hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低次元力学系におけるカオスの研究

本研究においては区間力学系の族におけるカオスの分岐の詳細な構造の研究を主にMilnor-Thurtston単調性と呼ばれる区間力学系の族におけるエントロピーに関する問題に関連させて研究した。この問題は区間から区間への連続写像の族が与えられたときにそれらの生成する力学系の族のエントロピーがパラメータについて(区分的に)単調に依存するかという問題であり、本研究ではfが単峰写像(臨界点がただ一つである写像)でありその写像にある定数を足す、f (x)+t (tはパラメータ)いう特別な族においての単調性を研究した。これはカオスにおける分岐を研究する上で基本的な問題である。本研究の最大の成果は単調性を示すための一つの等式を発見したことである。この等式は有限な、即ち、臨界点が周期的な単峰写像においてその周期点の間に挟まれた区間の長さの比を考えることによって得られる。一般に単調性を証明する場合には全ての有限な組み合わせについて複雑な不等式を証明しなければならない。このことは問題を困難なものにしている。しかし、上で得られた等式はその不等式と非常によく似ており、組み合わせについてのいくつかの制限の下でこの等式との比較によって必要な不等式を証明した。特にfが対称で凸かつ負のシュワルツ微分を持つ場合には長さ10以下のKneading列について、そこでエントロピーが単調になることを証明した。現在のところそれ以外の組み合わせの場合についても特別な問題点は発見されていないが組み合わせ的な複雑さが原因で制限を外せないでいる。今後の課題はいかにして組み合わせ論的な複雑さを減らして一般の組み合わせについて単調性を証明するかということである。
上肢麻痺の治療　ｔｒｉｐｌｅ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　の確立

脳卒中上肢麻痺に対して反復性経頭蓋磁気刺激(rTMS)と集中リハの併用の有効性を1725人の大規模臨床報告で改めて証明した。また、BDNFの遺伝子多型の有無によらず麻痺側上肢機能改善が得られることを示唆した。この作用は、機能的脳画像により障害側の働きが強まること、つまりは健常側の大脳半球の働きが弱まることにより脳内のニューロモデュレイションが起こり、有効性が生じることがわかった。また、ボツリヌス毒素療法の有効性も示した。上肢麻痺を改善させるためには、評価をきっちり行い、回復時期によって、集中的リハ、rTMS、ボツリヌス毒素療法の組み合わせを考慮しなければならない。期間内にやるべきことは、脳卒中後遺症である上肢麻痺に対して、rTMS・集中的作業療法の前後にボツリヌス毒素療法を施行し、どのタイミングで施行すべきなのかを検討をすることである。脳卒中上肢麻痺に対して、rTMS・集中的作業療法が有効であることは、多くの欧文論文で発表をしてきたが、上記のことを検討施行するうえで、ボツリヌス毒素療法と自主トレーニングを主体とした機能訓練の効果の検討、有効性が示されているCI療法とrTMS・集中的作業療法の有効性の検討、脳機能画像を使用してrTMS・集中的作業療法はどのような脳内メカニズムで麻痺の改善が起こっているのかを検討する必要があると考えられる。よって、今年度はこのことを中心に研究を行った。RCTによる脳卒中上肢麻痺に対するCI療法とrTMS・集中的作業療法(NEURO)の上肢麻痺改善度の比較検討を行い、両療法とも脳卒中上肢麻痺の改善を認めるが、NEUROの方が有意差をもって質の高い改善を示していること認められた。これは、本邦で初めてのCI療法の欧文誌での発表であり、NEUROとの比較は世界で初めての報告である。また、rTMS・集中的作業療法施行前後のFMRIの結果の検討をおこない、運動麻痺の改善と障害半球の機能再構築が重要な役割を果たしていることを認めた。療法の研究ともInt J Strokeに投稿しアクセプトされた(掲載は25年度)。また、ボツリヌス毒素療法1回打ちと自主トレーニングを主体とした機能訓練の効果の検討を行い、適切な訓練指導をし、自主トレーニングをすれば、脳卒中上肢麻痺の機能改善が認められることを示した。期間内にやるべきことは、脳卒中後遺症である上肢麻痺に対してのrTMS・集中作業療法(NEURO)にボツリヌス毒素療法を組み合させることによる効果を説明するものである。しかしながら、NEUROもボツリヌス毒素療法も日本においての研究では日が浅く、上記の目的と平行して、NEUROやボツリヌス毒素療法単独での成果の発表も極めて重要である。NEUROの成果は、海外での多くの雑誌に掲載されたことより証明済みであるが、施行例が1000症例を超えたので、他施設間共同研究として、その成果を脳卒中という学術雑誌に掲載した。現在、低頻度刺激、高頻度刺激あるいはバースト刺激などの刺激法の違いによって成果に差があるのかどうか検討を開始した。また、ボツリヌス毒素療法においては、その使用により能動的機能向上を示す論文が、ほとんどなかったが、昨年に引き続き、今度はボツリヌス毒素療法1回のみ施行による半年間の経過に関する論文を作成した。適切な自主トレを主体としたリハビリテーションの併用で改善効果は持続することを示した。現在、重度麻痺に対して、ボツリヌス毒素療法を何回ほど施行すべきなのかの検討を開始した。また、NEURO施行中にボツリヌス毒素療法を併用する方法で、脳卒中上肢麻痺の改善度をNEURO単独群と比較した。NEURO単独でも脳卒中による上肢麻痺の改善はみられるが、有意差をもってボツリヌス毒素療法併用群のほうが改善が認められたことが分かった。現在、その成果を投稿中である。期間内にやるべきことは、脳卒中後遺症である上肢麻痺に対してのrTMS・集中リハにボツリヌス毒素治療を組みあわせ効果の検討である。また、それと平行して、磁気刺激のパラメーターの検討やボツリヌス毒素治療の回数の検討などもおこなうことである。の290-298に収載された。また、rTMS・集中リハとCI療法とのランダマイズ検討も行い、CI療法と勝るとも劣らない効果があることも示した。Int J Stroke 2014 607ー612に収載された。パラメーターに関する論文もActa Neurol Belg.2014Apr 3に収載された。また、約2年の経過をおったボツリヌス毒素治療の回数の検討も終了し、現在投稿準備中である。脳卒中上肢麻痺に対しての反復性経頭蓋磁気刺激と集中リハビリテーションの併用の有効性を1725人の大規模臨床報告として報告をし、改めての効果を証明した。上記のような脳卒中後遺症である上肢麻痺は、FMAが46点よりよい場合、反復性経頭蓋磁気刺激と集中リハビリテーションの併用の効果が高いことが証明されたが、ボツリヌス毒素療法単独による効果は証明できなかった。また、19点以下の場合は、反復性経頭蓋磁気刺激と集中リハビリテーションの併用の有効性は、あまりなく、ボツリヌス毒素療法と集中リハビリテーションの併用の有効性が認められた(結果、投稿中)。よって、脳卒中後遺症である上肢麻痺を改善させるためには、上肢麻痺の評価をきっちり行い、回復時期によって、集中的リハビリテーション、反復性経頭蓋磁気刺激、ボツリヌス毒素療法の組み合わせを考慮しなければならない。

