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災害に伴う地域の超長期的な変動の比較研究：東日本大震災被災地を事例に

科研として2年目である今年度は、計画通り陸前高田市小友町での調査を進めることを目標に計画を立てた。まず全体で日程を調整し、2018年6月30日に首都大秋葉原サテライトにおいて第1回研究会を行った。そこでは、本科研開始以前より小友町において調査を行ってきた民俗学チームから、建築史、防災、都市計画の各チームに対して情報提供をしつつ、夏の調査において何を行うかを検討した。その結果、建築史チームは地区の東部を中心とした古い家屋の実測、防災チームは、地区の東端・西端の海に面した集落における、東日本大震災時の避難経路の聞き取りや、災害伝承についての調査、そして都市計画チームは、道路や鉄道の整備を中心にしつつ、地区西部の埋め立てやコンビナート建設計画も含めた、地区全体での空間的な変容についての調査、文化人類学では、地域組織のあり方について調査することとした。また民俗チームは、これまでの調査を踏まえて、本科研のテーマである地域変容について調査を行うこととした。夏季調査は、メンバーそれぞれの都合から、9月前半と後半の2班に分けて行った。前半には民俗学チーム(川島・浅野)と、建築史(石榑・岡村)・防災(池田)・文化人類学(木村)の各チームが調査を行った。後半には、都市計画チーム(饗庭)が、民俗学チーム(小谷)とともに調査を行った。また夏季調査に参加できなかった中野・辻本・青井はそれぞれ、12月1月の間に調査を行った。その後、2019年2月11日に研究会を行い、今年度の調査成果を共有し、次年度に向けた計画を議論した。そこでは、学際的な調査を行うこと、また成果を地域還元することを重視するという方針が確認された。初年度にも述べた通り、本科研は申請時より予算が大幅に減額され、一部計画の見直しを行わざるをえなかった。だが今年度も、当初計画していた小友地区において合同調査を実施することができた。そこでは多分野の研究者の共同により、相互に新たな見方を学び合う機会があり、また調査は現地の方々のご協力によって円滑に遂行することができた。今年度も論文等の形で成果の公刊に至ったものは多くはないが、調査データが蓄積され、また議論も進んだので、次年度以降に公刊が進むものと考えられる。本研究は大船渡で調査を行ってきた都市計画・建築史・文化人類学の研究者と、陸前高田で調査を行ってきた民俗学の研究者が合同で行っているものであり、双方の地域についての調査蓄積には差がある。そのため今年度は民俗学の研究者がその他の研究者をアテンドする形で調査を行ったが、それによる相互的な対話がきわめて有意義であった。次年度は、上述の通り、学際的な調査を行うこと、また成果を地域還元することを重視しつつ、小友での調査を継続する。初年度である本年は採択確定後、メンバーの情報共有のためにメーリングリストおよびグーグル・ドライブを利用した本科研用のストレージを作成し、円滑な情報共有を行えるようにしつつ、6月に第1回研究会を東北大学東京分室で開催した。この研究会においては、科研の今後の方向性について議論するとともに、メンバーがこれまで大船渡市や陸前高田市、あるいは大槌町や気仙沼市などで積み重ねてきた研究成果について共有した。本科研は文化人類学のみならず、都市計画、建築史、民俗学など、異なる分野の研究者が集まっており、きわめて刺激に富んだ研究会となった。そのうえで、当初の予定通り大学の夏季休暇中である9月上旬に岩手県大船渡市三陸町綾里において合同調査を行った。そこでは集落のうちのいくつか(ここでは具体名への言及は避ける)を対象地として調査を行った。この成果は、合同調査中にも議論しあったが、12月に行った第2回研究会において整理して共有した。そして3月には民俗学班を中心に補足調査を行った。具体的な内容は以下の通りである。民俗学班は漁業や林業などの生業、女性の暮らしについての聞き取りを行うとともに、集落の契約会の資料を入手した。現在はその整理を行うとともに、機能や変遷についての分析を行っている。建築史班は、ある集落におけるインタビュー調査および家屋の実測調査、加えて林業に関する基礎データの整理を行った。防災班は東日本大震災時の避難行動および過去の津波の教訓継承について聞き取りを行った。空間班は漁港周辺の土地利用について調査を行った。本科研は申請時より予算が大幅に減額され、一部計画の見直しを行わざるをえなかったが、当初計画していた綾里地区に置いての合同調査を実施することができた。そこでは多分野の研究者の共同により、相互に新たな見方を学び合う機会があった。また調査は現地の方々のご協力によって円滑に遂行することができ、また存在を予期していなかった契約会についての資料を入手することもでき、十分に調査の成果があったということができる。初年度のため、論文等の形で成果の公刊に至ったものは多くはないが、次年度以降につながる調査成果が挙げられたと考えられる。

その結果、建築史チームは地区の東部を中心とした古い家屋の実測、防災チームは、地区の東端・西端の海に面した集落における、東日本大震災時の避難経路の聞き取りや、災害伝承についての調査、そして都市計画チームは、道路や鉄道の整備を中心にしつつ、地区西部の埋め立てやコンビナート建設計画も含めた、地区全体での空間的な変容についての調査、文化人類学では、地域組織のあり方について調査することとした。また民俗チームは、これまでの調査を踏まえて、本科研のテーマである地域変容について調査を行うこととした。夏季調査は、メンバーそれぞれの都合から、9月前半と後半の2班に分けて行った。前半には民俗学チーム(川島・浅野)と、建築史(石榑・岡村)・防災(池田)・文化人類学(木村)の各チームが調査を行った。後半には、都市計画チーム(饗庭)が、民俗学チーム(小谷)とともに調査を行った。また夏季調査に参加できなかった中野・辻本・青井はそれぞれ、12月1月の間に調査を行った。その後、2019年2月11日に研究会を行い、今年度の調査成果を共有し、次年度に向けた計画を議論した。そこでは、学際的な調査を行うこと、また成果を地域還元することを重視するという方針が確認された。初年度にも述べた通り、本科研は申請時より予算が大幅に減額され、一部計画の見直しを行わざるをえなかった。だが今年度も、当初計画していた小友地区において合同調査を実施することができた。そこでは多分野の研究者の共同により、相互に新たな見方を学び合う機会があり、また調査は現地の方々のご協力によって円滑に遂行することができた。今年度も論文等の形で成果の公刊に至ったものは多くはないが、調査データが蓄積され、また議論も進んだので、次年度以降に公刊が進むものと考えられる。本研究は大船渡で調査を行ってきた都市計画・建築史・文化人類学の研究者と、陸前高田で調査を行ってきた民俗学の研究者が合同で行っているものであり、双方の地域についての調査蓄積には差がある。また予想以上に大船渡において資料が出てきたこともあり、2年目においては都市計画・建築史班は陸前高田をメインにし、民俗学班は大船渡での調査も継続して行うこととする。3年目の調査地についても、進捗状況に応じて再検討する。そのため今年度は民俗学の研究者がその他の研究者をアテンドする形で調査を行ったが、それによる相互的な対話がきわめて有意義であった。次年度は、上述の通り、学際的な調査を行うこと、また成果を地域還元することを重視しつつ、小友での調査を継続する。
マイコトキシン生産阻害物質の作用機構に関する研究

