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Θ項を含む格子場の理論の数値実験およびくりこみ群による研究

ゲージ理論の非摂動的側面は格子ゲージ理論によって調べられ多くの成果が得られてきた.これまでの研究はθ項と呼ばれるトポロジカル項を含まない系が中心であったため、θ項の役割はまだ十分解明されたとはいい難い.2次元CP^<N-1>模型は多くの点で4次元QCDと共通した特徴を持ち連続極限でθ→0となる可能性が指摘されている(Schierholz).これが本当ならstrong CP対称性の破れの問題をゲージ系自身の力学的性質に帰する可能性が生まれる.θ項の存在のもとではボルツマン重みが複素数値をとり単純には数値シミュレーションは実行困難である.このプロジェクトはこの困難を回避しながら数値計算を行う方法を開発するのと平行して実空間くりこみ群の方法により非摂動的性質を明らかにすることを目的とする.トポロジカル荷電分布をまずもとめ,それをフーリエ変換することによりθ項がある場合にも適用可能な方法の開発を行う.これまで2次元における,U(1),およびcp^1,CP^2,CP^3場の理論の相構造を調べた.トポロジカル荷電分布P(Q)から直接フーリエ変換でもとめた自由エネルギーのθ依存性があるθの値の所でフラットになることを確かめた.われわれはP(Q)において最大の寄与をするQ=0からの統計誤差が深刻でこれによりフラット化が起き得ることを見いだした.Schierholzが見つけたフラット化も同様の計算法によって生じているとすると統計誤差が重要となり.相転移が原因だと結論づけるのは困難であるというのがわれわれが現在もっている評価である.連続極限での性質を調べるため個定点作用を用いた数値シミュレーションを行った.CP3模型では種々の物理量についてスケーリング則が成り立つがCP^1模型ではスケーリング則の破れが大きいという結果が得られた.θ項を持つ4次元Z_Nゲージ理論においてθ項がある場合自由エネルギーにもとづいてCardy-Rabihoviciが指摘したoblique confinementを含む新しい相構造をキャラクター展開の方法を用いて調べている.ゲージ理論の非摂動的側面は格子ゲージ理論によって調べられ多くの成果が得られてきた.これまでの研究はθ項と呼ばれるトポロジカル項を含まない系が中心であったため、θ項の役割はまだ十分解明されたとはいい難い.2次元CP^<N-1>模型は多くの点で4次元QCDと共通した特徴を持ち連続極限でθ→0となる可能性が指摘されている(Schierholz).これが本当ならstrong CP対称性の破れの問題をゲージ系自身の力学的性質に帰する可能性が生まれる.θ項の存在のもとではボルツマン重みが複素数値をとり単純には数値シミュレーションは実行困難である.このプロジェクトはこの困難を回避しながら数値計算を行う方法を開発するのと平行して実空間くりこみ群の方法により非摂動的性質を明らかにすることを目的とする.トポロジカル荷電分布をまずもとめ,それをフーリエ変換することによりθ項がある場合にも適用可能な方法の開発を行う.これまで2次元における,U(1),およびcp^1,CP^2,CP^3場の理論の相構造を調べた.トポロジカル荷電分布P(Q)から直接フーリエ変換でもとめた自由エネルギーのθ依存性があるθの値の所でフラットになることを確かめた.われわれはP(Q)において最大の寄与をするQ=0からの統計誤差が深刻でこれによりフラット化が起き得ることを見いだした.Schierholzが見つけたフラット化も同様の計算法によって生じているとすると統計誤差が重要となり.相転移が原因だと結論づけるのは困難であるというのがわれわれが現在もっている評価である.連続極限での性質を調べるため個定点作用を用いた数値シミュレーションを行った.CP3模型では種々の物理量についてスケーリング則が成り立つがCP^1模型ではスケーリング則の破れが大きいという結果が得られた.θ項を持つ4次元Z_Nゲージ理論においてθ項がある場合自由エネルギーにもとづいてCardy-Rabihoviciが指摘したoblique confinementを含む新しい相構造をキャラクター展開の方法を用いて調べている.平成10年度は,2次元CP^2模型のトポロジカル荷電分布P(Q)から,直接フーリエ変換でもとめたフリーエネルギー(「直接法」)のθ依存性が,あるθの値の所でフラットになることを確かめた.直接法でのフリーエネルギーはP(Q)の最大値であるQ=0の統計誤差からの寄与が原因でフラット化が起きうることがわかり,Schierholzが見つけたフラット化も同様の計算法によるものとすると統計誤差が重要で,「相転移」が原因だと結論づけるのは困難であるというのがわれわれが現在もっている評価である.H11年度からのこのプロジェクトでこの点に関する分析を精力的かつ注意深く行った.これまでの分析で,サイズをL=20に止めたとき,β=03.5ではトポロジカル荷電分布P(Q)∝exp(-αQ^γ)においてγ2.0であり,Gauss型分布であることが分かっている(strong coupling).β6ではγ1でNon Gaussianの特徴を示し、weak couplingと考えることができる.β4ではγ1.6で,中間結合と考えられる.強結合では分配関数はGauss型P(Q)から楕円テータ関数となることが分かりθ=πに一次相転移が現れる.これに対し弱結合ではγ1から分配関数はTschebysceff多項式の母関数型となりθ=πに一次相転移は見られない.H11年9月米山(佐賀大),Burkhalter(筑波大)を山形に招いて,集中的に議論した.