脳卒中上肢麻痺に対して反復性経頭蓋磁気刺激(rTMS)と集中リハの併用の有効性を1725人の大規模臨床報告で改めて証明した。また、BDNFの遺伝子多型の有無によらず麻痺側上肢機能改善が得られることを示唆した。この作用は、機能的脳画像により障害側の働きが強まること、つまりは健常側の大脳半球の働きが弱まることにより脳内のニューロモデュレイションが起こり、有効性が生じることがわかった。また、ボツリヌス毒素療法の有効性も示した。上肢麻痺を改善させるためには、評価をきっちり行い、回復時期によって、集中的リハ、rTMS、ボツリヌス毒素療法の組み合わせを考慮しなければならない。成果の多くの学会の招待講演などで発表している。また、欧文雑誌中心にその成果を発表している。27年度が最終年度であるため、記入しない。リハビリテーション予定通り研究は進んでいる。継続して成果をあげていく。順調に論文がアクセプトさせている成果を多くの学会の招待講演で発表している。欧文雑誌中心にその成果を発表している。今年度の英文誌の査読料、国際学会の参加費がかかるため27年度が最終年度であるため、記入しない。計画通り進める予定通り研究は進んでいる。継続して成果をあげる。今年度の英文誌の査読料、国際学会の参加費などに使用する。昨年度の使用しなかったお金は、昨年度に投稿して予定通り、今年度アクセプトになった欧文論文の校正費ならびに掲載費、別冊代として使用する。英文論文を多く作成したための査読代に費用がかかった。特に大きく変更するところなし
HT/ Zeリン回収法の実用化に向けた実証的検討

ハイドロタルサイトとゼオライトを併用したHT/ Zeリン回収法を実用化させるために、粉末吸着材の造粒化、造粒物の性能評価、下水中のリンとアンモニアの吸着処理について検討した。試作した造粒吸着材を性能評価したところ、両吸着材ともに十分な吸着・脱着能を保持しており、有用な造粒物を開発できた。また、これら造粒物を下水の吸着処理へ適用し、両吸着材ともリンとアンモニアを吸着し、本法が実用化可能なことを確かめた。本研究では、HT/Zeリン回収法の実証的な検討を目的として、吸着材の造粒化方法並びに性能について検討し、生下水を用いたミニプラント実験を行った。1)吸着材の造粒化について:ガラス粉末を原料として水熱合成で製造された「ガラス粉末ゼオライト」を用い、セメントをバインダーとして1.03.0mm程度の粒状ゼオライトを試験的に製造した。ゼオライトの性能は陽イオン交換容量(CEC)にて評価され、造粒前後のCECはそれぞれ250と100程度であった。市販の造粒ゼオライトも100程度のCECで、十分なアンモニア吸着能を有していることから、試作した粒状のガラス粉末ゼオライトについて引き続き性能評価を行った。ハイドロタルサイトは通常のものよりも結晶子サイズが小さな「ナノサイズハイドロタルサイト(NLDH)」を用いた。これは造粒段階で自己造粒性があり、バインダーを用いることなく造粒化が可能である。性能評価は0.5mm以下、0.51.2mm、1.22.0mm程度の各種NLDHについて行った。2)吸着材の性能評価=吸着能の評価は、アンモニア及びリン酸水溶液へセオライトと粒状NLDHをそれぞれ浸し、吸着能を調へた。その結果、両吸着材は目標とする吸着物質を十分に吸着可能なことか明らかとなった。脱着については、アンモニアとリン酸をそれぞれ吸着したセオライトとNLDHをアルカリNaCl水溶液に浸し(共役的脱着)、吸着物質の脱着量を測定した。その結果、吸着したほとんどのアンモニアとリン酸か脱着液中へ脱着されることを確認した。3)ミニプラント実験:実廃水にはリン酸以外に硫酸、硝酸などの陰イオンも含まれており、これらはNLDHのリン酸吸着へ影響を及ぼす。そこで、実廃水中での吸着材の吸着特性について検討した。NLDHはリン酸以外に硫酸と硝酸も吸着したが、他成分よりもリン酸を優位に吸着することが分かった。またゼオライトもアンモニウムを吸着しており、HT/Zeリン回収法によって実廃水のリン酸及びアンモニウムを吸着可能なことを確認した。
複合ポアソンノイズ汎関数の確率解析と応用

