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加齢による機能低下抑制のための能動運動・受動運動による脳機能活性化の研究

本研究では加齢による脳機能・認知力の低下を抑制するため、能動運動・受動運動による脳機能活性化作用の基盤技術構築を目指した。成果として、他動揺動運動と歩行自発運動のスピードをリズミカルに変化させることにより脳への刺激を広範囲に広げることが確認できた。また、ある種の振動刺激が脳の活性度を向上させることが脳内血行動態の解析ならびに自律神経機能の解析より明らかとなった。1.能動運動・受動運動による脳機能の活性化作用の明確化(1)他動揺動運動と認知判断パフォーマンステストを組み合わせて実験を行うことにより、頭頂部位及び前頭部位の活性化を目的とした刺激の特性と活性レベルの関係を明らかにした。計測手法として、近赤外光脳活動イメージング装置を用いて、脳機能の活性状態および活性部位の変化を明らかにした。(2)多用途脳波計とfNIRSを用いて計測した脳波、心拍、脳内血中Hb濃度変化などの生理的データから接触振動圧刺激により誘導された生理状態(覚醒状態)と脳機能の活性レベルとの関係を明らかにした。実験計測では受動刺激であるたたき刺激によりリラックス・リフレッシュ状態を誘導し、接触振動圧刺激で誘導された覚醒状態と脳機能活性レベルとの関係を明らかにした。(3)重心動揺計測によるバランス力の計測に焦点をあて身体各部位(手、足、体幹部)の活動状態と脳機能活性化との関係を求めた。2.脳機能活性化手段の構築(1)脳機能・自律神経機能活性化の予備実験によって得られたデータをもとに脳機能・自律神経機能をリアルタイムで簡易に測定するための指標の選定を行うとともに、他動揺動運動、歩行自発運動、接触振動圧刺激により脳機能・自律神経機能が活性化の方向に向かっているかどうかの判定が行えるレベルまでモニタリング技術を高めた。(2)他動揺動運動の基本特性の把握として他動揺動運動の負荷量(振幅、周波数、揺動の方向・時間)と近赤外光脳活動イメージング装置によって得られる脳内血中Hb濃度変化との関連性を明らかにした。また、脳機能・自律神経機能活性化のための歩行パターン開発の基礎データとして腕の振り・歩幅可変・スピード変化また後ろ向き歩行など各種歩行パターン実施時における脳内血中Hb濃度変化、脳波、心電図との関連性を求め、脳機能・自律神経機能の変化を明らかにした。1.能動運動・受動運動による脳機能の活性化作用の明確化前年度に実施した活性化作用計測評価実験システムの改良を進め計測評価システムを構築した。(1)被験者実験データを用いて活性化評価指標案の作成を行った。他動揺動運動と認知判断パフォーマンステストを組み合わせて行った実験より得られたデータを用いて、活性化評価指標案の作成を行った。(2)実証実験を想定した計測評価システムおよび活性化指標の改良を行った。他動揺動運動、歩行自発運動の変化と脳機能の活性度との対応を明らかにする計測評価システムを作成した。また、受動刺激であるたたきなどの各種接触振動圧刺激によりリラックス・リフレッシュ状態を誘導したデータより、活性化誘導手法の確認を行った。能動歩行動作においては、歩行スピードの変化や後ろ向き歩行の実験データを用いて実証実験を想定した計測評価システムの改良を行った。2.脳機能活性化手段の構築計測評価指標を用いた脳機能・身体機能の簡易モニタリングおよび脳機能活・自律神経機能の性化手法の創出を行い、活性化技術の有効性を評価した。(1)選定された刺激での被験者実験を実施し基礎データを収集し、基礎実験・要素選定で得られた結果をもとに、脳機能活性化支援コンテンツ表示PCで新規活性化刺激・行動パターンの開発を行った。脳機能・自律神経機能活性化の予備実験によって得られたデータをもとに脳機能・自律神経機能をリアルタイムで簡易に測定するための指標を確立した。(2)実証実験を想定した、活性化処方の立案を行った。実証実験を想定した、他動揺動運動の負荷量(振幅、周波数、揺動の方向、揺動時間)の検討を行った。平成24年度は実証実験による新規指標・活性化処方の効果の確認を行なった。1.能動運動・受動運動による脳機能の活性化作用の明確化前年度に実施した実証実験を想定した計測評価システムおよび活性化指標の改良を進め、計測評価システムを構築した。具体的には(1)活性化作用の計測評価指標の確認実証実験を行い、他動揺動運動、歩行自発運動、接触振動圧刺激が脳機能・自律神経機能の活性化に及ぼす影響を明らかにした。結果として他動揺動運動と歩行自発運動のスピードを変化させることで脳内酸素化ヘモグロビン濃度変化を意図的にコントロールできる可能性が得られた。また、振動刺激の付加により標的追従課題のような単純作業中の活性度向上が脳内血行動態の解析ならびに自律神経機能の解析より明らかとなった。さらに標的追従誤差の評価よりパフォーマンスを向上できることが明らかとなった。2.脳機能活性化手段の構築前年度に実施した活性化手法の開発の各課題において取集された基礎データならびに、基礎実験・要素選定で得られた結果をもとに作成した新規活性化刺激・行動パターンの有効性確認を行なった。

具体的には(1)実験データに基づく活性化刺激の改良と脳機能・自律神経機能活性化刺激装置を用いて確認検証を実施した。(2)日常生活の中での高齢者を対象に脳機能・自律神経機能活性化の実用検証を行った。結果として他動揺動運動と歩行自発運動のスピードコントロールをリズミカルに変化させることにより脳への刺激を広範囲に広げることが確認できた。また視覚刺激との同期により認知判断能力及び副交感神経機能が増大し、脳機能・自律神経機能活性化につなげる刺激が得られた。本研究では非侵襲脳機能計測手段を用い、自ら意志を持って動く能動運動と自らの意志によらない受動運動や生体に与えられる環境物理刺激による脳機能の活動状態の違いを明らかにし、その知見を持って脳機能活性化の手段を開発することを目標としており、脳機能の活性化作用の明確化および脳機能活性化手段の構築が順調に進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は実証実験による新規指標・活性化処方の効果の確認を行う。1.能動運動・受動運動による脳機能の活性化作用の明確化前年度に実施した実証実験を想定した計測評価システムおよび活性化指標の改良を進め、計測評価システムを構築する。具体的には(1)活性化作用の計測評価指標の確認実証実験を行い、他動揺動運動、歩行自発運動、接触振動圧刺激が脳機能・自律神経機能の活性化に及ぼす影響を明らかにする。2.脳機能活性化手段の構築前年度に実施した活性化手法の開発の各課題において取集された基礎データならびに、基礎実験・要素選定で得られた結果をもとに作成した新規活性化刺激・行動パターンの有効性確認を行う。具体的には(1)実験データに基づく活性化刺激の改良と脳機能・自律神経機能活性化刺激装置を用いて確認検証を実施する。(2)日常生活の中での高齢者を対象に脳機能・自律神経機能活性化の実用検証を行う。
第一原理計算を用いたアト秒光電子放出遅延現象の解明

