hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非線形力学系理論に基づく代数的CT画像再構成の高速化

本研究代表者は,離散力学系としての逐次再構成アルゴリズムを非線形力学系の固定点方程式の求解問題に帰着させることにより,計算時間の劇的な短縮が可能であることを示した.本研究期間において,提案手法の理論的証明とプログラム開発による実験結果の検証を行った.具体的な成果は以下の通りである.昨年度において,代数的再構成法から導かれた離散時間非線形力学系の性質を調べ,収束性を理論的に検討した.さらに,理論的考察と並行して,提案手法のプログラム開発を行った.今年度の研究実績の概要は次の通り.1.数値演算用計算機に昨年度インプリメントしたプログラムを用いて,種々のファントムデータに適用を行った.本提案手法のメリットは金属アーチファクトの削減効果にあることから,ファントムデータに仮定する金属部の位置や面積を変化させて実験を行い,金属部に関する条件が適用結果にどのような問題を与えるか検討した(実験結果をわかりやすく視覚化し,アーチファクト削減効果などについて医療関係者に評価してもらう必要があったため,消耗品としてビジュアライゼーション・ソフトウェアを購入した).2.実験結果より,従来の代数的再構成法の長所である金属アーチファクトに対する優秀な削減効果を活かしながら,収束速度が遅いという欠点の克服が可能であることが例証された.以上の通り,申請時において設定した目標を達成させることができた.
視線計測を用いた広汎性発達障害の早期診断システムの開発

ASDのハイリスクの視線行動パターンを明らかにするために、視線計測を用いて検討した。対象は乳幼児期の子ども75名(定型発達(TD)67名、ハイリスクASD(ASD)8名)である。実験方法は、計測時に子どもは、50秒4つの動画によるビデオクリップを観た。ビデオは画面片側に幾何学模様、残り片側に子ども向け番組が呈示された。結果は、1)ASD>TD:4つの動画パターンのうち2つの動画で子ども向け番組への注視時間が有意に長かった。2)子ども向け番組の顔への注視時間が有意に短かった。本研究により、より早期段階で自閉症スペクトラム障害の兆候を把握できる可能性が示唆された。今年度も引き続きASDハイリスク児のリクルートを行った。しかしながら、ASDハイリスク児をリクルートする場をさらに広げる必要があった。そこで今年度のリクルート先に、烏山病院近郊の地域子育て広場を加えた。今年度は定型発達児42名、ASDハイリスク児7名が対象となり、男児の方が女児より多く、平均月齢は24ヶ月であった。視線計測に結果については、年齢別(低い年齢群:18ヶ月以下、高い年齢群:19ヶ月以上)による比較では、4つの動画パターンのうち、2つの動画において、高い年齢群の方が低い年齢群群に比べて、子ども向け番組への注視時間が有意に短かった。次に、ASDハイリスク群と定型発達群の比較では、4つの動画パターンのうち、2つの動画において、ハイリスク群の方が定型発達群に比べて、子ども向け番組への注視時間が有意に長かった。また子ども向け番組において、顔への注視時間については、ハイリスク群の方が定型発達群に比べて有意に短いことが示された。一方、紙芝居の結果については、2群において有意差が示されなかった。また、ASDハイリスク児の社会性の障害の特徴とASDハイリスク児を養育する親の育児感情については、定型発達群に比べて、ASDハイリスク児をもつ母親の方が、育児ストレスが高い傾向がある。しかし、サンプル数が十分でないために、さらに次年度も継続して検討が必要である。ASDハイリスク児の視覚方向知覚課題における視線行動の動きを視線計測によって測定するために、先行研究に基づき、幾何学模様と人物画による動画を作成した。実験方法については、計測時には、乳幼児期の子どもは、50秒4つの動画によるビデオクリップを観た。ビデオは画面片側に幾何学模様が呈示され、残り片側には、子ども向け番組(大人や子どもが踊っていたり、歌っているシーン)が呈示された。Tobiiアイトラッカーシステムを使用した。また、それらと道徳性などの社会性の障害との関連性を検討するために、形や色を用いて、他人が敵か味方かについて評価する紙芝居を作成した。ASDハイリスク児のリクルートについては、昭和大学、発達支援センター、保健所などの協力を得て実施した。実験参加者については、親の自閉症状を評価する尺度(自閉症スペクトラム指数: AQ)、知的機能を測定する発達検査(新版K式発達検査)、自閉症状を評価する尺度(乳幼児自閉症チェックリスト: M-CHAT)等を実施した。また、この時に臨床心理士による発達相談もおこなうことや、実験参加者への謝礼や交通費を支給することで、コホート研究による参加者の脱落率を予防することとした。本研究の対象児は定型発達児40名、ASDハイリスク児6名であった。視線計測に結果については、ハイリスク群と定型発達群では、4つの動画パターンのうち、1つの動画において、ハイリスク群の方が定型発達群に比べて、子ども向け番組への注視時間が有意に長かった。本研究により、より早期段階でASDの兆候を把握できる可能性が示唆された。さらに次年度も継続して検討が必要である。昨年に引き続き、今年度は自閉症スペクトラム(ASD)ハイリスク児をリクルートを実施した。現在は定型発達児50名、ASDハイリスク児8名を対象にしており、女児に比べて男児の方が多く、平均月齢は24ヶ月である。視線計測に結果については、まず年齢別(低い年齢群:18ヶ月以下、高い年齢群:19ヶ月以上)では、4つの動画パターンのうち、2つの動画において、高い年齢群の方が低い年齢群に比べて、子ども向け番組への注視時間が有意に短かった。次に、ASDハイリスク群と定型発達群の比較では、4つの動画パターンのうち、2つの動画において、ハイリスク群の方が定型発達群に比べて、子ども向け番組への注視時間が有意に長い傾向であった。またASDの養育者では育児困難を抱えることが多いため、家族支援が必要になる。そのため今年度は6名を対象にして子育て広場を実施した。ASDハイリスク児の社会性の特徴とASDハイリスク児の親の育児感情については、定型発達群に比べて、ASDハイリスク児をもつ母親の方が、育児ストレスが高かった。しかしながら、サンプル数が十分でないために、さらに次年度も継続して検討が必要である。