Aspergillusflavusの生産するアフラトキシン(AF)によるナッツ類やトウモロコシの汚染は世界中で甚大な人的・経済的被害をもたらしている。A. flavusに対し効果的な殺菌剤は実用化されておらず、AF生産の特異的阻害剤の利用が期待される。ジオクタチンAとその合成誘導体であるジオクタチンに強いAF生産阻害活性が発見されているが、これらの薬剤の作用機構に関する詳しい知見は得られていない。未解明の部分の多いAF生産分子機構の解明の糸口を得ることを目的とし、ジオクタチンの作用機構の解明を行った。ジオクタチン固定化ナノ磁気ビーズを調製し、A. flavus抽出タンパク質より結合タンパク質の精製を行ったところ、ジオクタチンに特異的に結合すると考えられるタンパク質が見出された。質量分析の結果、ジオクタチン結合タンパク質としてミトコンドリア局在性のClpプロテアーゼの触媒サブユニット(ClpP)が同定された。ClpPはアンフォールディング活性を有するシャペロンと複合体を形成しており、シャペロンなしではClpPはタンパク質の分解を行えない。活性測定の結果、ジオクタチンはClpP単独によるカゼインタンパク質分解を可能とし、濃度依存的に促進することがわかった。次に、2D-DIGE解析によりClpPによるミトコンドリア抽出タンパク質の分解を調べたところ、呼吸鎖複合体などミトコンドリア機能に必須のタンパク質の分解がジオクタチン添加によって促進されることが示された。以上の結果から、ジオクタチンはA. flavusのミトコンドリア内でClpPの異常活性を誘導し、ミトコンドリア機能を撹乱することでAF生産を阻害するとの機構が考えられた。この研究から、AF生産とミトコンドリア機能の関連が始めて示され、AF生産、引いては真菌の二次代謝の調節機構の解明に対する新たな知見が得られたと考えられる。28年度が最終年度であるため、記入しない。カビ毒の中でも、Fusarium属の生産するデオキシニバレノール(DON)およびAspergillus属の生産するアフラトキシン(AF)による穀類の汚染は世界中で甚大な経済被害をもたらしており、対策が急がれている。汚染防除法としてカビ毒生産の特異的阻害剤の利用が期待され、DON生産阻害剤としてプレコセンIIが、AF生産阻害剤としてジオクタチンが見出されている。これらの薬剤の作用機構を明らかにすることは、薬剤の実用化のみならず、未解明の部分の多いDONおよびAF生産の分子機構を解明する手がかりになると考えられる。前年度までの研究から、プレコセンIIはミトコンドリア外膜のチャネルタンパク質に結合し、ミトコンドリア内のスーパーオキシドを増加させることでDON生産を阻害することが示唆されていた。本年度において、DON生産菌Fusariumgraminearumのミトコンドリア内で働くスーパーオキシド消去酵素であるMnSOD1およびMnSOD2の破壊株の作製を完了した。さらに両破壊株において、ミトコンドリアスーパーオキシドの増加、DON生産調節因子の発現減少、DON生産量の減少を確認できた。これらの効果はプレコセンIIによる影響と類似しており、プレコセンIIのスーパーオキシド増加によるDON生産阻害メカニズムが支持されるとともに、ミトコンドリア内の活性酸素が核内の転写制御系に影響を与えていることがわかり、DON生産分子機構を理解する上で新規の知見が得られたと言える。ジオクタチンの作用機構に関する知見はわずかだったが、ジオクタチン誘導体を共有結合させた磁気ビーズを調製し、これを用いてAF生産菌から抽出したタンパク質よりジオクタチンの特異的結合タンパク質を精製し、タンデム質量分析計により同定を行った。これにより、ジオクタチン作用メカニズムの解析に繋がる大きな成果が得られたと考えられる。Fusarium graminearumにおいて、ミトコンドリア内のスーパーオキシド消去酵素であるMnSOD1およびMnSOD2の破壊株の作製を完了し、両破壊株においてミトコンドリアスーパーオキシド量の増大、DON生産量の減少、DON生合成酵素発現調節因子Tri6の発現減少を確認できた。ここから、ミトコンドリアスーパーオキシドとDON生産の関連が明確に示され、プレコセンIIのDON生産阻害作用がスーパーオキシド増大に起因するとの説が支持された。更に、プレコセンIIの添加によりミトコンドリア由来の代謝物質であり、DON生産の出発物質となるアセチルCoAの減少が確認でき、プレコセンIIのミトコンドリアに対する作用とDON生産阻害を関連づける手掛かりを得ることができた。しかしながら、現段階ではプレコセンIIによるスーパーオキシド増大作用とDON生産阻害を結びつける因子、およびシグナル伝達機構は明らかにできておらず、当初の目標の途中段階となっている。今後はアセチルCoAを含むミトコンドリア代謝物質量の変動とDON生合成の関係、さらにDON生合成調節因子の修飾の可能性等を調べていく必要がある。以上から、プレコセンIIの作用機構解析の進捗状況としてはやや遅れていると言える。AspergillusflavusのAF生産を阻害するジオクタチンの作用機構の解析に関しては、ジオクタチンと相互作用するタンパク質を分離するためのジオクタチン固定化ビーズの調製、調製したビーズによるジオクタチン結合タンパク質の精製、さらにタンデム質量分析計を用いたジオクタチン結合タンパク質の同定を達成できた。今後結合タンパク質を介したジオクタチンの作用メカニズムを明らかにしていく必要があるが、進捗状況としては順調に進展していると言える。以上から、全体としておおむね順調に進展していると言える。Aspergillus

