な評価のために,環境傾度に沿って生物の生息環境を推定する生息場モデルは有益である.本研究では,宮崎県小丸川流域を対象として分布型流出モデルを基礎とした河川生物の生息場モデルの構築並びに高度化を目指す.具体的には,環境流況指標や異なる空間解像度の水理量の予測変数としてのポテンシャルを探ること,異なる年や流域にモデルを適用して精度検証をし,モデルの時空間的な適用可能性を評価することを研究課題と位置付ける.
超並列計算機CP-PACSを用いた格子上の素粒子標準理論の研究の展開

本計画は、超並列計算機CP-PACSの強力な計算能力を使った格子QCDのシミュレーションにより、素粒子標準理論の非摂動的性質の研究を飛躍的に進展させることを目的とする。以下の研究を行った:(1)クォークの対生成対消滅の効果を無視したクエンチ近似で、これまでの計算を遥かに凌駕する規模の計算を標準格子作用を使って実行し、軽いハドロンの質量スペクトルに、クエンチ近似に由来する10%程度の実験値からのずれが存在することを明確に示した。これはクエンチ近似の限界を意味する。(2)フレーバー数2の動的クォークを含むQCD(フルQCD)の系統的シミュレーションを、改良された格子作用を用いて実行し、カイラル極限と連続極限で以下の結果を得た。クェンチ近似におけるハドロン質量スペクトルの実験値からのずれが、フルQCDでは大幅に小さくなる。QCDの基本パラメータであるクォーク質量を計算し、フルQCDでは従来のクエンチ近似より20-40%小さいことを示した。重いbクォークを含む中間子の崩壊係数を計算し、フルQCDの値がクエンチ近似より約10%大きいことを示した。フレーバー1重のη'中間子の質量を初めてて系統的に計算し、連続極限で実験地に近い値を得た。これは、U(1)問題がQCDで解決できることを示唆する。(3)上記(2)と同じ改良された格子作用を用いて、QCDの有限温度相転移と状態方程式の研究を行った。最初にグルオンだけの系の場合について系統的研究を行い、連続極限で、標準理論で得られた結果を再現した。さらにフレーバー数2のフルQCDに計算を拡張し、N_1=4格子の場合について、相構造と状態方程式を決定した。(4)格子フェルミオンによるカイラル対称性の破れの問題を解決する可能性が期待されている、ドメイン・ウォールQCDのテストを、クエンチ近似で行った。それにより、格子が十分細かければカイラル対称性が回復するが、格子が粗ければ回復しないことが分かった。また、ゲージ作用の改良により、カイラル対称性が改善されることも示した。この成果を得て、CPの破れの研究に必要な物理的行列要素の計算がドメイン・ウォールQCDを使い進行中である。格子上の場の理論は素粒子の標準理論における非摂動現象を数値シミュレーションするための有力な方法である。本計画は、筑波大学計算物理学研究センターが中心となり開発・製作した超並列計算機CP-PACSの強力な計算能力を最大限に活用することにより、格子QCDによる質量スペクトル等ハドロンの分光学的諸量の連続極限値を正しく導くことを目的とする。平成9年度の成果の一は、クォークの対生成対消滅の効果を無視したクェンチ近似の範囲内での軽いハドロンの質量スペクトル等分光学的諸量の精密計算である。CP-PACSの強力な計算力と、クェンチ近似の性質に関する理論的進歩を背景に、大規模な計算を行い、クエンチ近似による実験値からのずれの存在と大きさを明確にした。これにより、ここ10年来の懸案であったクエンチ近似の精度の問題に対してほぼ最終的な結果を得た。

この研究により、10%以上の精度でハドロンの性質を計算するためには、クォークの対生成対消滅の効果を正しく取り入れた、近似なしのフルQCD計算を行う必要があることが明らかになった。しかしフルQCD計算は膨大な計算量を要求しており、これまでの多くの研究で用いられてきた標準的な格子作用では現実への信頼できる予言を行う事ができない。格子化による誤差を減少させるために格子作用の改良が必要である。平成9年度の成果の二は、改良された作用を用いたフルQCDシミュレーションの準備と予備的計算の実行である。作用のゲージ部分とクォーク部分の両方を改良することにより、種々の物理量を近似なしに求められる可能性を明らかにした。以上のQCD計算と並んで、弱電相転移のシミュレーションのためのプログラム開発が進行中である数値シミュレーションによる有限温度格子量子色力学の研究を行った。本年度に得られた主な結果は以下のとおりである。1.up-downクォークとstrangeクォークの質量が異なる場合の有限温度QCDの相図は、現実世界の有限温度相転移の理解に重要であるにも拘わらず、散発的にしか調べられていない。年次計画に従い、今年度は、Kogut-Susskindクォーク作用を用いて、up-downクォーク質量m_<ud>とstrangeクォーク質量m_5が異なる場合の有限温度QCDの相図の分析を行った。格子サイズ8^3x4のシミュレーションにより、(m_<ud>,m_5)平面上を系統的に調べ、相転移線を同定した。さらに、m_<ud>とm_5が等しい場合について、16^3x4格子を含む詳細な計算を行い、軽いクォークに対しては1次転移であるが、ある臨界質量で一次転移が消失すること、この臨界質量値では2次転移が存在し、フレーバー一重項のシグマ中間子が質量ゼロになる証拠を見いだした。以上の結果は理論的に予想されながら、現在までその正否が未解決であった事柄である。Wilson型クォーク作用に基づく有限温度量子色力学の研究について、連続極限への収束が早くなるように工夫された「改善された作用」による研究を推進した。このような作用に対してエネルギー密度・圧力などの熱力学量を見いだす方法のテストケースとして、クォークを無視した純グルオン系のシミュレーションを行い、標準的な作用を用いて得られた結果と連続極限において一致する結果を得た。異なる作用を用いて、連続極限における一致を直接確認した数少ない例である。また、クォークを含む場合について、プログラム開発及び予備計算を行い、次年度以降に予定する大規模計算のための準備を整えた。平成11年度には、フレーバー数2の動的クォークを含むQCD(フルQCD)の系統的シミュレーションをさらに進め、特に、最も大きな格子24^3×48(格子間隔a=0.1fm)の統計を高めた。これにより、すでに生成されているa=0.2fm,0.15fmの配位と併せて、カイラル極限、連続極限を精密に研究できる配位の組がそろった。また、動的クォーク効果を直接調べるために、フルQCDと同じ改良された格子作用によるクエンチ近似シミュレーションを実行した。これらの配位を系統的に解析した結果、現在までに以下の成果を得た。1)クエンチ近似の場合、標準作用でも改良作用でも、軽いハドロンの質量スペクトルが実験値から約10%ずれるが、フレーバー数2のフルQCDでは実験値に大幅に近い値となる。
光機械振動子を応用した高感度光学水素センシング

当初の予定通り、ナノキャビティの構造設計およびナノキャビティの試作を実施した。設計には周期構造を有する光学結晶の計算に有利な厳密結合波解析法を用いた。ナノギャップを有する構造体とすることで、近赤外領域10 nmオーダーの半値幅を持つ吸収スペクトルを持つ構造を見出した。試作には、ガリウム集束イオンビームとマグネトロンスパッタ装置を用い、0.01 pmオーダーの波長感度を有する光機械振動子を実現した。性能評価実験には、光ドップラー式顕微振動計を用い、近赤外光に対しての応答を測定した。また、ヘリウム集束イオンビームに関する試行では、ほぼ1 nmの線幅で高アスペクト比のナノキャビティを実現することに成功した。研究結果は下記の雑誌および国際会議にて発表された。29年度が最終年度であるため、記入しない。