診断前のASD(自閉症スペクトラム)ハイリスク児の視線行動パターンを明らかにするために、視線計測を用いて検討した。対象は、乳幼児38名(ASDハイリスク児群(ASD) 12名、定型発達児群(TD) 26名)であり、ASD群ハイリスクはASD家族歴あり, DQ70以上とした。評価ではM-CHATと新版K式発達検査というテストで実施した。両群で年齢・性別において有意差はなかった。ビデオの刺激は50秒の長さで音声なし、4ビデオクリップから構成されており、画面片側に幾何学模様(GI)、残り片側画面には、人物動画(TV)が呈示される。結果はASDの方が、GIを好み、TDの方がTVを好む傾向が示された。したがって、ASD群では人の顔等ソーシャルな刺激に対して関心を示さない傾向があるため、ASDハイリスクを見極める重要な指標の可能性がある。また予想外の展開として、ASDハイリスク児を持つ母親の育児に関する悩みも多くみられたため、母親も対象にして育児感情について検討した。その結果、TDの母親に比べて、ASDの母親の方が育児ストレスが高い傾向が示され、その中でも社会的孤立が高かった。つまり、母親は子どもの発達に違和感を感じているけれども、周囲に相談する場所がほとんどないことが問題として浮き彫りになった。したがって、地域で子どもの発達に心配をもつ母親の社会的孤立を予防することが最重要課題と考え、平成26年度より地域の親子グループを実施している。最後にまとめると、ASDの早期マーカーとして生物学的指標が確立されることにより、ASD早期診断システムの構築作りが可能になるだけではなく、早期段階でそれぞれの子どもに適した支援や家族の支援につなげるための科学的エビデンスとして社会に貢献できる。ASDのハイリスクの視線行動パターンを明らかにするために、視線計測を用いて検討した。対象は乳幼児期の子ども75名(定型発達(TD)67名、ハイリスクASD(ASD)8名)である。実験方法は、計測時に子どもは、50秒4つの動画によるビデオクリップを観た。ビデオは画面片側に幾何学模様、残り片側に子ども向け番組が呈示された。結果は、1)ASD>TD:4つの動画パターンのうち2つの動画で子ども向け番組への注視時間が有意に長かった。2)子ども向け番組の顔への注視時間が有意に短かった。本研究により、より早期段階で自閉症スペクトラム障害の兆候を把握できる可能性が示唆された。視線計測の利用、診断・臨床データの収集は計画通りに実施されているが、ASDハイリスク児の実験参加者の確保は予定より少し遅れている。したがって、今後もASDハイリスク児を中心に集めて、検討する必要がある。精神保健27年度も引き続き、ASDハイリスク児を中心にリクルートする。これまでは、特に乳児期のASDハイリスク児のリクルートが困難であったため、今後も継続して、リクルートを実施する必要がある。また、ある程度のサンプル数が確保されたところで、性別などを考慮して解析する必要がある。十分な数が確保できれば、男児および女児のみを対象として検討する。ASDハイリスク児が12名になったところで、ASDハイリスク児の視線行動の特異的なパターンを明確にする。また、年齢別の比較も同時に行う。解析方法については、人物、幾何学模様、形などを注視する時間を2群比較することにより、どの部分への関心が高いかについて検討する。
川崎病発症時における腸管内スーパー抗原遺伝子の研究

川崎病(KD)発症にスーパー抗原(SAg)の関与は、今なお不明である。今回、我々はKD急性期患児60名、発熱コントロール36名、非発熱コントロール26名から便を収集し、全DNAを抽出し、5つのSAg遺伝子断片をPCR法を用いて検討した。KD患児の便中には、検討した5つのSAg遺伝子の内少なくとも一つ以上のSAg遺伝子断片が、発熱患児および健常小児に比較して有意に高頻度に検出された。以上の結果から、KD発症にSAgが関与すること、さらに複数のSAgが関与する可能性が示唆された。【1】検体の収集:(1)平成18年4月平成19年2月までに、当院に川崎病診断基準を満たして入院した患児の内16名から急性期の便を収集した。それらの便からDNA Stool Mini Kit(QIAGEN)を用いて全DNAを抽出した。(2)この期間中に、ワクチン接種時に両親から同意の得られた3名の健常児3名から便を収集でき、これらの便からも上記キットを用いて全DNAを抽出した。【2】スーパー抗原遺伝子の検討:(1)陽性コントロールのために独立行政法人理化学研究所・バイオリソースセンタ「微生物材料開発室から承認を得て、Streptococcus pyogenes(JCM no 5674),Staphylococcus aureus(JCM no 2151)を購入し、現在、これらの菌株が持っているスーパー抗原遺伝子(SPEA, SPEC, SPEG, TSST-1など)について検討中である。(2)それぞれのスーパー抗原について設定するプライマーについて検出率のよい設定についても現在検討である。(3)【1】で得られた川崎病患児と健常児の便DNA中に、SPEA等のスーパー抗原遺伝子の存在の有無について検討を開始している。【1】検体の収集:(1)平成18年4月平成20年3月までに、当院に川崎病診断基準を満たして入院した患児の内60名から急性期の便を収集した。(2)この期間中に、ワクチン接種時に両親から同意の得られた健常児26名、発熱患児36名から便を収集でき、これらの便からも上記キットを用いて全DNAを抽出した。【2】スーパー抗原遺伝子の検討:(1)陽性コントロールのために独立行政法人理化学研究所・バイオリソースセンター微生物材料開発室から承認を得て、Streptococcus pyogenes(JCM no 5674)、Staphylococcus aureus(JCM no 2151)を購入し、現在、これらの菌株が持っているスーパー抗原遺伝子(SPEA、SPEC、SPEG、SPEJ、TSST-1など)を陽性コントロールとした。(2)【1】で得られた川崎病患児と発熱患児・健常児の便DNA中のSPEA等のスーパー抗原遺伝子の存在の有無について検討中である。2)上記の検討の結果、川崎病患児の便中には、検討した5つのSAg遺伝子の内少なくとも一つ以上のSAg遺伝子が、発熱患児および健常小児に比較して有意に高頻度に検出されることが判明した。このことから、川崎病発症に複数のSAgが関与する可能性が強く示唆された。
SLE合併妊娠における胎児新生児合併症と母体血中自己抗体の経胎盤的移行との関