flavusの生産するアフラトキシン(AF)によるナッツ類やトウモロコシの汚染は世界中で甚大な人的・経済的被害をもたらしている。A. flavusに対し効果的な殺菌剤は実用化されておらず、AF生産の特異的阻害剤の利用が期待される。ジオクタチンAとその合成誘導体であるジオクタチンに強いAF生産阻害活性が発見されているが、これらの薬剤の作用機構に関する詳しい知見は得られていない。未解明の部分の多いAF生産分子機構の解明の糸口を得ることを目的とし、ジオクタチンの作用機構の解明を行った。ジオクタチン固定化ナノ磁気ビーズを調製し、A. flavus抽出タンパク質より結合タンパク質の精製を行ったところ、ジオクタチンに特異的に結合すると考えられるタンパク質が見出された。質量分析の結果、ジオクタチン結合タンパク質としてミトコンドリア局在性のClpプロテアーゼの触媒サブユニット(ClpP)が同定された。ClpPはアンフォールディング活性を有するシャペロンと複合体を形成しており、シャペロンなしではClpPはタンパク質の分解を行えない。活性測定の結果、ジオクタチンはClpP単独によるカゼインタンパク質分解を可能とし、濃度依存的に促進することがわかった。次に、2D-DIGE解析によりClpPによるミトコンドリア抽出タンパク質の分解を調べたところ、呼吸鎖複合体などミトコンドリア機能に必須のタンパク質の分解がジオクタチン添加によって促進されることが示された。以上の結果から、ジオクタチンはA. flavusのミトコンドリア内でClpPの異常活性を誘導し、ミトコンドリア機能を撹乱することでAF生産を阻害するとの機構が考えられた。この研究から、AF生産とミトコンドリア機能の関連が始めて示され、AF生産、引いては真菌の二次代謝の調節機構の解明に対する新たな知見が得られたと考えられる。プレコセンIIの作用がDON生産阻害に至る道筋を明らかにする。プレコセンIIはミトコンドリアのスーパーオキシドを増大させるが、これによりアセチルCoAを始めとした細胞内メタボロームに大きな変動が起きている可能性があり、これがDON生産減少に結びついている可能性がある。そこでミトコンドリアに関連する代謝物質の解析を行い、変動する物質を明らかにするとともに、代謝物質とDON生産調節因子との関係を調べる。また、DON生合成酵素発現調節因子Tri6はTri6自身の発現をポジティブに制御していること、およびTri6はリン酸化等の修飾を受け活性が調節されていることが示唆されている。プレコセンIIの添加はTri6の発現を減少させるが、これはTri6の修飾状態が変化していることによる可能性がある。そこでTri6の特異的な抗体を作製し、プレコセンIIの添加によるTri6の状態変化を解析するとともに、この変化を前述した代謝物質の変化と関連づける。以上の実験及び関連する実験をもとに、プレコセンIIの作用とDON生産阻害の関係をつまびらかにする。ジオクタチンに関しても同様に、AF生産阻害機構の解明を目指す。
円盤銀河における磁場と宇宙線及び多相星間物質の大域的構造の研究

星間物質の大域的構造モデルの最大の問題は、銀河円盤から銀河ハローへと鉛直方向に向かうに従い、磁場や宇宙線のエネルギーが星間物質の熱エネルギーと運動エネルギーの総和より大きくなってしまうという、「非熱的エネルギー過剰問題」である。こういった星間物質構造の理解は近年その必要性が高まっているにも関わらず1990年初頭でその進展が止まっている。従って、この「銀河円盤における星間物質の大域的構造モデル」を再考察することが本研究の目的である。熱的な多相星間媒質構造の効果を含めた銀河円盤の磁気回転不安定性の研究によると,平均的な縦磁場の大きさが0.3マイクロガウス程度あれば,観測結果を説明できるほどに乱流磁場が生成されることがわかってきた。この解析結果が正しければ、銀河円盤における磁気圧はガス圧を完全に凌駕しており、解くべき理論的問題は「平均的にこの程度の磁場を高銀緯の構造(銀河ハロー)から維持するメカニズムを解明すること」に帰着することになる。そのため、本年度も現実的な状態方程式の場合の磁気回転不安定性の飽和レベルが縦磁場強度にどのように依存しているかを吟味した。また、示唆される円盤内縦磁場強度が維持されるには銀河ハローにおいてどのような磁場分布になっているかを調べ、銀河ハローの磁気流体力学モデルを構成した。さらに、その妥当性について、米国及び豪州の銀河構造観測の専門家と議論してモデルの評価を行った。その結果、銀河ハローでの星間媒質の分布に関する重要な情報がハローでの銀河回転速度分布の最近の観測結果の中に見出された。この点については、現在も国内外の研究者と研究を続けており、論文を執筆する予定である。なお、銀河内の星間媒質の研究においては、媒質の多相性の効果の理解が決定的に重要であり、磁場の効果を含めた星間媒質の熟的不安定性の研究を勢力的に遂行した。星間物質の大域的構造モデルの最大の問題は、銀河円盤から銀河ハローへと鉛直方向に向かうに従い、磁場や宇宙線のエネルギーが星間物質の熱エネルギーと運動エネルギーの総和より大きくなってしまうという、非熱的エネルギー過剰問題である。こういった星間物質構造は、磁気流体力学的不安定理論によるとパーカー不安定であるため、実現できない。物理学の観点からみても大問題である。逆に、この非熱的エネルギー過剰の矛盾を解決することにより、(1)星間物理学のバックボーンの構築及び、(2)銀河スケールでの磁気流体力学的不安定の発現に関して、本質的な理解を与えることになる。このような学問的背景のうえ、研究期間における本研究の具体的な達成目標は、(1)銀河円盤における星間物質の静水圧平衡モデルの構築、(2)星間物質の諸相の観測データの集積、(3)銀河円盤における重力場の再検討、(4)非熱的エネルギー過剰問題の解決の4つである。この一連の作業により、近年その必要性が高まっているにも関わらず1990年初頭でその進展がとまっている、銀河円盤における星間物質の大域的構造モデルを、より実証的な立場から新たに構築するのである。ただし、こういった一連の研究を行う際、特に宇宙線の起源を考察するためには、恒星の晩期進化を理解する必要に迫られる。このため、恒星の最終進化過程の理論モデルを検討していたところ、恒星からの質量放出史が惑星状星雲の形成と力学的進化に多大であるという研究上の副産物を得た。この研究は学術論文誌に公表済みである。
都市化に伴う蝶類分布の時空間的ダイナミクス：動的分布モデルを用いたアプローチ

