hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
C型肝炎ウイルスの培養細胞と生体での増殖能の比較と慢性化機序の解明

培養細胞で作製したJFH-1ウイルスとそのJFH-1株が分離された患者血清をチンパンジーに接種し感染実験を行った。感染が成立したJFH-1株に認めた変異をJHF-1株に導入し、それらの変異がJFH-1株の培養細胞での感染増殖に与える影響を検討した。その結果、これらの変異を導入するとJFH-1株の培養細胞内での増殖は低下するが、ウイルス粒子の生成効率は亢進していた。これらの変異のJFH-1株に与える影響は、HCVのチンパンジーでの感染に関与していると考えられた。培養細胞での感染増殖が可能なHCV JFH-1株が分離された患者血清を用い、チンパンジーへの感染実験を行った結果、培養細胞由来JFH-1ウイルスは接種後短期にウイルス排除が認められたのに対し、JFH-1株患者血清接種チンパンジーでは感染が遷延化していた。そこで、患者血清接種チンパンジーからHCVを分離し、全ORF領域の塩基配列を確認したところ、感染後期ではJFH-1株と比べ17個の変異を認め、これらの変異が感染の遷延化に関与していると考えられた。そこで、これらの変異を持ったJHF-1株を作製し、培養細胞中での複製能を比較してみたところ、この生体内適応変異株は培養細胞内に導入すると通常のJFH-1株に比べ細胞中でのウイルス量が低く、培養上清中でのウイルス量は高いという結果であった。レプリコンを用いた検討では、この適応変異株では培養細胞中での増殖能は、通常のJFH-1株に比べ低下していた。さらにHCVレセプターを発現していない細胞を用いシングルサイクルウイルス生成システムでその特徴を詳細に検討してみたところ、この適応変異株は細胞内での低い複製能に関わらず、感染性ウイルス粒子の組立てが増強していることがわかった。今後は、さらに生体内での増殖能の検討のため、ヒト肝細胞移植マウスでの感染実験を行い、さらに宿主に与える影響の検討のため適応変異株が感染している状態での宿主細胞のアポトーシスに与える影響も明らかにしていく予定である。培養細胞にて作製したJFH-1ウイルス、及びJFH-1株が分離された劇症肝炎患者急性期血清を二頭のチンパンジーにそれぞれ接種し、感染したHCV JFH-1株の全ORF領域の塩基配列を確認した。同定された変異をJFH-1株に導入し、その変異を持ったJFH-1株の培養細胞内での感染増殖能を比較検討した。培養細胞由来JFH-1ウイルスおよび患者血清ともにチンパンジー接種によりHCV RNA陽性となったが、ALT上昇は認めなかった。培養細胞由来JFH-1ウイルス接種チンパンジーではHCVは接種後約8週で排除されたが、患者血清接種チンパンジーでは接種後34週目までHCV RNA陽性であり、やや遷延化した経過をとった。そこで、患者血清接種チンパンジーに感染しているHCVの塩基配列を確認したところ、接種23週後に17個の非同義置換が同定された。これらの変異をJFH-1株に導入し、培養細胞内での増殖能を検討した結果、このJFH-1変異株では通常のJFH-1株に比べ、培養細胞内での増殖複製能は低かったが、ウイルス粒子生成効率が高く、その結果培養上清中に放出されるウイルス粒子量は高値を示した。さらにこのウイルスの感染細胞のアポトーシス誘導による反応性を検討した結果、変異株感染細胞ではアポトーシスが抑制されていた。HCV JFH-1株が分離された患者血清を接種したチンパンジーから得られた変異株は、培養細胞内では増殖効率は低かったがウイルス粒子生成効率が高く、その結果としてより多くの細胞に感染が拡大した。さらにこの変異株はアポトーシス抑制作用を持ち、生体内での変異により獲得されたこれらの機能が慢性感染の成立機序に関わっている可能性が示唆された。C型肝炎ウイルス(HCV)感染は成人感染でも高率に慢性化することが知られているが、この機序は未だ明らかでない。そこで、HCV JFH-1株のチンパンジー感染実験において、生体内で遷延感染を起こした株での変異が、培養細胞内での複製増殖および細胞死に与える影響を検討することでこのウイルスの持続感染機序の解明を試みた。同定された変異をJFH-1株に導入し、それらの変異がJFH-1株の増殖に与える影響を検討した。チンパンジー内での適応変異を持った株では通常のJFH-1株に比べ、増殖複製能は低いが感染性ウィルス粒子の生成効率が高く、その結果培養上清中に放出されるウイルス量が高値となっていた。さらにこれらのウイルスの感染細胞のアポトーシス刺激に対する反応性を検討した。

チンパンジー感染実験で得られた変異株の感染細胞では通常のJFH-1株感染に比べ、TNF-αやFAS ligandなどのサイトカイン投与によるアポトーシス誘導が強く抑制されていた。HCV JFH-1株が分離された患者血清を接種したチンパンジーから得られた変異株は、培養細胞内では増殖効率は低かったがウイルス粒子生成効率が高く、その結果多くの細胞に感染可能であった。さらにこの変異株はサイトカインにより誘導されるアポトーシスの抑制作用を持ち、生体内での変異により獲得されたこれらの機能がHCVの慢性感染の成立機序に関わっている可能性が示唆された。
超高回収・高選択的レアメタル捕集材料を用いた都市鉱山完全リサイクルシステムの開発

