hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
G-CSFによる末梢血幹細胞動員と免疫担当細胞機能修飾メカニズムの解析

CSF投与前後で末梢血および骨髄細胞における種々の接着分子の発現を検討した結果、CD34陽性細胞のVLA-4陽性率が、末梢血で骨髄より低かったが、G-CSF投与によっては、骨髄、末梢血いずれにおいてもCD34陽性細胞中の接着因子の発現に有意差は認められなかった。(2)動員効果の予測:健常人にG-CSFを投与して末梢血幹細胞を動員する場合、約20%の症例で移植に必要な造血幹細胞を採取できない例があった。G-CSF投与前の種々の検査では動員効果の予測は不可能であったが、G-CSF投与4日目のLDH、CRP、末梢血中の幼若顆粒球(骨髄芽球、前骨髄球、骨髄球、後骨髄球)数によって、ほとんどの例で予測可能であり、採取前に日常検査で動員効果を予測できることが示唆された。3.同種末梢血幹細胞移植後の造血前駆細胞の動態:移植細胞と移植後1日目の末梢血中のコロニー形成細胞数、CD34陽性細胞中のCD38およびHLA-DRの陽性率を比較することにより、移植後1日目には分化傾向のある造血前駆細胞が末梢血中からより選択的に消失して、未分化な造血前駆細胞が末梢血中に留まることが明らかになった。CD34陽性細胞中のVLA-4、VLA-5の陽性率には差は無く、VLA-4、VLA-5以外の接着分子の関与が示唆された。1.G-CSFによる末梢血幹細胞(PBSC)動員機構に関する検討:健常人ドナーにG-CSFを投与して動員採取されたPBSC中のCD34_+細胞では、細胞接着分子であるVLA-4が骨髄に比し有意に低下し、またより多能性未分化な細胞分画を含むCD34_+CD38_-細胞でも同様であった。骨髄中のCD34_+細胞ではG-CSF投与前後でVLA-4発現に差はなかった。以上よりVLA-4発現低下は造血幹細胞の末梢血動員に普遍的であり、G-CSFによる動員の直接機序ではないことが示唆された。2.G-CSFの免疫細胞機能修飾に関する検討:同種末梢血幹細胞移植(allo-PBSCT)では多量のTリンパ球が輸注されるが同種骨髄移植(allo-BMT)に比し急性GVHDの増加がみられない機構の解明のため、健常人ドナーでのG-CSF投与後のTリンパ球の免疫能の検討を行った。G-CSF投与後は、Tリンパ球の同種抗原やConAに対する増加能及びIFN-γ、IL-4の産生が低下し、この現象は非Tリンパ球分画を除去すると回復した。またリンパ球混合試験ではG-CSF投与後の自己単球の添加により同種抗原に対する反応性が低下した。以上よりG-CSF投与後のTリンパ球の免疫機能の変化は単球との相互作用が推測され、さらにGVHD発症抑制に関連することが考えられた。G-CSFの免疫細胞機能修飾に関する検討:健常人ドナーへのG-CSF投与前後で末梢血単核球を採取し、その中の非付着単核球を反応細胞として、allo抗原とmitogen刺激による増殖能及びIL-4、IFN-γの産生能を検討した。G-CSF投与後の非付着単核球は投与前に比べ、allo抗原及びmitogen刺激に対する増殖能はともに低下する傾向がみられ、さらにIL-4、IFN-γの産生能も低下した。また、同様にして得た付着単核球を単球としてLPS存在下に培養し、その培養上清中のサイトカイン濃度を調べた。培養上清中のTNF-α及びIL-10の濃度はG-CSF投与後には有意に低下、抗原提示能も低下しており、単球機能の不活性化が示唆された。さらにG-CSF投与前後でのNK細胞機能を検討した結果、G-CSF投与後のNK活性はG-CSF投与前と比べて低下していた。以上より、G-CSFは免疫担当細胞機能を修飾することがわかり、そのG-CSFの効果は抑制的であることが示唆された。
質量ゼロのディラック粒子をもつ有機ゼロギャップ半導体の電流磁気効果

我々は高圧下にあるα-(BEDT-TTF)_2I_3でバルクのゼロギャップ電子系を見出してきた。通常、磁場をかけると固体中の電子のエネルギーは、とびとびの値しかとれない。これをランダウ準位と呼ぶ。ゼロギャップ電子系では、ゼロモードと呼ばれる特別なランダウ準位が、エネルギーギャップがゼロの位置に磁場によらず常に現れることが特長である。本研究では、層間方向の電気抵抗を50mK程度の極低温状態の磁場下で調べ、このゼロモードを観測することに成功した。この有機導体物質が確かにゼロギャップ電子系であることの決定的な証拠となる。我々は高圧下にあるα-(BEDT-TTF)_2I_3でバルクのDirac電子系を見出してきた。この系で興味深いのは、面垂直に磁場が加わるとDirac coneはLandau準位に量子化されるが、contact pointを周回する軌道がBerry位相πを持つため、必ずcontact pointの位置にゼロモードと呼ばれているN=0のLandau準位が現れることである。Landau準位の縮重度は磁場に比例して増大するので、contact pointにおける状態密度はゼロから磁場に比例して増大する。本研究では、低磁場でもゼロモードLandau準位が支配的となる十分低温で層間磁気抵抗を調べた。以下がその実験結果である。(1)垂直磁場下では、ゼロモードLandau準位の縮重度の増大を反映して、層間抵抗は磁場に反比例して減少する負の磁気抵抗を示す。(2)磁場方位を傾けると、層間抵抗は単調に増大し2次元面に平行な磁場方位で鋭いピークを示す。この結果は、量子極限における層間伝導度をトンネル描像で計算した長田の結果と定量的によく一致している。従って、この層間磁気抵抗の振る舞いはα-(BEDT-TTF)_2I_3においてDirac電子系が実現したことを強く示唆する。さらに、ゼロモードを考慮すると今まで未解決であった面内の磁気抵抗やホール抵抗の振る舞いを良く理解できる。ゼロモードLandau準位の縮重度の増大を反映して磁場依存性は小さく、ホール角が広い磁場・温度域において45°であること、キャリア易動度は磁場に逆比例して減少することなど、ゼロモードLandau準位上にあるキャリアの高磁場下特徴として説明できる。また、ホール抵抗は低磁場からプラトーであるが、低温では低磁場でもゼロモードLandau準位が支配的となるためである。我々は高圧下にあるα-(BEDT-TTF)_2I_3とその類縁物質でバルクのDirac電子系を見出してきた。この系で興味深いのは、面垂直に磁場が加わるとDirac coneはLandau準位に量子化されるが、contact pointを周回する軌道がBerry位相πを持つため、必ずcontact pointの位置にゼロモードと呼ばれているn=0のLandau準位が現れることである。昨年度は、低磁場でもゼロモードが支配的となる十分低温で層間磁気抵抗を調べ、ゼロモードの縮重度の増大を反映して、層間抵抗は磁場に反比例して減少する負の磁気抵抗を示すことを見出した。今年度前半は、測定温度域を0.06Kまで広げ、高磁場・極低温でゼロモード電子の振る舞いを調べた。高磁場・低温で負の層間磁気抵抗は正へと変わることが判明した。面白いことに、磁場をB、温度をTとしたときに正の層間磁気抵抗はexp(μ_BB/K_BT)に従うのである。この結果は、ゼロモードが高磁場でスピン分裂することを強く示唆する。
ルールスペースモデルの改良と新しい学習診断テスト作成の試み