21世紀に入り、都市人口と市街地面積は加速度的に増え続けており、生物多様性・生態系サービスを保全・維持した都市計画が求められている。こうした社会的要請を受けて、最近、都市計画をめぐる議論から二つの解決案(開発戦略)が提示された。一つは、単位面積当たりの開発強度を最大化することで開発に必要な土地面積を抑える戦略(コンパクト戦略)であり、もう一方は開発面積を最大化することで単位面積当たりの開発強度を抑える戦略(スプロール戦略)である。最終年度であるH26年度は、これまでに得られたデータを基に、コンパクト戦略とスプロール戦略のどちらがより多くの生物種を景観内で維持できるのかを探った。具体的にはRhys E. GreenらがScience誌で提案した理論的枠組みを応用して、約70種のチョウ・甲虫類種を対象に、二つの開発戦略下における各種の個体群サイズを推定した。その結果、調査対象の8割以上の昆虫種がコンパクト戦略下において個体群サイズが最大となることが明らかとなった。本成果は、応用生態学を牽引する『Journal of Applied Ecology』誌から当議論における先駆的な実証研究として高く評価され、掲載されるに至った。さらに今年度は、既存データを再解析した総説論文を英国エクセター大学のKevin J. Gaston教授と共に執筆し、『Frontiers in Ecology and the Environment』誌に受理された。本論文では、最適な都市計画は景観の保全目標に強く依存するため、決して一意には決まらないことを提示した。そして、都市において生物多様性と生態系サービスを両立させるための新たな開発手法の必要性と複数の案を示した。26年度が最終年度であるため、記入しない。近年、都市化に伴う森林の分断化が世界各地で急速に進行しており、森林の分断化にともなう生物多様性の変化を予測し、効率的に保全していくことが求められている。本研究では、都市化伴い蝶類分布がどのように変化するのかを明らかにすることを目的とした。さらに得られた結果から、都市景観における生物多様性を保全する際の最適な土地利用戦略を考案する。研究計画の初年度であるH24年度は、調査地の選定と蝶類・地表性甲虫類を対象分類群とした大規模生態調査を行った。調査地として東京都内に35メッシュ(1km四方)を設置した。4月10月まで調査を行い、11月から室内でサンプルの整理・同定を行っている。蝶類の調査はルートトランセクト法を、オサムシ科甲虫類の調査はピットフォールトラップを用いた捕獲調査を行った。現在、蝶類・オサムシ科甲虫類ともにおおよその同定が終了したため、これから解析を行う予定である。一部のデータを用いた解析の結果、蝶類とオサムシ科甲虫類で森林の分断化に対する反応が異なることが明らかとなってきた。また蝶類のなかでも、森林性種と開放地性種では都市化に対する反応が異なることも明らかとなった。現在、その他のデータに関して解析を進めている段階であり、今年度は解析を中心とした論文執筆作業を行う予定である。なお、これらの解析結果に関しては昨年度中に日本生態学会、日本森林学会、日本景観生態学会にて発表を行い、日本森林学会ではポスター賞を授与された。現在、都市化に伴う森林の分断化が世界各地で大きく進行しており、生物多様性の喪失が深刻な問題となっている。そのため、森林の分断化に伴い生物多様性がどのような時空間的ダイナミクスを持つのかを明らかにすることは保全上意義深い。本研究課題は、わが国の中でも森林の分断化が最も顕著に進行した景観である東京都多摩地域と、景観生態学研究を行う上で優れた分類群である蝶類を用いて研究を進めてきた。具体的には、都市化伴い蝶類分布がどのように変化するのかを明らかにすることを目的とした。最終的には、得られた知見から都市景観における生物多様性を保全する際の最適な土地利用戦略を考案することを目標としている。研究計画の2年目であるH25年度は、昨年度に完了させることができなかった分の調査地の野外調査(春・夏)とデータ解析(秋・冬)を行った。4月9月まで調査を行った。現在、既に解析を完了させており、論文執筆を行っている。その他、昨年度は10月に英国エクセター大学のKevin J. Gaston教授率いる都市生態学研究グループへ海外視察を行った。視察中、研究グループと議論し、複数の論文を共同で執筆することができた。

その結果、調査対象の8割以上の昆虫種がコンパクト戦略下において個体群サイズが最大となることが明らかとなった。本成果は、応用生態学を牽引する『Journal of Applied Ecology』誌から当議論における先駆的な実証研究として高く評価され、掲載されるに至った。さらに今年度は、既存データを再解析した総説論文を英国エクセター大学のKevin J. Gaston教授と共に執筆し、『Frontiers in Ecology and the Environment』誌に受理された。本論文では、最適な都市計画は景観の保全目標に強く依存するため、決して一意には決まらないことを提示した。そして、都市において生物多様性と生態系サービスを両立させるための新たな開発手法の必要性と複数の案を示した。26年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度中に申請課題に関する野外調査・解析をすべて完了させることができたから。また、申請課題に関する論文も複数発表することができた点でも、研究の達成度は極めて高いと判断できる。申請者は既に交付申請書に記載した研究計画の大部分を完了させている。また、それらの研究結果は、複数の英語論文・学会発表としてその成果を発表している。今年度はモデリング解析を中心とした作業を進め、主に論文執筆に専念する。さらに、申請課題の派生テーマにも着手する。当初の想定よりも、研究計画が順調に進んでいる。上記の通り、申請者は昨年度までに申請課題の大部分を完了させた。その為、今年度は昨年度までに得られた野外データを再度使用して、新たな解析を行う予定である。そのため、補足的に申請内容とは異なる時期に野外データの収集を行う可能性がある。
片肺換気による好中球細胞骨格の変化

片肺換気中に換気していない肺を再膨張させることで,肺へ好中球が集まり,肺障害を引き起こすと考えられているが,再膨張前後の好中球形態変化やそれに伴う機能的変化は明らかにはされていない.本研究では片肺換気後の再膨張が循環血中好中球の形態変化を引き起こし,肺への好中球動員が生じることを示した.また,好中球エラスターゼ阻害剤であるシベレスタットがこれらの減少を抑制し,肺の酸素化を改善した.片肺換気中に換気していない肺を再膨張させることで,肺へ好中球が集まり,肺障害を引き起こすと考えられているが,再膨張前後の好中球形態変化やそれに伴う機能的変化は明らかにはされていない.本研究では片肺換気後の再膨張が循環血中好中球の形態変化を引き起こし,肺への好中球動員が生じることを示した.また,好中球エラスターゼ阻害剤であるシベレスタットがこれらの減少を抑制し,肺の酸素化を改善した.肺切除後の急性肺障害は致死率が高く,その発症予防は重要である.原因のひとつに術中片肺換気が挙げられ,片肺換気が好中球動員や炎症性サイトカイン産生を介して肺障害を引き起こすと考えられている.また,好中球は活性化に伴って細胞骨格が変化し,変形能が低下することで,肺毛細血管に集積すると考えられている.今回われわれは,片肺換気による好中球動員において,好中球細胞骨格の変化に着目し,また,好中球エラスターゼ阻害剤であるシベレスタットが抑制効果を持つかどうかについても検討した.肺切除術を受ける患者を対象とした臨床実験およびラットの片肺換気モデルを用いた動物実験を行い,好中球細胞骨格,肺への好中球動員,好中球走化因子などを調査した.片肺換気および再膨張によって,循環血液中において細胞骨格の変化を伴った好中球が増加し,換気肺を中心に,好中球動員が発生した.また,これらはシベレスタット投与によって抑制された.片肺換気により,好中球細胞骨格変化を介して肺障害が生じると考えられ,シベレスタットはその予防に有効である可能性がある.肺切除後の急性肺障害は致死率が高く,その発症予防は重要である.原因のひとつに術中片肺換気が挙げられ,片肺換気が好中球動員や炎症性サイトカイン産生を介して肺障害を引き起こすと考えられている.また,好中球は活性化に伴って細胞骨格が変化し,変形能が低下することで,肺毛細血管に集積すると考えられている.今回われわれは,片肺換気による好中球動員において,好中球細胞骨格の変化に着目し,また,好中球エラスターゼ阻害剤であるシベレスタットが抑制効果を持つかどうかについても検討した.肺切除術を受ける患者を対象とした臨床実験およびラットの片肺換気モデルを用いた動物実験を行い,好中球細胞骨格,肺への好中球動員,好中球走化因子などを調査した.片肺換気および再膨張によって,循環血液中において細胞骨格の変化を伴った好中球が増加し,換気肺を中心に,好中球動員が発生した.また,これらはシベレスタット投与によって抑制された.片肺換気により,好中球細胞骨格変化を介して肺障害が生じると考えられ,シベレスタットはその予防に有効である可能性がある.
鉄を用いた新しい核磁気共鳴画像(MRI)造影剤(肝臓の病態の解析)