我々は、高強度超短光パルスと原子・分子の相互作用を第一原理的に計算できる様々なシミュレーション手法を開発し、世界を先導する成果をあげてきている。イタリアのトリエステにある極紫外自由電子レーザーFERMI(フェルミ)は、世界で唯一、時間コヒーレンスを持つパルスを発生できる自由電子レーザーである。この特長を活かして、異なる2波長の極紫外パルス(2色パルス)を同時に発生し、それらの遅延時間(または相対位相)をスキャンすることで、原子・分子のイオン化過程をコヒーレント制御する様々な実験が行われている。本研究では、特に、極紫外パルスによるNe原子のイオン化で発生する光電子の放出角度分布のコヒーレント制御実験に着目し、その過程を第一原理計算で研究した。手法としては、我々のグループが独自に開発した、全電子波動関数を様々な電子配置の線形結合として表現する時間依存完全活性空間自己無撞着場(TD-CASSCF)法を用いた。FERMIで行われた実験と同じ波長の2色パルスの相対位相を様々に変えながら角度分解光電子スペクトルを計算した。角度分解光電子スペクトルの計算には、我々が最近多電子系に対して世界で初めて数値計算コードとしての実装に成功した時間依存表面フラックス(tSURFF)法を用いた。実験と同様に得られた光電子角度分布をルジャンドル多項式で展開し、その展開係数の相対位相に依存する振動を実験と比較したところ、ぴったりと一致する結果が得られた。光電子角度分布の相対位相依存性は、部分波の位相のずれに関する情報を含んでおり、そこから光電子放出遅延時間を抽出することができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。我々は、高強度レーザーパルスやアト秒パルス下における多電子ダイナミクスを、現実的な計算時間で正確に第一原理的に計算することができる時間依存多配置自己無撞着場法を開発している。本研究では、この手法によるシミュレーションを用いて、アト秒光パルスによるNeのイオン化実験で発見された、2s軌道および2p軌道由来の光電子放出の間に見られる時間差(光電子放出遅延)を再現し、そのメカニズムを解明する。イオン化で放出された電子は無限遠方まで飛び去るがシミュレーション領域は有限であるため、シミュレーション境界で非物理的な電子の反射が起こらないように、電子波束を吸収させる必要がある。我々はこれまで、簡易なマスク関数による吸収境界を用いていたが、シミュレーション領域を小さくして計算時間をより短くするため、当該年度は効率的な吸収境界である無限範囲外部複素スケーリングをシミュレーションに実装した。この方法は、径座標を複素平面に解析接続することで、システムハミルトニアンを変えることなく吸収境界として機能し、かつ全空間をシミュレーションできるという著しい利点がある。我々は、これを世界で初めて多電子系の時間依存多配置波動関数理論に適用することに成功した。その鍵は吸収領域での電子間クーロン相互作用と、吸収領域の電子から内側の非吸収領域の電子に作用するクーロン力を無視することである。慎重な検証の結果、これらはよい近似であることが分かり、結果としてシミュレーションを従来より5倍高速化することに成功した。効率的な吸収境界として無限範囲外部複素スケーリングを実装することに成功し、シミュレーションの5倍の高速化を実現した。これによって、光電子放出遅延実験の再現シミュレーションに大きく前進した。我々は、高強度レーザーパルスやアト秒光パルス下における多電子ダイナミクスを、現実的な計算時間で正確に第一原理的に計算することができる時間依存多配置自己無撞着場法を開発している。本研究では、この手法によるシミュレーションを用いて、アト秒光パスルによるNeのイオン化実験で発見された、2s軌道および2p軌道由来の光電子放出の間に見られる時間差(光電子放出遅延)を再現し、そのメカニズムを解明する。前年度までに、効率的な計算境界である無限範囲外部複素スケーリングの実装に成功し、当該年度はシミュレーションの結果得られた時間依存の波動関数から、光電子エネルギースペクトルを抽出する手法を開発した。ナイーブに考えると、光電子エネルギースペクトルは、イオン化によって放出される電子波束を空間的にフーリエ変換することで得られる。しかし、そのためには波動関数全体をシミュレーション領域内に保持している必要があり、巨大なシミュレーション領域が必要で計算時間が膨大になるうえ、せっかく前年度に導入に成功した効率的な吸収境界である無限範囲外部複素スケーリングを生かすことができない。そこで、我々は、原子核を内包する表面を通過する電子フラックスを積分することで光電子エネルギースペクトルを計算するt-SURFF法を適用することにした。この方法はミュンヘン大学のScrinziらによって発案されたが、これまでは1電子系でしか使われていなかった。これを我々ははじめて多電子系の時間依存多配置自己無撞着場法コードに実装することに成功し、角度分解光電子エネルギースペクトルを従来の20分の1の時間で高速に計算することを可能にした。吸収境界の高度化によって5倍の高速化を実現し、さらに角度分解エネルギースペクトルを計算するtSURFF法をシミュレーションコードに実装したことで、光電子スペクトルを従来の20倍高速に計算できるようになった。光電子放出遅延実験の再現シミュレーションを行う準備が整った。

この特長を活かして、異なる2波長の極紫外パルス(2色パルス)を同時に発生し、それらの遅延時間(または相対位相)をスキャンすることで、原子・分子のイオン化過程をコヒーレント制御する様々な実験が行われている。本研究では、特に、極紫外パルスによるNe原子のイオン化で発生する光電子の放出角度分布のコヒーレント制御実験に着目し、その過程を第一原理計算で研究した。手法としては、我々のグループが独自に開発した、全電子波動関数を様々な電子配置の線形結合として表現する時間依存完全活性空間自己無撞着場(TD-CASSCF)法を用いた。FERMIで行われた実験と同じ波長の2色パルスの相対位相を様々に変えながら角度分解光電子スペクトルを計算した。角度分解光電子スペクトルの計算には、我々が最近多電子系に対して世界で初めて数値計算コードとしての実装に成功した時間依存表面フラックス(tSURFF)法を用いた。実験と同様に得られた光電子角度分布をルジャンドル多項式で展開し、その展開係数の相対位相に依存する振動を実験と比較したところ、ぴったりと一致する結果が得られた。光電子角度分布の相対位相依存性は、部分波の位相のずれに関する情報を含んでおり、そこから光電子放出遅延時間を抽出することができた。先進的な吸収境界である無限範囲外部複素スケーリングを利用して、高速に角度分解エネルギースペクトルを計算するtSURFF法をシミュレーションコードに実装する。それから、時間依存多配置自己無撞着場法を用いて、光電子放出遅延実験の再現シミュレーションを行う。また、光電子放出遅延に密接に関係するウィグナー遅延時間を、2波長自由電子レーザーを用いて測定する方法を提案する。これまでに、先進的な吸収境界である無限範囲外部複素スケーリングの実装と、それを利用して高速に角度分解エネルギースペクトルを計算するtSURFF法のシミュレーションコードへの実装に成功した。これを利用して、時間依存多配置自己無撞着場法を用いて、光電子放出遅延実験の再現シミュレーションを行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
レトロウイルスインテグレースに結合するユビキチンE3リガーゼの同定と解析

