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複合ソリトン配位に基づく量子非摂動現象の新たな側面

本研究課題は,場の量子論におけるBion配位(複素化された理論の古典解に対応)に着目し,理論の定式化と非摂動現象の解明を同時に実行することを目標とする.前年度までに,コンパクト化されたCPN模型におけるリサージェンス構造とトランス級数の理解,ツイスト境界条件を課したQCDの相構造の解明,などを実施し目標達成に近づいていた.本年度は,(1)2次元CPNシグマ模型のリサージェンス構造,(2)3次元超対称チャーン・サイモン物質場理論のリサージェンス構造とシンブル構造,(3)2次元Flagシグマ模型の相構造解明,という3つの研究を進めた.(1)慶應大の新田教授,坂井訪問教授,藤森助教,ノースカロライナ大の鎌田研究員との共同研究において,2次元ツイストCPN模型の複素Bion解の寄与が繰り込まれた結合定数を自然に含み,その不定虚部がリノマロン不定虚部を相殺することを示した,これにより,場の量子論のリサージェンス構造が初めて定量的に示されるとともに,低エネルギー物理に深く関係するリノマロンがバイオン配位と同定できることが示された.この成果は当初の研究目標の達成に当たる.(2)ケンブリッジ大の本多正純研究員らとの共同研究において,3次元超対称物質場チャーン・サイモン理論のリサージェンス構造を詳細に調べた,局所化により得られた分配関数をボレル和の形に書き現わす,もしくはシンブル積分に分解することでトランス級数(摂動寄与と非摂動寄与の和)を書き下し,本多氏が発見した複素解と比較することでリサージェンス構造を理解した.(3)理研BNLの谷崎佑弥研究員,理研の本郷優研究員との共同研究において,2次元Flagシグマ模型にツイスト境界条件を課した場合の相構造を調べた.インスタントン近似,量子異常マッチング基づいて相構造の詳細を解明するとともに,リサージェンス構造に関係する不定虚部の計算を行った.本研究課題は,現代物理学の根幹をなす場の量子論において,古典解の一種であるインスタントン解と反インスタントン解が共存する配位= Bion配位に注目し,経路積分形式における場の量子論の定式化とクォーク閉じ込め現象の解明を同時進める挑戦的な試みである.今年度は,Bion配位に関係する2つの研究,1. Bion配位に基づくResurgence理論,2. Bion閉じ込め機構の研究を進めた.1.慶應義塾大学の新田宗土氏,坂井典佑氏らとの共同研究において,1次元コンパクト化された2次元CPN模型(量子色力学の簡易版)におけるBion配位を調べた,特に,この理論を近似的に量子力学系として記述した場合に,全ての複素古典解(Multi-bion解)を導出しその寄与を求めた.驚くべきことに,このMulti-bion解からの寄与の和が,すでに知られている厳密結果を完全に再現することが判明した.このような各非摂動部分の寄与を足し上げた"級数の級数"は「trans-series」と呼ばれ,Resurgence理論ではこれによって不定性のない完全な物理量が得られると考えられている.この研究は,量子論における物理量が確かにMulti-bion解の寄与のtrans-seriesで記述できることを示した最初の例である.この結果は,2016年6月出版JHEP05(2016)057,同10月出版PRD94,105002,2017年2月提出arXiv:1702.00589で示され,多数の国際会議や雑誌での解説記事に招待されるなど大きな注目を集めている.2. 1次元コンパクト化された4次元随伴表現量子色力学の格子数値計算実行のためのコード作成とトポロジカルチャージの計測準備を行った.大規模な計算のための準備がすでに整っており,今後は閉じ込め相の連続性の確認,Bion閉じ込めの検証を行う予定である.本研究の大部分は,慶應義塾大学日吉キャンパスの新田宗土教授,坂井典佑訪問教授,藤森俊明特任助教らとの共同研究に基づいている.平均して月2回のペースで日吉キャンパスでの研究議論を行うなど高いペースで研究を進めており,28年度は直接経費の大部分をこの研究打合せに使用している.実際の研究の進捗状況は想定以上の進み具合であり,平成30年度に実行する予定だった「CPN模型における,高次bion寄与まで含めた完全なResurgence構造の解明」に既に成功し.4次元場の量子論(QCD)を含む漸近自由な理論におけるResurgence構造の解明と定式化に着実に近づいている.また,我々の研究成果は大きな注目を集めており,2016年7月にリスボン大学の国際会議での招待講演,同11月に理化学研究所iTHEMSでの集中セミナー,同12月に東京大学カブリIPMUの国際会議での招待講演を行った.また雑誌「数理科学」2016年9月号での解説記事「摂動級数の発散と非摂動効果」を執筆している.他にも,共同研究者が招待された国際会議やセミナー講演が多数ある.これ加えて,現時点で既に2017年8月京都大学基礎物理学研究所開催の2つの大規模研究会「素粒子物理学の進展2017」「熱場の量子論とその応用2017」における招待基調講演が決定している.また,研究代表を務める京都大学数理解析研究所共同研究課題