本研究期間に当科で管理したSLE合併妊娠は11例あり、このうち全例が抗核抗体陽性、4例において抗SS-A抗体陽性、2例において抗リン脂質抗体陽性であった.治療法としては全例においてステロイド投与がおこなわれ、血栓傾向の所見や既往のある4例に対して低用量アスピリン投与が、また抗体除去を目的として3例において血漿交換療法・免疫吸着抗体除去療法をおこなった.これらの症例を対象として、臍帯穿刺による胎児採血を行うべく計画したが、11例中4例は出血傾向の恐れなどの母体病変悪化の恐れため、2例は胎児仮死のため、残り5例はインフォームド・コンセントが得られず、胎児採血を行うことができなかった.このため研究の主体は血漿交換療法による母体血中抗体の消長の検討、分娩時の臍帯血中の各種抗体価の測定、および胎盤の病理学的検索となった.血漿交換療法前後での血中抗体価の比較では全体として軽度の減少傾向をみたが、一定した結果ではなかった.しかし、習慣流産、死産の既往のある症例で生児を得るなど、臨床的成果は得られた.分娩時の臍帯血中抗体価については、母体血中抗体価とのあいだに正の相関を認め、以前の検討結果を追認する形となった.胎盤については11例中全例においてホルマリン固定後、パラフィン封埋標本を作製し、4例について凍結標本の保存をおこなった.ホルマリン固定標本の検討では今までの知見と同様の所見が得られたのみで、新しい知見は得られなかった.凍結標本については現在蛍光抗体法による染色の準備中の段階である.またこれらの研究に付随するものとして抗SS-A抗体陽性症例における、胎児直接心電図検査も試みた.なお、今回の症例中、明らかな新生児ルーブスの臨床症状が現れた者は存在しなかった.本研究期間に当科で管理したSLE合併妊娠は11例あり、このうち全例が抗核抗体陽性、4例において抗SS-A抗体陽性、2例において抗リン脂質抗体陽性であった.治療法としては全例においてステロイド投与がおこなわれ、血栓傾向の所見や既往のある4例に対して低用量アスピリン投与が、また抗体除去を目的として3例において血漿交換療法・免疫吸着抗体除去療法をおこなった.これらの症例を対象として、臍帯穿刺による胎児採血を行うべく計画したが、11例中4例は出血傾向の恐れなどの母体病変悪化の恐れため、2例は胎児仮死のため、残り5例はインフォームド・コンセントが得られず、胎児採血を行うことができなかった.このため研究の主体は血漿交換療法による母体血中抗体の消長の検討、分娩時の臍帯血中の各種抗体価の測定、および胎盤の病理学的検索となった.血漿交換療法前後での血中抗体価の比較では全体として軽度の減少傾向をみたが、一定した結果ではなかった.しかし、習慣流産、死産の既往のある症例で生児を得るなど、臨床的成果は得られた.分娩時の臍帯血中抗体価については、母体血中抗体価とのあいだに正の相関を認め、以前の検討結果を追認する形となった.胎盤については11例中全例においてホルマリン固定後、パラフィン封埋標本を作製し、4例について凍結標本の保存をおこなった.ホルマリン固定標本の検討では今までの知見と同様の所見が得られたのみで、新しい知見は得られなかった.凍結標本については現在蛍光抗体法による染色の準備中の段階である.またこれらの研究に付随するものとして抗SS-A抗体陽性症例における、胎児直接心電図検査も試みた.なお、今回の症例中、明らかな新生児ルーブスの臨床症状が現れた者は存在しなかった.
アフリカ諸国の食の化学物質汚染のサーベイランスとモニタリング法の開発

アフリカはすでに、急激な開発による「副作用」を受け、化学物質の汚染は生態系の浄化作用では対処できない地域が顕在化している。我々の予備調査では、食肉や魚類の有害金属やDDTの濃度はWHO基準を超えており、アフリカ諸国の食の化学物質汚染の現状の把握は喫緊の問題となっている。本研究では、ザンビア、南アフリカ、ガーナ、エジプト、エチオピアにおける家畜を中心とした環境汚染の影響を明らかにし、環境汚染が食の安全やヒトの健康に及ぼすリスクについて報告した。近年、アフリカ諸国では急激な資源開発が行われており、産業動物の著しい化学物質汚染が進行し、食の安全に関する各国の懸念は深刻である。アフリカにおける環境汚染のデータ基盤の確立は必須であり、同時に、高次動物に関して、非侵襲的に化学物質による病態を鋭敏に把握する為のセンシング技術の開発が求められている。そこで、本研究では、アフリカ諸国における環境汚染物質の網羅的解析を来ない、リスク物質をリスト化し、また、化学物質による毒性学的影響をフィールドにおいて明らかにすること、それらを検出する為のセンシング技術を開発すること、を目的とした。平成24年度は、南アフリカおよびザンビア、ガーナ、エチオピアに渡航し、各2週間程度のサーベイランスを行った。南アフリカでは国立公園における魚に高濃度のDDT汚染を検出した。またザンビアでは家畜であるウシやニワトリのサーベイランスにより、一部の地域でこれらの動物が非常に高濃度の鉛に汚染されていることが明らかとなった。バイオマーカーとなるメタロチオネインなども誘導されていることが分かった。そこでヒトにおけるサーベイランスを実施したところ、ヒトにおいても高濃度の獣金増の蓄積が認められた。高濃度に汚染された特にニワトリについては、統括獣医師への報告を行い、緊急にその流通を停止している。ガーナにおける家畜の汚染は予想よりも低く、環境試料より検出されたヒ素の汚染は生物サイクルには入っていない可能性が考えられた。実際、これまでの我々の予備的調査でも、WHOの勧告を上回る食肉の汚染物質の蓄積が明らかとなりつつあり、また、有害金属の汚染、オイル、農薬などの明らかな環境化学物質の急性中毒による家畜の集団死が頻発している。ヒトへの被害や汚染の拡散を事前に防ぐための歩哨動物として、産業動物のモニタリングは非常に重要である。また、アフリカはこれまでの地下資源依存のモノ経済から農産物輸出へのマルチ経済へと移行を目指しており、アフリカ諸国における食の安全の欠如は、アフリカが新たな食の汚染源となる可能性は十分に考えられる。そこで、本研究では、アフリカ諸国における環境汚染物質の網羅的解析を来ない、リスク物質をリスト化し、また、化学物質による毒性学的影響をフィールドにおいて明らかにすること、それらを検出する為のセンシング技術を開発すること、を目的とする。本年度は南アフリカ、エチオピア、エジプト、ケニア、ガーナ、ザンビア、ナイジェリアの各研究機関と環境汚染に関するモニタリング調査を行い、環境、動物および人の化学物質汚染の実態を明らかにした。■野生動物や産業動物はヒトと同じく多くの環境化学物質に曝露されており、環境化学物質による集団死は野生動物では世界的にも恒常的に起こっている。また、日常的な化学物質曝露はその地域に棲息する(飼育される)動物に病態を引き起こしていることがこれまでの研究により明らかになりつつある。アフリカの一部の国では、はすでに、急激な開発による「副作用」を受け、化学物質の汚染は生態系の浄化作用では対応できないところまで進んでいる。■現在、フィールド・トキシコロジーの観点に基づいた生態系の化学物質汚染の疫学的研究はほとんどされていないが、特にアフリカにおける汚染の状況はブラックボックスとなっている。本研究によるアンブレラ種や歩哨動物としての野生動物、semi-wildの家畜における化学物質汚染サーベイランスと分子疫学的な調査は、生態系の保全だけではなく、さらに食物連鎖上その上位に立つヒトのリスクの予測にもつながることが期待される。■アフリカではザンビア共和国、ガーナ、エチオピア、ケニア、ナイジェリア、エジプト、南アフリカなどにおいて、共同サーベイランスを展開し、重金属、有機ハロゲン化合物、多環芳香族を中止院に、環境化学物質の生態系や家畜における動態を明らかにした。また、一部汚染が重度に亢進している地域においては、ヒトへの影響についても明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。獣医学26年度が最終年度であるため、記入しない。既に研究体制が構築されていることから、初年度より各国におけるサーベイランスが可能となった。南アフリカやザンビアに関して、予定通り有機ハロゲン化合物や重金属類の動物の汚染を明らかにし、ザンビアでは実際に流通を停止する等の社会的な貢献も果たしている。さらにガーナやエチオピアなどにおける調査も進めており、研究はおおむね順調に進んでいると評価した。