ヒト免疫不全ウイルス(HIV)をはじめとするレトロウイルスの複製における特徴の一つは、逆転写酵素反応によって合成されたウイルスDNAを宿主のゲノムに組み込むこと(インテグレーション)である。インテグレーションはレトロウイルスの複製に必須の過程であり、それはウイルス蛋白質であるインテグラーゼ(IN)によって触媒される。しかし、IN領域に変異を加えるとインテグレーションだけでなく、他のウイルス複製の過程にも大きな影響が及ぶことが知られており、INの多機能性は以前から示唆されている。私は、IN結合因子としてHECT型のユビキチンE3リガーゼであるHuwe1(HECT,UBA and WWE domain containing 1)を同定し、Huwe1をノックダウンした細胞を用いた感染実験の結果より、内在性Huwe1が産生されるHIV-1の感染性を低下させることを示した。Huwe1はIN領域依存的にGag-Polに結合することから、Huwe1がGag-Pol前駆体との相互作用を介して、感染性HIV-1粒子の形成に対して影響を及ぼす可能性を示唆され、その成果は論文としてMicrobes and Infection誌に掲載された。またHIV-1の感染を抑制する因子として報告されているp21のユビキチン化をHuwe1が触媒することを見出した。p21によるHVI-1の抑制過程をHuwe1が調節する可能性が考えられる。私は、INをベイト蛋白質として用いたtandem affinity purification(TAP)法によって、HECT型のユビキチンE3リガーゼであるHuwe1(HECT, UBA and WWE domain containing 1)を同定し、そしてHuwe1はHIV-1のINに対しても結合活性を示すことを報告した。そして、Huwe1をノックダウンした細胞を用いた感染実験の結果より、Huwe1はその細胞から産生されるHIV-1の感染性を低下させる作用を有する可能性が示唆された。そこで、産生過程に必須のGag-Pol前駆体蛋白質(C末端側にIN領域を持つ)に着目し、免疫沈降法によりHuwe1とGag-Polの相互作用を解析したところ、Huwe1はGag-Polと結合する、そしてその結合はGag-PolのIN領域依存的であることがわかった。以上の結果はHuwe1がGag-Pol前駆体との相互作用を介して、感染性HIV-1粒子の形成に対して影響を及ぼす可能性を示唆しており、IN結合性因子がウイルスゲノム組み込み過程以外の段階に作用するという新たな知見である。
p進等質空間上の球関数の表現論的研究

研究代表者の加藤は,研究分担者の高野と協力して,p-進体上の対称空間の球関数の研究を行った.対称空間の極大コンパクト群による軌道分解(Cartan分解;完全には証明されていない)を用いて球関数を対称空間のWeyl群(little Weyl群)上の和で表すMacdonald型の公式を導いた.(ただし具体的な因子の決定は今後の課題である.)その具体的な応用として,斜交群の2次base changeに対応する球関数などの明示公式を得ることにも成功した.さらに表現論的な方向に上記研究過程を生かして,p-進体上の対称空間の表現(正確には,簡約群の対称部分群に関するdistinguished許容表現)を研究することにより,p-進簡約群の任意の既約許容表現は,適当な放物型部分群(のLevi部分群)の既約尖点表現からの誘導表現に埋め込まれるというJacquetの部分表現定理の相対版=対称空間版を得ることに(Cartan分解の仮定のもとで)成功した.すなわち対称空間の表現に対して相対尖点性の概念を導入することにより,対称空間の任意の既約表現が,適当なシグマ-分裂放物型部分群(のLevi部分群)に付随する対称空間の相対尖点的既約表現からの誘導表現に埋め込める,というものである.この結果はp-進群上の表現論,.調和解析を対称空間に拡張するための第一歩であり,これを用いてp-進体上の対称空間の表現論を構築する(さらには,他の体上の対称空間の表現論を並行して発展させる)ことが次の目標として浮かび上がってきている.その他,齋藤裕と村瀬篤は保型形式,保型表現について,また松木敏彦,西山享は実半単純リー群の構造論,表現論に関して成果を収めた.研究代表者の加藤は,研究分担者の高野と協力して,p-進体上の対称空間の球関数の研究を行った.対称空間の極大コンパクト群による軌道分解(Cartan分解;完全には証明されていない)を用いて球関数を対称空間のWeyl群(little Weyl群)上の和で表すMacdonald型の公式を導いた.(ただし具体的な因子の決定は今後の課題である.)その具体的な応用として,斜交群の2次base changeに対応する球関数などの明示公式を得ることにも成功した.さらに表現論的な方向に上記研究過程を生かして,p-進体上の対称空間の表現(正確には,簡約群の対称部分群に関するdistinguished許容表現)を研究することにより,p-進簡約群の任意の既約許容表現は,適当な放物型部分群(のLevi部分群)の既約尖点表現からの誘導表現に埋め込まれるというJacquetの部分表現定理の相対版=対称空間版を得ることに(Cartan分解の仮定のもとで)成功した.すなわち対称空間の表現に対して相対尖点性の概念を導入することにより,対称空間の任意の既約表現が,適当なシグマ-分裂放物型部分群(のLevi部分群)に付随する対称空間の相対尖点的既約表現からの誘導表現に埋め込める,というものである.この結果はp-進群上の表現論,.調和解析を対称空間に拡張するための第一歩であり,これを用いてp-進体上の対称空間の表現論を構築する(さらには,他の体上の対称空間の表現論を並行して発展させる)ことが次の目標として浮かび上がってきている.その他,齋藤裕と村瀬篤は保型形式,保型表現について,また松木敏彦,西山享は実半単純リー群の構造論,表現論に関して成果を収めた.研究代表者の加藤は,研究分担者の高野と協力して,p-進体上の等質空間として最も扱いやすい(よく調べられている)対称空間について,その球関数の研究を行った.さらに保型表現論等応用上重要な不分岐簡約群を念頭に置いた.まず,構造論からの準備として,対称空間の極大コンパクト群による軌道分解を実行した.これはもともと宇澤によってアナウンスされていた結果(未発表)であるが,それに別証明を与えたものである.次にこの軌道分解を用いて球関数を対称空間のWeyl群(little Weyl群)上の和で表すMacdonald型の公式を導いた.(ただし和の中に現れる因子の決定は今後の課題である.)その際,対称空間のWeyl群が現れるメカニズムを解明した.なお,この議論を正当化するためにBernsteinの定理を援用して,超関数のパラメーターに関する有理性を示している.この明示公式は階数1の対称空間の場合への還元を許す定式化になっている.そこで以上の一般論の応用として具体的な例も計算した.特に広中によるエルミート行列の空間の球関数の研究をわれわれの方法で書き直すことにより,斜行群の2次base changeに対応する球関数の明示公式を得ることにも成功した.その他,研究分担者の齋藤は概均質ベクトル空間のゼータ関数,保型L関数,L packetの研究を行った.松木は実数体上の対称空間のStein拡張の研究,とくに旗多様体の軌道対応との関係を詳しく調べた.西山はテータ対応とべき零軌道,随伴サイクルの相互関係の研究を行った.研究代表者の加藤は,研究分担者の高野と協力して,p-進体上の対称空間ならびにその球関数の研究を続行した.一般論を構築するためには階数1の対称空間の完全な理解が必要である.そのために既に知られている例を含めて多くの階数1の対称空間についてその極大コンパクト群による軌道分解や球関数の計算を実行して統一的な理解を図った.