この研究連絡会では,サイズ依存性を中心に討論し,例えばβ4において,サイズL=10でγ1であったものが,サイズL=20ではγ1.6となり,L=40ではγ2となるらしいことが分かってきた.今年度はAlpha 660MHzを追加し,これまでのコンピュータとあわせ,さらに大きなサイズの系の数値実験を開始した.上述のように系のサイズによって,トポロジカル荷電分布が大きく変わる可能性があることが分かり,これは今まで調べられていない特徴なので,系のサイズ依存性をさらにくわしく調べることが必要であるとの結論に達した.この点をさらに相関距離との関連も含めて調べていきたい.H12年2月宗氏(新潟大)を招いて,格子上のフェルミオンとくりこみ群の問題について議論した.格子上の場の理論の今後の課題を考える上で有効な討論であった.θ-項をもつ系の場の理論の解析を格子場の理論により行っている.これまでに2次元CP^2,CP^3モデルについてトポロジカル荷電(Q)分布P(Q)をもとめ,そのフーリエ変換からフリーエネルギーのθ依存性を求めた.その結果θ-分布の平坦化現象が現れることが分かった.これがSchierholzが見つけたθ-分布の平坦化現象と同じだとすると,この現象は1次相転移ではなく,P(Q)のQ=0に含まれる統計誤差が原因であることをわれわれは指摘した.平成12年度は更にいろいろの格子サイズ,結合定数βについての分析を行いP(Q)のexp(-αQ^γ)型分布のγを調べた.平成12年度はdual pentiumコンピュータを導入し以前に導入したアルファマシンと合わせ解析を行っている.格子サイズはL=10L=80の広い範囲について数値実験を行った.β=4.5(弱結合)で(L=10,γ=1.04),(L=20,γ=1.19),(L=40,γ=1.43),(L=60,γ=1.85),(L=80,γ=2.0)とγの値が変遷することが分かった.γ=2は確率論の中心極限定理で理解できるが,γの下限がなぜ1.0であるのか,すなわちγ<1.0が存在しない理由は何か,普遍的,理論的根拠がありそうだが今のところ答を見出していない.これを明らかにするのは今後の課題である.各Qごとについての特徴は共同研究者であるBurkhalterによって詳細に調べられた.一方,強結合では例えばβ=0においてγ2であってこれより小さい値はとらないようである.従ってこれらの分析から,種々のβについて,(1)γはγmin(β)<γ<γmax(β)を満たし,(2)γmax(β)はβによらずほぼ2.0であり,(3)γmin(β)はβ依存性を持ち,β=小(強結合)ではγmin(β)=2.0で,β→大(弱結合)とともにγmin(β)→1.0に近づくらしいというのが今年度明らかになったことである.平成12年10月に米山(佐賀大),新野(佐賀大),Burkhalter(筑波大)を山形に招いてCP^2,CP^3モデル,Fixed Point作用,くりこみ群について討論し,さらに平成13年1月米山を招いて討論を重ねた.(1)トポロジカル項を含むCP^<N-1>模型の連続極限での性質を調べるために,固定点作用を用いた数値シミュレーションを行った.CP^3模型では種々の物理量についてスケーリング則が成り立つがCP^1
ゲインスケジューリングを用いた空気圧サーボ系の動摩擦補償制御

空気圧シリンダを利用した駆動システムでは,低速度で動作する場合,スティックスリップが発生して動作が断続的となる.そのため,スティックスリップの発生は特にサーボ機構を構成して中間位置停止を行う際に精密動作を妨げ,停止精度の著しい劣化の因となる.本研究では,位置決めのための空気圧サーボ系に対するスティックスリップの低減化を目的としたゲインスケジューリング制御,及びスティックスリップの発生に関する条件の導出を試みた.スティックスリップは摺動部の摩擦特性に大きく依存する.そこで,空気圧サーボ系の設計においては,摩擦特性の動的変動を考慮に入れ,摩擦力-速度特性曲線のこう配を時変パラメータとして扱い,線形パラメータ可変システムを構成した.さらに,この時変パラメータを直接測定することが困難なため,実験的に求めた摩擦モデルを取り入れてオンラインで推定できるようにし,それに応じて摩擦特性の変化に対応できるようなコントローラをスケジューリングすることで求め,スティックスリップの発生による性能劣化の抑制を図った.提案手法では,実験により固定ゲインの制御と比較すると,特に摩擦特性が非線形となる低速域での応答が改善され,目標値付近においてスティックスリップの抑制が実現された.また,空気圧駆動系のスティックスリップを解明するため,系の安定性とスティックスリップの発生条件について検討を行った.まず,摩擦特性を速度の任意関数として系の不安定領域と不安定化の要因の特定を試み,系の安定性が摩擦力-速度特性曲線のこう配に依存することを確認した.次いで,シミュレーションにより系の挙動を調べ,それをもとにスティックスリップの発生条件を導出し,実験結果との対比の結果,スティックスリップの発生は主としてシリンダ室内圧力の変動の度合と系の減衰性により判断できることを示した.空気圧シリンダを利用した駆動システムでは,低速度で動作する場合,摺動部の摩擦によって発生する振動がしばしばスティックスリップへと発展し,動作が断続的となる.そのため,スティックスリップの発生は,特に中間位置停止を行う際に精密動作を妨げ,停止精度の著しい劣化の一因となる.そこで本研究では,中間位置決めのための空気圧サーボ系に対するスティックスリップの低減化を目的としたゲインスケジューリング制御,及び空気圧シリンダにおけるスティックスリップの発生要因と発生に関する条件の検討を試みた.ゲインスケジューリング制御では,振動の誘因となる摩擦力の動的変動を補償するため,動摩擦力の主パラメータである速度に対する摩擦係数を時変パラメータとして扱い,線形パラメータ可変システムを構成した.ただし,動摩擦係数を直接測定することが困難なため,摩擦モデルを取り入れてオンラインで推定することとし,それに応じてコントローラを調節することでプラントの動特性の変化に追従させ,スティックスリップの発生による性能劣化の防止を図った.また,搬送負荷の質量が変化する使途が多いため,負荷質量も変動パラメータとすることによって効果的な制御を目指した.提案手法では,実験により固定ゲインの制御と比較すると,特に摩擦が非線形性を示す低速時の応答が改善され,負荷の変動も考慮に入れて設計を行えば,目標値付近においてスティックスリップの抑制が実現された.一方,スティックスリップの発生条件に関しては今後検討を行う.空気圧シリンダを利用した駆動システムでは,低速度で動作する場合,スティックスリップが発生して動作が断続的となる.そのため,スティックスリップの発生は特にサーボ機構を構成して中間位置停止を行う際に精密動作を妨げ,停止精度の著しい劣化の因となる.本研究では,位置決めのための空気圧サーボ系に対するスティックスリップの低減化を目的としたゲインスケジューリング制御,及びスティックスリップの発生に関する条件の導出を試みた.スティックスリップは摺動部の摩擦特性に大きく依存する.そこで,空気圧サーボ系の設計においては,摩擦特性の動的変動を考慮に入れ,摩擦力-速度特性曲線のこう配を時変パラメータとして扱い,線形パラメータ可変システムを構成した.さらに,この時変パラメータを直接測定することが困難なため,実験的に求めた摩擦モデルを取り入れてオンラインで推定できるようにし,それに応じて摩擦特性の変化に対応できるようなコントローラをスケジューリングすることで求め,スティックスリップの発生による性能劣化の抑制を図った.提案手法では,実験により固定ゲインの制御と比較すると,特に摩擦特性が非線形となる低速域での応答が改善され,目標値付近においてスティックスリップの抑制が実現された.また,空気圧駆動系のスティックスリップを解明するため,系の安定性とスティックスリップの発生条件について検討を行った.まず,摩擦特性を速度の任意関数として系の不安定領域と不安定化の要因の特定を試み,系の安定性が摩擦力-速度特性曲線のこう配に依存することを確認した.次いで,シミュレーションにより系の挙動を調べ,それをもとにスティックスリップの発生条件を導出し,実験結果との対比の結果,スティックスリップの発生は主としてシリンダ室内圧力の変動の度合と系の減衰性により判断できることを示した.
人口密集地域における細密な地震危険度評価