当初渡航を予定していたアフリカ諸国よりもさらにモニタリング対象を広げ、研究ネットワークを構築することができた。またこれまで動物に関する環境汚染データはほとんど報告されてこなかったが、本研究により、家畜および野生動物の環境汚染の状況が明らかになりつつある。研究の継続により、当初目的としているアフリカにおける環境汚染の網羅的解析を達成することができると考え、当該評価とした。26年度が最終年度であるため、記入しない。計画の変更はない。予定通りアフリカ諸国におけるサーベイランスを実施する。一部、家畜以外に野生動物に関しても歩環境汚染の哨動物としての検討を行う。研究計画に変更はない。前述した7か国を中心に環境汚染の解析を継続して行う。特にアフリカでは重金属類及び有機塩素系農薬の汚染が、他地域に比較して際立っていることから、これらの化学物質を中心とした解析を進める。共同研究者らが研究用試料を日本に送付するなどし、現地への渡航回数が予定よりも少なかったため、直接経費を一部次年度に繰り越すこととなった。平成25年度は予定通り、エチオピアやガーナにも渡航し、生体試料に関して、生化学的解析やバイオマーカー解析(メタロチオネイン、CYP、免疫系マーカー、iNos)、DNA付加体や対象遺伝子の遺伝多型などのゲノム解析、病理組織学的解析を行い、環境汚染物質の蓄積との関連性について明らかにする。次年度使用額2339円の研究費については、物品費としてすでに使用済みだが、支払いが翌年度となった。執行済みである。
タンニン酸化的代謝機構の生物有機化学的解析による紅茶色素の構造解明

紅茶は,世界の茶生産の8割を占め,健康維持効果があるポリフェノール摂取源として極めて重要な飲料でありながら,そのポリフェノールについて科学的には明らかになっていない。我々は,ポリフェノール分離構造決定技術とモデル発酵実験を駆使して,以下のような成果を挙げた。1.純粋分離したカテキンを茶葉発酵を模した条件で酸化することで,数種の新規代謝産物を分離し構造決定した。2.酸化過程で生じる不安定な二量体キノンを誘導体としてトラップしてその存在を確認すると共に,その,紅茶製造工程での蓄積を明らかにした。3.二量体キノンの反応性を検討し,熱処理で酸化還元不均化反応を起こすこと,酸性では安定であるが,中性では非常に不安定で複雑な生成物を生じることを明らかにした。4.二量体キノンが酵素酸化だけではなく,水溶液中での自動酸化やフェリシアン化カリウム処理でも生じることを確認した。5.茶カテキンと類似の構造を持つフラボノール配糖体を用いて,類似のモデル酸化実験を行い,茶カテキンと同様の酸化が起こることを見出した。また,茶カテキンを用いた実験では得られない知見として,いくつかの新しい酸化メカニズムの存在を明らかにした。6.紅茶から数種の新規化合物を分離構造決定し,紅茶製造時にも,in vitro実験と同様の機構でカテキン酸化が起こっていることが示された。7.血糖値上昇抑制食品としての応用を目指して,紅茶色素で重要なカテキン酸化生成物であるテアフラビン高含有エキスの大量製造法を考案し,得られた試作品に強いアミラーゼ阻害作用があることを見出した。さらに,阻害作用の活性本体は,テアフラビン及び水溶性高分子ポリフェノールであることを突き止めた。8.現在,この不安定二量体キノンをそのままの形で分離することを検討しており,また,二量体キノンと共に生成する酸化生成物の構造解析を行っている。紅茶の色素は、カテキン類が酵素酸化されて生成するもので、theaflavin類(TF)とthearubigin類(TR)の二群に大きく分類される。TFの化学については既に確立されているが、TRは、極めて複雑な高分子量化合物であるために、その化学構造は未だに全く不明である。我々は植物酵素を用いて単純なカテキン類からTRが生成するまでの過程を追うことで、TRの化学を確立することを企図して研究を開始した。1)カテキン類から酵素によってTFを生成させることに成功し、TFの大量供給法を確立した。2)TFがさらに代謝された化合物として、テアナフトキノン及びビステアフラビンと命名した2種の代謝産物を見出し、さらに、TFの自動酸化によって生成する別のTF2量体を分離精製した。それらの化学構造はNMR等を駆使して解明し、これまで全く不明であったTF代謝の一部が化学的に確立された。3)TFを経由するのとは別の紅茶色素生成経路の存在を明らかにした。一つはエピカテキンがA環とB環で酸化結合するルート、もう一つはエピガロカテキンがB環同士で酸化結合するルートである。それぞれのルートで生成する代謝産物として、これまでに数種の新規代謝産物を分離構造決定することに成功した。特に後者のルートは、水溶性の高い色素が生成する点でTR生成において重要なのではないかと推測され、これについては今後重点的に検討を行う予定である。4)植物界に極めて広く分布するポリフェノールであるプロアントシアニジンでも、TFと同様なメカニズムで酸化が起こるか検討したところ、プロアントシアニジン上端ユニットのB環とカテキンとの酸化縮合が起こることが分かった。しかし、プロアントシアニジン同士の酸化縮合は確認できなかった。