鉄を用いた核磁気共鳴画像(NMR画像)用造影剤は従来から用いられている常磁性緩和試薬を用いたNMR画像用造影剤とは作用機序が異なる。本研究ではNMR画像上のコントラストの形成要因を詳細に且つ原理的に明かにした。特に、緩和時間および磁化率の不均一分布効果(T2^★効果)につき、実質内出血や特異な変性疾患を対象として理論的に検討した。その結果、鉄を用いた造影剤や鉄、銅、亜鉛、アルミニウムなどの金属の塩は極めて特異なNMR画像上の低信号域を示すことを明らかにできた。このT2^★効果は従来から用いられてきたスピン密度画像やT1強調画像よりも、高速スキャン法によるT2^★強調像を用いることによってより効果的に画像化できることを、理論的に明かにした。このT2^★効果は、場合によっては病変部位と周囲正常組識とのコントラストを低下させる為、鉄を用いた造影剤の効果を判定する場合に留意すべきであることが明かとなった。そのような例では、むしろT1強調効果に依存する従来からの常磁性緩和試薬を用いた造影剤が有用であることを示した。鉄を用いた造影剤で示されるT2^★効果は、門脈圧亢進症などある種の肝臓の病態をNMR画像を用いて解析するのに極めて有用であることを原理的に明かにした。また、このことを臨床モデルを用いて明かにした。実験的肝腫瘍の診断における効果に関しても明かにし得た。鉄を用いた造影剤は品質管理がとりわけ重要である。生体に投与し得る、粒子の揃った造影剤の開発が、臨床応用に向かっての最大の課題となるであろう。平成一年度では、現時点でNMR診断学が最も進んでいる中枢神経系を対象に、NMR画像の意味するところを詳細に検討した。その成果の一部は、医学書院から発行された“脳脊髄MRI診断"(小西淳二、安里令人監修、研究発表、図書の項参照)に発表した。その他の共著論文4篇にも、成果の一部を発表した。このような成果の上に立って、肝臓の病態に関する研究を行った。鉄を含んだ造影剤を用いる際に、造影剤と同等の効果を示す病態があれば、その効果を判定することが困難となる。肝臓では、門脈圧こう進症に伴うび慢性の肝内出血がこれに当る。この病態では、肝内にHemosiderin鉄がび慢性に沈着するため、造影剤を投与した場合と類似の画像所見が見られる。このような病態に関して、臨床例をもとに解析した。その結果は共著論文に発表した。こうした臨床的検討を進めると同時に、デ-タ解析のためのコンピュ-タ-を導入し、デ-タベ-スの作成に着手した。また、電子部品を購入し、NMR Spectroscopyのデ-タ処理に必要な、信号の積算計及び受信系の自作を試みた。その試みは完全には達成されなかったが、ほぼ実用に足るものを自作できたと考える。鉄を用いた造影剤の開発に着手したが、平成一年度には、具体的な実験事実を発表する段階までに至らなかった。最終年度の課題としたい。本年度は、緩和時間および磁化率の不均一分布効果(T2^*効果)につき、実質内出血や特異な変性疾患を対象として理論的に検討した。このT2^*効果は従来から用いられてきたスピン密度画像やT1強調画像よりも、高速スキャン法によるT2^

*強調像を用いることによってより効果的に画像化できることを、理論的に明かにした。このT2^*効果は、場合によっては病変部位と周囲正常組織とのコントラストを低下させる為、鉄を用いた造影剤の効果を判定する場合に留意すべきであることが明かとなった。そのような例では、むしろT1強調効果に依存する従来からの常磁性緩和試薬を用いた造影剤が有用であることを示した。このような解析に、前年度に導入したスペクトロスコピ-法が極めて有用であることが示唆された。前年度にひき続き画像デ-タ-解析のための、パ-ソナルコンピュ-タ-を用いたデ-タ-ベ-スを構築し、臨床デ-タ-を蓄積した。鉄を用いた造影剤で示されるT2^*効果は、門脈圧亢進症などある種の肝臓の病態をNMR画像を用いて解析するのに極めて有用であることを原理的に明かにした。また、このことを臨床モデルを用いて明かにした。実験的肝腫瘍の診断における効果に関しても明かにし得た。鉄を用いた核磁気共鳴画像(NMR画像)用造影剤は従来から用いられている常磁性緩和試薬を用いたNMR画像用造影剤とは作用機序が異なる。鉄を用いた造影剤は品質管理がとりわけ重要である。生体に投与し得る、粒子の揃った造影剤の開発が、臨床応用に向かっての最大の課題となるであろう。
CO解毒作用を持つ水素燃料電池とその為のPROX触媒の開発