堆積平野や堆積盆地上では,地震動が増幅され,継続時間が延長され,その結果地震被害を大きくする場合があることが,地震観測,数値解析,過去の地震被害などで指摘されている.本研究では,常時微動を用いて人口の密集する市街地における沖積層の地盤の固有周期の推定,その上に建設されている構造物の固有周期を調査し,地震危険度マップを作成することを目的としている.本研究において行った事は以下の通りである.<市街地における常時微動観測)人口密集地域である甲府市中心部において測点間隔50m程度で常時微動観測を行った.その結果,地盤の卓越周期は,北から南へ行くに従い長くなる傾向があり,甲府駅北部では0.20.4秒程度と比較的短く,甲府駅南部では0.5秒程度以上になる地域がある事がわかった.<対象地域の建築物の固有周期の実測>建物の軒高さと構造種別から建築物の固有周期を推定する簡便式がある.この簡便式の妥当性を調べる旨ために甲府駅中心部の27棟の建築物において常時微動測定を行った.その結果,ばらつきはあるものの,簡便式は実測値の±0.1秒範囲にあり,簡便式を対象地域において使用可能であると判断した.<対象地域の建築物の階数・構造種別の調査>対象地域を踏査して,9520棟の建築物の階数・構造種別の調査を行った.その結果,7割が木造2階建てであり,残りはRC(SRC)ないし,Sである事がわかった.<地震危険度マップの作成>これまでに得られたデータ(地盤特性データ,建物階数データ,建物構造データ)を総合して,建物と地盤の振動の共振という視点から対象地域の地震危険度マップを作成した.また,強震時には建物の固有周期が長くなる事を考慮したマップも作成した.その結果,対象地域南部において地震危険度が相対的に大きくなる地域がある事がわかった.この事は過去の地震被害の分布とも調和的な結果である.堆積平野や堆積盆地上では,地震動が増幅され,継続時間が延長され,その結果地震被害を大きくする場合があることが,地震観測,数値解析,過去の地震被害などで指摘されている.本研究では,常時微動を用いて人口の密集する市街地における沖積層の地盤の固有周期の推定,その上に建設されている構造物の固有周期を調査し,地震危険度マップを作成することを目的としている.本研究において行った事は以下の通りである.<市街地における常時微動観測)人口密集地域である甲府市中心部において測点間隔50m程度で常時微動観測を行った.その結果,地盤の卓越周期は,北から南へ行くに従い長くなる傾向があり,甲府駅北部では0.20.4秒程度と比較的短く,甲府駅南部では0.5秒程度以上になる地域がある事がわかった.<対象地域の建築物の固有周期の実測>建物の軒高さと構造種別から建築物の固有周期を推定する簡便式がある.この簡便式の妥当性を調べる旨ために甲府駅中心部の27棟の建築物において常時微動測定を行った.その結果,ばらつきはあるものの,簡便式は実測値の±0.1秒範囲にあり,簡便式を対象地域において使用可能であると判断した.<対象地域の建築物の階数・構造種別の調査>対象地域を踏査して,9520棟の建築物の階数・構造種別の調査を行った.その結果,7割が木造2階建てであり,残りはRC(SRC)ないし,Sである事がわかった.<地震危険度マップの作成>これまでに得られたデータ(地盤特性データ,建物階数データ,建物構造データ)を総合して,建物と地盤の振動の共振という視点から対象地域の地震危険度マップを作成した.また,強震時には建物の固有周期が長くなる事を考慮したマップも作成した.その結果,対象地域南部において地震危険度が相対的に大きくなる地域がある事がわかった.この事は過去の地震被害の分布とも調和的な結果である.本研究では人口密集地域として山梨県甲府市の市街地を対象としている.第一次段階として,この地域の自由地盤上の常時微動の高密度な測定を行った結果,甲府駅北部の北側の山地を控えた地域では,地盤の固有周期は0.3秒程度以下と短く,駅南部の地域では固有周期が0.30.8秒と長くなることがわかった.この地域の土地利用状況の変遷を見てみると,駅北部の地域は16世紀以前に武田氏が支配していた頃栄え,駅南部の地域は武田氏滅亡後,徳川家の統治後に栄えた地域であり,1854年安政東海地震や1923年関東地震の際には,駅南東部の地域の木造家屋の被害が大きかった.この頃の家屋の固有周期は現在の同層の建物と比較すると長く,0.5秒以上はあったと考えられ,地盤の固有周期と建物の固有周期が同程度であり,共振作用によって建物被害が大きくなったという可能性がある.この地域の現在の建築物の固有周期を構造種類と層数から簡単に推定してみると,0.20.4秒の範囲に入っているものが多い.