1.昨年度までの研究によって,純粋分離したカテキンを,茶葉発酵を模した条件で酸化することで,数種の新規代謝産物の分離し構造決定することが出来た。それらの化学構造が明らかになったことで,酸化過程でキノン中間体の存在が予想された。しかし,キノン自体は不安定なためか,直接分析することが出来なかった。そこで,キノンをトラップする試薬を用いて、発酵過程の茶葉から実際にキノンの誘導体を分離することに成功し,カテキンがキノンとなった後,二量体として存在していることがはじめて明らかになった。2.発酵過程では二量体キノンがかなりの量蓄積されるのに対して,製品となった紅茶にはキノンは存在しない。このことは二量体キノンがどのように変化しているのかを明らかにすることが,これまで構造不明であった紅茶色素テアルビジンの構造を明らかにする上で重要であることを示唆しており,14年度はこれについて重点的に研究を行う。3.茶発酵時のカテキン酸化は複雑であるが,純粋なカテキンをバナナで処理すると類似の酸化を再現可能で,しかも生成物組成が茶葉に比べて単純であることを見出した。この系を用いて酸化実験を繰り返し,キノントラップ剤等を駆使することによって,酸化酵素がまずカテコール型カテキンをキノンに酸化し,次に生成したキノンがピロガロール型カテキンや紅茶色素テアフラビンを酸化するメカニズムの存在を確立した。4.茶葉ではカテコール型とピロガロール型カテキンが共存することで特徴的な酸化反応が起こっている。そこで,同様な部分構造を持つカテキン以外の植物成分で酸化実験を行った。その結果,植物界にこれまで存在しない新しい色素を,全く化学薬品を用ない酵素的手法で合成することに成功した。これは,今後新たな機能性色素合成につながる成果と考えている。また,テアフラビンの大量製造法の開発にも着手した。1.平成12-13年度の研究によって,純粋分離したカテキンを茶葉発酵を模した条件で酸化することで,数種の新規代謝産物を分離し構造決定した。また,酸化過程で生じる不安定な二量体キノンを誘導体としてトラップしてその存在を確認すると共に,その,紅茶製造工程での蓄積を明らかにした。平成14年度は,その二量体キノンの反応性を検討し,熱処理で酸化還元不均化反応を起こすこと,酸性では安定であるが,中性では非常に不安定で複雑な生成物を生じること,このキノンが酵素酸化だけではなく,水溶液中での自動酸化やフェリシアン化カリウム処理でも生じることを確認した。現在,この不安定二量体キノンをそのままの形で分離することを検討しており,また,二量体キノンと共に生成する酸化生成物の構造解析を行っている。2.茶カテキンと類似の構造を持つフラボノール配糖体を用いて,類似のモデル酸化実験を行い,茶カテキンと同様の酸化が起こることを見出した。また,茶カテキンを用いた実験では得られない知見として,いくつかの新しい酸化メカニズムの存在を明らかにした.3.ポリフェノール酸化機構解明を目指した別のアプローチとして,製品となった紅茶からの酸化型ポリフェノールの分離構造決定を行い,数種の新規化合物を得た。そのうちいくつかは,in vitro酸化実験で得られたものと同じであり,実際の紅茶製造時でも確かに,我々が考えているのと同様の機構でカテキン酸化が起こっていることが示された。
日本の一般住民において食習慣が臨床および画像により評価した認知機能に及ぼす影響（国際共同研究強化）

本国際共同研究は,日本人一般住民を対象とした前向きコホート研究の参加者と,ハワイの日系移民を対象とした前向きコホート研究の参加者において、食習慣を含む生活習慣が認知機能に及ぼす影響について比較することを目的とする。いずれのコホートにおいても、認知機能の評価には神経心理検査(Cognitive Abilities Screening Instrument: CASI)を、形態学的評価には頭部MRI撮像を実施されているため、これらをアウトカムとして日本在住日本人と日系ハワイ人における食習慣を含む生活習慣との関連を検討している。ハワイ滞在中は適宜、海外共同研究者であるハワイ大学医学部老年医学のKamal Masaki教授およびKuakini Medical Centerの生物統計家と相談しながら研究を遂行し、帰国後はメール等を利用して引き続き共同研究を行っている。ハワイのデータの利用手続きに想定より時間を要したため。また、測定を予定していた血中脂肪酸について、測定会社の都合により測定できるのが本年度になったため。共同研究者であるハワイ大学医学部老年医学のKamal Masaki教授およびKuakini Medical Centerの生物統計家等とメール等を利用して共同研究を遂行し、食習慣を含む生活習慣が認知機能に及ぼす影響について、日本在住日本人と日系ハワイ人との比較を行う。追加解析等が必要な場合には短期の再渡航を行う。内定年度:2015本国際共同研究は,日本人一般住民を対象とした前向きコホート研究の参加者と,ハワイの日系移民を対象とした前向きコホート研究の参加者において、食習慣を含む生活習慣が認知機能に及ぼす影響について、比較することを目的とする。海外共同研究者であるハワイ大学医学部老年医学のKamal Masaki教授と平成29年度後期から平成30年度前期にかけて行う国際共同研究のための打ち合わせをメールにておこなった。当該年度は、次年度平成29年度から平成30年度にかけて行う国際共同研究のための打ち合わせを行うこととしていたため。本国際共同研究は,日本人一般住民を対象とした前向きコホート研究の参加者と,ハワイの日系移民を対象とした前向きコホート研究の参加者において、食習慣を含む生活習慣が認知機能に及ぼす影響について、比較することを目的とする。平成29年10月末よりハワイ大学医学部老年医学に移動した。海外共同研究者であるハワイ大学医学部老年医学のKamal Masaki教授およびデータマネージャー等と協議して、解析に使用するHonolulu Heart ProgramおよびHonolulu-Asia Aging Studyの調査回、変数を決定した。またデータ利用について所有者であるKuakini Medical Centerの倫理審査に申請した。倫理申請は平成30年1月上旬に承認されたが、データ利用のための必要書類の作成が行われず、平成30年4月末日にようやくハワイのデータの使用が可能になった。ハワイのデータの利用許可を待つ間、比較対象である日本人一般住民を対象としたコホート研究のデータについて解析準備を進めた。ハワイ大学の受け入れ書類が届かず渡航時期が予定より2か月遅れた。またハワイのデータ利用についての事務手続きが催促しても行われず、当初予定していた解析開始の時期より4か月の遅れが生じた。平成29年度前期は、渡航前の国際共同研究のための打ち合わせを、前年度に引き続き行う。また、可能であれば渡航前に海外共同研究者であるハワイ大学医学部老年医学のKamal Masaki教授を通じて、ハワイの日系移民を対象とした前向きコホート研究のデータセットの利用申請を行う。平成29年度後期は、渡航し、共同研究を開始する。データセットの利用申請・承認を経て、食習慣を含む生活習慣が認知機能に及ぼす影響について、日本在住の日本人と日系米国人との比較を行う。共同研究者であるハワイ大学医学部老年医学のKamal Masaki教授と適宜打ち合わせを行いながら、食習慣を含む生活習慣が認知機能に及ぼす影響について、日本在住日本人と日系米国人との比較を行う。ハワイのデータはKuakini Medical Center内での利用のみ認められているが、データの取得が予定より大幅に遅れたため、ハワイ大学滞在期間終了後に追加解析等が必要な場合には、短期の再渡航を行うことも検討している。
大規模な太陽電池パドルを持った宇宙構造物のハイブリッド制御