本研究は、認知診断モデル(cognitive diagnostic model)の1つとして近年注目されるルールスペースモデルについて、その現状を分析し、問題点などを明らかにした上で、新しい学習診断テストを作成する際の注意点およびモデルの改良方法を提案することを目的として行われた。ルールスペースモデルでは、項目反応理論による能力θと項目得点パタンの特異性ζからなる2次元の分類空間(Rule space)を形成する。そして、属性(attribute)と呼ばれる、テスト項目を解くのに必要な認知的技能(cognitive skills)からBoolean関数により作成される理想的反応パタン(θ_R,ζ_R)と、実際のテストに対する反応パタン(θ_x,ζ_x)を空間上にmappingし、被験者を分類して学習過程において被験者が犯した誤りの種類を診断しようとする。しかし、モデルにとって最も基本である属性に関して、研究者間で一致した既念的基礎ががないことが本研究により明らかになった。新しい方法を開発するためには、どのような認知過程を属性と見なすべきか、属性と宣言的知識(declarative knowledge)とはどういう関係にあるのか、などの問題点を念頭におくべきであろう。そうすることにより、モデルによる分析の結果がより解釈しやすく有意味となり、テストに対して属性を首尾一貫して特定できない状況も改善されるだろう。一方、本研究で一般項目反応理論を用いて、ζを個人パラメータαと比較分析してみた結果、両者に高い相関があることがわかった。しかし、反応パタンの特異性が見られるζが大きいときには、被験者の能力推定の適切さが疑われ、そのデータの利用に際して、さまざまな配慮が必要となることも本研究により示唆された。今後も学習診断テストの作成を続ける予定である。
ビーム支援プロセスによる極微電子源アレイの作成と安定化

(a)デュアルビーム(集束イオンおよび電子ビーム)による極微構造冷陰極形成デュアルビーム装置に各種反応ガスを導入し、数ナノメートル径の集束イオンビームおよび電子ビームを同一焦点位置で交互に照射することによる極微構造冷陰極のPt堆積形成、ゲート構造形成プロセスを開発した。この結果、Pt等の陰極が数秒で堆積でき、冷陰極として使える事を実証した。また、ゲート径および陰極形状を自由に設計製作出来るプロセスを開発し、ナノ電子源あたり1μA以上の放出電流が得られる極微電子源とそのアレイを作製可能とした。さらに、電子ビーム誘起プロセスのみで最小線幅10nmの3次元構造製作を可能とするプロセスを開発し、ゲート電極、絶縁層、エミッタティップのそれぞれを短時間で作製するプロセスを完成し、極微細なナノメートル電子源とそのアレイを作製し、その電子放出特性を明らかにした。さらに、放出電子の干渉を試みるためのナノメートル間隙エミッタを形成し、その放出特性を明らかにした。電子源アレイの高出力化のため、シリコンおよび金属冷陰極表面を可変波長のUVレーザによるレーザクリーニングを試みた。この結果、350nmの波長によるレーザ照射により、電子放出特性が向上すること、300nm以下のレーザ照射では電子放出特性が改善されないことを明らかにした。UVレーザクリーニングの効果は、冷陰極表面の水分の選択除去であることを明らかにした。(c)カーボンナノチューブ(CNT)陰極の高輝度・高出力化CNT冷陰極からの電子放出の高出力化には、CNT陰極に対してイオン・UVレーザビームおよびプラズマからの低エネルギーイオンを照射することによる電子放出サイトの制御が可能であることを明らかにした。印刷されたCNT陰極では、イオンおよびUVレーザビーム照射により放出電流の4桁の増大と電子放出サイトの均一化およびターンオン電界の低減を実現した。また、10^<-4>Paが実用真空度として可能であることを明らかにした。本年度は、電子源の高輝度化、低電圧化のための極微構造電子源アレイ設計製作を行った。1.デュアルビーム(集束イオンおよび電子ビーム)による極微構造冷陰極形成現有のデュアルビーム装置に各種反応ガスを導入し、数ナノメートル径の集束イオンビームおよび電子ビームを同一焦点位置で交互に照射することによる極微構造冷陰極のPt堆積形成、ゲート構造形成プロセスを開発した。電子源のゲート金属には高温耐性が必要なため、堆積には高融点金属薄膜堆積装置(設備備品)を用いた。また、極微ゲート加工には、集束イオンビーム直描加工をスパッタリングとヨウ素雰囲気中での反応性エッチングにより行い、さらに、試料を大気にさらさず、その場で有機金属ガス雰囲気中での電子ビーム誘起による極微細冷陰極の堆積形成を行った。これまでの予備実験で、Pt,W,C等の陰極が数秒で堆積でき、冷陰極として使える事を実証しているため、これらの陰極の組成・形状および加工損傷・残留汚染等について、イオンマイクロプローブ、オージェ分光等(現有装置)により明らかにし、ゲート加工プロセス、陰極堆積プロセス、加工形状のパラメータを最適化した。2.極微構造電子源アレイ設計製作デュアルビームの局所加工プロセスを、電子源のアレイパタンにあわせて、局所的に実行するためのプログラム制御技術の確立と、これにより、局所加工位置をベクトル走査することによる電子源アレイ製作の自動化を図った。3.東北大三村との連携研究(放出電子の単色性の検証)のための電子源マウントジグの設計製作を行った。