したがって,次の地震では駅北部側の地域にも被害が発生する可能性がある.この地域の地震危険度の評価をより詳細なものとするために,この地域の自由地盤上において常時微動の高密度な側定をさらに続ける必要があること,建物の振動の実側などによって個々の建物の固有周期の推定精度をさらに上げること,自由地盤上での地震観測を引き続き行う必要があること,この地域の過去の地震被害の特徴を史料を基に整理すること,ボーリングデータなどの地盤資料や地質データを参考にする必要性があることを痛感した.堆積平野や堆積盆地上では,地震動が増幅され,継続時間が延長され,その結果地震被害を大きくする場合があることが,地震観測,数値解析,過去の地震被害などで指摘されている.本研究では,常時微動を用いて人口の密集する市街地における沖積層の地盤の固有周期の推走,その上に建設されている構造物の固有周期を調査し,地震危険度マップを作成することを目的としている.本研究において行った事は以下の通りである.<市街地における常時微動観測>人口密集地域である甲府市中心部において測点間隔50m程度で常時微動観測を行った.その結果,地盤の卓越周期は,北から南へ行くに従い長くなる傾向があり,甲府駅北部では0.20.4秒程度と比較的短く,甲府駅南部では0.5秒程度以上になる地域がある事がわかった.<対象地域の建築物の固有周期の実測>建物の軒高さと構造種別から建築物の固有周期を推定する簡便式がある.この簡便式の妥当性を調べるために甲府駅中心部の27棟の建築物において常時微動測定を行った.その結果,ぱらつきはあるものの,簡便式は実測値の±0.1秒範囲にあり,簡便式を対象地域において使用可能であると判断した.<対象地域の建築物の階数・構造種別の調査>対象地域を踏査して,9520棟の建築物の階数・構造種別の調査を行った.その結果,7割が木造2階建てであり,残りはRC(SRC)ないし,Sである事がわかった.<地震危険度マップの作成>これまでに得られたデータ(地盤特性データ,建物階数データ,建物構造データ)を総合して,建物と地盤の振動の共振という視点から対象地域の地震危険度マップを作成した.また,強震時には建物の固有周期が長くなる事を考慮したマップも作成した.その結果,対象地域南部において地震危険度が相対的に大きくなる地域がある事がわかった.この事は過去の地震被害の分布とも調和的な結果である.
遠心細胞培養装置の試作の研究

本研究は,当初の計画を総て満足させる成果を達成するとともに,余りある成果を得て終了することが出来た。本研究は,哺乳動物の細胞をあらかじめ定めた重力のもとで培養する装置を試作する研究である。本装置は,細胞を培養するための,高湿度(100%),恒温(37°)でしかも5%の炭酸ガスを有する環境を遠心機の中で安定して保つことが出来る環境を作ることを主たる設計思想のもとに研究を開始した。遠心機の内部を改造することは非常に困難であったので,外部に附属するかっこうで,温度制御装置,温度制御装置ならびにガス組成形成,制御装置を作り,遠心装置と結合した。ここまでの製作は容易であったが,遠心機との結合した上,で特定の機能を発するまでに多くのトラブルにみまわれた。特に遠心装置の内部に結露が生じ,培養環境を保てなくなることが多かった。しかしながらこの困難も,遠心装置の内部をテコロンで破壊したり,あるいは温度発生装置の能力をあげるとともに,制御パタ-ンを試行錯誤で考えつつ最適値を求めることによって乗りこえることが可能となった。こうして培養環境はととのえられたものの,遠心力発生装置にも多くのトラブルが生じた。その代表的なものは,加えるべき遠心力が,通常の遠心機の能力をはるかにこえる,低い値の遠心力を生ずることが求められたからである。すなわち,モ-タ-を設計値以下の回転数で,設計値以上の長時間(例えば2週間)連続して撃動させねばないなかった。しかしこれも,モ-タ-の改良,回転制御回路の導入によって解決し,求める培養装置を得ることが出来きた。この遠心培養装置を実際に用いて細胞の培養を行ったところ,十分にその性能を発揮していることが確認出来た。この装置を試作するにあたって得られた様々な知見と,この培養装置のうみだす成果を考えあわせると,本研究はその目的を十二分にあげて,成功哀に終了することとなったこと言える。本研究は本年度を初年度とする研究であるが、当初の計画に従って順調に推進され、当初目標を達成するとともに、それを上まわる成果をあげつつ進行中である。本研究の目的は、37度Cという生体内と同じ湿度そして、5%CO_2を含む適当な濃度の酸素が供給されている条件下で、可変の重力を常に加えた状態で細胞を長期間(約2週間)加培養を可能とする装置を製作するとともに、実際に可動させて様々な問題点を指摘し、それぞれの問題を解決し、結果として上記条件下で作動する安定した装置として供給出来るようにするところにある。本研究年度では、このうち、装置の第一試作段階を終え、実際に可動させ、作動にともなう問題点を列挙していくところにおいている。本装置の試作段階においては、当初は2つの異った会社の装置を連結装置によって結びつけて1つの装置として作動させることを試みたが、それぞれの装置の材質が相当に異なり、連結によるトラブルの発生が十分に前もって予想される状況であったがため、結果としてトミ-精工に2つの装置ともに発注することにした。その選択は結果として極めて適切であり、試作した装置は現在のところ円滑に作動している。とりわけ、高温、高湿度下における作動は好ましく、十分な機能が得られている。また、研究用に用いた各種の細胞も、可変重力下で、当初に予想した以上に円滑に成長し、十分な機能を持った培養装置が製作されていることに裏ずけを与えている。しかしながら、現状に問題点がないわけではない。

第一の問題点は、培養中の湿度の変動が0.2°Cと若干予想より大きいことがあげられる。これによるトラブルは今のところないが、将来的にも解決していくべきである。第二の問題点は、高湿の培養用空気にモレが若干認められることである。この解決には若干の困難はともなうものと考えられるが、相応の努力を払うことを当面の目標として研究を遂行してゆく。本研究は当初の目的を総て達成するとともに,十分なる成果をあげて終了した。本研究は,哺乳動物の細胞,とりわけ分裂性能力の少く、また生存条件のきびしい細胞(例えば神経細胞や筋肉細胞)を遠心力を加えた条件下で培養する装置の試作を目ざしたものである。こうした遠心細胞装置には様々な条件がつけられて動く装置でなければならなかった。すなわち,第一に,装置の内部は湿度が100%であり,十分な酸素と炭酸ガスが供給され,しかも37度に保たれていなければならない。また,その変動が出来る限り小さく保たれていることが求められていた。また,第二に,加えられる遠心は,10100G程度と,通常の遠心器によって得られる電力の下限をはるかに下まわわる重力であり,従って,その重力を安定的に発生するには相当の設計力と,それを実現する技術力が必要であった。しかしこうした難題がつづき,困難が予想された研究であったが,比較的容易に実現することが出来た。すなわち,遠心力の発生は,特殊な定低回転性モ-タ-と,制御用特殊電子回路の導入によって達成された。また,細胞の培養環境は,培養装置を制御する特殊回路ならびに湿度・温度制御装置に若干の改良を加えた上で導入することによって実現された。こうした培養環境は,遠心機内部に様々な障害をもたらした。すなわち,温度がモ-タ-の安定的作動に悪い作用を及ぼしていた。しかしこの障害は,特殊なテフロンパッキング,二重グリ-ス法を導入することにより解決し,当初の目的となる十分なる培養装置を試作することが出来た。更に,この作動を,実際の細胞培養に応用してみた。作動を開始した当初は,パラ-メタ-が不安定で,培養の可否が不安定であったが,数回の試行後は安定し,当初の目的の細胞を,当初計画した遠心力で培養することが総て実証された。この様に,本研究は目的を総て達成して終了することが出来た。
星間分子生成に関わるイオンー電子及び正イオンー負イオン解離性結合反応の研究