本研究では、複数のレアメタル捕集材料を段階的に組み合わせた効率的な都市鉱山リサイクルを目的に、様々な高選択的・高回収レアメタル捕集材料の開発を検討した。高選択的捕集材料については、メラミンシアヌレート超分子が金属混合水溶液中から選択的にPdを捕集できることを見出した。高回収捕集材料では、トリチオシアヌル酸とメラミンの水素結合を介した自己集合を利用することにより、使用する材料1 gに対してPdを1.25 g捕集できる事を明らかにした。さらに有機溶媒中でのレアメタル捕集を目的に、テトラアミンとジオールの水素結合を介した自己集合により、PdとCuを高収率(99%)で捕集できることを明らかにした。本年度は、都市鉱山回収リサイクルに用いる超高回収量レアメタル捕集自己集合体の開発を行った。本研究では、トリチオシアヌル酸(TCA)とメラミンの水素結合を介した自己集合によるレアメタル捕集を検討した。TCAを金属塩水溶液に溶解させることで効率よく金属イオンに配位させ、メラミンを加えることでTCA-金属錯体と水素結合を形成し、自己集合体が沈殿することを利用した簡便かつ効率的なレアメタル捕集システムの開発を検討した。Pdイオンの水溶液にTCAを加えパラジウムに配位させ、室温で1時間撹拌後メラミン水溶液を加えると集合体が形成され沈殿物が得られた。沈殿物をろ過により分離し、Pd回収率を原子吸光光度計により測定したところ96%と高い回収率が得られた。このことから、TCAを用いることで均一系で効率良くPdイオンに配位させることができ、その後メラミンを加えることで集合体が沈殿し、ろ過によりPd(II)含有集合体を簡便に分離できることが明らかとなった。本システムのPd回収における回収速度を調べたところ、10秒以内に回収が完了し極めて速いことが分かった。また、TCA-メラミン集合体のPd(II)回収における濃度効果を検討することで最大回収量を決定した。その結果、使用したTCAとメラミン合わせて1gに対して1.25gのPdを回収できることが分かった。この最大回収量は他の回収材料と比較しても世界最高であり、非常に高い回収能を示すことが明らかとなった(文貢値:0.01-0.595 g/g)。以上のことから、Pdには高い回収能を示すことが分かったので、他の白金族元素(白金、プラチナ等)の回収挙動を検討していく予定である。昨年度までに、トリチオシアヌル酸とメラミンの水素結合を介した集合体形成をレアメタル捕集に利用したところ、使用したトリチオシアヌル酸とメラミン合わせて1gに対して、1.25gパラジウムを捕集できる超高回収自己集合体の開発に成功した。今年度は高選択的捕集材料の開発を目的に、メラミンシアヌレートのPdイオン吸着挙動を検討した。メラミンシアヌレートによる金属吸着は従来の高分子吸着材と比較して、単一の配位官能基(メラミンのイミン窒素)を有するため吸着選択性が高くなることが予想される。また、単位重量あたりの配位サイトの割合が高いことから吸着量が多く、分子運動性の高さから吸着速度も速くなり高効率な金属吸着材料としての応用が期待できる。本研究では、6種類の金属混合溶液中で金属吸着選択性を検討した。Pd(II), Mn(II), Co(II), Ni(II), Cu(II)がそれぞれ10ppmとなるように混合水溶液を調整し、吸着実験を行った。メラミンシアヌレートを混合水溶液中で20時間撹拌したところ、Pd(II)を選択的かつ高収率(100%)で吸着できることが分かった。メラミンシアヌレートがPd(II)を選択的に吸着できたのは、金属イオンの配位サイトであるメラミンの第3級アミンがソフトなルイス塩基であり、親和性の高いソフトなルイス酸であるPd(II)が選択的に吸着できたものと考えられる。また、メラミンシアヌレートを用いたPd(II)吸着におけるリサイクル性を検討した。3回リサイクル実験を行った結果、高い吸着率を維持し(90%以上)、ほぼ100%のPdをメラミンシアヌレートから脱着できた。従って、メラミンシアヌレートはリサイクル可能な高効率吸着材料として有効であることが示された。本研究の目的である都市鉱山サンプルの完全回収から、第一に、超高回収量捕集自己集合体により白金族元素を回収した後、第二に、高選択的捕集材料により回収する。平成26年度では超回収量捕集自己集合体を開発し、平成27年度では高選択的捕集材料の開発を成功したことから、順調に進んでいる。提案者はこれまでに,超高回収量レアメタル捕集材料(平成26年度)と高選択的捕集材料(平成27年度)を開発した.これらは水溶液中での捕集が可能であり,これらに加えて有機合成廃液等の有機溶媒中のレアメタルを捕集する材料を開発できれば,幅広い都市鉱山からのレアメタル捕集が可能となる.そこで本研究では,トリス(2-アミノエチル)アミン(tren)と1,4-ビス(ヘキサフルオロ-α-ヒドロキシイソプロピル)ベンゼン(1,4-HFAB)の水素結合による集合体形成を利用した有機溶媒中でのレアメタル捕集を検討した.さらに,有機合成反応後の金属触媒の回収を試みた.本研究では,汎用性金属触媒である酢酸パラジウムの捕集を検討した.

まず,酢酸Pd(II)の1,2-ジクロロベンゼン溶液を70°Cに加熱して,集合体を加えた水素結合が切断され均一系となり,10秒撹拌後冷却することで水素結合が再生しPdを捕集した集合体が沈殿物として得られた.沈殿物をろ過により分離し金属捕集率を求めたところ,捕集率は99 %以上であった.実際の応用例として鈴木カップリング反応後のtren/1,4-HFAB集合体を用いたPd触媒の回収を検討した.酢酸パラジウム触媒存在下,ヨードベンゼンとフェニルボロン酸の反応を1,2-ジクロロベンゼン中80°Cで20時間行った.反応終了後,同温にてtren/1,4-HFAB集合体を加えて溶解させ1時間撹拌した後,0°Cで2時間冷却し集合体を沈殿させ,ろ過により分離した.原子吸光光度計により捕集率を測定した結果,パラジウム触媒は99%以上捕集できることが分かった.さらに,ろ液を溶媒留去し,残渣を再結晶することで生成物を77 %で単離することができた.このことから本システムは,鈴木カップリング反応におけるPd触媒と生成物を効率的に分離できることが明らかとなった.本研究では、複数のレアメタル捕集材料を段階的に組み合わせた効率的な都市鉱山リサイクルを目的に、様々な高選択的・高回収レアメタル捕集材料の開発を検討した。高選択的捕集材料については、メラミンシアヌレート超分子が金属混合水溶液中から選択的にPdを捕集できることを見出した。高回収捕集材料では、トリチオシアヌル酸とメラミンの水素結合を介した自己集合を利用することにより、使用する材料1 gに対してPdを1.25 g捕集できる事を明らかにした。さらに有機溶媒中でのレアメタル捕集を目的に、テトラアミンとジオールの水素結合を介した自己集合により、PdとCuを高収率(99%)で捕集できることを明らかにした。本研究の目的である都市鉱山サンプルの完全回収では、第一に、超高回収量捕集自己集合体により白金族元素(Pd, Pt, Rh等)を回収した後、第二に、高選択的捕集材料により白金族以外の元素(Li, Co, Ni, Mn等)を回収する。平成26年度では超回収量捕集自己集合体の開発に成功し、本年度では高選択的捕集材料の開発を遂行できる予定であることから、おおむね順調に進んでいると判断した。平成27年度では、レアメタルを高選択的に吸着する自己集合体の開発に成功した。例えば、パラジウム吸着において、他の金属(Mn(II), Co((II), Ni(II), Cu(II))との混合溶液で選択的かつ高収率で吸着することに成功した。そこで、平成26年度に開発した高回収量自己集合体と合わせて、都市鉱山サンプルからのレアメタル段階的捕集を検討する。第一に、白金族を高選択的かつ簡便に分離できる高選択性自己集合体により回収する。第二に、段階的に金属種選択範囲が広くなる超高回収量自己集合体を用いて白金族以外のレアメタルの回収を行う。環境化学1.平成26年度では、レアメタルを高回収量で捕集する自己集合体の開発に成功した。例えば、パラジウム回収において、使用した材料の重量あたりの金属回収量は世界最高である。また、回収可能な金属選択範囲が広い傾向が見られているが、網羅的には解析できていない。そこで、高回収量捕集自己集合体のレアメタル捕集選択性を検討し、本リサイクルシステムでの高選択的捕集材料の前に使用することにより、半導体基板などからの取りこぼしのないレアメタル回収を目指す。具体的なターゲットとしては、白金族元素(Pd, Pt, Rh等)の選択性を検討する。2.高回収量捕集自己
「日本的」学級システムの成立に関する研究-教育評価史の視点から-