この計算により対称空間のWey1群と極大分裂トーラスもしくは極大シグマ分裂トーラスの不分岐指標との関係をどのように記述するかが最重要であることの認識を得た.具体例では不分岐指標の自然な被覆の上にWey1群が作用する形で球関数が書けているので,これをルート系を用いて一般的に定式化する作業を続行中である.これと平行して,上述の具体的な計算を用いて対称行列の空間上の球関数の研究も行った.一方,対称空間の研究の応用として,p-進体上のdistinguished認容表現の研究も行った.これについては,与えられたdistinguished認容表現の,シグマ分裂放物型部分群に関するJacquet加群が再びdistinguishedになることがわかる等の成果を得た.その他,研究分担者の齋藤は保型表現,特にL-packetの研究を行った.松木は実数体上の対称空間のStein拡張の研究,とくに旗多様体の軌道対応との関係を詳しく調べ,懸案の予想を最終的に解決した.西山はテータ対応とべき零軌道,随伴サイクルの相互関係の研究を続行中である.研究代表者の加藤信一は,研究分担者の高野啓児と協力して対称空間上の球関数の研究の応用として,p-進体上の対称空間の表現(正確には,簡約群の対称部分群に関するdistingulshed許容表現)の研究を行った.特にp-進簡約群の任意の既約許容表現は,適当な放物型部分群(のLevi部分群)の既約尖点表現からの誘導表現に埋め込まれるというJacquetの部分表現定理の相対版=対称空間版を得ることに(Cartan分解の仮定のもとで)成功した.すなわち対称空間の表現に対して相対尖点性の概念を導入することにより,対称空間の任意の既約表現が,適当なシグマ-分裂放物型部分群(のLevi部分群)に付随する対称空間の相対尖点的既約表現からの誘導表現に埋め込める,というものである.この結果はp-進群上の表現論,調和解析を対称空間に拡張するための第一歩であり,これを用いてp進体上の対称空間の表現論を構築する(さらには,他の体上の対称空間の表現論を並行して発展させる)ことが次の目標として浮かび上がってきている.齋藤裕はp-進体上の代数群の許容表現,及び代数体上の代数群の保型表現の部分群への制限について研究し,それをL-packetの記述に応用して成果を得た.松木敏彦は,Gindikinとの共同研究により定義された旗多様体上のある領域がAkhiezer-Gindikin領域に一致するであろうという予想について研究を重ね,最終的にすべての場合について肯定的に解決した.西山享は半単純リー環の冪零随伴軌道の幾何と対応する実半単純リー群のユニタリ表現の不変量や実現との関係について研究した.村瀬篤は,菅野孝史と共にKudla liftの内積公式を得るなど,3次ユニタリ群および他の群上の保型形式について成果を収めた.
非対称超新星の爆発機構の解明と重力波、ニュートリノ放射の定量的評価

ニュートリノ加熱の効果を含む3次元の超新星シミュレーションを行い、超新星から放射される重力波が時間とともにランダムに変動する特徴を持つことを初めて明らかにした。また、非等方なニュートリノ放射を起源とする重力波の従来の評価方法の問題を指摘し、レイ・トレース法に基づく新たな評価法を提示した。重力波スペクトルには超新星爆発を駆動する流体力学不安定性の時間変動スケールと一致する100ヘルツ付近にピークが現れることを示し、重力波の観測が爆発のメカニズムを解明する上で欠かせないことを明らかにした。平成20年度において、実施計画書で予定していた課題を以下の通り遂行し、計画されていた以上の研究成果を挙げることができた。以下、交付申請書に記載された研究テーマに従って研究成果を述べていく。(1)三次元数値シミュレーションによる超新星爆発メカニズムの解明当初の計画に沿って、現実的な状態方程式、近似的扱いながらもニュートリノ輸送の効果も取り込んだ、3次元の超新星数値コードの開発を行うことができた。このコードを用いて、3次元の超新星シミュレーションを行なうことで、SASIと呼ばれる流体不安定性がニュートリノ加熱メカニズムと相まって、爆発メカニズムに本質的であることを世界に先駆けて指摘できた。さらに、星の自転のSASIに及ぼす効果を調べた結果、SASIによって非軸対称モードが誘起されることを明らかにした。その上で、この非軸対称モードが原始中性子星にスピンを与えられる可能性を指摘できた。さらに、爆発後生成される原始中性子星の進化の理解に欠かせない、フルに一般相対論な枠組みの数値スキームを開発して、平衡形状について系統的に調べた。(2)非球対称超新星におけるニュートリノ放射起源の重力波波形テンプレートの構築上記の3次元シミュレーションの結果に基づき、超新星から放射される重力波の評価を行った。結果、二次元の場合に比べ、流体の自由度が増えるため、流体運動の非対称度が下がり、非対称なニュートリノ放射を起源とする重力波の振幅が一桁ほど小さくなってしまうことを明らかにした。一方、物質起源の重力波は、現行の重力波干渉計の検出限界内にあり、爆発メカニズムを理解する上で重要なプローブとなることが指摘できた。今年度は以下の3つのテーマに関して、当初計画していた以上の成果を得ることができた。1.超新星コアとブラックホール降着円盤の流体力学的不安定性大質量星の重力崩壊にともない普遍的に形成される定常降着衝撃波の3次元非軸対称モードに対する不安定性の数値的解析を行い、3次元的不安定は軸対称2次元的不安定よりも飽和振幅が小さいもののニュートリノ加熱に与える影響は同程度となることが明らかになった。これは、超新星爆発のメカニズムを考えるうえで大変重要な知見である。2.超新星コアからの重力波上記の3次元シミュレーションに基づき、超新星から放射される重力波が時間とともにランダムに変動する特徴を持つことを初めて明らかにした。重力波天文学が明らかにできる天文現象を具体的に指摘した点に本研究の独創性がある。3.コラプサーのダイナミクスガンマ線バーストを駆動するエネルギー供給源としては、降着円盤からのニュートリノ対消滅反応が有力候補とされていたが、過去の研究はそのエネルギー供給率を仮定しているものが殆どであった。上記のレイ・トレース法によってニュートリノ対消の反応率を正確に見積り、超新星爆発において重要と目されるニュートリノ加熱機構がガンマ線バーストエンジンにとっても重要である可能性があることを指摘した。本年度は、非対称超新星爆発の研究を更に発展させ、γ線バーストの中心駆動源の解明、中性子星の磁場進化の研究、にまで発展させることができた。以下、具体的な成果をまとめる。(1)ニュートリノ輻射輸送計算による非対称超新星爆発のメカニズムの研究ニュートリノの位相空間の自由度まで含めた輻射輸送計算を行い、従来指摘されていた流体不安定性に加え、星の自転が爆発を助けることを示すことができた。ただ依然、爆発エネルギーに関しては観測値よりも一桁ほど低いものとなっている。ニュートリノ集団振動の効果、MRIの可能性などの効果を取り入れるべくコードの修正を行った。(2)一般相対論的時空におけるニュートリノ輻射輸送コードの開発γ線バーストの中心天体のエネルギー源として、ブラックホール降着円盤からのニュートリノ対生成が注目されている。昨年度に開発を済ませた超新星用の輻射コードを一般相対論的に拡張してγ線バースト源へ適応し、ニュートリノ対生成がアウトフローを形成する条件を求めることに成功した。今後は流体コードも一般相対論的に拡張し、ニュートリノ加熱によって加速されるアウトフローのダイナミクスを明らかにしていくことを計画している。(3)中性子星磁場の崩壊過程の理論的解明