正イオンー負イオン再結合過程を逆反応の立場から見るために、光励起によるイオン対生成反応の研究を行い多くの成果が得られた。さらに、フロ-イングアフタ-グロ-/レ-ザ-誘起蛍光法により振電励起イオンの衝突脱活性の研究を行った。並行して、正イオンー負イオン及びイオンー電子再結合実験をビ-ム交差法で行うための装置の立ち上げを行った。イオン対生成過程の研究は、シンクロトロン放射光と負イオン質量分析法を用いて、OCS,SF_6,CH_4/CD_4,CF_4,CH_3X(X=F,C1,Br)等について行った。いずれの場合にも、負イオン生成の効率曲線に多数の明瞭な構造がみられ、その解析からイオン対状態とカップルしている新しいリュ-ドベリ状態が多数見いだされた。両状態間の遷移は多くの場合ポテンシャル曲面の交差回避を通して起こっていることが結論された。また、OCS→S^-+CO^+,O^-+CS^+ほかの反応において、上記のリュ-ドベリ状態以外に2電子励起の価電子超励起状態から負イオンが生成する過程があることが見いだされた。振電励起イオンの衝突脱活性実験においては、CO^+A^2Π(v=0ー2)およびN_2O^+A^2Σ^+(000),(100)の各準位のHe,NE,Ar,N_2,COとの衝突による失活過程を調べた。各場合について全消失速度定数を決定すると共に、CO^+については純粋の振動緩和、電子緩和、及び電荷移行の3つのメカニズムがあることを示し、各々についての速度定数を決定することに成功した。ビ-ム交差法装置の立ち上げは順調に進み、正イオン源のコルトロン及び負イオン源のデュオプラズマトロンの準備を完了した。
高温空気極の性能決定因子の研究

1.個体電池の反応面は電極と電解質の接触面に限定されるため、電極の有効反応面積は非常に狭くなる。そのため高温固体電解質燃料電池は作動温度が高い割りには分極が大きく、特に空気極の分極特性に改善の余地がある。本研究は固体電解質を使うことに伴う反応面積の不利を電極中に酸化物を添加することにより解消しようとしたものである。2.まづ固体電解質としてよく知られているジルコニア系、セリア系、酸化ビスマス系の三種類の粉末を白金電極に加え、空気極特性を測定した。その結果、無添加の白金電極に比べて著しく性能が向上した。この性能向上の原因を明らかにするため、電極の厚さと性能との関係を調べた。ジルコニアとセリアの添加の場合には、電極の厚さの増大による性能の向上は認められなかった。さらにパルス法による分極の遷移過程の解析結果や顕微鏡による電極表面の観察の結果から、ジルコニアとセリアを含んだ電極の内部には期待させた有効反応面は存在せず、これらの酸化物の添加効果は単に白金粒子の微細化に帰するべきものであることが分かった。一方、酸化ビスマスを含んだ電極には厚さの増大につれて性能の向上が認められた。このことは、電極がその内部にも有効反応面を持ち、液体電池と類似の作動機構により反応面が電極の厚さ方向に広がりをもつ結果であると解釈された。酸素イオン導電性酸化物以外の酸化物についても添加効果を調べたところ、。ZnO、Ga_2_3などに分極減少の作用のあることが分かった。それに対してTa_2O_5、Nb_2O_5には分極増大の効果が認められた。さらにMnO_2とCuOには電極の密着性を増す効果のあることが認められた。これらの酸化物は、酸化物極のような焼結性の低い電極材に対して優れた添加効果を示すものと期待される。
ミュー中間子の関与する原子過程の理論的研究

前年度に引続き(1)(μ^+μ^-)原子の生成過程の研究、(2)ミュー中間子分子のエネルギー準位の精密計算、(3)ミュー中間子の移動反応過程の定式化と断面積の計算、(4)(Pαμ^+)分子の発光X線スペクトルの研究を行った。(1)(μ^+μ^-)生成過程の研究では(μ^-p)+M^+や(μ^+e)+μ^-の反応から(μ^+μ^-)を得る計算を行った。われわれは量子力学的方法と古典軌道モンテカルロ法を用いた計算を行ない、両者を比較することによりその妥当性を検討した。いままで第1次ボルン近似、第1次歪曲波近似、アイコナル近似および古典軌道モンテカルロ法を用いている。この反応で1次ボルン近似が当初の予想に反してかなり良い結果を与えることが分った。(2)ミュー中間子分子のエネルギー準位の精密計算(ppμ^-)^+(ddμ^-)^+(ttμ^-)^+(d+μ^-)^+等の中間子分子の電子状態のエネルギーをスフェロイダル座標を用いて標式化し変分法で求めた。従来の計算値に較べて改良され信頼性の高い値が得られた。また長動径座標を用いた展開が良いことが示された。(3)ミュー中間子の移動反応の定式化と断面積の計算、ヤコビ座標を用いてB^+(Aμ^+)→(Bμ^+)+Aの低エネルギー領域での断面積の定式化を行い、この方法が将来速いことが分った。また古典軌道モンテカルロ法を用いて中エネルギー領域の計算を行った。(4)(pαμ^-)^+分子の発光スペクトル、先に開発した計算プログラムコードを用いて(pαμ^-)^+分子の励起状態から解離基底状態への遷移に伴なう発光X線スペクトルの計算を行った。計算の結果短波長側にあらわれるかも知れない第2の最大値は主ピークの1/30程度である。又この遷移発光確率は従来の計算のものより1折大きいことが解った。
分裂期キナーゼを標的とした新規造血器悪性腫瘍治療戦略