「リサージェンス理論と新たな非摂動解析」が特別計画に選定され,2017年9月6-8日の日程で理研との共同国際研究会を開催予定である.これらの事実から考えて,本研究の進捗状況は予定以上の早さで進んでいる,と判断するのが妥当である.本研究課題では,素粒子や物性現象を記述する場の量子論において,複素化された古典解であるBion解(インスタトン-反インスタントン複合配位)に着目し,経路積分の数学的定式化とクォーク閉じ込め現象などの非摂動現象の解明に挑んでいる.本年度は,(1)2次元CPNシグマ模型におけるにリサージェンス構造の解明,(2)アノマリーマッチングに基づく閉じ込め相の理解,という2つの研究を進めた.(1)慶應義塾大学の新田宗土教授,坂井典佑訪問教授,藤森俊明特任助教らとの共同研究において,2次元CPN模型の複素Bion解を発見した.そして,複素bion解の寄与が繰り込まれた結合定数を自然に含み,そこに表れる不定虚部が摂動級数のボレル再和に表れる不定虚部(リノーマロン不定虚部)を相殺しうることを示した.これにより場の量子論においてもリサージェンス構造が存在することが定量的に初めて示された.この結果は,2018年4月現在執筆中の論文を含む2本の研究論文で示されており,国際会議講演や解説記事執筆を数多く依頼され注目を集めている.(2)理研BNLの谷崎佑弥研究員,京都大学/ニューヨーク州立大学ストーニーブルック校の菊池勇太氏らとの共同研究において,これまで格子数値計算で調べてきたZN-QCDなどの閉じ込め相構造を,トフーフトのアノマリーマッチングの現代的扱いに基づいて解析した.近年,アノマリーマッチングの手法は離散対称性を含む場合まで一般化されているが,それをコンパクト化した時空上のゲージ理論に拡張することで相構造の解析を行い,有効理論と格子計算では得られなかった知見を得ることに成功した.本年度の研究中リサージェンス理論に関係する部分は,慶應義塾大学日吉キャンパスでの平均月2回という高いペースでの研究討論に基づいており,想定以上の進み具合で研究は進捗している.特に,場の量子論におけるリサージェンス構造の解明は本研究課題全体の目標の一つであり,すでにその一部が完了していることは大きな進歩だと言える.リサージェンス理論,アノマリーマッチングの研究ともに大きな注目を集めており,2017年9月理研-京大数理研の共同ワークショップでの招待講演(藤森),2017年11月のカリフォルニア大学サンタバーバラ校での招待講演(坂井,谷崎),2018年3月立教大学での国際会議の招待講演(三角),第73回日本物理学会年次大会での企画講演(藤森),奈良女子大学,大阪大学,金沢大学,東北大学,理化学研究所でのセミナー講演や集中講義(三角)など多くの招待講演を行っている.また,雑誌「数理科学」2017年10月号の解析記事(新田,藤森),2018年6月出版予定の日本物理学会誌の解説記事(藤森,三角,坂井)など多くの解説記事を執筆している.2017年9月には三角が代表世話人を務める国際研究会を理研と京大数理研の共同で実施した.これらの状況から考えて,本研究の進捗状況は計画以上に進展していると判断できる.本研究課題は,場の量子論におけるBion配位(複素化された理論の古典解に対応)に着目し,理論の定式化と非摂動現象の解明を同時に実行することを目標とする.前年度までに,コンパクト化されたCPN模型におけるリサージェンス構造とトランス級数の理解,ツイスト境界条件を課したQCDの相構造の解明,などを実施し目標達成に近づいていた.本年度は,(1)2次元CPNシグマ模型のリサージェンス構造,(2)3次元超対称チャーン・サイモン物質場理論のリサージェンス構造とシンブル構造,(3)2次元Flagシグマ模型の相構造解明,という3つの研究を進めた.(1)慶應大の新田教授,坂井訪問
ナノ領域での物性制御と材料評価のための新しい高輝度スピン偏極電子源の開発

本研究は,ナノ領域でのスピン物性研究に供する新しい高輝度スピン偏極電子源の開発を目的とし,Fe,Co,Ni等の強磁性体を中心空洞に内包したカーボンナノチューブ(CNT)あるいは強磁性体金属ナノワイヤーから電界放出された電子ビームのスピン偏極率を,Mott散乱法により調べるものである。これを達成するために,本年度は以下の項目について研究を行った。(1)遷移金属(Fe,Co,Ni)単磁区内のスピン偏極した3d電子を電界放出させることに目的に,これら金属エミッタティップを電解研磨法で作製し,その先端の単磁区上に各種CVD法を駆使してカーボンナノチューブの選択成長を試みた。(2)作製した試料ティップについて,電界放出/イオン顕微鏡法でナノチューブ先端表面のキャラクタライズを行うとと共に電子放出特性を評価している。(3)放出電子のスピン偏極度を昨年度設備備品として購入したMottスピン検出器で測定し,偏極度の高いエミッタティップの作製条件を検討している。本研究は,ナノ領域でのスピン物性研究に供する新しい高輝度スピン偏極電子源の開発を目的とし,Fe, Co, Ni等の強磁性体を中心空洞に内包したカーボンナノチューブ(CNT)あるいは強磁性体金属ナノワイヤーから電界放出された電子ビームのスピン偏極率を,Mott散乱法により調べるものである。(1)強磁性体金属ティップの作製法として電解研磨法を検討し,Niティップの作製を行った。電界放出顕微鏡法(FEM)によるティップの表面観察では,電解研磨により生成された塩が残存しており,この除去が問題となった。次年度に表面清浄化法の検討を行う。更に,清浄化されたNiティップについて,CVD法によりティップ先端の単磁区上CNTの精密選択成長を試みる。(2)強磁性体金属ティップ先端の単磁区上に1本のCNTを担持した電界放出陰極試料の作製法を検討した。作製にはピエゾ駆動試料ステージを備えたSEMを用い,試料室内でCNTを単離後,ティップ先端に接着・固定する。現在,接着材とする金属の選定作業を行っている。(3)設備備品として購入したMott電子スピン偏極検出器を現有設備のFEM/FIMに搭載するための筐体改造を行った。現在,真空排気特性,高電圧印加時の耐圧チェック,および制御系の作製を行っている。
発達障害の子どもを包括する通常学級の指導法に関する質的研究―現象学アプローチ―