従来、中性子星はその進化に伴い、自身が有する磁場をジュール散逸によって散逸すると考えられてきた。この正当性を検討する為、粒子(PIC)シミュレーションを行った結果、電子の慣性長以下のスケールではサイクロトロン共鳴によって磁場の散逸が起こることを明らかにした。
大脳皮質視覚野における可塑的神経回路の研究

大脳皮質視覚野細胞の反応性は発達期の視覚入力により可塑的な変化を受ける。シナプス伝達の長期増強はネコの視覚野では視覚反応の可塑的変化が起きる時期に限って見られるので、視覚反応の可塑的変化の基礎となる神経機構と考えられる。従来の研究でNMDA受容体は視覚野の長期増強の発現に関与しないしないことを明らかにした。本年度は大期増強の発現へのシナプス後細胞のCa^<2+>チャンネルの関与を検討した。白質の電気刺激によって視覚野細胞に引き起こされる単シナプス性興奮性シナプス後電位(EPSP)を細胞内記録により解析した。視覚野細胞に順行性活動電位を引き起こすよりも少し強い刺激を白質に与えると活動電位の下降層に脱分極反応が付加された。この反応は、記録電極から通電し膜電位を過分極するか、脱分極しておくと消失し、T型のCa^<2+>チャンネルをかなり選択的にブロックすることが知られているNi^<2+>(100μM)を潅流液に加えると小さくなるので、T型Ca^<2+>チャンネルによって引き起こされる脱分極反応(T反応)と考えられる。条件刺激(2Hz,15分)がT反応を引き起こす場合に限って長期増強が発現し、Ca^<2+>キレーターのBAPTAを記録電極から細胞内に注入しておくと、条件刺激がT反応を引き起こしても長期増強は発現しなかった。従って、条件刺激によりT型Ca^<2+>チャンネルが開きCa^<2+>がシナプス後細胞に流入しCa^<2+>濃度が上昇することが長期増強の発現に必要と考えられる。しかし、記録電極からパルス通電することによりシナプス活動なしにT型Ca^<2+>チャンネルを活性化する刺激を2Hzで15分間加えてもEPSPには何等の変化も見られないので、シナプス後細胞のCa^<2+>濃度が上昇するだけでは長期増強を引き起こすことができず、シナプス前線維の活動が不可欠であると思われる。
高出力レーザ用イメージングパワーメータの実現に向けたイメージセンサ校正技術の開発

イメージセンサを用いたレーザパワー測定技術の構築を目指し、イメージセンサの感度評価技術および高耐力光減衰技術を開発した。測定誤差要因となる画素間感度均一性について波長1064 nmと532 nmによる評価を行い、波長と露光時間への依存性を明らかにした。プリズム底面に発生させたエバネセント波の再結合特性を利用する光減衰器を開発し10 W、φ3 mmの高出力レーザに適用して-70 dB程度以上の減衰量を確認しつつ偏光依存性と減衰器透過前後におけるビームプロファイルを評価した。減衰器とイメージセンサを組み合わせたパワーメータを構築してレーザパワー測定実験により提案原理の妥当性を検証した。本研究はCCD等のイメージセンサを用い高出力レベルのレーザパワー測定を行う「イメージングパワーメータ」の実現に向け、その要素技術であるイメージセンサの絶対感度校正技術ならびに高レーザ耐力光減衰技術の開発を目的としている。当該年度は、レーザビーム診断用として普及するCCDの感度校正技術の開発を進めるとともに、高耐力光減衰器の試作および減衰量の評価を行った。イメージセンサ感度校正技術の開発では、当初計画していた光ファイバ方式では現有設備である空間レーザ光源と光ファイバとの結合部の不安定性により測定精度向上が制限されると判断されたため絶対パワーが既知の集束空間ビームを用いる手法に計画を変更した。これにより出力1 mW1 Wで変動0.1%に出力安定化した波長1064 nmのビームを用いることで感度評価実験を行った。加えて、感度校正の不確かさ要因となるセンサ面内の感度均一性について、市販の複数台のCCD型ビームプロファイラを対象に評価を行ったところ、波長により感度分布に差異があり、特に近赤外波長域においては一部に10%に迫る不均一性を有するものがあること、また露光時間の設定によってはスミアにより検出特性が著しく劣化することを明らかにした。これらの特性は当該波長域を多用するレーザ加工の現場においてビーム診断の信頼性に関わることから、重要な知見として国際会議やセミナー等で情報発信を行った。高耐力光減衰器の開発では、二つのプリズムの底面を対向させて設置し一方をPZT並進ステージで移動させ底面間距離を制御しつつ、出力10 W、波長1064 nmのレーザ光のプリズム透過ビームをCCDカメラで観測するシステムを開発した。プリズム底面間距離によるビーム透過強度の可変を観測し、減衰量の評価により当研究で提案する手法によってOD6以上の減衰量が確保できることを確認した。本研究では、CCD等のイメージセンサを用い高出力レベルのレーザパワー測定を行う「イメージングパワーメータ」の実現に向け、その要素技術であるイメージセンサの絶対感度校正技術ならびに高出力レーザ照射下で特性が安定な高耐力光減衰器の開発を目的としている。本年度はこのうち、1)イメージセンサ感度校正用光ファイバ型標準光源の開発と評価、2)プリズムペア型光減衰法の数値解析による妥当性検証と設計試作、の二点に取り組み以下の成果を得た。1)既存の設備であるレーザ光源を光ファイバで当該実験エリアに誘導し、イメージセンサ感度校正用出力とパワーモニタ用出力に分岐する光学系を構築して光出力レベルおよび安定性の評価を行い、校正用光源としての機能を確認した。また、イメージセンサ表面に形成されるビームスポットサイズから感度校正の空間分解能の見積もるため、ファイバ先端からの出射光発散角を評価する配光測定装置を開発した。2)電磁場解析法の一種である多重多極法を用い、2個のプリズム底面間に生じたエバネセント場の結合特性と波面の伝搬に関するシミュレーションモデルを作成した。解析解との比較計算を行ってモデルの妥当性を確認しつつ、減衰器としての機能を検証すると共にその減衰特性を明らかにした。これらを元に、光学素子の仕様等実際の系における減衰器構築に向けた技術的知見を蓄積した。次年度は、上記ファイバ光源の改良と走査システムの開発を進めイメージセンサの感度校正を行う。並行して光減衰器の試作と評価を行い、イメージセンサベースのレーザパワー測定器を構築する。本研究では、レーザ加工分野で測定需要の高い近赤外波長の高出力レーザにおけるビームパワー密度の定量評価を行うための、イメージセンサを用いたレーザパワー測定技術の開発を目的とし、レーザ測定に適したイメージセンサの感度評価技術と高耐力なレーザ光減衰技術の開発に取り組んだ。前年度までに集束レーザ光を用いたアンダーフィル条件下でのCCD感度校正技術の開発とプリズム対を用いた光減衰器の原理検証を行った。当該年度は、イメージセンサを用いたレーザパワー測定における誤差要因の評価とレーザ光減衰器の評価に取り組みつつ、従来型の熱型レーザパワーメータとの比較測定を行って提案手法の妥当性を検証した。マルチモードレーザビームの測定では、センサ受光面感度の不均一性が誤差要因となる。