全般的な研究方針としては、ランダムな複雑系の扱いに、帰納的な方針から、独立変数の系を構成し、その関数として与えられた系を表現することを第一とした。表現に用いられる関数は独立確率変数であるため、特別な解析法が要求される。変数として選ばれるのは、ガウス型のホワイトノイズ、またはポアソン型のノイズである。初年度は特にポアソン型のものを詳しく研究した。これについては、知られていないことが多く、複合ポアソン型のとき、統計で最近注目されてきたベキ分布との関係とその安定過程への埋め込みに新しい方法を提唱した。また、そのようなノイズの対称性も重要な観点であることがわかった。ついで、2年目以後、ガウス型のホワイトノイズとの関連、複雑系の解析法における役割の分担などに目を向けた。両者は、それぞれ無限次元の回転群と対称群とで特徴づけられるが、それらの表現をつうじての研究には興味深いものをみることができた。なお、発展として、空間変数をパラメータとするノイズの重要性の認識を得たことは予想外の成果であった。1)第1は、ポアソンノイズの汎関数の研究である。複合ポアソン過程、特に安定過程にした場合は多くの応用があり、基本的なことも未開発の内容も少なくない。第1に、種々のジャンプと強度をもつポアソン過程を無限個組み合わせるのに結果が、安定性や自己相似性などを持たせるために、組み合わせのウエイトをレヴィ測度に適合させる必要がある。各ポアソン過程の履歴の推定問題を解決し、安定過程に導いた。また、応用のために、安定過程の指数を決める計算法を工夫する必要が出てきた。数理統計学における最尤推定法を用いることは理論上は合理的であるが、実際問題では、困難が多く実用的でない。そこで、データから、累積を用いる方法とベキ乗分布のテール補正方法を開発した。この結果は情報社会学研究所の研究会で報告し、印刷物にもなっている。2)安定過程、その成分であるポアソン過程の特性で、陽には現れないが、重要な性質があり、それを明らかにすることは、確率論だけでなく、応用上も適用法と適用範囲を解明したい内容である。隠れた性質の内報告者は「双対性」と「対称性」をとりあげた。これらはガウス型のノイズと共通するところが多いので、まずガウス型の場合をあっかった。双対性については、ガウス型の多重マルコフ過程の場合に美しい形であらわれることがわかり、成果のまとめは、ローマ大学で行った。論文は同研究所長のL.Accardi教授との共著論文として、印刷された。両ノイズの「双対性」についてのもう一つの報告は、単著論文として印刷されている。「対称性」の問題はガウス型のときに、T変換・S変換で若干の成果を得て京都大学数理解析研究所の研究集会で報告し内容は、同研究所の講究録に掲載される予定である。本年度の研究計画は、大きく言って、確率過程の理論における双対性であった。具体的には(1)多重マルコフガウス過程の双対性と、(2)ガウス型とボアソン型の間の双対性である。(1)については、予想以上に興味深い結果が得られて、国際研究発表誌IDAQPに投稿し、印刷された。内容は次のように説明できる。単純マルコフ性の拡張としての多重マルコフ性を如何に理解し、定義するかは以前からの課題であって、ガウス過程の場合にのみ、妥当な試みがあったが、従属性の研究の上では十分とは言えなかったと考えられていた。これについては、単純マルコフ性の重要な視点から、現在の値を知ったとき、過去と未来とが独立になるという性質がある。これを、より厳密に確率論的に理解し、多重マルコフガウス過程の場合に一般化することを試みた。ガウス過程の場合に定義された従来の多重マルコフ性の定義の趣旨を生かして、過去と未来との間の双対性の考え方を取り入れ、一般的な満足すべき結果に到達した。そこでは、ガウス型超過程の世界で考える必要がおり、Hida distribution theoryを応用することになった。(2)ガウス型とポアソン型のノイズの双対性は以前に回転群の表現と対称群の表現との間特殊な双対性を議論したが、今回はこの二つのノイズの超汎関数に、それぞれT-およびS-変換を適用して両ノイズを比較することを試みた。

副産物として、ボアソン型を複合ポアソンノイズとして、intensityをパラメータにし、時間をパラメータにとるガウス型と比較するのがよいことを見出した。無限次元回転群および無限次元対称群がそれぞれガウス型のホワイトノイズおよびポアソン型のノイズにたいして、どのような役割を果たすのかを考察した。まず、それぞれの群が両ノイズを不変量として特徴づけることが第一の問題であり、これはごく自然に示すことができた。次はランダムな複雑系に対する作用の研究である。そのためには、ガウス型のノイズの場合とポアソン型のノイズの場合とを分けて考える必要があった。形式上では同様に群のユニタリ表現を考えることになるが、表現空間が異なるので区別する必要があった。ガウス型の場合はホワイトノイズ汎関数の空間をFock空間として直和分解して、各成分の上で規約なユニタリ表現が得られて、議論は標準的なものとなった。一方ポアソン型のときは、対称群が関与するため、規約表現の構成は困難となった。一応単純な表現のみを考えて、当面の課題にこたえることとした。さらにすすんで、ランダムな複雑系に対する作用であるが、ガウス型の汎関数で表される場合、それに働く作用素は微分、すなわち消滅作用素であり、また、そのdualなものとして生成作用素がある。既知の理論とあわせて、成果をあげることができた。これに反してポアソン型の場合は、作用素が特殊なものとなり、一般論としては今後の課題となった。しかし、その課題の有意義さは認識することができた。
うつ病の病態解明を目的として病態特異的な反応性アストロサイトに着目した研究