発達障害の子どもを包括する学級と授業づくりの指導方法の原理的条件として、1学級の子どもの多様性が肯定され尊重される風土、2発達障害の子どもを含め、どの子どもにも活躍の機会があること、3身体的情動的な共鳴や呼応を多くすること、4活動の時間空有感的構造化などが、明らかになった。実践方法としては、「子どもの哲学」と呼ばれる対話による探求方法のハワイスタイルをもとに、みやぎスタイルを開発し、この指導法が本研究課題において有効であることを示した。当初の研究計画に従って、「発達障害」と診断された子ども、またその可能性のある子ども(以下、両者をまとめて「発達障害の子ども」と表記)のいる通常学級について、1観察と聞き取り、2事例記録の収集、3好ましい変容を起こす教師の指導法の抽出、4事例研究を中心とする質的研究の方法論的吟味、5方法論の基礎となる現象学に関する研究を行った。また、適宜、6研究成果の学術発表、7教員養成や教員のFDへの研究成果のフィードバックに努めた。さらに、8国内外の研究者との交流を活発にし、交流の幅を広げた。本研究の目的は、発達障害の子どもを包括する通常学級の指導法を研究することである。事前に想定されたこの指導法のポイントは、お互いを受容し尊重する「空気」を作り出すことと、お互いの身体運動を心地よく共鳴させる活動を取り入れることであった。当該年度の研究によって、こうしたポイントの重要性を再認識するとともに、当初は想定していなかった有効な指導法が浮上してきた。その一つは、「子どもの哲学philosophy for children」通称「p4c(ピー・フォー・シー)」のハワイ版、対話による探究の方法である。そしてもう一つは、自学のノートを活用した指導法である。前者のp4cについては、筆者の所属大学が所在する仙台市や宮城県で、小中学校の実践者が強い関心を抱き、多くの学校で取り組んでおり、月1回の研修会での情報交換をもつなど、幾つかの興味深い事例を収集できた。後者の自学のノート作りによる子どもの変容については、或る小学校教員の創意工夫から生まれた指導法であるが、聞き取りと現物によれば、ノートの内容が明確に変化し、家庭学習の時間が増え、保護者も積極的に参加するようになり、かつまた学級の人間関係も良好になるという成果が得られている。いずれも比較的簡単に修得できる指導法であるため、敷衍性汎用性が高い。本年度は、当該研究テーマにおいて有効な指導法として浮上した、「子どもの哲学(philosophy for children)」、通称「p4c」の研究と実践と観察記録と分析を、主として行った。p4cは、子どもたちが問いを出し、それを対話によって探究する学習方法であり、教師は、ファシリテーターとして、指導や教示をできるだけ控え、「ツールキット」と呼ばれる思考を深める観点を適宜提案することで、対話を掘り下げる手助けをすることになっている。p4cの最も重要なコンセントは、相手を傷つけたり否定したりせず、その限りで何でも言える「知的な安心安全(intellectual safty)」をつくりあげ維持することである。また、p4cでは、子どもたちは円座になるため、お互いを見ながら、話したり、話を聞くことができる。また、コミュニティ・ボールという独自の毛糸玉を、学級全員で制作し、このボールをもっている者だけが発言できるというルールがある。この指導法を導入することで、学級の人間関係や子どもの個性が、教師や観察者によく見えるようになり、また、それらが顕著に変容する事例が多く観察された。例えば、通常の授業や話し合いでは、他者が話している時に、思いついたことを場をわきまえずに大声で口にするような、発達障害の疑いのある子どもが、p4cでは、コミュニティー・ボールをもったときにだけ話し、もっていない時には、他の子どもの話を聞く、というルールが守れるようになったという事例がみられた。しかし、教師のファシリテーションによっては、発達障害の子どもの非社会性をかえって助長させる事例もみられた。それゆえ、ファシリテーションの質をさらに明らかにすることが、今後の研究課題である。筆者は、p4cに関して、今年度10校以上の小中学校の教員と関与し、国際フォーラムや月1回の研修にも協力・参与した。評価点としては、予想以上に多くの現場教師と連携できていること、教育実践現場の参与観察と記録を継続していること、本研究を実践現場にフィードバックし、実践現場の知見とスキルの向上を促していること、ハワイの研究者や実践者と連携し、国際的な協力関係を築くことができていること、研究成果を教育現場向けに研修会等で発表できていることをあげることができる。課題点としては、特定の学級を継続的に十分な回数にわたって観察記録するとという当初の計画が実行できていないこと、研究者向けの発表物が少ないことである。本研究の当初計画から有効な指導法の一つと想定してきた対話による学習、「子どもの哲学(philosophy for children)」ハワイ版をベースとした理論と実践を中心に、参与的観察、国内外の研究者との連携、研究成果発表を行った。前年度からの課題であったファシリテーションの質の向上のためには、この対話型学習法の理論的理解の進展が不可欠であり、並行して実践方法の様々なヴァリエーションを知りそれに習熟することによって、発達障害の疑いのある子どもに良好な変容をもたらす実践例を創出できた。

この学習方法の理論的研究としては、1子どもの哲学ハワイ版を開発したハワイ大学のトーマス・ジャクソン博士の論文やガイドブックの翻訳、2ジャクソン博士を含むハワイ大学の研究者との意見交換、3「子どもの哲学」に関心をもつ国内の研究者、特に代表者が所属する大学の哲学研究者、教育哲学会に所属する研究者との共同研究などを行った。実践の質を高めるためには、1研究代表者自身が小中高校に出向いて行う研究授業、2研究代表者が所属する大学や非常勤講師を務める看護専門学校の授業での実践、3主に小中学校での参与観察、4ハワイの研究者と実践者を日本の学校現場に招いての共同実践、5日本の小学校教師一名を研究協力者としてハワイの実践現場に派遣、6県内で関心を共有する実践者たちの研修会(おおよそ月に一度)などを継続した。研究成果発表としては主に、1国際学会での発表1件、2国内学会での発表2件、3「対話による探求」フォーラムの企画実施1件、4ドイツの学術雑誌への投稿受理1本(英語とドイツ語、6月刊行予定)、5国内での学術論文の発表2本を公表した。本研究テーマを発展的に継続するものとして、「『対話による探求の授業」を活用した学級の人間関係育成の実践支援と現象学的研究」が、平成29年度科学研究費基盤研究(C)に採択された。発達障害の子どもを包括する学級と授業づくりの指導方法の原理的条件として、1学級の子どもの多様性が肯定され尊重される風土、2発達障害の子どもを含め、どの子どもにも活躍の機会があること、3身体的情動的な共鳴や呼応を多くすること、4活動の時間空有感的構造化などが、明らかになった。実践方法としては、「子どもの哲学」と呼ばれる対話による探求方法のハワイスタイルをもとに、みやぎスタイルを開発し、この指導法が本研究課題において有効であることを示した。教育実践現場の観察や実践者への聞き取りに基づく質的研究の方法論である「現象学的アプローチ」の研究については、順調に進展した。実践現場の観察や実践者への聞き取りも行ったが、特定の事例を継続的に観察・聞き取りすることができず、中長期的な子どもや学級の変容の事例を収集するには至らなかった。この点は不十分とみなしている。また脳神経科学の知見を関連づけることもテーマに含んでいるが、この研究を進めることは現時点ではできなかった。研究成果の発表に関しては、研究方法論についての発表が主であり、この点は評価できる。他方、事例報告や事例研究に関しては未発表であり、不十分である。研究成果のフィードバックについては、教育学部や教職大学院での講義や演習、教員免許状更新講習、教師たちのサークルでの報告などで行っており、おおむね順調と評価できる。他の研究者との交流も活発に行った。特にハワイの教師たちや研究者、北米の現象学的アプローチの研究者との交流を広げた点も、評価できる。最終年度である次年度は、研究成果の発表に、これまで以上に力を入れる計画である。p4cに関しては、国内では近年、発表物が多くなっているが、基礎的な文献の翻訳紹介もまだ十分ではなく、p4cについての基礎的で本質的な理解を実践者が効率的に得ることが難しい状況である。そのため、基礎的で重要な文献の翻訳執筆も計画している。また、この手法は、実践者も研究者も、理論上も実践上もまだ手探りの部分が少なくないため、次のことを継続発展させる計画である。
金属錯体ハイブリッドによる炭化水素の官能基化