明治期初等教育における学級の成立過程について、主に進級制度に焦点をあてて検討を行った。1明治前期の等級制は、制度理念としては、学力到達度を厳格な試験によって測定しその成績によって生徒を、学力等質にグルーピングしようとした。しかし、実態は、学力以外の評価、例えば日常の出席、行状、学習態度などが進級試験の成績に加えられ、かつ合級制が常態化しいて、進級基準は曖昧にされる傾向にあった。1881年以降の徳育重視策ー修身科の進級試験では約5割が平素の行状点、1886年には人物査定法が採用ー、一年進級制(1885)、合級制の制度的認知(1886)といった動向が、これに拍車をかけた。2 1891年学級制がはじまるが、進級に関しては1901年までは試験による進級制度であった。しかし「平素ノ学業行状」をも斟酌するという規程のもとで、進級、卒業認定における試験の重要度は後退し、学力到達度の測定は曖昧にされる傾向が更に強まった。3就学率向上による学校規模の拡大により、学年別学級が成立する。その背後には1901年、試験による進級、卒業認定が廃止されたことがある。進級基準を曖昧にすることで年齢別学年別の学級集団が成立した。4総じて、合級制、単級制、に端的に現れているように、正教員の担当する児童集団は一貫して学力異質集団であった。等級制では、これを主に等級(学力)によって区分し、学級制では主に学年(年齢)によって区分した。1900年頃以降、同一学年の学級内部における学力別グルーピングが実践されるが、区分形態としては、それ以前のグルーピングを引き継いでいるにすぎない。なお、生徒集団の生活集団としての教育的意味については学級制において発見されるが、学習集団としての教育的意味は、未だ発見されていない。藩校・私塾および明治前期小学校における等級制と、そこにおける訓育・管理評価の実態について、資料の蒐集とその検討を行った。試験制度と結びついた藩校における等級制は、明らかに知的な内容の習得の度合いによってグル-ピングする能力主義的な制度だが、他方で、「勤惰」等の評価や年齢を考慮した評価をを加味していたこと、明治前期の小学校における等級制についても、制度としては、学力の程度によりグル-ピングし、厳格な試験により進級させるものではあったが、他方で、(1)いわゆる「合級制」が常態化しており、実態としては一教師の担当する生徒は学力異質の生徒グループであった、(2)学力以外の評価がかなり頻繁に行われ、進級に際してもこれを加味していたことを明らかにした。(2)の学力以外の評価とは具体的には、学制期に於いては、「日課優劣表」、教育令期においては「勤惰行状表」、「行状簿」「性質品評表」などと呼ばれる学校帳票類に記される、学習態度を含む日々の日常的学業評価、行状、品行、出欠など訓育・管理面での評価である。明治後期に成立する、年齢を基準としたグル-ピングと「自動進級制」を特徴とする日本の学級制度は、学校教育の中心的機能を徳育に置くものと考えられる。従来あまり重視されてこなかったが、等級制から学級制度への移行の背後には、明治前期およびそれ以前の試験制度に支えられた等級制内部における、訓育・管理の評価実態に現れた訓育・管理重視の動向が存在するものと考えらる。

1明治前期の等級制は、制度理念としては、学力到達度を厳格な試験によって測定しその成績によって生徒を、学力等質にグルーピングしようとした。しかし、実態は、学力以外の評価、例えば日常の出席、行状、学習態度などが進級試験の成績に加えられ、かつ合級制が常態化しいて、進級基準は曖昧にされる傾向にあった。1881年以降の徳育重視策ー修身科の進級試験では約5割が平素の行状点、1886年には人物査定法が採用ー、一年進級制(1885)、合級制の制度的認知(1886)といった動向が、これに拍車をかけた。2 1891年学級制がはじまるが、進級に関しては1901年までは試験による進級制度であった。しかし「平素ノ学業行状」をも斟酌するという規程のもとで、進級、卒業認定における試験の重要度は後退し、学力到達度の測定は曖昧にされる傾向が更に強まった。3就学率向上による学校規模の拡大により、学年別学級が成立する。その背後には1901年、試験による進級、卒業認定が廃止されたことがある。進級基準を曖昧にすることで年齢別学年別の学級集団が成立した。4総じて、合級制、単級制、に端的に現れているように、正教員の担当する児童集団は一貫して学力異質集団であった。等級制では、これを主に等級(学力)によって区分し、学級制では主に学年(年齢)によって区分した。1900年頃以降、同一学年の学級内部における学力別グルーピングが実践されるが、区分形態としては、それ以前のグルーピングを引き継いでいるにすぎない。なお、生徒集団の生活集団としての教育的意味については学級制において発見されるが、学習集団としての教育的意味は、未だ発見されていない。
過疎地域の独居高齢者の社会的資源とサービスへの接近と利用-社会的ネットワークとの関連-