宇宙空間で用いられる柔軟構造物に対する運動と振動の制御について、ある程度の研究成果があげられたと思う。宇宙空間で、軽量化されたロボット(フレキシブル・マニピュレータ)を用いて、トラスなどの宇宙構造物を組み立てる場合に必要となる位置と力のハイブリッド制御について、そのモデル化の手法と制御則を提案し、シミュレーションや実験によりその有効性を検証した。また、太陽電池パドルを想定した1端固定他の3端自由な柔軟プレートを2つのモータを用いて水平面内とプレートの中心軸まわりに回転させるような実験装置を製作し、導出した分布定数系モデルに対応する有限次元状態方程式に対して、制御器設計の段階で考慮していない剰余モードの影響により生じるスピルオーバ不安定性を補償するようなロバストな制御器を高域遮断特性をもたせた最適レギュレータとH_∞制御理論に基づいて構成し、その有効性をシミュレーションおよび実験により検証した。他の境界条件をもつ柔軟プレートについても同様に、シミュレーションによりモデルの妥当性と制御器の有効性を検証した。さらに、柔軟構造物をロボット・マニピュレータによりハンドリングするためのタスクの力学的解析を行い、最適なハンドリング戦略を提案し、その有効性をシミュレーションおよび実験により検証した。
機構を有するペーパークラフトによるものづくり教材の試作

研究目的小中学生でも工作が容易な「紙」を使用した,動くペーパークラフトの工作体験により,ものづくりの「楽しさ,喜び,興味」を抱くような体験教材を試作する。研究方法ものづくり教材として使用するペーパークラフトは立体的に工作するだけではなく,ハンドルを回すとオブジェが動くような「機構」を取り入れ,「どうして動くのかな?」という興味を抱かせ,工作しながらその仕組みについて考えることができる教材を提案し,工作体験を行う。研究成果試作したペーパークラフトは幅140,奥行70,高120(mm)となり,オブジェが上下に動くようカム機構を取り入れた。紙の加工は「ハサミ」にて作業が行えるよう,事前にカッター作業部と折り目(ミシン目)にはカッティングプロッターにより加工を施し,紙の接合には「ホッチキス」を使用し作業の簡略化を行った。試作した教材を本校1,2年生へ工作体験を行い,その工作時間や教材の難易度などを確認するためアンケート調査を行った。平均工作時間は50分(最短30分,最長70分)となり,工作時間の印象でも「ちょうど良い」と回答した学生は69%となり工作に要する時間を長く感じる印象はあまり無いと思われる。工作体験の楽しさでは「楽しかった,まあまあ楽しかった」と回答した学生は87%となった。工作の難易度では「簡単,まあまあ簡単」を回答した学生は70%となり,難易度はおよそ適切であったと思われるが,難しく感じた工程の意見では主にカム機構の工作に難しさを感じていた。指導書の内容については「分かりやすい,だいたい分かった」を回答した学生は86%となった。体験対象学年の調査では,小学生に向いている30%,中学生20%,小中学生両方45%となり,特に意見の偏りは無なかった。自由記事では「材料用紙にも工程図があると良い」,「機構の解説があると良い」などの指摘を受けたので,今後に取り入れたい。
免疫チェックポイント・タンパク質PD-L1を分子標的とした新規免疫治療法の開発

1CUL3-ANKFY1 E3ユビキチンリガーゼの基質の探索、2ANKFY1-基質結合阻害薬の探索、3この阻害薬を使ってPD-L1発現機序の解明PD-L1の発現に関与するCUL3-ANKFY1 E3ユビキチンリガーゼの基質を同定し、CUL3-ANKFY1複合体が関与する生体機能を解析することで、ヒト消化器がん細胞ではこれまで全く明らかにされていないCUL3依存的ながん免疫制御機構が分子レベルで解明されることが可能となる。
特殊形状中空キャピラリーGC分離カラムの設計と開発

分離特性と試料処理能力の両立を可能にする、GC用新規分離カラムの実現を目指して、特殊形状中空カラムの作成を試みた。通常の円形形状の金属キャピラリーを圧延して平型形状の中空カラム素材を作成し、適切な内壁処理と液相塗布によって新規中空カラムを調製した。この分離カラムを用いて実際にGC分析を行って特性を確認したところ、理論的に予測されるように分離特性と試料処理能力の両立が可能であることが実証された。現状では、作成したカラムの特性が安定しないため、実用化にはさらなる検討が必要である。本研究は、現在のガスクロマトグラフ(GC)用中空キャピラリー分離カラムでは実現不可能な、高い分離性能と大きな許容試料負荷量を兼ね備えた理想の分離カラムの実現を目指し、特殊な断面形状を有する中空キャピラリーカラムの開発を目的としている。平成25年度は、形状加工しやすいステンレス製金属キャピラリー素材を用いて、これを扁平化した際の効果を実験的に確認した。一般的なシリコーン固定相を塗布した金属キャピラリーカラム(内径1.2 mm、外径1/16 inch、長さ20 m)を試作用ローラーで押し潰し、楕円扁平形状にしてGCに装着し、分離効率や吸着特性などのカラム性能を評価した。カラム断面形状を扁平化することにより、テトラデカンなどの炭化水素類を試料とした場合の理論段数は、もとの円形カラムの23倍程度に増大した。このことは、カラム形状を工夫することにより、優れた分離特性と大きな試料処理量を両立させた狙い通りの分離カラムを実現できる可能性を十分に示すものである。しかし、これまでの検討では、作成したカラムごとに分離性能等の再現性が十分には得られなかった。また、扁平化の工程で、カラム内面の不活性化薄膜の一部が破壊され、極性化合物の吸着現象が生じるなどの問題も生じた。平成25年度の検討の結果、特殊形状カラムの実現に向けては、当面克服すべきこのような課題があることが明らかになった。本研究は、現在のガスクロマトグラフ(GC)用中空キャピラリー分離カラムでは実現不可能な、高い分離性能と大きな許容試料負荷量を兼ね砂得た理想の分離カラムの実現を目指し、特殊な断面形状を有する中空キャピラリーカラムの開発を目的としている。平成26年度は、前年度に引き続き、主として形状加工しやすいステンレス製金属キャピラリー素材を用いて、これを楕円化・扁平化した際の効果を実験的に確認し、理論的に予想される特性との比較を行った。作成は、前年度同様、一般的な円柱状金属キャピラリーカラム(内径1.2 mm、外径1/16 inch、長さ20 m)を試作用ローラーで押し潰し、目的の形状にした。その際の変形の程度、固定相の塗布方法、塗布量などの諸条件を変化させ、GCに装着した場合の、分離効率や吸着特性などのカラム性能に及ぼす影響を評価した評価した。元の金属キャピラリーに固定相を塗布したのち、形状を楕円化・扁平化した場合と、楕円化・扁平化したのちに固定相を塗布した場合とで、それぞれの分離特性を比較した。前者の方法では、試料にフェノール・アミン・アルコール等の強極性化合物を使用した場場合には、それらのピーク形状が著しくテーリングして幅広になった。これは、カラム断面形状を扁平化する過程で、固定相の塗膜が一部破壊され、金属表面による吸着活性の影響を強く受けたためであると考えられる。一方、後者の場合には、こうした吸着活性の影響はあまり見られず、強極性化合物でも良好なピーク形状となった。しかしながら、この場合でも、作成したカラムごとに依然として分離性能等の再現性が十分には得られず、実用化に向けて解決すべき課題が残された。分析化学開発を目指す分離カラム性能を評価するうえで不可欠な、作成時の再現性を担保する段階で予想以上に手間取っており、計画通りの研究遂行に必ずしも到達していない。前項で課題として挙げた、カラム作成時の再現性向上のための方策が、最近になってようやく明確になりつつある。平成26年度はこの点を早急に解決し、本来の目的である各種特殊形状カラムの設計・試作とその性能評価を加速して実施する予定である。基礎検討段階で予想以上に研究に手間取り、当初立案した計画通りの実施およびそれに伴う経費使用に至らなかった。前年度の遅れを取り戻すよう、26年度に当初予定以上に重点的に研究に取り組み、当初予算計画通りに経費を使用する。
現業アンサンブル気象予報と人工知能を活用したダム弾力的操作支援システム