本研究では、独立した機能を持つ複数の触媒の協働的な働きについて研究する。これにより、入手の容易な原料を用いて、所望される化合物を簡便に合成する手法を開拓することを目的としている。本年度得られた代表的な成果は以下の通りである。1.ビス(1,5-シクロオクタジエン)ニッケルの簡便な合成法の開発ビス(1,5-シクロオクタジエン)ニッケルは様々なニッケル0価錯体の合成に用いられる汎用性の高い合成前駆体である。従来この化合物は、ニッケル二価塩を有機アルミニウム化合物などの金属反応剤で還元することで合成されてきたが、これらの金属反応剤は大気化で自然発火する性質を持つ。安全性の観点から新しい合成手法の開発が望まれていた。研究代表者は以前、ケトンとニッケル錯体のハイブリッド触媒によるアルカンのアリール化反応を実現した。本年度、ケトンとニッケル錯体の作用機構の検証をしていた過程で得られた知見から、ビス(1,5-シクロオクタジエン)ニッケルの簡便な合成法を新たに開発した。これにより、発火性を有する金属反応剤を用いることなく合成できるようになった。2.2-アリールオキシ-1,3-ジエンの簡便な合成法の開発1,3-ジエンは一挙に多数の結合を形成する様々な反応に利用できるため、有用なビルディングブロックである。2位にアリールオキシ基を持つ誘導体は、医薬品や機能性材料の候補化合物を合成する上で有用な合成中間体になると期待されるが、この化合物の合成法はほとんど知られていない。本研究ではニッケル錯体とプロトン性溶媒の協働的な触媒作用によって、入手の容易なプロパルギルアルコールとフェノールから2-アリールオキシ-1,3-ジエンが合成できることを見出した。ヨード基やホルミル基など一般的に反応性の高い官能基も分解することなく反応が進行して、多様な2-アリールオキシ-1,3-ジエンが合成できた。当初計画した具体案に沿って、平面四配位型d7電子錯体とニッケル錯体のハイブリッドについて検討を行ったが、想定した触媒機能の発現には現在のところ至っていない。しかし、想定する触媒機構のうち、複数の触媒が協働的に作用する素過程の一部は進行することが分かっている。新たなハイブリッド触媒を開発する上で重要な知見である。そこで、この知見を元に今後も継続して検討するほか、展開研究を進めている。一方で、想定された成果とは異なるが、ケトンとニッケル錯体のハイブリッドで得られた新たな知見から、ビス(1,5-シクロオクタジエン)ニッケルを簡便に合成する手法を開発するに至った。また、検討の過程でニッケル錯体とプロトン性溶媒の協働的な触媒作用による2-アリールオキシ-1,3-ジエンの簡便な合成法、ケトン・パラジウム触媒ハイブリッド系による炭素-水素結合アシル化反応などを見いだし、査読付き国際学術雑誌に論文として報告した。これらの成果の一部は当該雑誌のMost Read Articleに選定されるなどの評価を受けている。これらの発表済みの成果に加えて、トルエン誘導体と脂肪族アルデヒドからの金属錯体ハイブリッド触媒を用いた水素発生を伴うケトン合成などの新たな結果も得られており、現在論文投稿の準備を進めているところである。申請時に想定した具体的な成果と全く同じではないが、当初目標とした炭化水素の官能基化反応を開発できていること、ハイブリッド触媒に関する重要な知見が得られていること、想定外の新規合成反応が開発できていること、さらなる展開が期待できることから、「(2)おおむね順調に進展している」とした。基本的には、前年度得られた成果を起点としてハイブリッド触媒反応の開発を行う。特に、前述した金属錯体ハイブリッド触媒を用いたトルエン誘導体と脂肪族アルデヒドからの水素発生を伴うケトン合成は、2種類の炭素-水素結合を切断して水素ガスを発生させつつ炭素-炭素結合を形成する、珍しい形式の反応である。酸化剤が不要で廃棄物が少ない、原料にハロゲンや金属元素を導入する必要がないなどの利点をもち、理想的な炭素-炭素結合形成法である。この反応についてさらに詳しい検討を行うとともに、アルデヒドの代わりに他のカルボニル化合物を用いた反応へと展開する予定である。また、上述の方針に基づいて着実に研究を遂行するとともに、その研究過程で得られた予想外の結果を元に、斬新な反応の発見を目指したい。合成実験では、予想していた生成物のみならず、想定外の生成物が得られることがままある。これらを不要物として吟味することなく捨てるのではなく、その新規性・有用性について随時検証する。副生成物の生成機構も丁寧に考えたい。このような、想定の外にあった事象を検証することで、新しいハイブリッド触媒の可能性を模索したいと考えている。

研究代表者は以前、ケトンとニッケル錯体のハイブリッド触媒によるアルカンのアリール化反応を実現した。本年度、ケトンとニッケル錯体の作用機構の検証をしていた過程で得られた知見から、ビス(1,5-シクロオクタジエン)ニッケルの簡便な合成法を新たに開発した。これにより、発火性を有する金属反応剤を用いることなく合成できるようになった。2.2-アリールオキシ-1,3-ジエンの簡便な合成法の開発1,3-ジエンは一挙に多数の結合を形成する様々な反応に利用できるため、有用なビルディングブロックである。2位にアリールオキシ基を持つ誘導体は、医薬品や機能性材料の候補化合物を合成する上で有用な合成中間体になると期待されるが、この化合物の合成法はほとんど知られていない。本研究ではニッケル錯体とプロトン性溶媒の協働的な触媒作用によって、入手の容易なプロパルギルアルコールとフェノールから2-アリールオキシ-1,3-ジエンが合成できることを見出した。ヨード基やホルミル基など一般的に反応性の高い官能基も分解することなく反応が進行して、多様な2-アリールオキシ-1,3-ジエンが合成できた。当初計画した具体案に沿って、平面四配位型d7電子錯体とニッケル錯体のハイブリッドについて検討を行ったが、想定した触媒機能の発現には現在のところ至っていない。しかし、想定する触媒機構のうち、複数の触媒が協働的に作用する素過程の一部は進行することが分かっている。新たなハイブリッド触媒を開発する上で重要な知見である。そこで、この知見を元に今後も継続して検討するほか、展開研究を進めている。一方で、想定された成果とは異なるが、ケトンとニッケル錯体のハイブリッドで得られた新たな知見から、ビス(1,5-シクロオクタジエン)ニッケルを簡便に合成する手法を開発するに至った。また、検討の過程でニッケル錯体とプロトン性溶媒の協働的な触媒作用による2-アリールオキシ-1,3-ジエンの簡便な合成法、ケトン・パラジウム触媒ハイブリッド系による炭素-水素結合アシル化反応などを見いだし、査読付き国際学術雑誌に論文として報告した。これらの成果の一部は当該雑誌のMost Read Articleに選定されるなどの評価を受けている。これらの発表済みの成果に加えて、トルエン誘導体と脂肪族アルデヒドからの金属錯体ハイブリッド触媒を用いた水素発生を伴うケトン合成などの新たな結果も得られており、現在論文投稿の準備を進めているところである。申請時に想定した具体的な成果と全く同じではないが、当初目標とした炭化水素の官能基化反応を開発できていること、ハイブリッド触媒に関する重要な知見が得られていること、想定外の新規合成反応が開発できていること、さらなる展開が期待できることから、「(2)おおむね順調に進展している」とした。基本的には、前年度得られた成果を起点としてハイブリッド触媒反応の開発を行う。特に、前述した金属錯体ハイブリッド触媒を用いたトルエン誘導体と脂肪族アルデヒドからの水素発生を伴うケトン合成は、2種類の炭素-水素結合を切断して水素ガスを発生させつつ炭素-炭素結合を形成する、珍しい形式の反応である。
ALS治療薬の開発に向けた変異型SOD1とDerlin-1の結合阻害化合物の探索