Fe/Pt/TiO_2触媒およびPt/carbon触媒は室温付近から極めて高いCO選択酸化活性を示す触媒を発見し、その反応メカニズムを反応の観点から反応メカニズムについて明らかにし、その詳細についてはジャーナルおよび触媒学会等で報告をしている。今年度は、これらの触媒を材料からの観点でアプローチを行い、その反応メカニズムを証明することが目的であった。Fe/Pt/TiO_2触媒の鉄添加量の最適化を行った。そこで、粉状にした1wt%Pt/TiO_2触媒に対して0.01,0.05,0.1,0.5,1,5,10,20...wt.%k的に鉄の添加量を増やして行き、PROX反応について調べた。その結果、510wt.%の鉄添加量が最適であることがわかった。また、これら鉄の添加量を変えることで得られた幾つかの触媒についてBET法を用いて比表面積について調べた。担体に用いたTiO_2の比表面積は58.9m^2/gであったのに対して、最も高いCO選択酸化活性(CO conv.=95%)を示した10wt.%Fe/Pt/TiO_2触媒は53.3m^2/gであった。このことから、本触媒のCO選択酸化活性は比表面積に全く依存しないことがわかった。次に、反応前,活性処理後および反応後の鉄と白金の状態を調べるためにXPSを用いて調べた。すると、Ptは反応前では高binding energy側にあるのに対し、水素を用いた活性化処理および反応後では金属Pt(70.9eV)付近のbinding energyを示すことがわかった。一方、鉄の状態は反応前では3価のFeであり、素を用いた活性化処理および反応後では低binding energyを示すことから、還元されていることがわかった。これらのことから、高いCO選択酸化活性を示す触媒の状態としてPtは金属でることが望ましく、鉄は3価より還元され2価であることが望ましいことがわかった。本研究の目的は、CO解毒作用を持つ燃料電池の開発およびそのためのPROX触媒の開発である。目標に向かい研究に従事するとこにより、2年目の目標もほぼ達成した。FeOx/Pt/TiO_2触媒を用いハイブリット電極の作成を行い水素燃料電池(PEFC)のcathode電極に用いた。しかし、COを導入していないにも関わらず、全く発電が行えなかった。その理由として、PEFCのcathode電極上で水素の解離反応から生成されるOHは、FeOx/Pt/TiO_2触媒のPROX反応機構にからも分かるように、PROX反応に使われてしまうためと考え、ハイブリット電極の開発は断念した。そこで、PEFCシステム内に直接組み込むタンデム式で耐CO被毒の検討を行うため、水素燃料電池の動作温度(80°C以下)で極めて高いCO選択酸化活性を示す新PROX触媒の開発を行った。Pt前駆体にはPt(NO_2)_2(NH_3)_2硝酸溶液を用い、担体にはCarbon Nano-Tube(CNT)を用いることで室温から、ほぼ100%のCO選択酸化活性を示すCNT担持Pt触媒(Pt/CNT)を得ることができた。このPt/CNT触媒を用いたPROX反応から得られる生成ガスの組成を調べたところ、触媒上に吸着したCOは全てCO_2とH_2Oになることがわかった。このことから、Pt/CNT触媒を実際にPEFCシステムにタンデム式で組み込み1,000ppmのCOと25,000ppmのO2を含む燃料水素(酸素の導入量が過剰になったのは装置上の理由である)を用いて連続発電実験を行った。その結果、6時間以上連続して出力を大きく下げることなく発電することに成功した。これらの結果から、燃料水素がPEFC本体に到達するまでの間にPROX触媒を直接組み込むことによりCO被毒を全く受けないPEFCシステムの開発が実現できることを証明した。しかし、COを含む燃料水素を用いて連続発電を行い、7時間を越えたあたりから出力低下を生じる。この原因やFeOx/Pt/TiO_2触媒およびPt/CNT触媒の材料化学からのアプローチがまだ完全ではないため、この問題解決を2年次の新たな実施目標とする。

次に、反応前,活性処理後および反応後の鉄と白金の状態を調べるためにXPSを用いて調べた。すると、Ptは反応前では高binding energy側にあるのに対し、水素を用いた活性化処理および反応後では金属Pt(70.9eV)付近のbinding energyを示すことがわかった。一方、鉄の状態は反応前では3価のFeであり、素を用いた活性化処理および反応後では低binding energyを示すことから、還元されていることがわかった。これらのことから、高いCO選択酸化活性を示す触媒の状態としてPtは金属でることが望ましく、鉄は3価より還元され2価であることが望ましいことがわかった。
第一原理計算によるスピン軌道相互作用系の電界効果の研究

スピン軌道相互作用を考慮した第一原理計算に基づいた結晶、表面の電子状態や磁性の解析手法を整備開発した。磁性体の結晶磁気異方性を軌道磁気モーメント行列(スピンで分解した2x2行列)で表現する2次摂動公式を導き、L10合金に適用した。また、空間反転対称性のない三方晶テルル、セレン結晶の電子構造を調べた。その結果、圧力下で絶縁体から金属に転移し、その過程でワイル半金属相が出現することがわかった。ブリルアンゾーンのH点の周りで針ねずみ状のスピンテクスチャーを持ち、圧力上昇とともにスピンの回転数が1回から2回に変化することがわかった。昨年度着手した軌道磁気モーメントに基づいた結晶磁気異方性の計算手法の開発を行った。スピン軌道相互作用を摂動とした2次摂動に基づき、軌道磁気モーメント行列(スピンで分解した2x2行列)を用いた公式を導出した。この公式は、交換分裂が大きく、マジョリティスピンが完全に占有されている場合はBrunoの公式に帰着する。L10型合金に適用し、スピン反転項が無視できないことを見いだした。また、新たな課題として三方晶テルルとセレンの電子構造を調べた。これらの物質は螺旋構造が配置された構造をもち、空間反転対称性がない。セレンに比べてテルルは原子番号が大きいためスピン軌道相互作用が大きく、結晶内での電場がスピン軌道相互作用を介して電子構造に与える影響に興味がもたれる。標準的な局所密度近似(LDA)ではテルルが金属と誤って記述されるため、GW近似による自己エネルギー補正を加えた。自己エネルギーにはFull-potential LMTOコードを用い、最局在ワニエ軌道で行列表示してQMASによるLDA+SOのハミルトニアンに加え、準粒子バンド構造を求めた。バンドギャップの計算値はテルル(セレン)で0.314eV (1.7eV)で、実験値の0.323eV (2.0eV)とよい一致を示す。またフェルミ準位近傍に複数のディラック点が存在することがわかった。伝導帯の底はSOIを無視した場合はH点に位置するが、SOIを入れるとスピン分裂を生じ、H点からわずかにずれる。これは結晶内の電場による相対論効果と考えられるが、通常のラシュバ効果と異なりスピンはH点の周りで大きな動径成分をもつ。圧力をかけると絶縁体から金属に転移するが、これに伴って、H点の周りでのスピンの回転数が変わりうることがわかった。本課題は電界下でのスピン軌道相互作用効果に関する第一原理計算手法の開発と応用を目的とする。鍵を握る技術要素として相対論的密度汎関数理論、電界効果、ノンコリニア磁性、磁気異方性、最局在ワニエ関数が挙げられる。これらの技術要素を組み合わせた汎用的なプログラムは世界的にも希少である。プロジェクト初年度のH24年度は、以下のようにQMAS(http://qmas.jp/)の整備を行った。fully relativisticなプログラムではノンコリニア磁性が自然に導入され、自由度が多くなるため自己無撞着計算の収束性が困難になる。特に局在性の強いd電子、f電子に対する相対論的LDA+U法で収束が悪くなることがわかった。初期密度行列の設定や電荷混合の機能整備を集中的に行い、相対論的LDA+U法の収束性を改善した。ついで、磁気異方性の計算手法開発を行った。スピンの向きを固定した計算を行い、方向の関数として全エネルギーをプロットすることによりユニットセルあたり数meV以下の精度の計算を可能にした。現在、FePtやCoPtなどのL1_0型物質への適用計算を遂行中である。今後さらなる収束性の改善のため軌道磁気モーメントの制御を行う。また、より簡便な磁気異方性の計算手法として、軌道磁気モーメントに基づいた計算法の開発を計画している。H25年度は本年度開発した機能と電界効果機能を組み合わせ、遷移金属化合物への応用に着手する予定である。昨年度着手したテルル及びセレン結晶の電子構造の第一原理計算の研究を推進した。結晶構造は、3回らせん軸からなる一次元鎖が六方晶に配列したものとみなすことができる。電子構造計算には、密度汎関数法の局所密度近似(LDA)にGW近似による自己エネルギー補正を加えた。スピン軌道相互作用を無視した場合、フェルミ準位近傍に複数のディラック点が存在する。圧力下で半導体から金属に転移するが、金属相においてディラック分散があらわれる。このディラック分散をグラフェンと比較し、類似性と違いを調べた。違いとしては、テルル、セレンは単位胞に3原子存在するのに対し、グラフェンは2原子からなる。これに対応してテルル、セレンのディラック分散では(スピン縮退以外に)3つの状態がブリルアンゾーンの1点で交差してディラック点を形成するが、グラフェンでは2本の状態がディラック点を形成する。類似性としては、両方の系で飛び移り積分の干渉効果が存在する。グラフェンでは、一つのA副格子点に注目すると、最近接に3つのB副格子点が存在する。この3つの副格子点への飛び移り積分の値は同じで、K点において、それらのホッピング間に干渉がおこり、ギャップがとじる。一方、テルル、セレンでは一つの原子の近傍に一次元鎖内と鎖間のホッピングが存在する。常圧では鎖内と鎖間の飛び移り積分の値は異なるが、圧力下で鎖間の飛び移り積分が増加し、ある圧力で等価になる。