本研究では、過疎地域に在住する高齢者が自立した生活を送るためには、地域とのつながりが重要であるとの視点から、日常生活でのサポート授受の注目し、過疎地域に在住する高齢者の社会的ネットワークの規模と構成を検討した。本研究の調査結果から、ソーシャルサポート・ネットワークの構造が、同居及び別居の家族・親族という資源の利用性に大きく規定されていることが明らかとなった。本調査の対象高齢者たちは、半数以上が高齢者のみの世帯であり、既婚子が町内居住である比率はきわめて低いものの、また既婚子が町内までの範囲に居住している比率は低いものの、親しい家族・親族が町内までの範囲にいる比率は高い。ネットワーク規模は、一番親しい家族・親族が町内までの範囲に在住する場合に大きく、とりわけ手段的サポートで顕著であった。人口の流動性が低く、町内移動が主で、町内の継続居住年数が長いことから、取り結ばれる社会的ネットワークは、親族関係、近隣関係、友人関係が重複する場合も少なくないことが推察され、こうした地域特性が、地域社会における互助意識と互酬性を高く維持させていることが示唆された。多くの生活課題の処理において、家族や親族の比重が高いという本調査の結果は、機能の未分化の維持につながる構造的制約性の高さを示唆するものである。本調査結果から、同居の家族・親族という人的資源が乏しいソーシャルサポート・ネットワークでは、別居の家族・親族、近隣、友人など他の人的資源に対しニーズの充足の「補償の序階・代替性」が認められた。福島県大沼郡金山町に居住する一般高齢者(要介護高齢者と在施設高齢者を除く)を対象とし、過疎地域在住高齢者の公的サービスへのニーズを資源とのかかわりから検討した。公的サービスのニーズを測定する指標には、「公的サービスに対する知識」「介護が必要になった時どのように生活したいか」「充実すべき施策」を、公的サービスへのニーズに関連する資源の測定には「近隣関係の緊密さ」「生活動作の支障の有無」、「世帯構成」、「緊急時の連絡先」を選び、「資源の多寡で公的サービスのニーズに差異が生じる」という仮説の下で検討を行った。近隣関係が緊密であると公的サービスに関する知識が豊富であることから、公的サービスに関する知識は近隣関係のネットワークから得られていることが示唆された。近隣関係が緊密であると在宅介護希望が高く、保健福祉サービスへのニーズが高いことが示された。また、保健福祉サービスへのニーズは、三世代世帯において高くなかったことより、家族資源の大きい三世代世帯では、自助努力も可能であることが示唆された。さらに「生活行動への支障がない」という高齢者本人のもつ資源が公的サービスへのニーズと関連していることが明らかになった。すなわち、生活行動への支障がない場合に保健福祉サービスへのニーズが高く、このことから生活行動に支障がない場合は、在宅生活への希望が高いことが示唆された。これらより、在宅生活のための公的サービスへのニーズは「近隣関係が緊密」、「親族が緊急連絡先」、「親族が緊急連絡先の夫婦のみ世帯」、「生活行動に支障がない」、という資源と関連していることが明らかになった。

人口の流動性が低く、町内移動が主で、町内の継続居住年数が長いことから、取り結ばれる社会的ネットワークは、親族関係、近隣関係、友人関係が重複する場合も少なくないことが推察され、こうした地域特性が、地域社会における互助意識と互酬性を高く維持させていることが示唆された。多くの生活課題の処理において、家族や親族の比重が高いという本調査の結果は、機能の未分化の維持につながる構造的制約性の高さを示唆するものである。本調査結果から、同居の家族・親族という人的資源が乏しいソーシャルサポート・ネットワークでは、別居の家族・親族、近隣、友人など他の人的資源に対しニーズの充足の「補償の序階・代替性」が認められた。
急性骨髄性白血病の微小残存病変検出システムの確立と白血病幹細胞の同定

本研究では免疫学的手法(多次元フローサイトメトリー法)を用いて従来の顕微鏡による形態学的判定では同定できないレベルの急性骨髄性白血病(AML)の微小残存病変(MRD)を同定するという、臨床試験に直結する、新しい検査方法を開発することを目指す。白血病細胞株の系で16種類の抗体を用いて、104個に1個のMRDが検出可能な系を確立し、現在、小児AML臨床試験登録症例の細胞を用いて検討を開始した。小児急性骨髄性白血病(AML)における微小残存病変(MRD)検出システムをフローサイトメトリー(FACS)法にて確立し、小児白血病リンパ種グンレープ(JPLSG)臨床試験の中央診断施設として、小児AML治療成績の向上の貢献している。MRD定量システムを世界に先駆けて確立したSt.Jude小児病院の研究室(現在、国立シンガポール病院に研究室移転)に赴き、その技術を学び、三重大学研究室で小児AMLにおけるMRD検出システムの確立に取り組んだ。これまでに、多次元FACS法を用い、FITC/PE/PE-Cy7/PerCP/APC-H7で標識された16種類の抗体(CD4,7,11b,13,15,19,33,34,38,41,45,56,117,133,HLD-DR,anti-NG2)を組み合わせて、正常骨髄細胞に混合した白血病細胞株を10^4個に1個の精度で同定可能であることを確認した。また、京都大学医学部附属病院検査部においても、同様のMRD検出システムを導入するために、研究代表者の研究室に所属している、京都大学医学研究科人間健康科学系専攻検査技術科学コース大学院生(中村麻姫)が2度にわたり三重大学同研究室で研修を受はた。現在、小児AML患者検体(初発時、化学療法後)を用いて、MRD検出率を確認しており、平成24年度中に開始される再発AMLに対する臨床試験(AML-R11)において三重大学と京都大学で中央診断施設として検査を施行する。またダウン症候群に合併したAML(AML-DS)におけるFACSによるMRD検出システムの確立にも取り組んでおり、平成24年度中に開始されるAML-DSに対する臨床試験(AML-D11)においても、中央診断施設として検査を施行する。今後、再発AML,AML-DS検体で検出したMRD分画細胞を、免疫不全マウスで増殖し、抗癌剤感受性試験等、検討する。
周辺視の運動知覚が視覚世界の安定性に果たす役割