ALSは運動神経が特異的に侵される神経変性疾患である。本研究は、ALSの原因となる変異型SOD1と小胞体膜タンパク質Derlin-1の結合を介した小胞体ストレス誘導メカニズムの新知見に基づき、SOD1-Derlin-1結合を阻害するタンパク質間相互作用阻害低分子化合物の創出によって、ALSの病態発症機構の解明と治療薬の開発に繋げることを目的としている。およそ16万化合物をスクリーニングした結果、SOD1-Derlin-1結合阻害化合物の獲得に成功した。さらに、この化合物をALSモデルマウスに脳室内持続投与したところ、ALS病態の改善が確認できた。今年度は、それ以前におよそ16万化合物の中からスクリーニングにより選出していた19のSOD1-Derlin-1結合阻害剤の候補化合物のさらなる絞り込みを行った。それぞれin vitroと細胞内で顕著な阻害活性を示す1つずつの化合物に着目し、構造類似化合物を共同研究により創出したところ、より阻害活性の強い化合物を得ることに成功した。これらの化合物は複数の変異型SOD1とDerlin-1の結合を阻害することが確認できている。つまり、本研究の目的を達成するための第一段階であるSOD1-Derlin-1結合阻害剤の創出は概ね達成されたと言える。これは、一般的に困難であるとされている低分子化合物によるPPI阻害を達成した点において非常に意義深く、阻害剤探索の分野にインパクトを与えることができると考えている。一方で活性構造相関の情報が集まりつつあり、今後の化合物合成デザインをより効率的にできることが予想される。また、膜透過性を有し細胞内で結合阻害活性を示す化合物については、ALSモデルマウスである変異型SOD1トランスジェニックマウスに浸透圧ポンプを利用した脳室内持続投与を行うことで、その病態改善効果を検証している。昨年度までに、およそ16万化合物の中からスクリーニングにより選出したSOD1-Derlin-1結合阻害低分子化合物を構造展開することで、細胞内で顕著にSOD1-Derlin-1結合を阻害する低分子化合物の獲得に成功している。今年度は、さらに類似化合物を解析することで、細胞内で強い結合阻害活性を有する化合物に共通の構造を明らかにした。また、本結合阻害剤のALSモデルマウスに対する治療効果を検討すため、オスモティックポンプを利用して、SOD1 G93A Tgマウスの脳室内に化合物を持続投与した。その結果、発症時期の遅延と寿命の延長が確認された。この結果は、ALS病態におけるSOD1-Derlin-1結合の重要性を示すと同時に、本化合物がいまだ存在しない病態発症機構に基づいたALS治療薬に繋がる可能性を示している。一方で、Derlin-1との結合が確認された122種類のALSの原因となる変異型SOD1とDerlin-1の結合に対して、この結合阻害剤が共通に活性を示すか検討したところ、全ての変異型SOD1とDerlin-1の結合が阻害されることが明らかとなった。これは、本化合物が限定されたSOD1遺伝子変異を持つ患者に対してのみ効果を発揮するのではなく、SOD1が引き起こすすべてのALSに対して治療効果を発揮する可能性を示唆するものである。当初の計画の通り、複数の変異型SOD1とDerlin-1の結合を共通して阻害できることを示すことができた。一方で今年度中の達成を予定していた、得られた結合阻害剤のターゲット分子の同定や、in vitroの初代脊髄培養系での変異型SOD1による運動神経細胞死誘導の抑制の検討は行えていないが、来年度に予定していた化合物の最適化や、モデルマウスへの投与によるin vivoでの病態改善効果の検証は本年度中に予想以上に進めることが出来た。また、結合阻害剤のターゲット分子の同定については、これまでは表面プラズモン共鳴法により試みてきたが、構造活性相関の情報が蓄積して来ており、化合物に修飾を入れることで、ケミカルプルダウンなどの方法によってもアプローチしていくことが可能となってきている。以上のことから、計画通りではないが、プロジェクト全体としては概ね順調に進展していると考えられる。生化学本研究の最大の目的であるSOD1-Derlin-1結合阻害剤によるALSモデルマウスの病態改善については現在進行中である。引き続きアッセイする個体数を増やし、ロータロッドテストによる運動機能測定と、体重変化、生存を評価することで、SOD1-Derlin-1結合阻害剤のALS治療効果を検討する。一方で、結合阻害剤のターゲット分子の同定については、これまでと同様に表面プラズモン共鳴法による検討とともに、結合阻害化合物にビオチンや光反応基を付加してケミカルプルダウンを行うなどの方法によってもアプローチしていく。ターゲットが同定された場合には、阻害化合物とターゲット分子の共結晶をとることによって、結合阻害のメカニズムを明らかにする。この共結晶により、未だ明らかとなっていない変異型SOD1の構造変化の実態や、Derlin-1の機能の解明も同時に目指す。

また、これまでに得られた構造活性相関や共結晶の情報を利用して、より特異性が高く、細胞内での結合阻害活性が高い化合物の作出を目指す。本年度はSOD1-Derlin-1結合阻害化合物として優良なものが予想よりも早くとれたため、本研究の目的であるALSモデルマウスに対する病態改善効果の検討を前倒しして行った。本実験については、当研究室での脳室持続投与技術の確立から行い、非常に手間と時間を必要としたため、全体の実験量が予想を下回り、結果として本年度の支出が予想を下回ることとなった。本年度も主に物品費、マウスの維持費としての使用を予定している。特にin vivoでの治療評価では浸透圧ポンプによる持続的な投与を行っており、浸透圧ポンプやALSモデルマウスの維持に多くの費用が必要になる。
ヒト末分化間葉系幹細胞から骨芽細胞への分化過程における遺伝子発現に関する研究