脳内の主要な構成細胞の一つであるアストロサイトは、中枢性疾患において「反応性アストロサイト」となり病態に関与することが示唆されている。本研究課題では、反応性アストロサイトの関与が未知であるうつ病においても、病態特異的な反応性アストロサイトが存在するのではないかと仮説を立て、動物実験を用いて検証することを目的とした。本年度は以下の結果を得た。過去の報告(Liddelow et al. Nature 2017)で、反応性アストロサイト特異的遺伝子と同定された37種類の遺伝子に関して、公共データベース(NCBI GEO)を利用して、抗うつ薬長期投与におけるマウス海馬の遺伝子発現変化を調べたデータから検索すると、反応性アストロサイト特異的遺伝子の約半数の遺伝子発現が増加していることを見出した。そこでこのデータの再現を得るために、マウスに抗うつ薬を長期投与し、強制水泳試験を用いて抗うつ行動を確認したマウスから前皮質と海馬を抽出し、マイクロアレイを用いて遺伝子発現変化を調べたが、37種類全ての遺伝子で発現変化は見られなかった。検討した抗うつ薬の違いや各種組織でのアストロサイト以外の細胞が結果の相違に影響したと思われる。複数の細胞が混在している脳内からアストロサイトだけを選択的に抽出するために、アストロサイト特異的に認識する抗体磁気ビーズを使用し、マウス脳内からアストロサイトを回収する基礎検討を行った。回収したアストロサイトとそのフロースルーの遺伝子発現を調べ、アストロサイト特異的に回収できることを確認した。明確なデータを得るために、抗うつ薬よりも強い治療反応性を有する電気けいれん刺激(ECS)を導入した。麻酔条件や電流量を調整し、肉眼的けいれんが起きる条件を検討した。また海馬歯状回の神経新生を調べることでもECSの反応性を確認した。過去のデータベースから、うつ病の治療効果発現に反応性アストロサイトが関与する可能性を示唆できたが、マイクロアレイ実験結果から再現はできなかった。そこで明確なデータを得るために、ECSを導入することを決めてその基礎検討を行っていたことや、アストロサイト特異的に抽出する方法の検討に時間を要したため。必要な基礎検討は完了したので、次年度はマウスにECSを処置したのちに脳からアストロサイトのみを抽出し、RNA-seq等を利用し、うつ病治療効果に重要なアストロサイトの遺伝子発現変化を同定する。別の研究テーマにおいて、アストロサイトのLPA1受容体が抗うつ薬の効果発現に重要な受容体であることを同定しており、LPA1ノックアウトマウスを繁殖維持しているため、LPA1ノックアウトマウス脳からもアストロサイトを特異的に抽出し遺伝子発現変化を調べることで、治療効果に関わるシグナルを同定することを試みる。以上、新たな治療効果メカニズムを調べることで、うつ病の病態解明につながる研究を行う。

当初の計画では、抗うつ薬反応性に基づいた分子メカニズムの解明を試みたが、困難を極めたため、より強い作用を持つECSへと変更したことによる基礎検討などで時間を要したため。次年度は研究計画に基づき反応性アストロサイト特異的遺伝子に関しての発現変化解析を行うが、計画よりも遅れているため、合わせてRNA-seqなどの網羅的解析を行い、取得できるデータ量を増やし当初の研究目標に到達できるように研究を進める予定である。
現代における領域権原の機能と限界

本研究は領域権原の機能と限界を探るものである。その作業の一環として、本年度は(1)国際司法裁判所(ICJ)における領域関連紛争の分析、(2)資料収集、(3)それら資料を分析する際の方法論の模索を行った。具体的には、(1)1986年のブルキナファソ=マリ間の国境紛争事件を端緒として90年代・2000年代においてICJに付託される領域関連紛争は激増しており、最近の判例を中心に、データベース作成作業を行った。(2)新たな領域紛争の傾向を位置付けたブルキナファソ=マリ間の国境紛争事件の訴答書面を入手することができ(オランダ・ハーグ・国際司法裁判所文書部所蔵)、さらに国際司法裁判所法務部職員へのインタビューも行った。(3)これら作業に並行し、領域紛争に色濃く影響を及ぼす植民地主義について、また国際法学における歴史の意義について検討した。以上の分析から、近年の領域紛争において頻繁に用いられる「effectivites」概念と、領域紛争の古典とされるパルマス島事件(1928年国際仲裁)における「主権の表示」概念とのずれが認識された。両者はほぼ同じ文言にもかかわらず、その機能が異なる。前者が領域支配の根源的正当化根拠としての権原にあるのに対し、後者は現状承認原則(Uti Possidetis)に対する補助的権原にあるに過ぎない。このような概念の変容がどのように行われたかという問いは、近年の領域紛争が背景としてもつ植民地主義の歴史が関連している。本年度の研究実績によって、本研究は、植民地主義という国際社会の負った歴史的遺産を国際法学がどのように受容してきたのか、そしてある法概念がどのような基盤に拠って機能し得るのかというより一般的な問いへの可能性を拓いた。その作業の一環として、本年度は(1)紛争当事国の法律顧問への聞き取り、(2)資料収集、(3)それら資料を分析する際の方法論の模索を行った。具体的には、(1)日本との領域紛争を抱える韓国外交通商部の法律顧問ともいえるソウル大学法学部ペク・チュンヒョン教授に、領域紛争を捉える視角についてインタビューを行った。(2)領域紛争の画期とされるパルマス島事件の訴答書面を入手することができた(ハーバード・ロー・スクール図書館所蔵)。(3)ハーバード・ロー・スクールのDavid Kennedy教授の知己を得、批判法学的アプローチの本研究に対する適用可能性を検討した。伝統的な領域権原の判断枠組である「領域権原様式」は、今日の紛争当事国において一切念頭に置かれておらず、パルマス島事件(1928年国際仲裁)を発端とする「主権の表示」が鍵となっている。16世紀以降のヨーロッパ拡大における国際法が行った正当化を検討したところ、ア・プリオリな権原付与からア・ポステリオリな権原付与へとその態様が変容しており(Fischの業績参照)、その変容こそ「様式論」の崩壊をはらむものであった。具体的には、競合する権原保持者の可能性、無主地と主権の関係がその崩壊の萌芽であった。このような様式論とパルマス島事件における「主権の表示」の関係が不明確であったのだが、本事件の訴答書面の分析から、本事件仲裁人は意図的に、崩壊の萌芽をはらむ様式論からの離脱をはかり、様式論を包摂する大原則として「主権の表示」の重要性を提示したことが明らかになった。上述した伝統的な正当化と新しい正当化が、何をめざし、何を隠蔽したのか。様式論からの離脱は、領域権原の判断において主権の内実にまで探ることを、その帰結とする。異質な主権国家の並存する国際社会において、主権の内実を判断することは、あらたな「文明国」基準の導入を意味するのかもしれない。