本研究は、視覚世界の安定性の問題への新しいアプローチとして、周辺視における劇的な運動知覚の変調現象に注目し、これらが姿勢や身体部位の空間位置にどのように影響されるかを明らかにすることを目的とする。本研究では3種類の実験を行なった。第一は、カーブボール錯視を利用した、周辺視での時間知覚に関するものである。ボール内の縞の局所的な動きと、ボール自体の全体的な動きの方向との組み合わせにより、ボールが実際よりも速く(遅く)動くように知覚する現象に注目し、周辺視野の物体の運動の主観的知覚のされ方を、参照音の長さと比較することにより、定量化に成功した。また第二は、落下するボールを枠で囲むことにより、カーブ錯視効果が減弱する知覚現象に注目し、この運動の変調のされ方をフラッシュ・ラグ効果を利用して調べた。ここでは落下するボールの横にフラッシュ刺激を提示し、その知覚位置を答えさせ、実際の提示位置との差(ラグ)を計測した。これらの実験により、条件による(ボールの回転速度や方向、枠の有り無し)周辺視での主観的時間知覚への影響の定量化に成功した。第三は、身体座標系と周辺視知覚との関係を調べる実験を実施した。姿勢や身体部位の空間位置に、周辺視知覚が影響されるとかどうかを調べるため、空間的注意を定量化するポスナー課題と、視野をシフトした下で指差し運動を学習するプリズム順応課題とを組み合わせた。眼球の可動範囲を超える視野角40度以上の耳側の視覚刺激に対しては、内発的注意の効果が現れないこと知られており(Craighero et al., 2004)、一方、半側空間無視患者にプリズム順応を施すことにより、無視されていた空間内の視知覚が回復することがわかっている。この実験では、これらの知見を組み合わせた実験デザインを設計した。その結果、プリズム順応による、内発的注意の効果の変化が見られた。初年度である当該年度は、方法論の構築をめざした。まず、1.周辺視での運動知覚の変調現象につての定量化の方法として、カーブボール錯視(Shapiro et al., 2010)と知られている、周辺視での顕著な視効果が現れる視知覚現象を応用した方法を開発した。カーブボール錯視とは、画面上をdiskが垂直に等速で落下するが、その内側に描かれた縞が左(右)方向に動く刺激で、これを中心視で見ると単にdiskが垂直に落下するが、周辺視では、落下の途中で大きく左(右)にカーブして知覚される。縞の動きが、diskの落下方向と同じ(逆)であれば、より速(遅)く落下する。globalな動きへのlocalな動きの統合が周辺視で生じるためと思われる。(1)我々が予備実験で見出した、落下するdiskの回りに枠を提示すると、カーブ効果が減弱する現象に注目し、globalな動きへのlocalな動きの統合の程度を、枠の大きさ、コントラスト、提示タイミングを変えることで調べる実験系を構築した。(2)周辺視での時間知覚については、disk内の縞の動きの方向が、disk自体の動きの方向と同じ(逆)であれば、diskが実際よりも速く(遅く)動くように知覚する現象に注目し、localな動きとglobalの動きの関係が、周辺視での主観的時間知覚への影響の程度を、別途提示した音の長さを参照することで、定量的に測る実験系を構築した。次いで、2.周辺視野の知覚に影響を与える姿勢の影響を調べるため、耳側半月状単眼視野に、種々の視覚刺激を提示した際の姿勢の応答、あるいは順応後の効果を調べる実験系を構築した。本研究の目的を達成するための、1.周辺視での運動知覚の変調現象についての定量化のための実験系の構築と、2.周辺視野の知覚に影響を与える姿勢の影響を調べるため実験系の構築は、それぞれ必要最小限ではあるが、形づけることができたため、基本的には順調な進展と思われる。ただし、当初の計画に挙げていた、前庭器官の弱電流刺激による姿勢の変調につては、多少侵襲的であることもあり、もう少し慎重に検討する必要があると判断し、先送りにした点と、一般被験者の計測をまだ実施していない点で、全体としてやや遅れていると自己評価する。2年目である当該年度は、前年度に構築した実験系である、カーブボール錯視を利用した周辺視での運動知覚の定量化実験を2種類遂行した。カーブボール錯視(Shapiro et al., 2010)では、視野内で垂直に等速で落下するボールがの内側に描かれた縞が左(右)方向に動く刺激を用いるが、これを中心視で見る場合は、単にボールが垂直に落下するが、周辺視では、落下の途中で大きく左(右)にカーブして知覚されるというものである。

第一の実験は周辺視での時間知覚に関するもので、ボール内の縞の動きの方向が、ボール自体の動きの方向と同じ(逆)であれば、ボールが実際よりも速く(遅く)動くように知覚する現象に注目し、localな動きとglobalの動きの関係が、周辺視での主観的時間知覚への影響の程度を、別途提示した音の長さを参照することにより計測した。被験者は27名であり、主観的時間知覚を定量化することに成功した。第二の実験では、我々が予備実験で見出した、落下するボールのまわりに枠を提示するとカーブ効果が減弱する現象に注目し、globalな動きへのlocalな動きの統合の程度を調べる実験を行った。具体的には、様々な提示条件で落下するボールに対するflash lag効果の大きさを計測する実験を25名の被験者に対し行った。結果は、flash lagの大きさは、主観的なカーブ効果の減弱の程度を反映する傾向がみられた。しかし、個人差が大きいため、実験パラメータや統計解析のさらなる工夫が必要であることが知れた。前年度に構築した実験系を用い、1.周辺視での時間知覚、および2.周辺視における運動知覚への枠の効果のそれぞれの心理物理実験を遂行し、一定の結果を得ることができたため、基本的には順調な進展と思われる。ただし、当初の計画に挙げていた、前庭器官の弱電流刺激による姿勢の変調につては、多少侵襲的であり、また技術的に難しい点がることもわかってきたため、代替案の検討の必要が生じた。また、fMRI実験を先送りしてた。そのため全体としてやや遅れていると自己評価する。本研究は、視覚世界の安定性の問題への新しいアプローチとして、周辺視における劇的な運動知覚の変調現象に注目し、これらが姿勢や身体部位の空間位置にどのように影響されるかを明らかにすることを目的とする。前年度から引き続き、周辺視での運動知覚の定量化実験を2種類遂行した。第一は、カーブボール錯視を利用した、周辺視での時間知覚に関するものである。ボール内の縞の局所的な動きと、ボール自体の全体的な動きの方向との組み合わせにより、ボールが実際よりも速く(遅く)動くように知覚する現象に注目し、周辺視野の物体の運動の主観的知覚のされ方を、参照音の長さと比較により定量的に調べた。また第二は、落下するボールを枠で囲むことにより、カーブ錯視効果が減弱する知覚現象に注目し、この運動の変調のされ方をflash lag効果を利用して調べた。ここでは落下するボールの横にflash刺激を提示し、その知覚位置を答えさせ、実際の提示位置との差(lag)を計測した。これらの実験により、条件による(ボールの回転速度や方向、枠の有り無し)周辺視での主観的時間知覚への影響の定量化に成功した。いかし、個人差が大きかったため、現在、個体差を考慮したベイス統計の適用を試みている。また、姿勢や身体部位の空間位置に影響されるという仮説の検証の目的では、空間的注意を定量化するPosner課題と、視野をシフトした下で指差し運動を学習するプリズム順応課題とを組み合わせることで、身体座標系と周辺視知覚との関係を調べる実験を実施した。その結果、プリズム順応による、内発的注意の効果の変化が顕著に現れた例も見受けられたが、多くははっきりしなかった。その原因として、手がかり刺激提示から標的刺激提示までの時間が短かったことと、被験者の利き目の統制が取れていなかったことが考えられたため、追加実験をすることとした。
レトロトランスポゾンの新機能獲得と生存戦略の進化