電子源アレイの安定化、長寿命化のための陰極表面安定化プロセスの開発を行った1.冷陰極表面の改質・クリーニングによる表面安定化チューナブルUVレーザ(設備備品)により選択的に陰極表面の吸着ガス分子の脱離クリーニングを電子源アレイについて試み、不安定性の要因(吸着ガス種・吸着条件)を明らかにし、これを制御安定化した。ガス種の脱離には、励起フォトンのエネルギー依存性(波長依存性)を利用した。デュアルビームプロセス(電子ビーム、集束イオンビーム)により、電子源アレイの構造を最適化した。カーボンナノチューブ陰極に対するビーム改質の試みを、イオンおよびレーザービームにより行い、ビーム照射により電子放出特性の飛躍的改善と電子放出サイトの増加を確認した。2.陰極形成プロセスと構造の最適化東北大・三村による放出電子のエネルギー分散の計測結果や室蘭工大・安達による電子放射特性計測結果を用いて、極微冷陰極の改質プロセスパラメータを検討した。3.放出電子のエネルギー分散の制御東北大・三村と放出電子のエネルギー分散計測を行い、放出電子のエネルギー分散を計測した。本年度は、以下の研究を行った。1.極微構造電子源アレイの最適化平成13年度までに完成したデュアルビームプロセスによる極微構造電子源とそのアレイを自由に設計製作するプロセスを極微細化、電子源構造の最適化(ゲート径、陰極ティップ形状、陰極ティップ高)を行い、放出電子のエネルギー分散を小さくする電子源アレイの条件を決定した。この時、これまでの研究で問題となった集束電子およびイオンの走査制御系(デュアルビームFIB/SEM描画装置)の精度を上げ、ナノ構造の電子源直接描画製作プロセスで歪みのない個々の電子源アレイの製作を行い、電子源アレイの個々の形状ばらつきによる放出電子のエネルギー分散を最小に抑え、放出エネルギーの低分散化を図った。2.ナノ間隙陰極試作と評価3.ビーム支援表面改質プロセスの最適化平成13年までに開発したイオンビームやUVレーザによる冷陰極ティップの表面改質とクリーニング技術を、これまでのSi、CNTに対して応用した。Si冷陰極では、∪Vレーザによるクリーニング効果が3倍波で顕著になることが、波長依存性を調べることにより明らかになった。CNT陰極については、266nmの波長のレーザ照射により、電子放出電流の4桁の向上を達成した。これは、レーザ照射による電子放出サイトの制御が可能であることを示す。4.東北大学との連携によるPt電子源のエネルギー分散を計測することが出来た。1.極微構造電子源アレイの最適化平成14年度までに完成したデュアルビームプロセスによる極微構造電子源とそのアレイを自由に設計製作するプロセスを極微細化、電子源構造の最適化(ゲート径、陰極ティップ形状、陰極ティップ高)を行い、放出電子のエネルギー分散を小さくする電子源アレイの条件を決定した。これを用いて作製した電子源は、これまで除去出来なからたゲートカソード間のリーク電流をほぼなくすことが出来た。2.ナノ間隙陰極試作と評価FIB/SEM描画装置によりナノメートルの精度と安定性でビーム制御を可能とし、電子ビーム支援堆積金属陰極先端をナノメートル間隙のマルチティップ化を図った。
環境要因および荷重履歴により耐力劣化する構造物の最適な点検・補修計画に関する研究

構造物の耐力が劣化すると,構造物が限界状態を超過する危険性は増大する。鋼構造物における耐力劣化の主なメカニズムとしては,錆・腐食等による断面欠損のほか,地震等の大入力時に塑性変形が繰り返されることによる累積損傷,および,降伏点以下の繰り返し応力が長期間にわたって加わることによる疲労損傷などがある。本年度は,疲労による劣化に焦点を当て,荷重の大きさや繰り返し回数,および,初期亀裂の大きさにおける不確定性を考慮した不規則亀裂進展解析を展開し,これをもとに,繰り返し荷重を受ける鋼構造部材の信頼性解析を行った。不規則亀裂進展を考慮した構造信頼性解析に関する既往の研究では,その解析の困難さから,1個の亀裂進展のみを考慮し,この亀裂の長さが限界亀裂長さ以上となる確率でもって構造物の信頼性を評価してきた。しかし,実際は,亀裂は複数存在し,また,これらの亀裂により,耐力は低下する。ここでは,研究者らが提案している「離散高速フーリエ変換による確率解析法」を適用し,複数の亀裂について不規則進展を行い,さらに,構造信頼性解析では,以下の二つの限界状態を考慮している。1)複数の亀裂のうち少なくとも一つの亀裂長さが,限界亀裂長さ以上になったとき2)亀裂進展により劣化した耐力よりも大きな荷重効果を受けたとき亀裂長さと残存耐力との関係については,Feddersenの経験的弾塑性破壊力学に基づく提案式を用いている。劣化する構造物の信頼性は点検・補修により確保することができる。ここでは,亀裂発見における不確定性を考慮に入れ,ベイズ理論を適用して,点検・補修後の亀裂長さの確率密度関数を更新することにより,点検・補修の効果を定量的に評価する手法を提示している。この手法を拡張することにより,総コストを最小とする最適な点検・補修計画を決定することができる。
ガウス過程に基づく確率モデルベース画像処理技術の新展開