未分化間葉系細胞から骨芽細胞に分化・成熟する過程には、様々な遺伝子が関与している。特にCbfa1は、骨芽細胞分化のマスター遺伝子として下流のマーカー遺伝子の発現を調整していることが報告されている。われわれは、ヒト未分化間葉系細胞の骨芽細胞への分化に機械的伸展刺激がおよぼす影響を調べるため、骨芽細胞分化のマーカー遺伝子の発現について検討した。未分化間葉系細胞から骨芽細胞への分化誘導過程で、機械的刺激を負荷する時期・時間により、骨芽細胞のマーカーであるALP活性・Type I Collagen・Osteocalcin・Osteonectin・Cbfa1・BMP-2等のmRNAの発現の変化を比較検討した。骨芽細胞への分化誘導開始24時間後に、伸展刺激を1、3、6、12、24時間負荷した後、Total RNAを回収し、RT-PCR法により骨芽細胞分化マーカーのmRNA発現について検討した。機械的刺激の時間に依存して、ALP活性・Type I Collagen・Cbfa1のmRNA発現が上昇することを明らかにした。また、未分化間葉系幹細胞から骨芽細胞に分化誘導を行った細胞、分化誘導中に機械的刺激を負荷した細胞、分化誘導を行わずに機械的刺激のみを負荷した細胞からRNAを抽出し、cDNAマイクロアレイ法を用いて遺伝子の発現の変化を検討し、アップレギュレーション、ダウンレギュレーションする遺伝子を確認した。機械的刺激に反応して発現がダウンレギュレーションする4遺伝子と機械的刺激により骨芽細胞への分化を促進していると考えられる6遺伝子を同定した。今後、変化のみられた遺伝子について、未分化間葉系幹細胞への遺伝子導入実験を行い、その機能と役割を解明する予定である。秋田大学医学部付属病院歯科口腔外科において施行する腸骨海綿骨移植する患者に十分なインフォームドコンセントを行った後、骨髄細胞を術中に採取し未分化間葉系幹細胞を分離した。初代培養時にクローニングリンク法によりSingle cell由来の未分化間葉系幹細胞をクローニングしCell Lineを樹立した。この細胞を骨芽細胞・軟骨細胞・脂肪細胞へ分化させ多分化能を確認した。現在、今回購入した細胞伸展装置(ストレッチ、スカラテック社製)にて伸展率・伸展時間・方法・時期などの実験条件を変え、未分化間葉系幹細胞を骨芽細胞へ分化過程での機械的刺激による影響を、RC-PCR法により骨芽細胞のマーカーであるType I collergen, Osteopontin, osteocalcin, BSPなどのmRNAの発現の変化を検索中である。今後、機械的刺激の条件を決定し実験を行い、未分化間葉系幹細胞と分化させた細胞のDNAを調整し、cDNAマイクロアレイ法により遺伝子の発現レベルの変化を検索する予定である。前年と同様に新たに骨髄細胞を術中に採取し未分化間葉系幹細胞を分離した。Type I, II, X collergen, Osteopontin, osteocalcin, BSP, Cbfa 1などのmRNAの発現と確認し前年樹立した細胞と比較した。細胞伸展装置(ストレッチ、スカラテック社製)にて伸展率・伸展時間・方法・時期などの実験条件を検討した。未分化間葉系幹細胞を骨芽細胞へ分化過程での機械的刺激による影響を、RC-PCR法により骨芽細胞のマーカーであるType I collergen, Osteopontiln, osteocalcin, BSP, Cbfa 1などのmRNAの発現を検索した。同一の個体から採取してクローニングした細胞によってType I collergen, Ostcepontin, osteocalcin, BSP, Cbfa 1などのmRNAの発現様相に違いが認められた。

現在、未分化間葉系幹細胞と骨芽細胞へ分化誘導中させた細胞、骨芽細胞へ分化誘導中に機械的刺激を加えた細胞のDNAを調整し、cDNAマイクロアレイ法により遺伝子の発現レベルの変化を検索中である。未分化間葉系細胞から骨芽細胞に分化・成熟する過程には、様々な遺伝子が関与している。特にCbfa1は、骨芽細胞分化のマスター遺伝子として下流のマーカー遺伝子の発現を調整していることが報告されている。われわれは、ヒト未分化間葉系細胞の骨芽細胞への分化に機械的伸展刺激がおよぼす影響を調べるため、骨芽細胞分化のマーカー遺伝子の発現について検討した。未分化間葉系細胞から骨芽細胞への分化誘導過程で、機械的刺激を負荷する時期・時間により、骨芽細胞のマーカーであるALP活性・Type I Collagen・Osteocalcin・Osteonectin-Cbfa1・BMP-2等のmRNAの発現の変化を比較検討した。骨芽細胞への分化誘導開始24時間後に、伸展刺激を1、3、6、12、24時間負荷した後、Total RNAを回収し、RT-PCR法により骨芽細胞分化マーカーのmRNA発現について検討した。機械的刺激の時間に依存して、ALP活性・Type I Collagen・Cbfa1のmRNA発現が上昇することを明らかにした。また、未分化間葉系幹細胞から骨芽細胞に分化誘導を行った細胞、分化誘導中に機械的刺激を負荷した細胞、分化誘導を行わずに機械的刺激のみを負荷した細胞からRNAを抽出し、cDNAマイクロアレイ法を用いて遺伝子の発現の変化を検索し、アップレグレーション・ダウンレグレーションする遺伝子を確認した。
財務数値に見る企業倒産リスクの時系列変化に関する研究-企業倒産軌道を財務数値の時系列変化から把握する-

本研究ではまず、1993年から2001年までにわが国において倒産した企業1,436杜の倒産直前期の財務データと同時期に継続していた3,434社の財務データを入手し一般的財務指標及びキャッシュ・フローに関わる指標の合計70の財務指標に対する単変量分析を行った。分析にあたっては全期間(9年間)を通した分析および1992年から2000年の年代ごとに分けた分析を行った。なお、分析にあたって当初は近20年間の主要経済指標(株価、為替レート、公定歩合、短期プライムレート)を用いてわが国の経済環境の変化を分析し、その結果を財務指標の時系列による推移と比較する計画を立て、経済指標を収集した。しかし、財務データの長期に渡る分析では、会計基準の変更、貨幣の購買力の変化がはなはだしく年代間のデータの比較可能性が薄れていることが判明した。そこで、経済指標についてもバブル経済崩壊以降である9年間に限定して観察し、経済環境の変化による企業財務への影響度を倒産企業、および非倒産企業別に調査した。その結果、経済環境の変化に敏感な財務指標と経済環境の変化には全く影響を受けない財務指標の存在が明らかとなった。さらには、倒産企業の方が非倒産企業よりも経済環境の変化に影響を受けないことが判明した。これは倒産する企業では、すでに経済環境の変化に反応するほどの体力が残っていないと解釈できる。なお、実際の企業の財務データを用いてこのことを検証し明らかにした研究は他になく、本研究において新たな知見が得られたものである。さらには、企業財務が金利や地価の変動に大きく影響を受けながらも、企業倒産率(生存企業の何%が倒産するか)については、いずれの経済指標とも相関があるとは言えないレベルにあることが交差相関分析により明らかとなり、企業倒産が経済環境の変化とは別の要因によって発生することが証明された。1本年度中における研究本年度の研究では、まず財務データの収集と加工作業を行った。特に倒産する企業の財務傾向を時系列で観察するために、倒産企業のうち倒産前10年間の財務データが入手可能な企業を帝国データバンクのデータベースから抽出した。その後抽出企業の財務データを入手し、さらに、倒産企業だけでなく、同期間に存在した企業の時系列財務データも入手した。なお、入手データは全て非上場企業のデータとした。入手したデータは、66の財務指標に加工した。ただし、財務データの加工には2期分のデータが必要なため、倒産前10期分のデータを入手したにもかかわらず、加工データは9期分となることが判明した。また単純な時系列分析はほぼ終了したが、連続データの比較分析(判別)を目指しており、同分析は先行研究にも事例がないため現在適応する手法について模索中である。さらにアジア金融市場の調査のため、シンガポール経営大学院を、ロンドン、シティーにおける金融機関調査のためブライトン大学を訪問した。両国訪問により海外における企業破綻に関するデータと金融市場の対応に関する情報を入手し、専門家からの聞き取り調査を行った。2来年度の展望企業倒産には、経営者の意思決定が大きな鍵となることが明らかとなっている。ただし、本年度の研究により、研究に着手する前に仮説とした倒産企業だけが特異傾向を見せる指標については、単純な分析ではその傾向を分析できないことが判明した。また、2000年3月から新しい会計基準が採用され、それまでの財務データとの比較可能性が薄れることから、来年度はデータを増やさず、現在入手したデータをもとに分析を続けていく必要がある。そこで、来年度は現在加工済みのデータを海外で検討されている手法も含め従来型の統計処理だけでなく人口知能系の分析手法も取り入れた新たな手法による解析を続け、分析結果から企業の倒産軌道を明らかにしていく。