本年度の研究実績によって、本研究は、植民地主義という国際社会の負った歴史的遺産を国際法学がどのように受容してきたのか、そしてある法概念がどのような基盤に拠って機能し得るのかというより一般的な問いへの可能性を拓いた。
カチオン性錯体の電気化学的合成法の開発と有機合成への応用

本研究の目的は"クリーンなエネルギーである電気を用いてカチオン性有機金属錯体を合成する方法を確立すること"と"その有機金属錯体生成プロセスを組み込んだ有用な反応の開発"である。三年間の間に電気化学的なカチオン性パラジウム錯体、ニッケル錯体の合成法を確立できた。また、パラジウム種生成プロセスを組み込んだワッカー型反応やカップリング反応を開発すると共に、我々の合成した新規カチオン性ニッケル種がマイケル付加に優れた触媒活性を示すことも見出した。本研究の二本柱は"新規カチオン性錯体の合成法の確立"と"カチオン性錯体生成プロセスを組み込んだ分子変換反応の開発"である。平成20年度は新たなカチオン性錯体の合成法の開発と既に合成法を確立したカチオン性パラジウム錯体を用いた反応開発を中心に研究を行った。新たな中心金属として、ニッケルを選び、様々なニッケルアルキラートを用いてカチオン性ニッケル錯体の合成と本法を組み込んだ電解反応プロセスの開発を目指し、研究を行った。その結果、カチオン性ニッケル錯体が興味深い触媒活性を示すことが明らかとなったので、引き続き研究中である。また、pincer型のカチオン性ニッケル錯体の電気化学的調製法の開発にも成功し、得られたカチオン性pincer型ニッケル錯体がMichael付加反応に極めて高い触媒活性を示すことを見出した。本成果の一部はTetrahedron Letters誌に掲載された(Tetrahedron Lett. 2008, 49, 7287-7289)。現在、本錯体合成法の条件最適化を行うと共に、Michael付加の適用範囲を調べている。カチオン性パラジウム錯体生成プロセスを用いた有機電解反応として、新たに分子内Wacker型反応を開発した。本成果は電気化学会誌に掲載された(Electrochemistry 2007, 76, 859-861)。また、新たにアリールボロン酸のホモカップリング反応を開発した。本系は活性なカチオン性錯体の調製と還元的脱離により発生するPd(0)をPd(II)に再酸化する際に電解反応を利用したものである。従来法として酸素を酸化剤に用いる系がよく知られているが、この場合は酸素がPdにとりこまれる。本法は酸素フリーな条件で反応をおこなっているので、酸素を含まないPd(II)が系中で発生する。そのため、従来系とは全く異なる反応性を示すことが期待できる。実際に、本系は基質適用範囲が極めて広く、電子求引性基・供与性基いずれを有するアリールボロン酸を用いてもホモカップリング反応が高い反応性を示し、収率良くビアリールが得られることを見出した。本研究の成果もTetrahedron Letters誌に掲載され(Tetrahedron Lett. 2008, 49, 6593-6595)。なお、反応条件の最適化が必要ではあるものの、アリールボロン酸エステルも本反応に適用可能であることが明らかとなった。アリールボロン酸エステルの反応においては溶媒として用いるアセトニトリルと水の混合比によって収率が激変するので、それぞれの基質に適切な混合比の溶媒中で反応を行うことで、対応するビアリールが良好な収率で得られた。これらの研究成果をまとめた論文を現在投稿準備中である。本研究の二本柱は"電気化学的な錯体合成法の確立"と"有機金属錯体生成プロセスを組み込んだ分子変換反応の開発"である。平成21年度は新たな有機金属錯体の合成法として、ニッケル錯体及び銀錯体の合成法を開発するとともに、既に合成法を確立したカチオン性パラジウム錯体を用いた反応開発を中心に研究を行った。申請者はpincer型のカチオン性ニッケル錯体の電気化学的調製法の開発にも成功し、得られたカチオン性pincer型ニッケル錯体がMichael付加反応に極めて高い触媒活性を示すことを見出した。本成果の一部はTetrahedron Letters誌に掲載された(Tetrahedron Lett.2008, 49, 7287-7289)。今回、本錯体合成法の条件最適化を行うと共に、Michael付加の適用範囲を調べたところ、本錯体がMicheal付加及び、aza-Michael付加に高い活性を示すことがあきらかとなった。現在、aza-Michael付加について、基質の適用範囲を明らかとすると共に、投稿論文を準備中である。カチオン性パラジウム錯体生成プロセスを用いた有機電解反応として、以前に発見していた電気化学的なアリールボロン酸及びアリールボロン酸エステルのホモカップリング反応の系の反応について精査し、条件の最適化を行うと共に基質の適用範囲を調べた。その結果、本反応系が電子求引性基、供与性基いずれを有するアリールボロン酸及びアリールボロン酸エステルを用いても反応が速やかに進行し、対応するカップリング生成物を与えることを明らかにした。本成果はTetrahedron誌に掲載された(Tetrahedron 2009, 65, 8384-8388)。