R2は28SリボソーマルRNA遺伝子に特異的に挿入されるレトロトランスポゾンである。レトロトランスポゾンの標的配列特異性は、宿主への害を最小限にしつつ自身の増殖を図る生存戦略と捉えることができる。私はこれまでの研究において、このR2が節足動物、脊索動物、棘皮動物、扁形動物の4つの動物門にまたがって分布していることを明らかにしてきた。本年度の研究においては、これらの動物門よりも早くに分岐した刺胞動物において、R2およびそれに近縁なレトロトランスポゾンを発見した。イソギンチャクの一種Nematostella vectensisのゲノム配列情報からR2に近縁なレトロトランスポゾンを発見し、これが他のR2と同じ標的配列を持っていることを明らかにした。一方、ヒドラHydramagnipapillataのゲノム配列情報から2種類のR2に近縁なレトロトランスポゾンを発見したが、これらの標的配列はR2とは異なり、18SリボソーマルRNA遺伝子中に挿入されていることがわかった。これは、新規の配列特異性であり、R8と命名した。複数の手法を用いた系統解析の結果では、イソギンチャクのR2は予想通り他のR2と近縁であったが、興味深いことに、ヒドラのR8も系統上R2の内部に位置した。このことから、R8はR2に属するレトロトランスポゾンが、標的配列を変更して誕生したレトロトランスポゾンのグループであることが示された。また、R2の配列特異性の起源が、三胚葉動物の誕生以前にまで遡ることが明らかとなった。これら2つの結果はリボソーマルRNA遺伝子への配列特異性がレトロトランスポゾンの生存戦略として有効に働いていることを示している。ヒトのレトロトランスポゾン、L1は転移により、筋ジストロフィーなどの様々な遺伝病を引き起こすことが知られている。一方、特定の配列のみに挿入する"配列特異的"レトロトランスポゾンは、これまでに3グループが見つかっている。この配列特異性は、反復配列に挿入することで宿主への害を最小限にして宿主との共存を図る生存戦略として捉えることができる。そのうちの1グループである初期分岐群に属するレトロトランスポゾン、R2は、28SリボソーマルRNA遺伝子の特定の位置にのみ挿入することが知られている。R2はこれまで昆虫を含む節足動物に幅広く分布することが示唆されていたが、我々は2004年2月にR2がカタユウレイボヤ、ユウレイボヤ、及びゼブラフィッシュという3種の脊索動物に存在することを報告した。私は本年度の研究において、R2が脊索動物門の中では、メクラウナギ類のヌタウナギ、硬骨魚類のメダカ、アカヒレ、爬虫類のクサガメにも存在していることを発見した。また、節足動物門と脊索動物門の他に、棘皮動物門に属するトリノアシと扁形動物門のマンソン住血吸虫にも分布していることを明らかにした。更に、分子進化学的解析によって、R2が垂直伝播によって数億年間もの間、維持されてきたことを示した。以上のことから、R2はこれらの動物門の共通祖先の時点で既に28SリボソーマルRNA遺伝子への配列特異性を獲得しており、その配列特異性を保持しつづけながら、生物の種分化に従って多様な生物に分布するようになったことが示された。
低温大気圧プラズマ照射溶液中の活性種制御

本研究では、医療分野におけるプラズマの利用を加速するため、これまでに研究を行ってきた投入電力の変化による気相中の活性種制御技術を用い、新たな溶液中における活性種分布制御手法の開発を目的としている。本年度は、誘電体バリア放電電極を用い低温大気圧プラズマを生成し、気相中における活性種の制御とそれに伴う液相中の活性種制御を試みた。以下に得られた成果を記述する。1)気相中において活性種の分布を制御するため、密閉可能な容器とその中に設置可能である電極を製作した。また、気相中の活性種の一つであるオゾンを測定するため、紫外吸収分光装置を立ち上げた。これらの装置を用い、プラズマに入力する電力を0.8から2 Wまで変化させることにより、気相中の主な活性種がオゾンが主であるモード(オゾン濃度が2000 ppm程度)から酸化窒素などの活性窒素種が主であるモード(オゾン濃度がほぼ0 ppm)まで制御できることを示した。2)上記1)で開発したプラズマ源を用い、容器中に蒸留水を入れ、プラズマ照射溶液を生成した。溶液中の活性種は紫外吸収分光を用い測定し、またそれに付け加えてpHや電気伝導度なども計測した。誘電体バリア放電でプラズマを生成しているため、気相中には熱対流のみが存在する。そのため、液相中における活性種の輸送は、気液界面における溶解プロセスと液中における拡散が支配的となる。気相中の活性種を液相中に十分に取り込むため、密閉容器をよく振り、気液間の活性種輸送を促進した結果、気相中の活性種分布に従い、液相中の活性種も制御できることを示した。3)溶液を液滴とすることにより、2)で示した場合とは異なる気液界面の形状をつくり、溶液中の活性種分布を制御する装置を製作した。テフロンワイヤを編んで製作したプラズマ電極に周波数20 kHzの高電圧を印加することによりプラズマを生成し、印加電圧を変化させることでプラズマに投入する電力を制御した。電力制御の結果、気相中ではオゾン濃度が2000 ppm程度とオゾンが活性種の主となるモードから、オゾン濃度がほぼ0で酸化窒素が主となるモードまで自在に変化させることができた。また、溶液中の活性種濃度を最大にする気液混合レシピを開発した。その結果、溶液中の活性種濃度が気相中のものに従い、オゾンが10 uMで窒素活性種が少ない状態から、オゾン濃度がほぼ0で亜硝酸イオンが多く溶け込む状態まで自在に制御できることを示した。これは、気相中の活性種コントロールにより溶液中の活性種分布が制御できたことを意味する。上記3)に記載した溶液を液滴にした実験は、装置立ち上げが完了し測定を開始した。H31年度はこの実験を早急に進めていきたいと考えている。今後は、本年度で得られた成果をもとに、溶液中の活性種分布制御技術の最適化を図るとともに、溶液中の化学反応メカニズム解明に向けた研究を進める予定である。具体的には、プラズマ生成電極を複数準備し、また液滴径の大きさを変化させるなどして溶液形状をコントロールすることにより、制御幅の広い溶液中の活性種分布コントロール手法を確立を目指す。また、テレフタル酸を化学プローブとして用いOHラジカルの測定を行うことにより、オゾンなどの長寿命ラジカルとOHのような短寿命ラジカルの挙動を観察する。この観察を用いて溶液中の化学反応過程を調べ、プラズマガス・溶液間の化学反応モデルの構築を目指す。さらに、細菌を用いた殺菌実験を行うことにより、溶液中の活性種と殺菌効果の関係を詳細に調査する予定である。