画像を,写っている物体など意味のある単位に分割する画像分割処理において,ガウス過程を利用することで大幅な精度の向上を実現した.ガウス過程は,画像における空間相関をモデル化するのに利用する.従来法は,このためにマルコフランダム場(MRF)を用いるが,ガウス過程は,MRFに比べ空間相関を直接的に多様な形で指定ができる点や,画像の解像度に影響されない空間相関の表現が可能である点などで優れていると考えられる.(1)画素の空間相関をガウス過程で表現する画像分割法を提案し,その自然画像データベースを用いた評価を行なった.利用した自然画像データベースは,画像分割の分野で広く使われているBerkeley Segmentation Datasetである.この評価では,空間相関をマルコフランダム場で表現する手法(SVFMM)と分割精度を比較した.分割精度の評価は容易ではなく,様々な指標で測られるが,分割を画素のクラスタリングとみなした場合の指標PR Indexとセグメント境界を見つける問題とみなしたときのF-measureの大きく基づく視点の異なる2つの指標で評価したが,いずれの指標でも提案手法はSVFMMに対して優れた結果を得た.また,この結果をまとめたものはIEICE Transactions on Information and Systemsに掲載が決まった.(2)画像の強度関数にガウス過程事前分布をおくことで得られる空間フィルタの研究に関しては,ベイズ過程に基づく平滑化フィルタを定義し基本的な性能を調べ,高いノイズ低減性能を持つことが分かった.前年度,画素の空間相関をガウス過程で表現する画像分割法を提案し,自然画像データベースに基づく実験で,マルコフランダム場に基づく手法に対して優位な結果が得られることを示した.そして,その成果は,本年度IEICE Transaction on Information Systemsに掲載された.その提案手法では,画素のクラスを支配する,クラスと同数の関数(以後,支配関数)を導入し,その推定を行っている.その推定には,事後確率を最大化するような疑似EMアルゴリズムを用いている.EMアルゴリズムは,隠れた確率変数を含む確率モデルにおいて,データが与えられた元で,その隠れ変数を,尤度,または,事後確率の最大化という基準の元推定する繰り返しアルゴリズムである.提案した手法で使っているものが疑似EMアルゴリズムであるのは,EMアルゴリズムのMステップにおいて,事後確率が増加することが保証されていないためである.つまり,Mステップが,通常行われる事後確率に関する条件つき最大化,もしくは,山登り法による推定対象(今の場合,支配関数)の更新になっていないのである.実際に行っているのは,ガウス過程事前分布を無視した最尤解を求めた後,ガウス過程回帰法により事前分布を考慮するよう平滑化を行うという処理である.今年度は,支配関数に冗長性を排除するよう課していた制約条件を外すことで,このMステップを通常の山登り法とする手法を開発し,初期的な評価を進めた.しかし,現在までに得られrている結果では,その開発したEMアルゴリズムを用いた場合の画像分割は,わずかながら前年度開発した疑似EMアルゴリズムを用いた手法に劣っているようであった.今後,より詳細な評価を行い,その結果を説明しなければならない.当初目指していた,画素の空間相関をガウス過程で表現する画像分割法は前年度達成できているので,この部分に関しては順調であるが,研究実績の概要に記したように,現在その改良を試みている.本来,性能が改善されるはずの変更を加えたにも関わらず,わずかに性能が低下するという現象が起きており,この解明を行わなければならない.本研究課題では,従来,主にマルコフ確率場により表現されて来た画像の空間相関を,ガウス過程を使って表現することで,画像処理の新しい手法を展開することを目指した.そして,画素の空間相関をガウス過程で表現した,新しい画像分割法を開発し,その改善を進めている.その手法では,まず,擬似EMアルゴリズムを用い,従来手法より高精度な画像分割を実現できることが示された.そして,完全なEMアルゴリズムとすることで,さらなる高性能化を目指したが,実際には数値的な不安定が生じ,性能は擬似EMアルゴリズムを用いた場合をしばしば下回ることが判明した.そこで,EMアルゴリズムを使わず,ベイズ推定の利用について検討を進めた.すなわち,マルコフ連鎖モンテカルロ(MCMC)法,より詳細には,メトロポリス・ヘイスティングス(MH)法により,ガウス過程事前分布の下での関数推定を行うことについて検討を行った.これは,画像分割に限らず,ガウス過程に基づく確率モデルを画像処理に適用する場合に必要となる重要な基礎技術である.そこで問題となるのが,MH法の効率である.ガウス過程事前分布の下での関数推定問題を,関数を離散化したベクトルの推定問題とする場合,その要素間の相関は一般に非常に強いものとなる.そして,そのことは,MH法で生成される候補が,非常に高い割合で棄却されやすいことを意味する.この問題を軽減する方法について研究を進めた.そして,提案分布にある種の局所性を持たせ,状態の更新に空間的な結びつきをより強く反映したものとすることで,効率を改善できることを示した.画像を,写っている物体など意味のある単位に分割する画像分割処理において,ガウス過程を利用することで大幅な精度の向上を実現した.ガウス過程は,画像における空間相関をモデル化するのに利用する.従来法は,このためにマルコフランダム場(MRF)を用いるが,ガウス過程は,MRFに比べ空間相関を直接的に多様な形で指定ができる点や,画像の解像度に影響されない空間相関の表現が可能である点などで優れていると考えられる.(1)画素の空間相関をガウス過程で表現する画像分割で初年度の最大の目標であった,実アプリケーションによる評価が達成できた.

しかし,擬似EMアルゴリズムの改良は未だ達成できていない.(2)画像の強度関数にガウス過程事前分布をおくことで得られる空間フィルタにおいても,平滑化フィルタを設計し,基本的な特性の評価を行えた.しかし,当初予定していた,既存フィルタとの関係の,理論的,実験的比較がまだ行えていない.また,確率情報の利用についても行えてない.今年度開発した,疑似ではないEMアルゴリズムを用いる手法は,提案手法の改善を期待させるものであるが,実際にはそれが達成できていない.より詳細な評価を行うとともに,その原因を調べる.現在のところ,EMアルゴリズムを得るために,支配関数に課されていた制約条件を外したことが影響しているのではないかと予想しており,特にこのことに関して検討を行う.パターン認識(1)画素の空間相関をガウス過程で表現する画像分割の擬似EMアルゴリズムに関する検討を継続し,アルゴリズムの改良を目指す.また,予定通り今後画像に適した共分散関数を選ぶ方法について検討する.(2)画像の強度関数にガウス過程事前分布をおくことで得られる空間フィルタについて,既存空間フィルタとの理論的,実験的比較を行う.また,確率情報の有効な利用法について検討を進める.前年度導入したワークステーションによる評価の結果,非常に高性能であるが高価でもあるGPGPUを,残りの予算いっぱいで購入することに意義は見出せなず,代わりにより柔軟性のある,比較的廉価な汎用的ワークステーションを導入したため,若干の次年度使用額が生じた.主な理由は,当初予定していたGPGPUとしてTesla K20を備えるワークステーションの代わりに,より廉価なGPGPUを搭載したモデルを購入したことである.これは,比較的廉価なモデルで実際の計算性能を評価し,その結果を踏まえてより高性能なモデルの購入を検討した方がよいと判断したためである.今年度生じた次年度使用額は,通常の物品購入,出張費などとして使用する予定である.次年度使用額は,当該年度購入した比較的廉価なモデルでの性能評価に基づいて適切な機器を選択し購入するため使用する.
細胞内シグナル伝達系からみた萎縮筋の回復過程に及ぼす温熱刺激の影響

本研究は、安全かつ効率的なストレス負荷で筋力増大をもたらす新しいトレーニング法を開発することを目的に、熱ストレス負荷による骨格筋肥大促進機構をもたらす至適刺激時間について、尾部懸垂により萎縮したラットヒラメ筋を用い、筋肥大時の細胞内シグナル伝達経路として知られているAkt/S6経路ならびにカルシニューリンとの関連から検討した。得られた結果は、以下の通りである。1.Conを除く各群で、解除10日までの体重、筋重量に有意差は認められなかったが、解除10日の相対筋重量において、尾部懸垂のみの群(Sus)および温熱刺激15分(H15)では回復が認められたが、温熱刺激30分(H30)では認められなかった。2.筋原線維タンパク質量は、解除直後にConを除く各群で有意差は認められなかったが、解除3日において、H15はSus、H30よりも有意に高い値を示した。また、解除10日では、H30のみが、Conよりも有意に低い値であったのに対し、SusとH15、は、Conに比べ低い傾向にあるものの有意差は認められなかった。3.解除各日において、筋水分比に有意な差は認められなかった。4.リン酸化PKBは、直後ではConに比べ各群ともに有意な低値を示したが、3日後にはConの値と同じレベルにあった。5.解除直後のH15のリン酸化mTORは、他の群に比べ有意に高い値を示したが、その後の回復期では各群間に有意差は認められなかった。6.3日後のリン酸化S6は、Conに比べいずれも有意に高く、特にH15は最も高値を示した。また、直後の同一群よりも有意に高い値を示した。7.リン酸化p70 S^6^Kとカルシニューリンは、いずれにおいても有意な変化は認められなかった。以上のことより、萎縮筋の回復において温熱刺激が、筋タンパク質の合成を促進すること、またそれには至的刺激時間が存在することが示唆された。本研究は、安全かつ効率的なストレス負荷で筋力増大をもたらす新しいトレーニング法を開発することを目的に、熱ストレス負荷による骨格筋肥大促進機構をもたらす至適刺激温度について、尾部懸垂により萎縮したラットヒラメ筋を用い筋肥大時の細胞内シグナル伝達経路として知られているPKB/S6を介する経路ならびにCa2+/カルモジュリン依存性脱リン酸化酵素であるカルシニューリンとの関連から検討することである、。本年度は、尾部懸垂による萎縮ヒラメ筋を被検筋に用い、41°Cでの熱ストレスを負荷した際の萎縮からの回復過程について検討した。実験動物には8週齢のウィスター系雄ラットを用い、体重が等しくなるように対照群(Cont群)、尾部懸垂群(Sus群)、尾部懸垂+熱ストレス負荷群(Heat群)に分けた。尾部懸垂は10日間行い、Heat群には懸垂終了後、直ちに41°Cで30分間、熱ストレスを負荷した。回復期間の観察は、尾部懸垂あるいは熱ストレス負荷直後、3日後、10日後に行った。筋重量並びに相対筋重量は、回復直後、3日後ではHeat群、Sus群はCont群に比べ低値を示したが、10日後ではほぼ回復し特にHeat群はSus群よりも高値を示した。熱ショックタンパク質(HSP)40発現量は、3日後でHeat群はCont群に比べ高値を示した。