今回更に電気化学的な銀アセチリド錯体の合成法を開発した。銀アセチリドは古来から知られる有機金属活性種であるが、扱いにくく積極的な有機合成への応用は行われてこなかった。今回、電気化学的な銀アセチリド錯体の合成法を新規に開発すると共にアリールボロン酸とのクロスカップリング反応へと適用した。電気化学的に徐々に発生させた高活性の銀アセチリドは極めて高い活性を有し、カップリング反応は即時に進行した。本反応は非常に高い反応性を有し、広い基質適用範囲を有することが分かった。現在、その結果をまとめ投稿論文を用意中である。本課題の二本柱は"電気化学的な錯体合成法の確立"と"有機金属錯体生成プロセスを組み込んだ分子変換反応の開発"である。最終年度となる平成22年度は新たな有機金属錯体の合成法として、ニッケル錯体の合成法を検討すると共に、既に合成法を確立したカチオン性パラジウム錯体及びカチオン性ニッケル錯体を用いた反応開発を中心に研究を行った。申請者は既にpincer型のカチオン性ニッケル錯体の化学的及び電気化学的調製法を開発し、得られたカチオン性pincer型ニッケル錯体がMichael付加反応及びaza-Michael反応に極めて高い触媒活性を示すことを見出している(Tetrahedron Lett.2008,49,7287-7289)。今回、不斉導入したカチオン性ニッケル錯体を含む新規カチオン性ニッケル錯体を合成し、aza-Michael付加に応用したところ、高い触媒活性を示し、また低eeではあるものの光学活性な生成物が得られた。現在、投稿論文を準備中である。カチオン性パラジウム錯体生成プロセスを用いた有機電解反応として、銀を陽極に用いた末端アルキンとアリールボロン酸とのクロスカップリング反応を開発した。本反応は非常に高い反応性と広い基質適用範囲を有し、電子求引性基・電子供与性基いずれを有するアリールポロン酸、アルキンの組み合わせでも講習室で目的物を与えることが分かった。酸化的クロスカップリング反応においてしばしば問題となるアルキン同士、アリールボロン酸同士のホモカップリング反応はほとんど進行せず、目的とするクロスカップリング体のみが得られた。本研究成果はイギリス化学会の速報誌にて報告した(Chem.Commun.2010,46,9256-9258)。また、新たなカチオン性パラジウム錯体生成プロセスを組み込んだ反応としてアルキンの酸化的ホモカップリングの開発に成功した。本系はまだ基質一般性に問題があるので、更なる反応条件の最適化を要するが、反応基質によっては高収率で目的とするジインを与える。現在更なる条件検討を行って基質一般性の拡張を試みている。
腺組織に発現するヒト内在性レトロウイルスのMHC抗原提示抑制機構の検証

本研究の目的は、膵臓及び甲状腺で発現しているHERV遺伝子(HERVE1)の生体内での機能を明らかにすることである。しかし、この目的の前提として、膵臓または甲状腺におけるERVE1タンパクの存在が必要不可欠である。前年度までに作製を終了したERVE1ポリクローナル抗体では、膵臓、甲状腺特異的なタンパク発現を検出することが出来なかった。そこで今回、抗原をERVE1アミノ酸配列由来の合成ペプチド(18アミノ酸)とし、新たにポリクローナル抗体を作製した。これら二種類のポリクローナル抗体を、免疫沈降法、ウエスタンブロット法に組合せ、さらに非特異的な検出を抑制する二次抗体、検出試薬を応用することで、ヒト各種組織由来細胞抽出液からのERVE1タンパクの検出を試みた。今回も、信頼性を向上させるため糖鎖切断酵素処理を行い、予想されるシグナルを検出したところ、胎盤でのみ特異的なシグナルを確認することが出来た。ただ、得られたシグナルはコントロールとしたERVE1強制発現細胞のシグナルと、わずかなサイズのずれが認められている。この矛盾を解決するため、胎盤で確認されたシグナルに相当するバンドをアミノ酸解析により明らかにしようと考えた。そこで免疫沈降後のタンパク質を銀染色法で確認したが、免疫沈降法の際に用いた抗体の軽鎖にオーバーラップすることと、元々のタンパク量が銀染色法では検出できないくらいの量であることから、現段階ではアミノ酸解析を行うことは困難であることが明らかとなった。シグナルサイズの違いの解釈として、ERVE1タンパクに存在するシグナル配列が胎盤で特異的に切断されている可能性が考えられるが、現在のところその証明には至っていない。また、本来は膵臓、甲状腺に強く発現すると予想されるタンパクが胎盤でのみ確認されたことは再確認が必要であり、さらに各臓器の検体数を増やし検討する必要があると考える。本研究の目的は、膵臓及び甲状腺で発現しているHERV遺伝子(ERVE1)の生体内での機能を明らかにすることである。これまでに、MHC class I複合体の抗原提示を抑制する機能が、外来性ウイルスであるHIV-1やヒトサイトメガロウイルスの翻訳産物で報告されている。さらに、内在性レトロウイルスであるERVE1のアミノ酸配列の一部に、ヒトMHC class I α3領域への類似性が見いだされたことから、ERVE1タンパクの生体内での生理機能をMHC抗原提示抑制能と仮定した。しかし、この仮説の前提として、膵臓または甲状腺におけるERVE1タンパクの存在が必要不可欠である。そこで、前年度までに作製を終了したERVE1特異的ポリクローナル抗体を用いてその検証を行った。具体的には、ヒト膵臓・甲状腺組織由来の細胞抽出液に対しウエスタンブロット法を試みた。得られるシグナルの信頼性を向上させるため、コントロールとしてERVE1遺伝子を強制発現させた細胞株の細胞抽出液を用いた。さらに、ERVE1タンパクは糖鎖修飾を受けることから、各サンプルを糖鎖切断酵素(PNGase)で処理し、タンパク質のサイズ変化を基準に検討した。この結果、糖鎖切断酵素処理により予想される27kDaの位置に弱いシグナルを認めた。しかし、mRNAの発現が確認されていない肝臓、胎盤でも同様なバンドが確認されることから、本抗体が非特異的に反応している可能性が示唆された。作製したポリクローナル抗体の特異性または精製度が低いことが原因と考えられるが、この対策として新規の抗体を作製中である。今回の抗体作製法では、前回用いたGST融合タンパクとは異なり、抗原をERVE1アミノ酸配列由来の合成ペプチド(18アミノ酸)とした。さらに、この抗原を用いたアフィニティー精製を行うことでより特異性を上げようと計画している。