テフロンワイヤを編んで製作したプラズマ電極に周波数20 kHzの高電圧を印加することによりプラズマを生成し、印加電圧を変化させることでプラズマに投入する電力を制御した。電力制御の結果、気相中ではオゾン濃度が2000 ppm程度とオゾンが活性種の主となるモードから、オゾン濃度がほぼ0で酸化窒素が主となるモードまで自在に変化させることができた。また、溶液中の活性種濃度を最大にする気液混合レシピを開発した。その結果、溶液中の活性種濃度が気相中のものに従い、オゾンが10 uMで窒素活性種が少ない状態から、オゾン濃度がほぼ0で亜硝酸イオンが多く溶け込む状態まで自在に制御できることを示した。これは、気相中の活性種コントロールにより溶液中の活性種分布が制御できたことを意味する。上記3)に記載した溶液を液滴にした実験は、装置立ち上げが完了し測定を開始した。H31年度はこの実験を早急に進めていきたいと考えている。今後は、本年度で得られた成果をもとに、溶液中の活性種分布制御技術の最適化を図るとともに、溶液中の化学反応メカニズム解明に向けた研究を進める予定である。具体的には、プラズマ生成電極を複数準備し、また液滴径の大きさを変化させるなどして溶液形状をコントロールすることにより、制御幅の広い溶液中の活性種分布コントロール手法を確立を目指す。また、テレフタル酸を化学プローブとして用いOHラジカルの測定を行うことにより、オゾンなどの長寿命ラジカルとOHのような短寿命ラジカルの挙動を観察する。この観察を用いて溶液中の化学反応過程を調べ、プラズマガス・溶液間の化学反応モデルの構築を目指す。さらに、細菌を用いた殺菌実験を行うことにより、溶液中の活性種と殺菌効果の関係を詳細に調査する予定である。実験装置の一部を自作し出費を抑えられたため、余剰分を次年度へ繰り越す。次年度は当初の予定通り研究を実施し、繰り越し分は主に消耗品に充当する。
新型インフルエンザA/H5N1の病理シミュレーションと流行防御への応用

本研究では、高病原性鳥インフルエンザA/H5N1に特有な白血球減少症の病理を再現する数値的な体内モデルの開発および病理シミュレーションを行った。最初、遅延微分方程式による数理モデルの開発を行った。モデルは白血球減少症を再現したが、硬い方程式系となったため、計算時間の点で流行伝搬モデルとの連成は困難であった。このため、次に、常微分方程式モデルを開発し、実験データによってモデルのパラメータ同定を行った。さらに、モデルを用いて治療の効果の評価もおこなった。常微分方程式系のモデルでは、流行伝搬モデルと連成した高速なシミュレーションが可能であった。新型インフルエンザH5N1のインホスト病理モデルとして開発した遅延微分方程式系は、H5N1に特徴的なARDS(acute respiratory distress syndrome)とleukopenia(白血球減少症)の同時発症を再現する。モデルを用いて、現在インフルエンザ治療に主に用いられているneuraminidase inhibitor(例えば商品名タミフルなど)とH5N1への適用が検討されているimmunoglobulin(免疫グロブリン)を用いた治療について検討を行い、シミュレーションによってleukopeniaに対してはimmunoglobulinの方が効果的であることを示した。なお、モデルはH5N1の発症のピークは季節性インフルエンザよりも遅れること、季節性インフルエンザよりもH5N1の方が肺の細胞損傷が重篤であることを再現している。肺の細胞損傷はH5N1に特徴的なのARDSと密接な関係を有している。さらに、ピークの遅れ、細胞損傷について実際の治療で報告されたケースとの比較検討を行った。しかしながら、遅延微分方程式モデルの持っているstiffな性質のためにインホストモデルと流行伝搬モデルとの連成の試みにおいて計算上の困難が生じた。このため、病理現象との精密な対応は劣るが、数値計算上の問題を回避するために常微分方程式のインホストモデルに対してH5N1特有のleukopenia発症機構の組み込みを検討した。インフルエンザA/H5N1に感染すると白血球減少と肺の著しい損傷が同時に現れる。しかしながら、白血球の感染細胞への攻撃よって肺の細胞損傷が生じるので、一見すると白血球減少と肺の損傷は両立しない。白血球減少と肺細胞損傷が同時に起こるメカニズムは季節性インフルエンザのモデルでは説明できず、事実、季節性インフルエンザ感染時に主要な役割を担うリンパ球による細胞損傷モデルによるシミュレーションでは白血球の減少は再現できない。一方、マウスの実験によって自然免疫の一種である好中球がA/H5N1ウィルス感染時には減少することが判明した。本研究では、A/H5N1ウィルスによる好中球の刺激を考慮して、肺の上皮細胞、A/H5N1ウィルスと好中球をモデル化した常微分方程式系を構成し、系統的なパラメータランによって好中球が寄与するパラメータが大きいときに白血球の大幅な減少と細胞損傷が同時に生じることを示した。さらに、随伴方程式によるモデルパラメータの感度解析によって、細胞損傷に関しては好中球の寄与が著しく大きいことを示した。一見すると両立しない白血球減少と肺細胞の損傷が、好中球の寄与を取り入れたモデルのシミュレーションによって再現できたのである。また、併せてインフルエンザA/HN1の治療方法の効果を検討するためのシミュレーションも実施した。本年度、臨床結果と比べても妥当な範囲でA/HN1の特異な病理を再現でき、シミュレーションによってA/H5N1の特異な病理が好中球の関与するメカニズムによって引き起こされることを示した。なお、好中球のパラメータが通常の値のときは、白血球が増加する季節性インフルエンザの病理も再現できた。インフルエンザA/H5N1に特有な病理を再現するモデルを構築した。そのモデルはA/H5N1に特有なパラメータを通常の値に設定すると、季節性インフルエンザの病理も再現するものである。さらに、A/H5N1治療方法の効果を検討するためのシミュレーションを実施した。本年度は、高病原性鳥インフルエンザA/H5N1(HP A/H5N1)に特有な白血球減少症の病理を再現する常微分方程式モデル(within-host model)を開発し、実験データを用いてパラメータの同定を行った。昨年度まで開発してきた遅延微分方程式のモデルに比べ高速なシミュレーションが可能となった。さらに、開発したモデルを用いてneuraminidase inhibitor治療とimmunoglobulins治療の効果を評価した。HP A/H5N1の自然免疫応答は季節性インフルエンザと異なっている。季節性インフルエンザでは白血球が若干増加するのに対して、HP A/H5N1では白血球のうちの好中球などが急激に減少し白血球減少症にいたる。同時に重い肺細胞の損傷も生じる。本研究では季節性インフルエンザの数理モデルをベースに白血球による感染細胞の破壊とそのときの相互による好中球の死滅をモデルに組み入れた。モデルのパラメータはHP A/H5N1に感染したmiceの白血球データから最小二乗法により決定した。開発したモデルによるシミュレーションでは重い細胞損傷も再現した。モデルを用いたシミュレーションよるHP A/H5N1治療の評価では、immunoglobulins治療はneuraminidase inhibitor治療に劣らぬ効能が得られた昨年度まで開発してきた遅延微分方程式モデルにおいても白血球減少症は再現できたが、硬い方程式系となったため、計算時間の点で流行伝搬モデルとの連成は困難であった。また、モデルが複雑であったため実験データによるパラメータ同定も難しかった。本年度はこの課題を解決した。