そこで1064 nmと532 nmの二波長において空間均一光源を構築して評価を行った。その結果Siのバンドギャップよりも長波長側の近赤外領域においては、いずれのCCDでも露光時間に依存して感度均一性の著しい劣化が生じること、露光時間の延長により不均一性が改善されること、一方でCMOS型センサでは上記の劣化は見られないことを明らかにした。これを元にCCDの電荷転送機構に由来する感度特性劣化のメカニズムを考察し学会発表を行った。レーザ減衰器の開発では、高出力レベル(1064 nm、10 W、φ3 mm)において従来型減衰器との比較評価を行った。提案手法はコンパクトでありながら-70 dB以上の減衰を与えてもプロファイルに擾乱はなくイメージセンサ前段設置用の高出力レーザ減衰器としての有効性を確認した。最後にイメージングパワーメータの感度校正を行い既存の熱型パワーメータとの比較を行って不確かさの範囲内でレーザパワー測定値の整合を検証した。レーザ放射計測本研究では、イメージセンサの絶対感度校正技術と高レーザ耐力光減衰技術を組み合わせた「イメージングパワーメータ」を構築し、10 W以上の高出力レーザのパワー測定とその精度評価を行うことを目的としている。当該年度までに、要素技術である感度校正技術と光減衰技術の開発に取り組み、それぞれ、波長1064 nmのミリワットレベルのレーザパワー絶対値を用いた感度校正法を確立するとともに、プリズム底面のエバネッセント光の再結合特性を利用した光減衰器を作製し高出力レーザによる評価実験を行って充分な減衰機能を確認した。しかしながら、当該年度は外的要因により実験用レーザ光源が使用不可能となる期間が発生し、目標達成に必要な上記の要素技術を組み合わせた10 Wレベルのレーザパワー測定、減衰前後のビーム品質評価、および既存のパワースケールとの比較による本提案技術の妥当性検証が、課題として残ることとなった。以上の理由から、上記の達成度評価区分とした。本研究では、1)光ファイバから絶対値が既知のレーザパワーを出射させイメージセンサ表面で走査して照射領域ごとの感度評価を行うファイバ型標準光源の開発と、2)出力10 W以上高パワーレベルのレーザ光を安定にイメージセンサの感度レベルまで減衰させる光減衰器の開発を目的としている。初年度は、両者についてアイデアの実現性の評価・検討に重点を置き研究開発を進めた。課題1)については光ファイバ光源の試作を行い、イメージセンサ感度測定において最大の不確かさ要因となることが予想される出力安定性について評価を行った。パワーモニタの設置により測定中の光源出力の変動を相殺することで測定精度の向上が見込まれる一方で、レーザ光源のポインティングスタビリティや光学素子の安定性に改善の余地があることが分かった。予定していたイメージセンサへの照射実験までは到達できなかった。課題2)については、当初計画していた数値シミュレーション手法(有限差分時間領域法)ではアルゴリズム上計算モデルの規模が大きくなり計算機資源の点で効率的でないとの判断から、より大規模なモデルに対応しやすい手法(多重多極法)に変更して検討を進め、実機の設計・試作に向けた技術知見の蓄積を進めた。
神経膠腫に対するG0S2遺伝子の及ぼす影響