人工知能技術を活用し、現業のアンサンブル気象予報が持つ大量の情報を効果的に活用したダム貯水池の弾力的操作決定を支援するシステムの開発を行った。過去の観測データを用いて気圧場など日本周辺の気象状況とその際の流域の降水量との関係を統計的に分析するとともに、気象状況の特徴をクラスタリング手法やパターン分類手法を応用して表現し、対象流域に豪雨や少雨を引き起こす気象状況の分析を行った。その上で、現業アンサンブル気象予報によって提供されるメンバ別の降水量予測値に加えて、気圧高度場や気圧場に関する予測情報と、流域における過去の出水状況とその際の気圧場との関係を用いることで、想定される今後の降水の状況とその可能性をより効果的に推定する方法論の開発を行った。また、アンサンブル降水予報に基づいてダム弾力的操作を実施する場合における治水上および利水上のリスク構造を評価する方法論について検討を行った上で、各降水予測シナリオが生起する可能性やその際の治水面・利水面への影響、過去の出水事例との類似性などを加味しながら、実時間でダム操作の代替案とその際の治水・利水リスク情報を作成するための方法論の構築を行った。その上で、リアルタイムで提供される膨大な予測データと予測されるダムの状態量から、予測の不確実性を加味して各ダムの操作戦略案を導出し、治水面および利水面でのリスクを加味しながら、最適な操作戦略を分かりやすくダム管理者に示すダムの弾力的放流のための意思決定支援システムの開発を行った。平成28年度には、現業アンサンブル気象予報を考慮した弾力的ダム利水操作についての検討を行うとともに、アンサンブル水文予測情報を考慮した多目的ダム貯水池の予備放流操作および洪水調節操作のシミュレーションモデルを構築した上で、過去の観測データを用いた気圧分布と流域降水量との関係についての統計的な分析を行った。具体的には、対象流域における多目的ダム貯水池の予備放流操作の意思決定過程をモデル化し、現業アンサンブル水文予測情報をリアルタイムで考慮する場合のダム予備放流操作の効果やリスクを定量的に評価・検証することができるモジュールを構築した。また、日本周辺の気圧分布を代表的なパターンに分類する手法の検討を行い、地表面気圧や上空の大気の状態を示す500hPa気圧高度や850hPa気圧高度などの過去の観測データから、気圧配置や前線および台風の位置などと相関があると考えられる気圧分布の代表的な状況をクラスタリングした上で、各気圧分布のクラスターが出現した場合の対象河川流域における期待降水量や降水量の確率分布などについての分析を実施した。また、上記の作業で得られる気圧分布の代表パターンと、対象とする河川流域の降水量との関係を格納し蓄積する知識ベース型のデータベースの仕様について詳細な検討を行った上で、当該データベースの開発を進めている。さらに、流域の降水量予測値からダム流入量や河川流量の予測値を算出するための分布型流域モデルHydro-BEAMを、対象河川流域の土地利用や流出特性を踏まえながら構築した。平成28年度に予定した作業については着手済みまたは完了しているほか、一部については平成29年度に予定していた作業を前倒して行っており、全体的に見て研究課題はおおむね順調に進展している。平成29年度には、現業アンサンブル予報データを考慮した降水量・河川流量予測手法の開発と、予測シナリオ作成機構の構築を行った。具体的には、平成28年度に引き続き、過去の日本周辺の気圧分布をファジィ・クラスタリング手法を用いてクラスタリングを行い、代表的な気圧分布のクラスターを推定した上で、各クラスターに属する気圧分布と、その際に観測された対象流域の降水量との統計的な関係を算出した。その上で、得られた統計的な関係を用いて、現業アンサンブル予報データから実時間で流域の降水量予測値を算出するアルゴリズムの開発を行い、気象庁の週間アンサンブル予報の降水量プロダクトを用いて当該手法により降水量予測を行った場合の予測精度についての検証を行った。その上で、得られた降水予測情報から、分布型流出モデルHydro-BEAMを用いて、対象流域内のダム流入量や河川流量のアンサンブル予測値を算出できるようにした。その際、人為的な流況調整の影響によって流出計算の再現性が著しく低下しないよう、慎重にモデルパラメータの調整を行った。さらに、上述のプロセスによって得られる河川流量のアンサンブル予測情報を、ダム放流操作意思決定に役立てやすいよう、アンサンブル予測情報に含まれる情報を可能な限り維持しながら、より少ない数の予測シナリオに集約する手法の開発に取り組んだ。また、これと並行して、アンサンブル予測シナリオに基づいたダムの弾力的操作決定モデルの改良を行い、予測状況に基づいたダム弾力的操作の利水面での有効性の検証を行った。平成29年度までに完了する計画であった作業についてはおおむね完了または実施中であり、全体的に見て研究課題はおおむね順調に進展していると言える。