モデルは白血球減少症を再現したが、硬い方程式系となったため、計算時間の点で流行伝搬モデルとの連成は困難であった。このため、次に、常微分方程式モデルを開発し、実験データによってモデルのパラメータ同定を行った。さらに、モデルを用いて治療の効果の評価もおこなった。常微分方程式系のモデルでは、流行伝搬モデルと連成した高速なシミュレーションが可能であった。H5N1のインホストモデルとして開発した時間遅れの項のある遅延微分方程式が、stiff性のため数値計算の際に非常に小さなタイムステップを要求するので、流行伝搬モデルとの連成に際して計算上の困難が生じた。このため、病理現象との対応において精密さは劣るが、数値的な取り扱いの容易な常微分方程式によるモデル開発に変更したためである。シミュレーションの高速化のためにモデルの改良をおこない、シミュレーション結果を流行伝搬モデルへの寄与させる方法について検討する。併せて、流行伝搬モデルとの連成シミュレーションを実行するための計算機環境の研究を行う。応用数学常微分方程式によるモデルとH5N1の病理現象との対応について治療の効果を含めた詳細な検討と行うとともに、モデルの計算量の評価を行い流行伝搬モデルとの連成を試みる。本年度はワークショップを開催したが、関係者の都合で当初予定したものより小規模なものとなった。また、下記の計算環境の検討に際して、新型PCの発表も検討に含めることにしたため。当初、臨床医学の研究者とのミニワークショップを予定していたが、スケジュール上の問題のため延期となったためである。開発した体内感染症モデルを流行伝搬モデルに結びつけるために、小規模な並列計算システムの構築を計画している。応用数学者と臨床医学研究者とのミニワークショップの実施、および、インホスト、流行伝搬連成モデルを計算するための計算機環境の整備
DMRGの新展開-テンソル積分解と最適化の視点から-

テンソル積変分の視点から、密度行列繰込み群の手法開発およびその応用を次のとおり行った。1.従来より、密度行列繰込み群(DMRG)の無限系アルゴリズムによる数値計算を加速する手法として知られていた積波動関数繰込み群(PWFRG)について、その計算原理を角転送行列繰込み群(CTMRG)を経由して厳密に定式化した。特に、行列積で与えられる変分関数を空間方向に拡張する方法を、恒等行列である特殊な転送行列に対する繰込み群変換として表現することにより、計算の収束性について一定の保証を与えた。2.量子状態の時間変化を追う実時間DMRGでは、計算の進行とともに誤差が蓄積する問題を抱えている。これを改善する目的で、各タイムスライス上でのテンソル積により与えられる「作用」を構築し、その最小化によって量子状態の運動方程式を与えた。この表現により、反復計算による誤差の軽減が可能となった。また、実際の数値計算は並列化可能であり、最近のスーパーコンピューターにより高速処理できることが判明した。3.応用面では、正方格子上のバーテックス模型について、従来研究が行われていなかったパラメター領域の相図を研究した。その結果、新たにイジング普遍性を持つ臨界点を1つ発見した。また、相転移の様子を可視化する手法を用いて、臨界領域での短距離秩序形成等の観察を行った。4.海外協力研究者のAndrej Gendiarと継続して行っているANNNI模型についての研究では、秩序相からの磁壁形成エネルギーをDMRGにより精密に測定した。その結果として、この模型が不整合相を持つ可能性は非常に低く、相転移は秩序相より無秩序相へと直接的に起こることが、ほぼ確認された。但し、高温側の相転移の次数については確定ができず、今後の研究課題として残った。本年度はまず、密度行列繰り込み群(DMRG)の「無限系アルゴリズムによる計算」を高速化する手法--積波動関数繰り込み群(PWFRG)-について、テンソル積変分の立場からその計算原理を明らかにした。PWFRGは、DMRGの有限系アルゴリズムで常用される「波動関数繰り込み」を無限系アルゴリズムへと拡張したものであるが、対象となる基底空間が拡大する関係で「欠けが生じたテンソル積型変分関数」を補完する。この補完方法は経験的に得られたものにすぎず、反復計算を通じた正しい解への収束は保証されていなかった。射影演算子の立場からPWFRGの繰り込み操作を見直すことにより、同手法が角転送行列繰り込み群(CTMRG)と同様な「有限領域の自由エネルギーを計算する手法」であり、自然と計算が収束に向かうことを明らかにした。実時間DMRGの高速化については、まず数値計算的な側面から検討を行っている。推進時間が小さい間は、密度行列ρの時間変化も小さいので、時刻tでρ(t)を対角化する直交変換A(t)を時刻t+Δtの密度行列ρ(t+Δt)に作用させると、ほぼ対角な行列を得る。このような優対角な行列はヤコビ法により速やかに対角化できる可能性が高く、結果として計算量を減少させる。この発想が有用であるかどうか、これから実証して行きたい。また、密度行列の時間発展そのものを利用した、より計算量の少ない実時間計算アルゴリズムの開発も引き続き推進する。ANNNI模型については、相図の解析をほぼ終え、報文としてまとめている最中である。内容については、投稿後に公開する。テンソル積変分の視点から、密度行列繰込み群の手法開発およびその応用を行った。主な成果は以下の通りである。

1.従来より、密度行列繰込み群(DMRG)の無限系アルゴリズムによる数値計算を加速する手法として知られていた積波動関数繰込み群(PWFRG)について、その計算原理を角転送行列繰込み群(CTMRG)を経由して厳密に定式化した。特に、行列積で与えられる変分関数を空間方向に拡張する方法を、恒等行列である特殊な転送行列に対する繰込み群変換として表現することにより、計算の収束性について一定の保証を与えた。2.量子状態の時間変化を追う実時間DMRGでは、計算の進行とともに誤差が蓄積する問題を抱えている。これを改善する目的で、各タイムスライス上でのテンソル積により与えられる「作用」を構築し、その最小化によって量子状態の運動方程式を与えた。この表現により、反復計算による誤差の軽減が可能となった。また、実際の数値計算は並列化可能であり、最近のスーパーコンピューターにより高速処理できることが判明した。3.応用面では、正方格子上のバーテックス模型について、従来研究が行われていなかったパラメター領域の相図を研究した。その結果、新たにイジング普遍性を持つ臨界点を1つ発見した。また、相転移の様子を可視化する手法を用いて、臨界領域での短距離秩序形成等の観察を行った。4.海外協力研究者のAndrej Gendiarと継続して行っているANNNI模型についての研究では、秩序相からの磁壁形成エネルギーをDMRGにより精密に測定した。その結果として、この模型が不整合相を持つ可能性は非常に低く、相転移は秩序相より無秩序相へと直接的に起こることが、ほぼ確認された。但し、高温側の相転移の次数については確定ができず、今後の研究課題として残った。