このときにホッピングの干渉効果としてディラック点が形成されると考えられる。スピン軌道相互作用を考慮すると、金属化する転移圧力が減少することもわかった。昨年度まで推進していたテルル結晶の電子構造の解析を続けた。結晶構造は3回螺旋軸を六方格子に配置したもので、螺旋軸が右向きか左向きかに依存して空間群はP3_121かP3_221となる。そのため空間反転対称性の破れた系として注目される。スピン軌道相互作用を無視した場合、圧力下で、電子バンド構造がH点近傍にディラック点を有することを昨年度までに報告した。スピン軌道相互作用を考慮すると、圧力下でワイル点が現れ、ワイル半金属相が出現する。これは、空間反転対称性の破れた現実系でのワイル半金属の最初の例である。圧力下で、ワイルノードは、まずH-Kライン上にモノポール・反モノポール対が現れる。圧力上昇とともに、モノポールがH点方向に、反モノポールがK点方向に移動する。前者はやがてH点に到達し、逆方向から来たモノポールとぶつかる。圧力をさらに上げると、H点に反モノポールが、3つのモノポールが3つのH-Aライン上をそれぞれA点方向に移動する。スピンテクスチャーを見ると、低圧ではH点の周りで動径方向にスピンが向く。これは、金属表面での通常のラシュバ系とは明らかに異なる。高圧下では、H点周りのスピンの回転数が1回転から2回転に変化する(H25年度報告ずみ)。この場合でも、H-Lライン上では、対称性によりスピンは動径方向に向く。同様の現象がセレン結晶でも見られるが、常圧でのギャップが大きいため、金属相への転移圧はテルルよりも高い。以上の計算結果を、Phys.Rev.Lett.誌に発表した。スピン軌道相互作用を考慮した第一原理計算に基づいた結晶、表面の電子状態や磁性の解析手法を整備開発した。磁性体の結晶磁気異方性を軌道磁気モーメント行列(スピンで分解した2x2行列)で表現する2次摂動公式を導き、L10合金に適用した。また、空間反転対称性のない三方晶テルル、セレン結晶の電子構造を調べた。その結果、圧力下で絶縁体から金属に転移し、その過程でワイル半金属相が出現することがわかった。ブリルアンゾーンのH点の周りで針ねずみ状のスピンテクスチャーを持ち、圧力上昇とともにスピンの回転数が1回から2回に変化することがわかった。昨年度着手したテルル、およびセレン結晶のスピン軌道相互作用効果を第一原理計算を用いて調べた。この方針にしたがい、おおむね順調に推進している。計算物質科学応募時には対象物質を明示せず、研究の進展に応じて適宜選択する計画であった。昨年度着手したテルルおよびセレン結晶は、空間反転対称性の破れた系で、スピン軌道相互作用に起因した物性が興味深い。研究コミュニティで認知されつつある。今後は、スピン軌道相互作用の第一原理計算という基本方針のもとで、テルル、およびセレンのトポロジカル物性を中心に研究を推進していく。本年度はテルルの計算を行った結果、内部電場によるスピン軌道相互作用効果において想定していなかった興味深い結果を得ることができた。その分、当初の計画であった遷移金属化合物への応用、特に外部電界効果が実行できなかったため、この点に関してやや遅れが生じている。おおむね順調である。
慢性腎臓病の進展・予後予測におけるTNFRの血中動態の解明

プログラヌリン(PGRN)ノックアウト(KO)マウスとそのコントロール(WT)マウスに対して高脂肪食による負荷を行い、形質に違いがでるか検討を行った。通常食下では、KOとWTマウスの間には、体重、アルブミン尿など形質の差は認められなかった。一方、高脂肪食下では、KOマウスではWTマウスと比較して、体重は減少傾向にあったが、アルブミン尿は増加した。腎組織上は、WTマウスでは尿細管・間質を中心に空胞化が顕著に認められたが、KOマウスでは、空胞化は著しく減少していた。空胞化を示す部位は脂肪染色では陰性であり、リン脂質によるものが考えられた。KOマウスではWTマウスと比較して、組織的には改善を認めていたが、アルブミン尿が増加していた理由としては、KOマウスではメガリンの尿細管での発現が低下していることに起因している可能性が示唆された。組織所見とアルブミン尿の所見は、相反するものであるも、その理由についても一部説明可能なデータが確認されている。WTとKOマウスの腎組織において、炎症マーカーであるTNF、MCP-1などの発現に差があるか、リアルタイムPCRや免疫染色を行い検討する。また、尿細管細胞をTNFで刺激した際におけるプログラヌリン、メガリンなどの発現に影響を及ぼすか検討する。さらには、プログラヌリンをノックダウンした場合におけるメガリンの発現についても検討する。223名のIgA腎症患者において、血中TNF受容体(TNFRs:TNFR1、TNFR2)濃度と各種臨床所見との関連性を検討した。多変量解析の結果、糸球体濾過量低下は高齢、高尿酸血症のほか血中TNF受容体(TNFRs:TNFR1、TNFR2)濃度高値と有意な関連性を認めた。また、扁桃摘出術+ステロイドパルス治療前後で採血の残っていた77名において検討したところ、血中TNFRs濃度は扁桃摘出後には変化は認められなかった。しかし、ステロイドパルス治療後、血中TNFR2濃度は有意に低下した。一方、血中TNFR1濃度には変化は認められなかった。319名の透析患者を前向きに53ヵ月間followしたところ、88名が何らかの原因で死亡した。試験登録時の血中TNFR濃度は、年齢、心血管イベントの既往歴の有無、血圧などで補正しても、予後予測に有用であった。一方、血中TNFαおよびPGRN濃度は予測マーカーにはならなかった。また、IgA腎症や末期腎不全など腎機能に関わらず、血中TNFR1は血中TNFR2と非常に強い相関が認められた。よって血中TNFR濃度の測定は、糖尿病性腎臓病患者の予後予測に有用であるのみならず、末期腎不全患者の予後予測にも有用であることが示唆された。また、IgA腎症においては、血中TNFR2濃度のみがステロイド治療により低下することより、病態進展に炎症が関与している可能性が示唆された。現在、PGRNノックアウトマウスの自然経過を観察しているが、予備実験では野生型とノックアウトマウス間には、蛋白尿や体重に関しては、両者に明らかな違いは認められなかった。今後、N数を増やして再現性を確認する。また、これらのマウスに脂肪負荷あるいは糖尿病を惹起させた場合の形質を観察予定である。臨床研究に関しては順調に進展しており、論文投稿がなされ、既に受理されている。PGRNノックアウトマウスを高脂肪食負荷あるいはストレプトゾトシンで各々、肥満、糖尿病を惹起した場合における自然経過を観察する。予定していた試薬を購入する必要がなくなったため学内研究費で充足可能であったため、予定していた試薬を購入する必要がなくなった。今年度の研究をすすめるため、メガリン及びMCP-1、TNFαなどの抗体を購入したり、細胞実験で使用するノックダウン用の試薬及びTNFα蛋白も購入する。さらに、腎組織あるいは尿細管細胞での炎症状況確認のためリアルタイムPCR用のプライマーも購入する。
周期的およびランダムな磁場付きシュレディンガー作用素のスペクトル