また、Heat群とSus群のHSP72発現量は、10日後で、Cont群に比べ高値を示した。細胞内シグナル伝達物質(pPKB、p70^<s6k>、pS6)は、回復3日後、10日後ともにCont群に比べHeat群とSus群で高い値を示し特に回復3日後ならびにHeat群で顕著であった。また、カルシニューリンにおいても同様の変化を示した。これらの結果は、萎縮筋の回復初期では筋サイズの回復にPKB/S6を介する経路やカルシニューリンが関与し、それは熱ストレスによって増強されることを示唆する。本研究は、安全かつ効率的なストレス負荷で筋力増大をもたらす新しいトレーニング法を開発することを目的に、熱ストレス負荷による骨格筋肥大促進機構をもたらす至適刺激時間について、尾部懸垂により萎縮したラットヒラメ筋を用い、筋肥大時の細胞内シグナル伝達経路として知られているPKB/S6を介する経路ならびにCa^<2+>/カルモジュリン依存性脱リン酸化酵素であるカルシニューリンとの関連から検討した。以下の通りである。1.Conを除く各群で、解除10日までの体重、筋重量に有意差は認められなかったが、解除10日の相対筋重量において、尾部懸垂のみの群(Sus)およびH15では回復が認められたが、H30では認められなかった。2.筋原線維タンパク質量は、解除直後にConを除く各群で有意差は認められなかったが、解除3日において、H15はSus、H30よりも有意に高い値を示した。また、解除10日では、Susのみが、Conよりも有意に低い値であったのに対し、H15、H30は、Conに比べ低い傾向にあるものの有意差は認められなかった。3.解除各日において、筋水分比に有意な差は認められなかった。4.リン酸化PKBは、直後ではConに比べ各群ともに有意な低値を示したが、3日後にはConの値と同じレベルにあった。5.解除直後のH15のリン酸化mTORは、他の群に比べ有意に高い値を示したが、その後の回復期では各群間に有意差は認められなかった。6.3日後のリン酸化S6は、Conに比べいずれも有意に高く、特にH15は最も高値を示した。また、直後の同一群よりも有意に高い値を示した。7.リン酸化p-70S^<6K>とカルシニューリンは、いずれにおいても有意な変化は認められなかった。以上のことより、萎縮筋の回復において温熱刺激が、筋タンパク質の合成を促進すること、またそれには至的刺激時間が存在することが示唆された。
多電極母体腹壁誘導胎児心電図による全週数型胎児心筋虚血モニタリングの基礎研究

研究内容胎齢17日の妊娠後期マウス胎仔(C57BU/6N)を用いて実験を行った。実験は動物用超音波装置を有する東北大学流体科学研究所にて行った。母体麻酔下で開腹し、対象となる一仔に電極を装着し、脳血流を超音波装置で観察しながら子宮動脈分枝の5分間圧迫-5分間解放を3回繰り返した。心電図による心筋虚血のモニタリングと超音波装置による脳虚血を同時に記録した。研究結果マウス胎仔の心電位は数μVと極めて小さく、電源の低ノイズ化などシールドの強化を図ったが信号の抽出は困難を極めた。そこでアンプを内蔵した針電極を開発し、ノイズを極限まで除去した。その結果、世界で初めてマウスの胎仔心電位の計測に成功した。記録した心電図の解析した所、マウスでは存在しないとされていたT波の存在を胎仔で確認した。子宮動脈分枝の圧迫-解放時の心電図を解析により心電波形及び心拍数の変化を検討した。圧迫時はT波の増大と不整脈の頻発を経て心拍数の減少を確認した。開放時は再び不整脈の頻発期を経て心拍数が回復した。また、超音波装置による脳血流測定では中大脳動脈分枝を超音波画像から抽出することに成功した。しかし、母体の呼吸により画像が移動し関心領域の追跡が困難であった。これが原因で圧迫-解放による血流変化を経時的に定量評価するには至らなかった。胎児心電図の解析が胎仔虚血状態のモニタリングに対し有用であることを示唆する結果を得た。胎仔の臓器虚血を心電図で正確に捉えることが出来るかをマウスを用いて基礎的な研究を行った。マウスの胎仔は小さく心筋の活動電位も低いが超音波装置で血流を可視化できる利点がある。我々は微小な活動電位でも測定可能な電極を開発し、マウスを用いた胎仔心電図実験を行った。妊娠17日目のマウスを用いて実験を行った。母体を麻酔下で保定、開腹して実験を行った。胎仔の脳血流を超音波装置にて観察しながら子宮動脈圧迫による5分間の虚血と再灌流を3回繰り返し、同時に胎仔心電図を記録した。子宮動脈圧迫により脳血流と心拍数の低下が生じることを確認した。再灌流時、心拍数の回復に遅れて脳血流が回復した。虚血再灌流の繰り返しにより脳血管が破綻し出血を起こす個体が存在したが、出血を起こさない個体も存在した。再灌流により脳出血が発症するか否かが虚血時の心電図により予見できれば、心拍数の変化だけでは判別ができなかった胎児の虚血状態の評価が可能となる。現在脳出血の前兆を示す特異的な心電図波形が存在するか解析を行っている。マウスの心電図計測は画像解析を併用出来る利点があるがその大きさから3次元ベクトル心電図を計測するのに必要な数の電極の装着が難しい。正確な心筋活動を評価するためには3次元ベクトル心電図の計測が必要である。このため、現在ヒツジを用いて同様の実験を並行して行っている。ヒツジの実験ではヒトヘの臨床応用も視野に入れた多電極母体腹壁誘導を行い、非侵襲的に胎仔心筋虚血を3次元ベクトル心電図として計測を行っている。研究内容胎齢17日の妊娠後期マウス胎仔(C57BL/6N)を用いて実験を行った。研究結果