一つの細胞が分裂し、全く同じ二つの細胞が創られることで細胞は増殖を続ける。この分裂の過程は分裂期キナーゼという酵素群によって精密に制御されている。これらキナーゼの機能破綻により細胞が無秩序に増殖しがん化が引き起こされていることが予想される。この度我々は分裂期キナーゼの一種であるポロ様キナーゼに注目しその白血病化への関与について検討を行った。ポロ様キナーゼは正常の造血細胞と比べて、急性白血病細胞で異常にその発現が亢進していた。そしてこのキナーゼを阻害剤を用いて不活化すると白血病細胞の増殖は抑制された。これらのことから、ポロ様キナーゼは白血病細胞の増殖に関与しており、格好の治療標的分子となり得る可能性が示唆された。悪性リンパ腫患者のリンパ節標本約80例について、分裂期キナーゼの一種であるオーロラキナーゼBについてその発現を免疫組織学的に検討した。濾胞性リンパ腫やマントル細胞リンパ腫などの低悪性度リンパ腫ではその発現レベルや発現頻度は低く、一方、瀰漫性大細胞型リンパ腫やバーキットリンパ腫などの高悪性度リンパ腫細胞は高頻度に、かつ高いレベルでオーロラキナーゼBを発現していた。これら高悪性度リンパ腫細胞をオーロラキナーゼB特異的阻害剤に暴露するとその細胞増殖は抑制されアポトーシスによる細胞死が誘導された。カスパーゼ阻害剤で前処置後、リンパ腫細胞をオーロラキナーゼB阻害剤に暴露すると、細胞死は解除されたことから、オーロラキナーゼB阻害剤が誘導するアポトーシスはカスパーゼ依存的であることが明らかとなった。以上より、オーロラキナーゼBは高悪性度悪性リンパ腫の細胞増殖機構に関与しているものと考えられた。更に興味深いことに、既存の抗癌剤とオーロラキナーゼB阻害剤を併用すると相乗的に悪性リンパ腫細胞にアポトーシスを誘導することが可能であった。抗癌剤の暴露を受けた細胞では、JNKキナーゼの活性化を介してオーロラキナーゼBが更に活性化することが明らかとなった。これにより悪性リンパ腫細胞はよりオーロラキナーゼB阻害剤に感受性を獲得したと考えられる。予後不良な高悪性度悪性リンパ腫においては、オーロラキナーゼB阻害剤と抗癌剤の併用療法が有効であると思われ、臨床試験の開始が待たれる。細胞周期の分裂期は様々なセリン・スレオニンキナーゼがその発現を時間的、空間的に変えながら厳密に制御しているが、その機能破綻が染色体の不安定性をもたらし、白血病の発症、細胞増殖に関与していると想定した。そのなかでも本年度は広く分裂期に起こるイベントに関与しているpolo-like kinaseに注目して研究を行った。Polo-like kinaseは正常造血幹細胞と比べて急性骨髄性白血病(AML)細胞や急性リンパ芽球性白血病(ALL)細胞で有意に高発現をしており、白血病の発症への関与が示唆された。次に、AML細胞株NB4においてpolo-like kinaseをRNA干渉で阻害するとその細胞増殖はコントロール細胞と比べて有意に抑制された。Polo-like kinase特異的阻害剤にNB4細胞やその他のAML,ALL細胞を暴露してもその細胞増殖は顕著に抑制され、更なる研究でそれらの細胞にはアポトーシスが誘導されていることが明らかとなった。更に、急性白血病の治療に現在使用されている抗がん剤とpolo-ike kinase阻害剤を共に白血病細胞に投与すると、それぞれ単剤を投与した場合と比べて相乗的にその細胞増殖は抑制されアポトーシスが誘導された。抗がん剤のなかでもチュブリン重合阻害剤であるビンクリスティンと併用するともっとも強力に相乗効果が誘導できた。以上よりpolo-like kinaseは白血病治療において有用な治療標的分子となり得る可能性が考えられた。今回我々は細胞周期を正に制御して細胞増殖を司っているjanus kinase 2(JAK2)キナーゼに注目して、その活性化と白血病化との関連について解析を行った。当院で診断した急性骨髄性白血病(AML)患者の診断時に採取した骨髄標本(n=77)を免疫組織学的に検索したところJAK2が高度に活性化(JAK2がリン酸化していると活性化していると判断)している症例が31例[40%]存在することが明らかとなった。興味深いことにJAK2が活性化している症例では診断時の白血球数が多く(52.3x103/L vs 28.3x103/L,p<0.01)、抗がん剤治療後の寛解達成率も低いことが明らかとなった(45% vs 78%,p<0.003).更に、多変量解析を行うとJAK2の活性化は患者生命予後不良因子であることが明らかとなった。

(hazard ratio=2.213;95% confidence interval,1.212-4.041,p=0.023)(International J Cancer 2011Jan 4 in press)。我々は次に、JAK2がAMLの治療標的分子となり得るか否かをin vitroで検討した。JAK2が活性化したAML患者から採取したAML細胞をJAK2阻害剤AZ960に暴露48時間後に細胞を回収、蛋白質を抽出してウエスタンブロット法で各種蛋白質発現レベルの変化を観察した。AZ460への暴露によりcaspase3の活性化が誘導され、AML細胞にアポトーシスによる細胞死がもたらされていることが明らかとなった。これらのAML細胞では抗アポトーシス分子Bcl-xLが高発現していたが、AZ960に暴露後は有意にBcl-xLの発現が抑制されていた。近年、AMLの再発の機序の一つとして白血病幹細胞(LSC)の存在が示唆されている。LSCは細胞表面抗原CD34+/CD38-のAML細胞分画に存在するとされている。そこで我々は同一患者のAML細胞からCD34+/CD38-とCD34+/CD38+の分画を純化し、それぞれにおけるJAK2の活性化状況をフローサイトメトリーとウエスタンブロット法を用いて検討した。興味深いことにJM2はCD34+/CD38-のLSCを含む分画でより活性化していた。これらの細胞集団もAZ960に暴露することでアポトーシスが誘導され、重要なことに、既存の抗がん剤による細胞死への感受性が増強した(International J Cancer 2010 Dec2 in press)。
運動神経の軸索伸長経路の決定に関与する因子群の探索と解析