1本年度中における研究本年度の研究では、昨年度入手し加工した財務データの単変量分析を行った。分析は全期間をとおした分析および1992年2000年の時系列分析の両方を行った。なお、分析にあたっては当初予定していた66の財務指標に加え、キャッシュ・フローに関わる指標もオリジナルの手法も用いて算出し指標とした。また一部の指標を削除し、最終的に70の財務指標に対する分析を行った。分析に際しては、近20年間の主要経済指標(株価、為替レート、公定歩合、短期プライムレート)を用いてわが国の経済環境の変化を分析し、その結果を財務指標の時系列による推移と比較することで、経済環境の変化による企業財務への影響度を倒産企業、および非倒産企業別に調査した。さらに倒産企業と非倒産企業を同時に時系列に比較し、経済環境の変化と倒産企業、非倒産企業の財務行動の変化を観察した。その結果、経済環境の変化に敏感な財務指標と経済環境の変化には全く影響を受けない財務指標の存在が明らかとなった。さらには、倒産企業の方が非倒産企業よりも経済環境の変化に影響を受けないことが判明した。これは倒産する企業では、すでに経済環境の変化に反応するほどの体力が残っていないからともいえるが、このことはこれまでにない発見であった。2来年度の展望来年度は本年度得られた知見をもとに、時系列の倒産モデルを構築する。本年度行った大量の単変量分析によって倒産判別に有意な指標は、おおよそ見当をつけることができた。来年度は、従来型の統計処理だけでなく人口知能系の分析手法も取り入れ財務データの解析、倒産判別に有意な指標の最終選択を行う。その上で選択された指標の相関分析など個別スクリーニングを行った上で企業倒産の時系列モデルの構築をめざす。1本年度中の研究本年度は昨年度得られた知見をもとに、時系列の倒産モデルを構築した。昨年度行った大量の単変量分析によって得られた倒産判別に有意な指標について、従来型の統計処理だけでなく人口知能系の分析手法も取り入れ財務データの解析、倒産判別に有意な指標の最終選択を行った。その上で選択された指標の全データによる分布の確認、時系列における交差相関分析、さらにはバブル経済崩壊以降2001年までの9年間における、経済環境の変化による企業財務への影響度を倒産企業、および非倒産企業別に調査し、これら経済環境の変化に多大な影響を受ける指標を排除するなどの、データスクリーニングを行った。なお、企業財務が金利や地価の変動に大きく影響を受けながらも、企業倒産率(生存企業の何%が倒産するか)については、いずれの経済指標とも相関があるとは言えないレベルにあることが交差相関分析により明らかとなり、企業倒産が経済環境の変化とは別の要因によって発生することが証明された。最終的には経済環境の変化には全く影響を受けない財務指標だけを抽出し、倒産判別モデルを構築した。また、構築したモデルを用いて、上場企業の擬似格付けを行い、開発した倒産もモデルが、安定的に事業を継続している企業の評価、分析にも応用できることを検証した。
時空間連携解析による低解像度広域上空画像からの道路閉塞自動 検知に関する研究

本研究は、広域が撮影されている低解像度の上空画像を用いて地上の詳細な情報を自動検知する手法を考案し、大規模災害時の救助活動に必要となる広域道路状況の把握に役立てることを目的とするものである。そのため、低解像度の上空画像から道路周辺の変動情報を連携して解析することで、道路閉塞領域を自動検知する手法を考案し、試作システムを構築した。また、大規模災害時に撮影された実画像を活用した実験と評価により、瓦礫と浸水による道路閉塞領域の自動検知の実現性を示した。本研究は、低解像度で広域が撮影されている画像を用いて地上面の詳細な情報を自動検知する手法を考案し、さらに、考案した手法を大規模災害時の救助活動に必要となる広域道路状況の把握に役立てることを検討するものである。具体的には、低解像度の上空画像情報に対し、注目領域の変化情報と辺領域の変化情報を連携して解析することで、道路閉塞領域を自動検知する手法を考案し試作システムを構築するものである。本年度の成果を以下に示す。1.解析手法全体の検討と試作システムの設計:上空画像の解析手法全体の検討と、構築する試作システム全体の設計を行った。また、上空画像撮影に関係する企業や道路閉塞検知に関わる組織などの意見を集約し、実応用を踏まえた手法を考案した。2.基盤情報自動構築処理手法の検討:平常時に撮影された衛星画像と、デジタル地図、及び数値標高データとを位置合わせして統合することで、後の解析につながる基盤情報を自動生成する手法を考案し、そのシステム部位を計算機上に構築した。ここでは、画像や地図内に登録されている緯度経度情報や、画像内のエッジやコーナーなどの形状特徴情報を用い、各種データを自動位置合わせし自動統合する手法を考案した。3.基盤情報構築処理基礎実験:ここで作成したシステム部位の評価のために、実データ(衛星・航空画像やデジタル地図)を用いた基礎実験を行った。画像内の領域の高低差により各情報間の位置ずれが大きくなる箇所が見られた。そのため、次年度以後の解析において、位置ずれを考慮した情報解析方法を検討することとした。具体的には、低解像度の上空画像情報に対し、注目領域の変化情報と周辺領域の変化情報を連携して解析することで、道路閉塞領域を自動検知する手法を考案し試作システムを構築するものである。1.自動時間連携解析処理手法の検討:デジタル地図などの基盤情報と災害時に得られた画像情報を自動照合し、その差分を解析することで道路内領域と道路外領域の変化情報を自動抽出する手法を考案し、また計算機上に試作システム部位を構築した。ここでの道路内領域の変化情報とは、道路閉塞箇所や車両などであり、道路外領域の変化情報とは、倒壊家屋などの被害箇所である。2.自動空間連携解析処理手法の検討:個別に抽出された道路内・外の変化情報を、空間的に連携して解析することで道路内・外の被害情報を自動抽出する手法を考案し、試作システム部位を構築した。ここで考案する手法は、画像上の道路内・外における領域を、テクスチャやエッジなどの画像特徴を利用して初期分割すると同時に、各領域における被害確率を計算し、領域の隣接関係や類似度によって、被害確率を隣接領域間で遷移させ、道路内・外の被害の度合いを自動計算したものである。1.総合実験・評価:大規模地震災害時に撮影された低解像度広域上空画像(衛星画像)とデジタル地図情報等を活用し、実験と評価を行った。その結果、約84%の道路上の瓦礫による閉塞領域と、約83%の道路上の浸水による閉塞領域の自動検知が実現できた。ただし、瓦礫に関して約23%、浸水に関して約28%の誤抽出領域が生じた。これらを低減し精度を高めるための検討が、今後必要となることが判明した。2.画像補完方法検討:障害物等の影響で、個々の衛星画像からの情報解析が不可能となる場合に備え、上空画像とは異なる種類の情報(3次元建物地図情報)を統合して補完する手法を検討した。これにより、画像内に生じる陰影や遮蔽の影響を除去できることが予想できた。3.応用システムの検討:ここまでの成果を踏まえ、上空画像の新たな応用分野を検討した。