マウス胎仔の心電位は数μVと極めて小さく、電源の低ノイズ化などシールドの強化を図ったが信号の抽出は困難を極めた。そこでアンプを内蔵した針電極を開発し、ノイズを極限まで除去した。その結果、世界で初めてマウスの胎仔心電位の計測に成功した。記録した心電図の解析した所、マウスでは存在しないとされていたT波の存在を胎仔で確認した。子宮動脈分枝の圧迫-解放時の心電図を解析により心電波形及び心拍数の変化を検討した。圧迫時はT波の増大と不整脈の頻発を経て心拍数の減少を確認した。開放時は再び不整脈の頻発期を経て心拍数が回復した。また、超音波装置による脳血流測定では中大脳動脈分枝を超音波画像から抽出することに成功した。しかし、母体の呼吸により画像が移動し関心領域の追跡が困難であった。これが原因で圧迫-解放による血流変化を経時的に定量評価するには至らなかった。胎児心電図の解析が胎仔虚血状態のモニタリングに対し有用であることを示唆する結果を得た。
対称空間への調和写像とモジュライ空間

研究分担者・田中真紀子は、ドイツ・ボンのマックス・プランク数学研究所短期滞在研究等を通じて、対称空間の中でも特に良い性質を持つ対称R空間を取り扱い、対称空間圏における基礎理論の立場から対称R空間の新しい特徴付けを行った。研究分担者・国分雅敏は、奇数次元ユークリッド空間の完備な等方的極小曲面の性質・構成に関する新しい結果を示した。橋口秀子は、リーマン球面からユニタリー群へ調和写像に対応するユニトン束のモジュライ空間に関する問題を研究の報告を研究連絡小集会で行なった。調和写像のゲージ理論的方程式の解のモジュライ空間の研究、トーラス面からコンパクト・リーマン対称空間への調和写像の分類問題および有限型調和写像の構造の研究を引き続き行なった。特に、フロベニウス多様体と多重調和写像に関係について注目している。本年度は、国際研究集会等で研究成果発表を行なうとともに、国内外から関連する研究者たちを招いて、本研究課題の成果に関する意見情報交換・議論を行なったり、reviewを受けた。調和写像のゲージ理論的方程式の解のモジュライ空間の研究に関する論文および有限型多重調和写像とツイスター束に関する論文は、それぞれ掲載決定(Inter.J.Math.,J.London Math.Soc.)された。2000年4月イギリス・リーズにおけるワークショップ・Harmonic Maps and Curvature Properties of Submanifolds IIに参加し、調和写像のゲージ理論的方程式の解のモジュライ空間に関して研究発表講演を行うとともに、その他当地で行なわれたBMCにも参加して他の外国人参加者と意見交換を行なった。7月、I.Mclntosh氏(York),X.Mo氏(Peking),J.Wood氏(Leeds)を招聘し、第9回日本数学会国際研究集会「微分幾何学における可積分系」において、有限型多重調和写像の構成、フィンスラー空間の調和写像、調和写像の無限小変形の積分可能性について、議論・意見交換等を行った。9月に甲府において平均曲率一定曲面・ラグランジュ部分多様体・可積分系に関する小研究会を行い、赤穂氏(都立大),乙藤氏,小磯深幸氏(京都教育大),宇田川氏(日大医)らには研究協力をお願いした。2001年2月にY.-X.Dong氏(Fudan Univ.)を招聘し、リーマン球面からの調和写像のエネルギー値をユニトン数によって下から評価する不等式に対するAnandの予想に関して議論・意見交換を行った。そこではGuest-大仁田の調和写像のモース理論的変形理論が利用された。研究分担者・田中真紀子は、対称空間の中でも特に良い性質を持つ対称R空間を取り扱い,対称空間圏における基礎理論(「極地」の理論)の立場からの対称R空間の新しい特徴付けを行った.研究分担者・国分雅敏は、奇数次元ユークリッド空間の完備な等方的極小曲面の性質・構成に関する新しい結果を示した.
顎顔面脛部皮膚の触圧感覚に関する電気生理学的検討

頭脛部領域の皮膚感覚に関する神経機構を釈明する端緒として、ラット顎顔面脛部のオトガイ神経、顎下骨筋神経、耳介側頭神経の顔面神経との交通枝および脛神経領域皮膚の触圧受容器から単一神経応答を導出し、その反応様式と各領域別の分布密度を明らかにした上で、刺激プローブ径、刺激速度および刺激荷重の違いが、単一神経応答に比べより実際的な集合活動電位の反応様式にどのような影響を与えるかを比較検討した。研究には生後8-10週のWistar系雌ラットを用いた。チオペンタールの腹腔内麻酔の後、剃毛処置を行い保温パッド上に仰臥位に固定した。各神経の剖出は手術用顕微鏡下で行い、記録電極は絶縁被覆したタングステン微小電極の先端をフック状に加工したものを用いた。導出された求心性神経放電はプレアンプとメインアンプで増幅後、オシロスコープ上で観察後しデータレコーダーに記録、分析を行った。その結果、実験に供したラットから合計156ユニットの単一神経応答が導出され、それらはSA typeI、SA typeII、RA type、CF typ、HF typeの5種類に分類された。各神経支配領域において、刺激プローブ径の違いが刺激速度に応答する積分集合活動電位に与える影響を刺激速度(thetas)と積分集合活動電位の立ち上がり角度(thetai)から検討した結果、thetai=alpha+beta(logthetas)に回帰した。また刺激プローブ径の違いが刺激荷重に応答する積分集合活動電位を刺激荷重(Ls)と積分集合活動電位(IAD)から検討した結果、IAD=alpha+beta(Ls)に回帰した。
歯髄細胞に生理活性を持つ機能性接着修復材料の開発のための総合的研究