神経膠腫は難治性原発性中枢神経系腫瘍であり、最も悪性度が高い膠芽腫の平均生存期間は16.8ヶ月と短い。二次性膠芽腫は、de novo膠芽腫に比べてイソクエン酸脱水素酵素(IDH)変異を多く認め、予後が良いことが知られていたが、IDH変異群で予後が良い機序は解明されていなかった。IDH変異神経膠腫では、DNAプロモーター領域の高メチル化(G-CIMP)を認め、G-CIMPではG0S2遺伝子の発現が低下していることが過去に報告された。G0S2は細胞周期を進行させる遺伝子として同定され、他癌腫では、G0S2の発現が低下し、浸潤が抑制されたことが報告されている。しかし、G0S2の神経膠腫の病態に対する寄与は明らかになっておらず、本研究では、神経膠腫におけるG0S2の役割を解析し、IDH変異型が予後良好である理由の一端を解明することを目的とした。昨年度までにThe Cancer Genome Atlasを解析し、神経膠腫ではIDH変異型でG0S2発現が低下し、悪性度が高いほど発現量が増加しており、G0S2低発現群で予後が良いことを解析により得た。さらに、実際の神経膠腫検体を用いてIDH変異型ではG0S2の発現が低下し、神経膠腫細胞株のG0S2の発現を低下すると浸潤能が抑制されることを同定した。最終年度では、G0S2の発現を低下した神経膠腫細胞株をマウスの脳内に移植し、正常群に比べて周囲の正常脳への浸潤が抑制され、生存期間が延長することを同定した。また、IDH変異で低下する脱メチル化酵素TET2を神経膠腫株に過剰発現させるとG0S2の発現が上昇することも同定した。以上より、IDH変異型神経膠腫では高メチル化によってG0S2の発現が低下して細胞浸潤が抑制され、予後が改善していると考えられた。さらに、これらの結果をまとめて英文雑誌に投稿し、掲載された。今年度、申請者らはThe Cancer Genome Atlas (TCGA)を解析することで、神経膠腫においてWHO分類に基づいた悪性度が高いGradeほど、G0S2遺伝子の発現量が高い事を確認した。また、神経膠腫において予後が良いIDH変異型と予後が悪いIDH野生型のG0S2遺伝子の発現を比較したところ、IDH変異を有する神経膠腫群ではG0S2発現量が低下していることを確認した。さらにこれらの神経膠腫のデータを解析したところ、G0S2遺伝子の変異は1例も認めなかった事より、G0S2遺伝子の発現量はエピジェネティックに制御されている可能性が示唆されたため、神経膠腫細胞株にIDH1変異ベクターを導入し、TET2の発現が低下していることを確認した上で、G0S2の発現量が低下していることを確認した。続いて、IDH1変異によるG0S2プロモーター領域のメチル化亢進を明らかにするために、IDH1野生型、IDH1 R132H変異型のベクターを導入した悪性神経膠腫細胞株を用いて、G0S2プロモーター領域のDNAメチル化レベルを検討したところ、IDH1R132H変異型ベクターを導入した悪性神経膠腫株でG0S2プロモーター領域のメチル化が亢進していることを突き止めた。さらに、実際に神経膠腫患者より摘出した腫瘍組織を用いて、同様にIDH1変異がある神経膠腫ではG0S2発現量が低下し、WHO Gradeが高いほどG0S2の発現が増加しているというデータを得ることが出来た。これらのデータの解析によってG0S2が神経膠腫の悪性度に関与している可能性が考慮されたため、G0S2 siRNAによって悪性神経膠腫株のG0S2の発現を抑制し、浸潤能を検討したところ、G0S2の発現が抑制された悪性神経膠腫株では浸潤が抑制されることを確認した。これらの結果は、国内、国際学会で発表した。本課題では、1神経膠腫におけるG0S2発現低下と予後改善の関連、2IDH1変異におけるG0S2プロモーター領域の高メチル化、3G0S2発現低下による神経膠腫細胞の増殖・細胞浸潤への影響、4G0S2発現低下と神経膠腫の悪性化に関与する経路の関連、5神経膠腫の新たな治療薬ターゲットとしての検討の5点を解決課題として挙げている。当初の計画通り、今年度は1、2、3の課題について取り組み、順調に実験、解析を進めることが出来、国内、及び国際学会で発表を行うことが出来たため、おおむね順調に進行していると考えられる。

しかし、G0S2の神経膠腫の病態に対する寄与は明らかになっておらず、本研究では、神経膠腫におけるG0S2の役割を解析し、IDH変異型が予後良好である理由の一端を解明することを目的とした。昨年度までにThe Cancer Genome Atlasを解析し、神経膠腫ではIDH変異型でG0S2発現が低下し、悪性度が高いほど発現量が増加しており、G0S2低発現群で予後が良いことを解析により得た。さらに、実際の神経膠腫検体を用いてIDH変異型ではG0S2の発現が低下し、神経膠腫細胞株のG0S2の発現を低下すると浸潤能が抑制されることを同定した。最終年度では、G0S2の発現を低下した神経膠腫細胞株をマウスの脳内に移植し、正常群に比べて周囲の正常脳への浸潤が抑制され、生存期間が延長することを同定した。また、IDH変異で低下する脱メチル化酵素TET2を神経膠腫株に過剰発現させるとG0S2の発現が上昇することも同定した。以上より、IDH変異型神経膠腫では高メチル化によってG0S2の発現が低下して細胞浸潤が抑制され、予後が改善していると考えられた。さらに、これらの結果をまとめて英文雑誌に投稿し、掲載された。今年度に実施した1、2、3の実験結果より、G0S2がIDH変異における悪性神経膠腫細胞の浸潤に関与していることが強く示唆された。本年度においては、実際に動物実験を行い、生体脳内においてもG0S2の発現を低下させることで、神経膠腫の浸潤が抑制されるかどうかを検討し、さらにその結果として生存期間の延長が見られるかどうかを検討する。それらの解析が終了したのちに、G0S2遺伝子の発現低下と神経膠腫の浸潤に関与する経路の関連について検討を行っていく。本年度に実施した研究結果により、G0S2遺伝子発現抑制と悪性神経膠腫の浸潤に関与する経路については様々な浸潤経路が関与する可能性が考えられるため、当初の計画よりも多くの抗体やプライマー、また薬剤スクリーニングなどが必要となることが予想される。繰り越した次年度使用額はこれらを補填するために用いる予定である。
原子間力顕微鏡を用いた赤血球のナノバイオメカニックス