また、アンサンブル降水予報に基づいてダム弾力的操作を実施する場合における治水上および利水上のリスク構造を評価する方法論について検討を行った上で、各降水予測シナリオが生起する可能性やその際の治水面・利水面への影響、過去の出水事例との類似性などを加味しながら、実時間でダム操作の代替案とその際の治水・利水リスク情報を作成するための方法論の構築を行った。その上で、リアルタイムで提供される膨大な予測データと予測されるダムの状態量から、予測の不確実性を加味して各ダムの操作戦略案を導出し、治水面および利水面でのリスクを加味しながら、最適な操作戦略を分かりやすくダム管理者に示すダムの弾力的放流のための意思決定支援システムの開発を行った。平成29年度以降の研究計画を踏まえながら、現業アンサンブル気象予報と人工知能を活用したダム弾力的操作支援システムを構築するため、関連分野の海外の研究者とも意見交換をしながら、より効果的に研究を推進する方針である。平成30年度の研究計画を踏まえながら、アンサンブル予測情報に基づいたリスク情報やダム操作戦略の作成・決定機構の構築を行い、ダム弾力的操作支援システムの開発を行う。また、国内外の関連研究者との意見交換を適宜行うことによって、研究上の課題が生じた場合も早期に解消し、計画に沿った研究の遂行ができるよう配慮する。計算アルゴリズムに工夫を施し、既存計算機を連携して有効に活用することで、知識ベースシステムの調達費用を低く抑えることができた他、一部国際学会発表にかかる旅費については別の大学経費により負担することができたため、当初予定していたよりも今年度の使用額が減少し、次年度の使用額が生じた。計算アルゴリズムの改良により、実時間ダム操作戦略推論機構の演算に必要となる計算機能力を小さく抑えることができる見込みであり、推論機構のアルゴリズムの開発が完了した時点で、必要な性能の計算機を調達することで、実時間ダム操作戦略推論システムの開発費用を抑えることができると考えられる。現在は、既存の計算機資源を活用してアルゴリズムの改良をさらに進めており、その結果を踏まえてから本計算へ向けた計算機の調達を行うことを企図し、平成29年度における計算機の調達を控えたことから、次年度の使用額が生じたものであり、次年度での確実な使用が見込めるものである。アルゴリズムの改良の成果によっては、計算機調達費用がさらに低下する可能性もあるが、次年度においては学術誌や学会における研究成果の公開の機会も増加するため、そうした目的で助成金を有効的に活用する予定である。研究課題をより効果的に進展させるため、国内外の関連研究者との意見交換や研究成果の発表をより積極的に行う目的で使用する予定である。
部分因子環の平面代数を用いた、結び目と３次元多様体の不変量の研究

今年度の研究目的は次の3つであった。(i)E_<6>型の状態和不変量の組み合わせ的構成を実際に用いて、具体的な3次元多様体に対する計算例を与え、そこから値の周期性などの定性的な現象を見出すこと。(ii)E_<8>型及び、よりindexの高い部分因子環から定義される状態和不変量を平面代数の言葉だけを用いて組み合わせ的に再定義し、具体的な3次元多様体の計算例を与えること。(iii)上述の種々の状態和不変量について、そのZ/2Z係数ホモロジー及びスピン構造に由来した精密化不変量を構成すること。上記の(i)はレンズ空間のE_<6>状態和不変量の計算を完遂することによりほぼ達成され、また(ii)についても、E_8型平面代数の非自明性の組み合わせ的証明という基礎的な問題が解かれたことにより、またJones-Wenzlべき等元の分割公式などの技術的な補題が示された事により、今後達成できる見通しが確実についたため。上記の(ii)について、さらに推し進めて研究するつもりである。つまり、E_8型平面代数を研究してきた中で作られたいくつかの補題や技術的なテクニックを利用し、E_8状態和不変量の組合せ的構成に必要なデータ(単純射影、及び6j-記号の値の一覧など)を与えることで、(ii)を完遂したい。その後Heegerup型部分因子環の平面代数の研究についても本格的に着手する。E_<8>、型におけるrpass-overの補題」がこの平面代数においては使えないなど困難は多いが、新たに必要となる補題を順次示していくことでこれを解決しようと思っている。状態和不変量とは、単体分割を用いて定義される3次元多様体の不変量であり、TuraevとViroによりまず量子群に由来した不変量が定義され、Ocneanuによって部分因子環に由来した不変量へと一般化された。部分因子環に由来する状態和不変量の不変性は理論的には保証されているものの、個々の具体的な部分因子環に対してその計算のためのデータを構成できるわけではなく、一般に具体的な計算は困難である。和久井と鈴木は泉のデータをもとにE_6型部分因子環の状態和不変量についての計算を行なっている。本研究の1年目は、次の二つが目標であった。(1)例外型部分因子環の平面代数を組み合わせ的に再構成し、その性質について初等的な証明を与えること。(2)例外型部分因子環に由来する状態和不変量を組み合わせ的、初等的に再定義すること。私はE_6型の部分因子環に対応する線型スケインの理論を構築し、さまざまな性質を組み合わせ的に示すことによって(1)を遂行した。証明はBigelowによって構成された既存の関係式を改良することによって為された。また、E_6型部分因子環の単純射影に相当する平面代数の元を構成し、フユージョン則代数を決定し、それを用いて6j-記号の値を全て求めることによって(2)を遂行した。さらに、いくつかの具体的なレンズ空間に対して、その状態和不変量の値を再計算した。和久井と鈴木の不変量の構成では、単体分割された3次元多様体の頂点集合にいったん全順序をつける必要があったが、私の構成ではそのような全順序をつける必要はなく、6j記号の一覧もより対称性の高いものをとることができた。当初の予定通り、E_6型の部分因子環に対応する線型スケインの理論を完全な形で構成することができ、それに由来した状態和不変量も部分因子環知識を使わず組み合わせ的に構成することができたから。また、レンズ空間に関してはL(p,1)の値を平面グラフの議論で再計算することができ、同様の手法がより一般の3次元多様体に対しても用いることが十分に期待できるから。E_8型、さらにはより高いindexを持つ部分因子環に対して上述の結果と同様の手法を用いて、線型スケイン理論と状態和不変量の初等的構成をしようと思っている。この際に困難となるのは、線型スケインの定義の複雑さである(indexが高くなるほど、対応する平面代数もより複雑になる)。E_8型に関しての線型スケイン理論はすでにかなりのところまで自分の研究が進んでいるので、これを完成させ、論文として投稿する予定である。またレンズ空間L(p,q)のE_6型状態和不変量の値に関して、和久井はある種の周期性を部分的に見出している。

具体的にはL(p,q)とL(p+12,q)の不変量の値が等しいことをq=1,2,3の計算結果から観測している。そこで私は、E_6型平面代数に関するある種の周期性を示すことで、その系として先述の周期性のqが一般の場合の証明を与えたい。これはレンズ空間L(P,1)に対しては成功しており、和久井の方法よりもより本質的な理解が得られることが期待される。上記の(ii)について、さらに推し進めて研究するつもりである。つまり、E_8型平面代数を研究してきた中で作られたいくつかの補題や技術的なテクニックを利用し、E_8状態和不変量の組合せ的構成に必要なデータ(単純射影、及び6j-記号の値の一覧など)を与えることで、(ii)を完遂したい。その後Heegerup型部分因子環の平面代数の研究についても本格的に着手する。E_<8>、型におけるrpass-overの補題」がこの平面代数においては使えないなど困難は多いが、新たに必要となる補題を順次示していくことでこれを解決しようと思っている。