d次元格子および正則無限ツリー上の有限ポテンシャルをもつ離散シュレディンガー作用素の離散固有値の個数を明示する公式を2016年にLett.Math.Phys.に掲載された論文「On the number of discreteeigenvalues ofa discreteSchroedinger operator with a finitely supported potential」において示した。この公式をさらに拡張し、それを使うことにより連続スペクトルの中に埋込まれた固有値、閾値レゾナンスをもつポテンシャルの全体の集合(Persistent多様体、またはPersistent集合)を決定し、その幾何構造と元の作用素のスペクトルとの相互関係について研究を進行させている。特にその多様体の特異点と埋め込まれた固有値の多重度の関係を得ることが出来た。また、レゾナンスと埋め込まれた固有値のPersistent集合の関係や、固有関数およびレゾナンス状態の無限遠での挙動を調べている。その部分的な結果を研究集会「スペクトル・散乱京都今出川シンポジウム」、「Workshop of Analysis in Kagurazaka 2019」で発表した。また研究集会「2018夏の作用素論シンポジウム」、国際研究集会「偏微分方程式姫路研究集会」を主催し、科研費から招待講演者への旅費等の援助を行った。d次元格子上の離散シュレディンガー作用素の離散固有値の個数を明示する公式を拡張でき、これを援用して連続スペクトルの中に埋込まれた固有値、閾値レゾナンスをもつポテンシャルの全体の集合(Persistent多様体、またはPersistent集合)を決定できたこと、およびその幾何構造と元の作用素のスペクトルとの相互関係、特にその多様体の特異点と埋め込まれた固有値の多重度の関係を得ることができ、またレゾナンスと埋め込まれた固有値のPersistent集合の関係や、埋め込まれた固有値に対応する固有関数および閾値レゾナンス状態の無限遠での挙動に関する研究が順調に進行しているからである。またこれらの結果を研究集会で発表し、興味を持っていただけた新たな共同研究者を得ることができた。また、二つの研究集会「2018夏の作用素論シンポジウム」、国際研究集会「偏微分方程式姫路研究集会」を主催することができたからである。d次元格子上の離散シュレディンガー作用素の離散固有値の個数を明示する公式を拡張でき、これを援用して連続スペクトルの中に埋込まれた固有値、閾値レゾナンスをもつポテンシャルの全体の集合(Persistent多様体、またはPersistent集合)を決定できた。このPersistent集合の幾何構造を、特に特異点の種類やその分布に関する視点から、また高次元多様体の場合に精密に調べたい。空間次元dによるPersistent集合の違いや閾値レゾナンスの出現の構造についてより精緻に研究を推進していきたい。さらに、Persistent集合の幾何構造と離散固有値の分布との関係を研究していく計画である。2次元ユークリッド平面における磁場付シュレディンガー作用素のレゾルベントのスペクトルの下端における挙動と時間の入ったシュレディンガー方程式の解の減衰の関係についても研究していきたい。ユークリッド平面上のランダムなAharonov-Bohm磁場を持つシュレーディンガー作用素のスペクトルに関する研究を峯拓矢氏と推進し、研究結果を論文にまとめ、現在投稿中である。具体的な研究内容は以下である。このランダム作用素の状態密度関数のスペクトルの下端での漸近挙動が、自由粒子に対応する作用素であるラプラシアンのもの比べ非常に特異なものとなる、所謂Lifshitz tailと呼ばれる現象に関する結果である。ラプラシアンの状態密度は冪オーダーで減少することがわかっているが、このランダム作用素の場合には指数関数的に減少することを証明した。Aharonov-Bohm磁場に関しては、Anderson型、Poisson型を含むある程度弱い条件下において、2次元デルタ型磁場に対するHardy型不等式を援用し、大偏差原理より、上からの減衰を導いた。さらに、磁場に少し条件をつけることにより、下からの弱い評価も得ることができた。このLifshitz tailという現象は、Anderson局在と呼ばれるスペクトルの特異な状況にも関係していると考えられており、さらにWegner評価に向けて研究を推進中である。離散シュレーディンガー作用素に台が有限個であるポテンシャルを摂動したときに、本質的スペクトルより小さい固有値の個数をグリーン関数により評価する研究を小栗栖修氏、樋口雄介氏と推進し、その結果を論文にまとめ投稿中である。また小栗栖修氏、樋口雄介氏とともに離散シュレーディンガー作用素の埋め込まれた固有値とその逆問題に関する研究を推進中であり、部分的な結果を2015年の「夏の作用素論シンポジウム」という研究集会で発表した。より精密な結果を求め、現在研究を継続している。ユークリッド平面上のランダムなAharonov-Bohm磁場を持つシュレーディンガー作用素のスペクトルに関する研究を推進し、研究結果を論文にまとめ投稿することができた点が一つ目の理由である。離散シュレーディンガー作用素に台が有限個であるポテンシャルを摂動したときに、本質的スペクトルより小さい固有値の個数を評価する研究結果を論文にまとめ投稿することができたことが二つ目の理由である。離散シュレーディンガー作用素の埋め込まれた固有値とその逆問題に関する研究を推進中であり、部分的な結果を出すことができた。さらにこの結果を、2015年の「夏の作用素論シンポジウム」という研究集会で発表することができたことが三つ目の理由である。2次元ユークリッド平面上の位置と磁束についてランダムなAharonov-Bohm磁場を持つシュレーディンガー作用素のスペクトルに関する論文「Schroedinger operators with random \delta magnetic fields」がAnn. Henri. Poincareに掲載された。具体的な内容について述べる。まず、スペクトル集合を決定した。