本研究ではナノスケールオーダーのバイオメカニクス的観点より,人工臓器等の人工環境における流れ場(せん断応力場)が赤血球の表面微細構造に及ぼす影響に関し検討した.まず,アクリル製2重円筒回転型せん断応力負荷装置(2重円筒のギャップ:100μm)を製作し,ACサーボモータ駆動によりせん断速度10万(1/sec)まで負荷可能な実験装置を開発した.この装置に基づき,ヒツジ赤血球(Ht10,燐酸緩衝液に浮遊)にせん断応力負荷を加えた.せん断速度条件は,110万(1/sec),また,せん断時間は10秒とした.全ての実験は室温下で行った.せん断負荷後の赤血球を直ちにウシ胎児血清と混合,カバーガラス上に滴下し速乾させ原子間力顕微鏡(セイコーインスツルメンツAFM SPI3700)にて観察した.観察は大気中カンチレバー共振モードにて行い、走査範囲500nm×500nmで画像化した.その結果,(1)通常では1500(/sec)が溶血閾値と考えられ,ここではこれをはるかに上回る負荷を加えているにも係わらず,赤血球表面で明瞭なヘモグロビン分子の流出痕は検出できなかった,(2)表面粗さ値はせん断負荷とともに有意に上昇した(コントロール0/sec-4.5+-1.6nm, 10000/sec-7.4+-2.6nm, 50000/sec-11.2+-2.2nm),(3)機能分子(の集合体)と考えられる細胞膜表面の粒形状(直径数nm)には大きな変化は見られなかった,ことが分かった.以上のナノスケールオーダーでの表面構造解析結果より,人工臓器内部における流れ場を設計する際の指針とすることが可能である.本年度は,2重円筒回転型粘度計を利用した高剪断応力負荷試験機を新たに開発した.外筒直径を66mm,内筒との間隙を0.1mmとし,間隙部に血液を充填し内筒のみが回転することで専断負荷を加える.材料にはアクリル樹脂を用いることで外部から血液流れが観察出来る様にした.ヒツジ血液から遠心分離器(2500rpm,5分間,3回)にて赤血球のみを分離採取し,生理溶液にてヘマトクリット値10%に希釈し負荷実験を行った.負荷条件は剪断速度36000/sec(モータ回転速度1050rpm),負荷時間5分,室温(25°C)とした.剪断力負荷後,直ちに赤血球をウシ胎児血清によりカバーガラス上に展開固定し乾燥させAFM観察試料とした.AFM観察は大気中カンチレバー共振モードにて行い,走査範囲は赤血球全体像7μm×7μm,細胞膜の拡大像500nm×500nmとし,10個の赤血球について観察を行った.その結果,専断負荷により2種類の形状変化が生じることが分かった.一つは細胞膜上の粒形状(径20-30nm,高さ1nm)の変化であり,専断負荷により粒形状は滑らかとなり消失する傾向にあることが分かった.もう一つは細胞膜構造の変化であり,膜の全体的なうねりが負荷により大きくなることが,画像の断面曲線並びに表面粗さ値の増加(33%)より分かった.この変化は膜の裏打ち構造タンパクの変化によるものと考えられた.また表面粗さ値はヘモグロビン流出量と相関を有することが分かった.以上より専断速度負荷により細胞膜のナノスケール構造が変化することが分かり,溶血現象と関連付けられる可能性が示された.本負荷装置はACサーボモータの駆動条件をパーソナルコンピュータにて柔軟に制御することで,各種流量条件(専断力負荷条件)の設定が可能であることから,今後,各種条件下で実験を行い赤血球膜の破壊モードについて検討を行う必要がある.本研究ではナノスケールオーダーのバイオメカニクス的観点より,人工臓器等の人工環境における流れ場(せん断応力場)が赤血球の表面微細構造に及ぼす影響に関し検討した.まず,アクリル製2重円筒回転型せん断応力負荷装置(2重円筒のギャップ:100μm)を製作し,ACサーボモータ駆動によりせん断速度10万(1/sec)まで負荷可能な実験装置を開発した.この装置に基づき,ヒツジ赤血球(Ht10,燐酸緩衝液に浮遊)にせん断応力負荷を加えた.せん断速度条件は,110万(1/sec),また,せん断時間は10秒とした.全ての実験は室温下で行った.せん断負荷後の赤血球を直ちにウシ胎児血清と混合,カバーガラス上に滴下し速乾させ原子間力顕微鏡(セイコーインスツルメンツAFM SPI3700)にて観察した.観察は大気中カンチレバー共振モードにて行い、走査範囲500nm×500nmで画像化した.その結果,(1)通常では1500(/sec)が溶血閾値と考えられ,ここではこれをはるかに上回る負荷を加えているにも係わらず,赤血球表面で明瞭なヘモグロビン分子の流出痕は検出できなかった,(2)表面粗さ値はせん断負荷とともに有意に上昇した(コントロール0/sec-4.5+-1.6nm, 10000/sec-7.4+-2.6nm, 50000/sec-11.2+-2.2nm),(3)機能分子(の集合体)と考えられる細胞膜表面の粒形状(直径数nm)には大きな変化は見られなかった,ことが分かった.以上のナノスケールオーダーでの表面構造解析結果より,人工臓器内部における流れ場を設計する際の指針とすることが可能である.
関数解析的手法による位相力学系の研究

1.河村は研究代表者として3年計画の課題研究の最終年度の計画遂行のため、全般的な研究連絡を行った。カオス力学系理論とウエヴレット理論の相互作用を研究し、1999.12.2024に山形大学でwork shopを主催した。また、秋季数学会総合分科会において成果を口頭発表した。2.富山はコンパクト空間上の位相同型による力学系とそれから出来るC^*-環の構造との間の相互関係の理論について多くの成果を得た。また、2000.1.1820に京都大学数理解研究所で行われた研究会では6回の連続講演を行った。3.内田は彼自身により既に得られていたローレンツ群SO(p,q)の球面への可微分作用の構成と分類に関する研究に倣って,リイ群Sp(p,q)の4p+4q-1次元球面への可微分作用素の構成と分類に関して研究を行い,前者と類似の成果を挙げることができた。4.岡安は前年度の課題を踏襲し,同時ユニタリ伸張と多変数のvon Neumannの不等式について研究をすすめた.また,Lowner-Heinzの不等式に示唆されて,対称的なBanach^*-環における順序について種々考察した.5.森はP^n(C)への有理形写像全体の空間にある距離を導入し、除外値を全く持たない写像が超越的有理型写像の空間で稠密であることを示した。ここでは、定数写像、有理写像および、超越的有理型写像をはっきり識別できる距離を導入することが出来た。6.佐藤は局所コンパクトアーベル群上の弱型作用素について研究した。特に、コンパクトアーベル群上のFourier multiplier空間について、日本数学会総合分科会で特別講演を行った。1.河村は研究代表者として3年間の課題研究遂行のため、全般的な研究連絡を行うと共に、自分自身の研究成果として「1次元カオスカ学系とウェヴレット理論の関係」を見つけ、論文として発表した。2.富山は「作用素環の表現に対応して力学系の表現論」を考え、この二つのカテゴリーの表現論の関係を考察した。また、力学系に対応する作用素環の同型問題に付随してイデアルの研究行い、これらの結果を昨年の夏、中国およびノルウエーで行われた国際研究集会で発表した。3.内田は「極大コンパクト部分群の作用が余次元1の軌道をもつ場合に関する考察」を続け、低次元球面上の力学系の分類に帰着するという結論に達しそうである。現在までの結果については論文として発表した。4.森は「任意に与えられた超越的有理写像に対し、これを少し変形し除外超平面を持たない有理型写像に出来ること」を示し複素解析の代表的な雑誌に発表した。さらにより一般的な結果を得、中国での研究集会で発表した。5.佐藤は「コンパクトアーベル群上のフーリエマルチプライヤー空間の性質及びユークリッド空間上の弱型作用素の性質」についての結果を2編の論文として発表した。6.水原は等質型空間におけるモリ-空間の適切な定義を与え、「その関数空間上でル-ジンの面積積分、ハ-デイ・リトルウッドの極大作用素および、カルデロン・ジグモンドの最大特異積分作用素の有界生の統一的な証明」を与え論文として発表した。7.仲田、関川は「複素力学的手法」、佐野は「作用素環的方法」により位相力学系の研究し研究集会等で成果を発表した。1.河村は研究代表者として3年計画の課題研究うち第2年次の計画遂行のため、全般的な研究連絡を行うと共に、自分自身の研究としてカオス力学系理論とウエヴレット理論と相互作用を研究し、98.1.181.22北カロライナ大学で行われた研究会でその成果を発表した。なお、この研究は石油発掘技術への応用が見込まれている。2.富山は位相力学系に関係したC*