本研究は、歯質に強固に接着すると同時に、修復後の細菌感染による2次う蝕の発生を予防し、さらに歯髄細胞の生理活性を賦活し、歯髄を保存するために新しい機能性接着性修復材料の開発を目的として行った。研究の内容は、次の3分野に及ぶ。第1は被修復体である歯について、Dentin-Pulp Complexの観点から、象牙質の超微細構造、酸による脱灰の影響、修復のためのBonding剤の作用とその界面の観察等の研究を行った。第2には、歯髄のもつ本来の機能、外部からの侵襲の程度によるその反応と対応について、細胞生物学、免疫組織学的手法を用いて研究した。第3には、各種形態によりフッ素を添加したグラスアイオノマー系およびコンポジット系修復材料について、そのフッ素徐放性、歯質への取り込みおよび耐酸性の強化の研究およびそのより高度の効果を期待して作られた新修復材料であるコンポマーの各種物性について検討した。その結果、第1については、健全およびう蝕罹患の過程における象牙質の超微細構造が明らかにされ、各種の濃度およびpHの酸によって起る脱灰の状態を詳細に知ることができた。また、それらの部位へ接着する材料の構造的、物性的状況が明らかとなり、今後の臨床的検討を進めるために極めて有効な成果が得られた。第2については、動物およびヒトの歯について、歯髄の諸機能の検討を行い、硬組織形成過程におけるプロテオグリカン、グリコプロテインをはじめとする各種生体活性物質の作用および外来侵襲に伴う歯髄の免疫組織学的反応、すなわち抗原提示細胞の動態などについての研究が進められ充分な成果が得られている。第3については、修復材料に含まれるフッ化物が2次う蝕の抑制に効果的であることが明らかにされ、今後修復材料の接着性と2次う蝕予防およびそれらの歯髄障害に対する反応及びその治癒機能昂進効果の研究を進める上に有効な結果が得られた。本研究は、歯質に対して優れた接着性を有すると共に、ウ蝕患部細菌を完全に殺菌する抗菌剤や修復後の再発を防止するためのフッ化物などを添加した接着性修復材を開発する。これらはウ蝕歯の修復に際して、歯質の削除量を最小限におさえ、歯髄組織への侵襲を極力少なくすることができる。なお、露出歯髄に対しては、生体親和性の優れたα-TCPを用いたり、各種の糖タンパクやグロースファクターの応用により歯髄の生理活性を高め、病巣無菌化組織修復処置法のためのウ蝕治療の生物学的アプローチにより、新しい修復法の確立を目的とする。本年度は、まずはじめに、新潟大学において、混合抗菌剤を添加した光硬化型グラスアイオノマーセメントの抗菌性と材料学的性質について検討を加えた。また、X線マイクロアナライザーを用いて、ウ蝕象牙質の微細構造学的検討や、レジンボンディング材と象牙質との接着界面の微細構造学についての研究を行った。さらに、覆髄処置における修復象牙質形成における各種成長因子及び細胞外基質(糖タンパク、プロテオグリカンなど)の局在を免疫組織学的に観察した。一方、カリフォルニア大学サンフランシスコ校では、フッ素徐放性接着性修復材料の研究、及び断層X線顕微鏡(XTM)あるいは原子力間顕微鏡(AFM)を用いたウ蝕象牙質面の微細構造学的観察を行った。以上の研究結果をもとに、修復材料の歯髄組織細胞の活性に及ぼす影響についての研究を発展させるための打ち合わせを両校において行い、Prof.S.J.MarshallとProf.G.W.Marshallによる歯髄細胞に生理活性を持つ機能性接着修復材料についてのセミナーを新潟大学において行った。

本年度は、新潟大学に於いては、、第一に材料の研究の分野では修復後の細菌感染による2次う蝕の発生を予防する材料の検討のために、各種フッ素徐放性材料の歯質耐酸性強化の効果を調べると共に、従来の製品より一層長期に渡ってフッ素徐放が行われ、効果が持続される新しい方法について研究を行い、優れた成果が得られた。第二に、う蝕の病態をより詳細に明らかにして有効な処置を検討するために、まずう蝕患部に多く在存する細菌に対して、DNAレベルでの分析を行い、菌種から属に至る分類を可能にし、今後それらの作用についての研究の発展が期待される。第三に、それらの菌に有効な薬剤の検討をすすめ、バイオフィルムがその効果をさまたげる重要な因子であることも明らかにした。第四に、う蝕の治療に際して、歯髄の効果的治療を促進するために、歯髄細胞から象牙芽細胞への分化のメカニズムを知る基礎的な研究として、同様なメカニズムが想起される、マウスの歯の発生過程における歯胚を調べ、ラミニン-5とインテグリンの発現と局在の研究等を行い大きな成果が得られた。その他、各種の研究を継続中である。一方、カリフォルニア大学サンフランシスコ校では、基礎的な研究として断層X線顕微鏡(XTM)あるいは原子間顕微鏡(AFM)などを用いて、う蝕象牙質の微細構造的観察等を継続しており、本年度は、Prof,Harold E.Goodisが来日して、両校の研究の成果や今後の研究の分担、発展についての検討評価を行った。また、新潟大学の吉羽はバンクーバーにおける国際歯科研究学会に於いて、その研究の一部を発表した。本研究は、歯質に強固に接着すると同時に、修復後の細菌感染による2次う蝕の発生を予防し、さらに歯髄細胞の生理活性を賦活し、歯髄を保存するための新しい機能性接着性修復材料の開発を目的として行った。研究の内容は、次の3分野に及ぶ。第1は被修復体である歯について、Dentin-Pulp Complexの観点から、象牙質の超微細構造、酸による脱灰の影響、修復のためのBonding剤の作用とその界面の観察等の研究を行った。第2には、歯髄のもつ本来の機能、外部からの侵襲の程度によるその反応と対応について、細胞生物学、免疫組織学的手法を用いて研究した。第3には、各種形態によりフッ素を添加したグラスアイオノマー系およびコンポジット系修復材料について、そのフッ素徐放性、歯質への取り込みおよび耐酸性の強化の研究およびそのより高度の効果を期待して作られた新修復材料であるコンポマーの各種物性について検討した。その結果、第1については、健全およびう蝕罹患の過程における象牙質の超微細構造が明らかにされ、各種の濃度およびpHの酸によって起る脱灰の状態を詳細に知ることができた。また、それらの部位へ接着する材料の構造的、物性的状況が明らかとなり、今後の臨床的検討を進めるために極めて有効な成果が得られた。第2については、動物およびヒトの歯について、歯髄の諸機能の検討を行い、硬組織形成過程におけるプロテオグリカン、グリコプロテインをはじめとする各種生体活性物質の作用および外来侵襲に伴う歯髄の免疫組織学的反応、すなわち抗原提示細胞の動態などについての研究が進められ充分な成果が得られている。第3については、修復材料に含まれるフッ化物が2次う蝕の抑制に効果的であることが明らかにされ、今後修復材料の接着性と2次う蝕予防およびそれらの歯髄障害に対する反応及びその治癒機能昂進効果の研究を進める上に有効な結果が得られた。
頂点代数、特に W 代数の総合的研究