また、本来は膵臓、甲状腺に強く発現すると予想されるタンパクが胎盤でのみ確認されたことは再確認が必要であり、さらに各臓器の検体数を増やし検討する必要があると考える。
岩石変質を手段とした地熱地帯の熱水流動履歴の研究

本年度は、秋田県三途川地域をモデル地域として選び、表題の研究を行った。その結果、以下の成果を得た。1.筆者らは地表調査から、この地域がカルデラ構造をもつことを明らかにしてきたが、本年度のボーリングコアの検討からもカルデラ構造が確認され、層序が確立された。2.ボーリングコアのXRD分析の結果、シリカ鉱物、長石類、沸石類、粘土鉱物、炭酸塩、硫酸塩、硫化物、その他の変質鉱物の28種が検出された。3.変質鉱物の産状は大別すると、(1)火山ガラスや長石などを交代またはその粒間を埋めて生成するもの、(2)原物質と無関係に二次空隙を埋め、斑状集合として生成するもの、(3)フラクチャーを充填または脈状で生成するもの、に分けられる。4.本地域の地表及びボーリングコアにみられる変質帯は三次元的に累帯分布をしている。成因的にみると、変質鉱物の産状に加え、累帯分布を構成する変質帯の組み合わせ、形態、規模、及び層序や地質構造との関係から、(1)続成作用、(2)カルデラ型変質作用、(3)熱水変質作用に分けられる。また、一部に、(4)貫入岩体による熱変成作用の可能性のあるものが認められた。このうち、カルデラ型変質作用は主としてカルデラ内に広くみられ、沸石類を多産する新タイプの変質作用である。熱水変質作用の中ではアルカリ性熱水変質作用が卓越し、カルシウム沸石を多産する。5.上記4タイプの変質作用のうち、反応溶液の明かな流動が認められるのは熱水変質作用である。このうち、酸性熱水溶液は最も活動時期が新しく、現在まで続いている。その他の活動時期は不明であり、今後、含カリウム変質鉱物を用いて、K-Ar年代測定を試みる必要がある。
自己粘膜上皮幹細胞を用いた眼表面移植術の開発

重症の難治性眼表面疾患に対してはこれまで、羊膜移植や培養角膜上皮移植など様々な外科的治療法が開発され、それなりの成功をおさめてきた。しかしながら難治性眼表面疾患の多くは両眼性であり、これらの治療法は他人(アロ)からの組織の移植に頼らざるをえず、術後の拒絶反応などの問題が術後成績に大きく影響を与えているのが現状である。今回我々は、自己(オート)の粘膜上皮を用いた移植法の開発を念頭に、羊膜上での培養口腔粘膜上皮シートの作成を検討した。白色家兎の口腔粘膜組織から上皮細胞を採取し、保存羊膜を基質としてcell suspension法により3週間培養した。これらの過程においては、3T3線維芽細胞との共培養、上皮の分化誘導を施すair-lifting法を併用した。作成した培養口腔粘膜上皮シートのケラチンの発現、およびin vivoでの移植によりその透明性維持を検討した。羊膜上に培養された口腔粘膜上皮はケラチン3,4,13を発現し、角膜上皮のケラチン発現に近似していた。さらにin vivoでの移植では口腔粘膜上皮は眼表面で長期にわたりその透明性を維持した。これらの結果により、口腔粘膜シートは角膜上皮の代用となる新しい上皮組織となる可能性が示唆された。重症の難治性眼表面疾患に対してはこれまで、羊膜移植や培養角膜上皮移植などさまざまな外科的治療法が開発されそれなりの成功をおさめてきた。しかしながら難治性眼表面疾患の多くは両眼性であり、これらの治療法の多くは他人(アロ)からの組織の移植に頼らざるをえず、術後の拒絶反応等の問題が術後成績に大きく影響を与えているのが現状である。白色家兎8匹の口腔粘膜組織から上皮細胞を各々採取し、保存羊膜を基質としてCell suspension法により3週間培養した。作成した培養口腔粘膜上皮シートを電子顕微鏡にて形態学的検討を行った。羊膜上で培養した口腔粘膜上皮シートは、4-5層によく分化、重層化した上皮の形態を示し、正常の角膜上皮細胞と類似した組織像を示していた。その最表層には無数の微絨毛が存在し、細胞間には多数のデスモゾームによる細胞接着が認められた。また、基底細胞と羊膜間にはヘミデスモゾームによる接着構造が認められた。今回我々が作成した羊膜上培養口腔粘膜上皮シートは、角膜上皮に類似の分化、重層化した非角化粘膜上皮の性質を持つシートであることが示され、口腔粘膜を用いた培養粘膜上皮シートは、角膜上皮の代用となる新しい上皮組織となる可能性が示唆された。
全身性強皮症におけるImatinibの抗線維化効果の検討