解析が最も進んでいるニワトリ胚を用い、四肢の腹側に投射する運動神経であるLMCm、および背側に投射するLMCIの両運動神経群の性質決定が確立した時期の同一個体の同一体節上の脊髄から細胞を分離し、こうして分離された単一の神経細胞からそれぞれcDNAを調製した。それぞれのcDNA中に含まれる運動神経マーカーの存在パターンを解析することにより、LMCm、およびLMCIに由来するcDNAをretrospectiveに同定した。ついで、suppressor PCR-mediated subtractionを単一細胞由来のcDNAに適応できるよう独自に改良した方法でsaサブトラクトし、LMCm細胞には発現しているが、LMCI細胞には発現していない因子が濃縮されているsubtracted libraryを作成した。さらに、このlibraryを用いて、LMCm細胞に選択的に発現している因子を、differential hybridizationによる一次スクリーニングとin situ hybridizationによる二次スクリーニングにより多数単離することに成功した。これら因子群は運動神経以外にも中枢神経系の特定領域に発現しており、各神経群の性格付けに重要な役割を果たしていることが予想された。また、運動神経選択的、LMCI選択的に発現する因子群が濃縮されたsubtracted libraryを作製し、小規模なスクリーニングを行った結果、期待される発現パターンを示す因子群が単離され、本研究のために開発した方法が普遍的に有効であることを確認した。
パネルデータを用いた固定効果が存在する下での平均動学的処置効果の推定方法の開発

本年度の研究では、前年度に開発したパネルデータを用いて固定効果をコントロールしたうえで平均処置効果を識別・推定する方法(Sakaguchi,2017)を改良し、モンテカルロ実験による推定方法の性能評価を行った。識別・推定方法の改良では、前年度に考えていた計量経済学モデルよりも処置効果の異質性を柔軟に許容した一般的なモデルを想定し、そのモデルの下で平均処置効果を識別・推定できるように識別・推定のアプローチを改良した。モンテカルロ実験では、固定効果によって個人の処置効果に異質性が存在する場合、開発した推定方法が既存の推定方法よりも有限標本下で小さなバイアスをもつことを明らかにした。また、同実験の結果に基づいて、改良した推定方法を応用する際に必要となる固定効果と相関をもつ操作変数の選択方法を提案した。本年度は、関連研究として内生的な打ち切りが存在する下で、duration analysisにおいて頻繁に使われるセミ・パラメトリックなtransformationモデルの回帰パラメータの部分識別・推測方法の開発も行った。Durationデータは、その性質上、頻繁に打ち切りを受ける。また、durationデータの打ち切りの多くは内生的であると考えられる。本研究では、内生的な打ち切りを許容した下で、セミ・セミパラメトリックなtransformation modelの回帰パラメータの部分識別集合を導出し、その推測方法を構築した。部分識別集合はHan(1987)のランク・アプローチに基づいて導出した。また、推測方法は、Andrews and Shi (2013)の条件付きモーメント不等式モデルの推測方法をモーメントがU統計量によって構成される場合に拡張することによって構築した。これらの研究成果を、数々の学会や研究セミナーなどで発表し、前者の研究成果をまとめた論文を学術雑誌に投稿した。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の研究では、時間を通して変動しない未観測因子によって政策効果や因果効果に異質性が存在する状況において、パネルデータの利用によって時間を通して変動する平均処置効果を識別・推定する2種類の計量経済学的手法(Sakaguchi,2016;2017)を開発した。既存の計量経済学手法では、政策効果や因果効果にそうした異質性が存在する場合には平均処置効果を識別・推定できなかった。本年度の研究では、そうした状況においても時間を通して変動する平均処置効果を識別・推定する方法を開発・提案した点に意義がある。Sakaguchi(2016)では、Difference-in-Differencesアプローチの拡張を通して、データの観測期間の初期には母集団の全員が処置を受けていないが最終期には全員が処置を受けているといったデータ構造を利用することによって、平均処置効果を識別・推定する方法を開発・提案した。この研究では、開発した手法の実証研究への応用として、ブラジルの州知事選挙における電子投票の導入が無効投票の削減に与えた効果を推定した。推定結果は、既存の研究で示されていた結果よりも、電子投票の導入が無効投票の削減に与えた効果を大きく示した。Sakaguchi(2017)では、時間を通して変動しない未観測因子をスカラー因子で表すことによって、平均処置効果を識別・推定する方法を開発・提案した。この方法は、モデルに一定の制約を課すものの、汎用性の高い方法である。また、開発した手法の実証研究への応用として、妊婦の喫煙が出生児の出生時体重に与える影響を推定した。推定結果は妊婦の喫煙が出生児の体重に負の影響を与えることを有意に示し、妊婦の喫煙に警鐘を与える結果となった。申請書に記載した1年目の研究計画は、おおむね予定通りに達成できた。ただし、申請書に記載したNational Longitudinal Surveysの公開データを利用して結婚期間が男性の賃金に与える効果を推定することについては、そのデータの性質が本研究で提案した推定手法にうまくなじまず、統計的に信頼のおける結果を得ることができなかった。そのため、Sakaguchi(2016)とSakaguchi(2017)では、上述の通り、それぞれ異なるデータを利用をして異なる政策や事象の効果の推定を行った。

また、推測方法は、Andrews and Shi (2013)の条件付きモーメント不等式モデルの推測方法をモーメントがU統計量によって構成される場合に拡張することによって構築した。これらの研究成果を、数々の学会や研究セミナーなどで発表し、前者の研究成果をまとめた論文を学術雑誌に投稿した。来年度の研究では、Sakaguchi(2017)に理論的な不十分な点があることから、その点を改良したうえで学術誌に投稿する。その後は、Sakaguchi(2017)で開発・提案した手法の拡張として、動学的な構造をもつ政策介入の平均処置効果を識別・推定する方法の開発に取り組む。また、開発した手法の応用として、妊婦の喫煙が出生児の出生時体重に与える動学的な影響の推定を行うことを考えている。29年度が最終年度であるため、記入しない。
特許ライフサイクルから見た技術的競争地位と特許の利用行動に関する研究