代表的かつ基本的な頂点代数の族の1つにW代数がある.W代数は様々な側面を持つが,我々は次の視点からW代数を研究する.I)アフィンLie環のモジュラー表現論との関わりにおいてII)アフィンLie環の臨界レベルの表現論との関わりにおいてIII)アフィンLie環の最高ウエイト表現の随伴多様体との関わりにおいてIV)モンスター群との関わりにおいてI).アフィンリー環の臨界レベルの表現の指標公式にっいてPeter Fiebigと共同研究を行い、結果を次のプレプリントにまとめた:このFiebigとの共同研究の続報を現在作成中である。これらはカイラルD加群を用いたBorel-Weilの定理の拡張である。III)W代数のC2有限性とKac-Moody頂点代数の随伴多様体に関しても著しい結果を得た。これに関しては現在論文を作成中である。・Peter Fiebigとの共同研究により、臨界レベルのアフィンリー環に関する"new 1Inkage principal"を確立した(プレプリント:arXiv : 0909.4214).これによりFegin-Frenkel予想の解決に向けての重要なステップを確立されたことになる。・Fyodor Malikovとの共同研究により、Lie環のコホモロジーと旗多様体上のchiral differential operatorの層との関係を研究した(プレプリント:arXiv : 0911.0922)。これにより頂点代数の層の理論の理解が深まった。・W代数のC2有限性に関する結果をプレプリントにまとめ、22年度になってからプレプリントサーバーに投稿した(arXiv : 1004.1492, arXiv : 1004.1554).これによりW代数の有理性に関するKac-Wakimoto予想の解決に向けての重要なステップが確立されたことになる。・20年度にプレプリントにまとめた次の論文がSlecata Math. new seriesに受理された。交付申請書に記載した「研究の目的」、「研究実施計画」の通り、以下の視点から頂点代数、特にW代数の総合的研究を行った。I)アフィンLie環のモジュラー表現論との関わりにおいてII)アフィンLie環の臨界レベルの表現論との関わりにおいてIII)アフィンLie環の最高ウエイト表現の随伴多様体との関わりにおいてIV)モンスター群との関わりにおいて具体的には以下の成果が得られた。2.II)に関して、前年度までのPeter Fiebig氏との国際研究者交流による研究成果を雑誌に投稿し、受理された。3.III)に関して、頂点代数のC_2有限性に関する論文を投稿し、受理された。4.III)に関して、W代数のC_2有限性と有理性に関する結果を2本のプレプリントにまとめた。これについては現在も研究が進行中であり、新しい論文を現在執筆中である。5.これらの結果について4月に南カルフォルニア大学で、8月に名古屋大学で、12月に京都大学で行い多くの人が興味を持ったようである。6.IV)のモンスター群との関わりについては連携研究者の山田裕理氏との共同研究が現在進行中である。7.他の研究が忙しく,I)に関する研究が中断した状態である。今年度中の再開を目指したい。2.II)に関して、Peter Fiebig氏との共同研究による研究成果が査読誌に受理された。3.II)関して単著の論文一つが査読誌に受理され,またT.Kuwabara氏、F.Malikov氏との国際共同研究による結果をプレプリントにまとめた。4.イスラエル、ドイツ、イタリア、イギリス、台湾で講演・研究交流を行った。特にイギリスには2回出張し、そのうち一回はロンドン数学会によるプログラムによりマンチェスター、バーミンガム。エジンバラ、ランキャスター、ヨークの各地で講演を行った。6.(研究分担者の鈴木が)「量子群と代数学の表現論研究集会」を組織した。研究代表者の当該年度の主な研究成果は以下の通りである。特に4)の結果は本研究課題の最大の主結果の一つと言える。研究代表者は以上及び前年度まで得られた結果についていくつかの国際研究集会及び海外のセミナーで報告し、特にロシアとフランスの国際研究集会では連続講演を行った。また平成13年度代数学賞を受賞した。上記4つの目的のうちII),III)については満足できる結果が得られている。I),IV)については多少遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は本研究課題の最終年度であるため、主張な目的の一つであり、また20年間未解決であるW代数の有理性問題の解決について特に注力していく予定である。
AEによる岩質材料内の破壊進行領域の解析と数値モデルの構成

コンクリートなどの岩質材料内部の巨視的クラックの先端近傍の破壊進行領域は,多くの微視的クラックを含むmicrocracking zoneと粗骨材などによる結合力の残っているbridging zoneから構成されていると認識されているが,これらの長さ,幅,形状などは明らかにされていない。このような状況を考慮し、AE事象率を基礎として載荷速度を制御する方法(AE事象率載荷法)を用い,最大骨材粒径15及び5mmのコンクリートとモルタル供試体の3点曲げ試験を行い、3次元位置標定によってmicrocracking zoneの同定を行い,これらの供試体のmicrocracking zoneの平均長さは,それぞれ51,61mm,また,その幅はそれぞれ71,57mmであった。更に,実験中に染料を浸透させることにより,bridging zoneの長さを計測した結果,上記の供試体のbridging zoneの長さは,それぞれ54,31mmであった。この結果として,供試体内で完全に分離して巨視的クラックになった位置とAE発生源の先端との間の距離としての破壊進行領域は,コンクリート及びモルタル供試体で,それぞれ105mmと92mmであることが明らかになった。AE波形解析により,コンクリート及びモルタル供試体の3点曲試験中に生じる微視的クラック面の方向分布があきらかになった。また,AE波形解析から求められた微視的破壊面の方向分布を基礎として,異方性を考慮した連続損傷理論を定式化し,この理論と有限要素法を用いて破壊進行領域の数値解析モデルを構成し,コンクリート供試体の3点曲げ試験の数値解析を行い,実験結果との比較を行った。破壊進行領域の広がりは,実験結果と良く対応しているが,荷重一変位関係は,数値計算結果の方がしなり小さな値であり,今後,改善を必要とされる。本研究は,高精度の3次元AE(アコウステック・エミション)位置標定と波形解析を応用し,岩質材料内の巨視的クラック近傍の破壊進行領域の形状・規模・微視的クラック密度及び方向分布の解析を行うと共に,これらの実験データを基礎とし,破壊進行領域のモデルを構成して数値解析を行い,妥当性を検証することを目的としている。本年度は,AE事象率を基礎とする載荷方法(以後,AE事象率載荷法と呼ぶ)を応用し,最大荷重直前からひずみに軟化領域において,無筋コンクリート梁内に形成される破壊進行領域の長さと幅の解析,微視的クラック密度の及び方向分布の解析を行った。ひずみ軟化領域へのAE事象率載荷法の応用は,本研究において,初めて用いられたものである。この載荷法は,微視的及び巨視的クラックによる供試体内の内の損傷率をほぼ一定になるように荷重を増加または減少させて制御する方法で,この方法を用いれば,変位制御型の高剛性の試験機を用いなくても,通常の荷重制御型の万能試験機において,不安定なひずみ軟化領域の荷重-変位関係の計測が可能であるばかりではなく,AE計測装置からコンピュータの固定ディスクへのAE波の転送速度に合わせて,AE事象率を決定すれば,非常に多くのAE事象の解析が可能となる。