特に、研究分担者や研究協力者からの交通管理や救助・防災についての意見に基づき、画像から得られる道路閉塞情報と、地上各種センサから得られる情報との統合により、高い精度で結果が得られるシステムの構築が可能であることが判明した。1.自動時間連携解析処理手法の検討:ほぼ予定通りに手法を考案し、システム部位の構築も行った。各処理のプログラムを個別に作成したため、システムとしてまとめることは今後の課題である。2.自動空間連携解析処理手法の検討:ほぼ予定通りに手法を考案し、システム部位の構築も行った。また、渋滞や混雑などの詳細についての解析は今後の課題である。24年度が最終年度であるため、記入しない。様々な画像情報やデジタル地図情報などを用いた実験を行い、提案手法の評価を行う。また、ここまでの成果を踏まえ、時空間連携解析手法によって開拓され得る上空画像の新たな応用分野を検討し、また提案手法の考え方が実利用に役立てられるよう、応用システムの具体的な要求仕様を検討する。
ホットクラスター中量子系の時間依存の遷移確率とそのゆらぎの計算機シミュレーション

平成8年度は、前年度に引き続き古典論より出発し、超臨界キセノンクラスターの構造と動力学について詳細な検討を継続して行なった。一方で、水素結合系を構造し、また回転の自由度をも有する水系に対し、超臨界水中に形成される水素結合クラスターの構造と動力学を明らかにするため、高温、高圧での大きな密度変化による分子双極モーメントの変化をも表わし得る水に対する分極モデルを用いた分子動力学計算を開始した。これまでにプログラム作成や臨界点の決定等、必要な作業を終了し、現在大規模計算へ向け準備中である。一方で、クラスター中における量子系のエネルギー緩和について、水分子に取り囲まれた多原子イオンの振動緩和のスピンボソン近似による解析を行なうことを目的とし、これまでに、古典的分子動力学計算から、溶媒分子の調和振動子近似のための基準座標解析と、それに基づく相互作用スペクトルJ(ω)、つまり分子内振動の自由度に対する溶媒からの影響汎関数を求めた。これにより、系の量子力学的時間発展の計算のための準備を修了した。またさらには、振動ポテンシャルの時間変化をも計算し、これにより、水溶液中における分子振動の分光子的性質の分子論的知見を得ることもできた。
心臓血管内視鏡による自己弁温存大動脈基部再建の評価

(1)実験方法雑種成犬を用いて心臓から大動脈弓部まで摘出し、Tyrode液を大動脈基部と左心房に潅流し、心拍動モデルを作成した。大動脈を切開し、sinotubular junctionレベルの各交連部、各バルサルバ洞の計6ヶ所に糸をかけた。牽引、拡大させる場所により以下の3群に分けて、内視鏡にて大動脈弁の接合を観察した。1群:6ヶ所すべて、2群:交連部のみ、3群:バルサルバ洞のみ。また、牽引する重量を変化させた。(2)実験結果1群:拡張末期の大動脈弁の接合は不良で、閉鎖不全が示唆された。2群:1群と同様であった。3群:接合は良好であった。牽引する重量が増加する程、1、2群では大動脈弁の開放面積は増大した。以下の結果より、sinotubular junctionの拡大は、大動脈弁閉鎖不全の原因となり得ることが証明された。2.Remodeling後の大動脈弁の開閉動態(1)実験方法1-(1)と同様な方法で、心拍動モデルを作成した。正常大動脈弁(1群)とRemodeling法で大動脈基部再建を行ったもの(2群)とで、心臓内視鏡を用いて大動脈弁の開閉動態をハイスピードビデオにて検討した。(2)実験結果1群と2群とで大動脈弁の開閉動態のパターンは、ほぼ同様であった。ただ、2群において大動脈弁の最大開放は、大動脈圧が最大値を示した時点であった。以上の結果より、大動脈基部再建法としてのRemodeling法は、大動脈弁機能の温存という点で有用な術式であると考えられた。3.臨床的検討現在まで自己大動脈弁温存手術を7例に施行した。6例の術前、術後に心臓内視鏡を用いて大動脈弁の評価を行い、弁不全の起序、術式の選択、弁形成後の評価に非常に有用であった。1。実験的研究(実験方法)雑種成犬を用いて、心臓から大動脈弓部まで摘出し、Tyrode液を大動脈基部と左心房から灌流し、摘出拍動心を作成した。まずコントロールとして正常な大動脈弁の収縮期における開放運動と拡張期における接合(coaptation)を内視鏡的に観察した。次に大動脈基部拡大モデルを以下のごとく作成した。上行大動脈を切開し、フェルト付の針糸を内側より外側に刺入し、索引する場所によって次の3群に分けて内視鏡的に観察した。1群:sinotubularjunctionレベルの各交連部とその中間に計6ヵ所。2群:交連部3ヵ所。3群:交連部中間の3ヵ所。牽引する重量を変化させて検討した。(実験結果)コントロールでは収縮末期に大動脈弁は全開放し、拡張末期に接合は良好であった。大動脈基部拡大モデルでは、1群:拡張末期期の大動脈弁の接合は不充分で閉鎖不全が示唆された。牽引する重量が増加するほど1、2群は接合部開放面積が拡大したが、3群では接合は良好であった。以上の結果より、sinotubular junctionの拡大が大動脈弁閉鎖不全の原因となりうることが証明された。2。臨床的検討:現在まで自己大動脈弁温存手術を6例に施行した。