(1)調査票調査を集計し、その集計データを利用して特許利用戦略についてライフサイクルという時間軸で分析を行い、論文にまとめた。(2)技術的競争地位と特許利用の行動について、(1)と同じように調査票調査を集計し、その集計データを利用して予備的な分析にとどまった。(3)研究者用データベースである特許データベースから分析に必要なデータ項目を抽出し、財務データと接続することでデータベースの構築を図った。(4)特許利用戦略と企業の優位性との間にどのような関係があるのかに関して予備的な分析を行った。22年度の主たる研究実施目標は次の5点からなる。(1)文献サーベイ:『Economics of Patents』を中心として、特許利用行動に関するいくつかの論文をサーベイし、整理し比較検討する。(2)理論モデル分析:特許の取得行動について数理モデルを構築し、計量分析を行うのに必要な仮説を導出する。(3)実態調査:『特許の利用調査』を継続して調査する。(4)基本データ入力および整理:各種特許データベースを突合し、財務データを整備する。(5)「特許利用のライフサイクル」に関する分析:特許利用のライフサイクルの実態を明らかにする。これら研究実施目標に対し、22年度を通じ次のような具体的な成果があった。(A)理論モデル構築・分析日本企業の特許取得行動に関して数理モデルを構築し、その分析結果をmimeoという形でまとめた。さらなる精緻化を行い、2011年度に論文化をはかり、その後学術雑誌に投稿する予定である。(B)実態調査(ヒアリング調査)ヒアリング調査について、文章に起こした。起こした文章を論文化し、学内の論叢に投稿する予定である。(C)基本データ入力および整理米国特許についての『NBER Patent Citations Data』、欧州特許についての『PATSTAT Database』についてすぐにでも利用が可能になるように整理しデータベースを構築した。日本国特許については『IIPパテントデータベース』を整理し、現在、データベースとして構築中である。日本企業の財務データを2011年度において日経NEEDSから抽出する予定である。(D)「特許の利用行動」に関する統計分析特許の利用行動について、実際のデータを利用して簡単な統計分析を行い、論文化した。また、同成果を学会報告した。H23年度の主たる研究実施目標は次の4点からなる。(1)特許取得行動の決定要因に関する理論モデルを発展させ、それを精緻化すること、(2)質問票調査を実施済なので、そのデータを利用して予備的な分析を行うこと、(3)質問票調査データと特許データベースを突合すること、(4)(3)で整備されたデータを利用して、産業別分析を簡潔に行うことを目標としていた。これら研究実施目標に対し、H23年度を通じ次のような具体的な成果があった。(A)理論モデルの発展・精緻化特許取得行動の決定要因に関する理論モデルをH22年度に構築したが、H23年度にはその理論モデルを発展させると同時に、精緻化をはかった。今年度に学術雑誌に投稿する予定である。(B)利用特許・未利用特許の特徴に関する分析H22年度において、利用特許および未利用特許がどのような特徴を有するのかに関する簡単な分析を行い、DPにまとめたが、本年度はその分析の精緻化をはかった。H24年度に学術雑誌に投稿する予定である。(C)質問票調査データと特許データベースを突合米国特許・欧州特許については、必要なデータを抽出しすぐにでも利用が可能になるように整理しデータベースを構築した。日本国特許については商用データベースを購入し、現在、データベースとして構築・整備中である。(D)「特許の利用行動」に関する産業分析本年度については産業別の未利用率のデータを整備したことにとどまった。来年度以降に分析を実施し、論文化予定である。(E)その他企業の特許出願戦略について分析を行い、商経論叢に投稿し、掲載された。また、特許利用戦略の分析枠組みの精緻化をはかり、産業経理に投稿・掲載された。そして、OECD/USPTO/EPO/JPOが共催した国際カンファレンスにおいて、特許の藪が企業の特許利用行動に対してどのような影響を与えるのかといった分析内容を報告した。H24年度の主たる研究実施目標は次の4点からなる。(1)国内未利用率と企業の収益率との関係に関する研究について、分析を実施し、原稿化を図ること、(2)国内未利用率と海外未利用率との関係に関する研究について、分析を実施し、原稿化を図ること、(3)特許利用のライフサイクルに関する研究について、分析を実施し、原稿化を図ること、(4)(1)から(3)までに関するヒアリング・意見交換を目標としていた。これら研究実施目標に対し、H24年度を通じ次のような具体的な成果があった。(1)については別に述べるように、「未利用特許と企業の収益性に関する統計学的分析」というタイトルでDPにまとめた。

(2)については、本年度については国内未利用率と海外未利用率との関係について先行文献調査にとどまった。来年度以降に分析を実施し、論文化予定である。(3)については、別に述べるように、特許のライフサイクルと製品ライフサイクルがどのような関係にあるのかに関する簡単な分析を行い、研究・技術計画学会及び日本知財学会において、報告を行った。(4)については、ベルギーで行われたEPIP学会で参加・報告、韓国で行われたAPIN学会に参加、フランスで行われたPSDM学会に参加し、海外若手研究者と意見交換を行った。H23年度の主たる研究実施目標は次の4点からなる。(1)特許取得行動の決定要因に関する理論モデルを発展させ、それを精緻化すること、(2)質問票調査を実施済なので、そのデータを利用して予備的な分析を行うこと、(3)質問票調査データと特許データベースを突合すること、(4)(3)で整備されたデータを利用して、産業別分析を簡潔に行うことを目標としていた。第1に、目標1について、H23年度には特許取得行動の決定要因に関する理論モデルを発展させると同時に、精緻化をはかった。今年度に学術雑誌に投稿する予定である。第2に、目標2について、本年度は利用特許および未利用特許がどのような特徴を有するのかに関する分析の精緻化をはかった。H24年度に学術雑誌に投稿する予定である。第3に、目標3について、米国特許・欧州特許についてはデータベースを構築した。日本国特許については商用データベースを購入し、現在、データベースとして構築・整備中である。最後に、目標4について、本年度については産業別の未利用率のデータを整備したことにとどまった。24年度が最終年度であるため、記入しない。2012年9月にベルギーで開催される7th Annual Conference of the EPIPAssociationに(acceptされたなら)報告者といった形式で参加し、国内外からの研究者から本研究課題に対するアドバイスをもらいつつ、研究を推進していく予定である。また、2012年11月にフランスで開催されるPatent Statistics for Decision Makers2012に(acceptされたなら)報告者といった形式で参加し、国内外からの研究者から本研究課題に対するアドバイスをもらいつつ、研究を推進していく予定である。また、2012年8月に米国ウィスコンシン州立大学マディソン校ロースクールのShubha Ghosh教授に本研究課題に対する意見をヒアリングする可能性も考慮している。