全身性強皮症(以下、SSc)は皮膚を含む全身の臓器に線維化を来す疾患で、TGF-βがこの線維化に重要な働きをすると考えられている。非レセプター型チロシンキナーゼc-AblはPDGF、EGFなどによりリン酸化を受け活性化するが、最近TGF-βによるc-Ablの活性化が線維芽細胞特異的に示された。抗癌剤であるメシル酸イマチニブ(以下、イマチニブ)は非レセプター型チロシンキナーゼ阻害剤で、c-Ablの活性化を抑制する。近年、イマチニブが肺、腎、骨髄の線維化を抑制したとする報告が相次いでいる。今回我々は、SScにおけるc-Ablの働きを検討し、メシル酸イマチニブによるSSc線維芽細胞における抗線維化効果を検証した。次に、継代培養した成人正常皮膚線正常皮膚線維芽細胞とdSSc患者皮膚線維芽細胞を用い、イマチニブ刺激24時間後に培養細胞抽出液を回収し、ウエスタンブロット法において抗I型コラーゲン抗体と抗アクチン抗体にて染色した。dSSc由来線維芽細胞ではTGF-β非存在下においてもI型コラーゲンの恒常的な産生亢進が認められ、イマチニブの投与によりこの亢進した産生が抑制された。以上によりdSSc患者真皮において線維芽細胞内のc-Ablのリン酸化が上昇し、dSSc真皮におけるc-Abl活性化の亢進が示唆された。またin vitroにおいてイマチニブはdSSc線維芽細胞における亢進したI型コラーゲンの増生を抑制することが示唆された。非レセプター型チロシンキナーゼc-Ab1はPDGF、EGFなどによりリン酸化を受け活性化するが、最近TGF-βによるc-Ab1の活性化が線維芽細胞特異的に示された。抗癌剤であるメシル酸イマチニブ(以下、イマチニブ)は非レセプター型チロシンキナーゼ阻害剤で、c-Ab1の活性化を抑制する。培養した線維芽細胞において、TGF-β刺激により活性化したSmad2/3のリン酸化はイマチニブによる前処置の影響を受けなかった。同様にERK1/2とp38MAPKのTGF-β刺激によるリン酸化も影響を受けていることは確認できなかった。さらにERK1/2とp38MAPKのリン酸化をそれぞれ抑制する阻害剤U0126、SB203850の処理により比較したが、ERK1/2とp38MAPKのリン酸化は阻害剤にのみその活性が抑制された。以上より、TGF-β刺激による線維芽細胞における抗線維化効果の抑制は、Smad2/3、ERK1/2またp38MAPKのリン酸化含む上位のシグナルを阻害することによるものではなく、未知のシグナル伝達系もしくは、Smad2/3、ERK1/2またp38MAPKのリン酸化より下流のシグナルを抑制することによって起こっていると推察された。研究最終年度である平成20年度は、平成18年度、19年度で解明できなかったイマチニブのTGF-βシグナル伝達系への抑制の機序についてさらに分析・解明したい。今回、我々はin vitroにおけるイマチニブによるTGF-β刺激の細胞内シグナル伝達系に対する影響を確認するため、蛋白合成阻害剤もしくはRNA合成阻害剤により前処置した線維芽細胞に対し、イマチニブ投与によるERK1/2とp38MAPKのリン酸化の変化をTGF-β刺激後6時間と24時間でウエスタンブロット法により検討した。蛋白合成阻害剤とRNA合成阻害剤により蛋白合成を介する間接的なシグナル伝達系への影響を取り除いたが、各々の阻害剤の投与によるERK伝達系ならびにp38MAP伝達系への影響があり、イマチニブ投与による差異を認めることは出来無かった。以上により、現時点ではin vitroにおけるイマチニブのTGF-β刺激における細胞内シグナル伝達系への影響を解明するには至らなかった。
極低温X線解析によるアドレノドキシンの機能解明

アドレノドキシン(以後AdXと称する)は、副腎皮質のミトコンドリア中に存在し、ステロイドホルモン生合成に関与している。2Fe-2Sクラスターを活性中心に持つ非ヘム鉄タンパク質で、分子量は約40K、アミノ酸残基128個、等電点は4.0±0.1である。十数年前からいくつかのグループにより結晶化が試みられてきたが、X線解析に適した高分解能を与える結晶は、いまだ得られていない。その原因としては、(1)分子がもともと、揺らいだ構造の部分を持っている。(2)結晶中で同一部位が複数個の分子間相互作用様式を取ることなどが考えられる。いずれもアミノ酸配列を変え、低温で回折強度を測定することにより克服できる。そこで、本研究では、分子生物学的手法(部位特異的突然変異)を取り入れ、電子伝達媒体として高活性を保持した、立体障害のない構造を持つ変異体(まず手始めにY82F、Y82Wミュータント)を設計し、大量発現系の構築、精製系の確立を行ない、結晶の質的改善を、そして測定温度を下げてX線回折像を得ることにより結晶の損傷の防止を目指した。精製には陰イオン交換体(DEAE)、硫安分画、ゲルろ過(セファクリルS-200HR)、強陰イオン交換体(TMAE)等を組合わせた。高純度のAdX(A_<414nm>/A_<276nm>>0.9)を単離することができた。この標品を結晶化標品とし、2Mリン酸カリウムを沈殿剤としたハンギングドロップ蒸気拡散法(277K)にて、最大で約1mm長の六角柱状結晶を得ることができた。現在は、X線回折像の撮影を277Kにて行い、高分解能の反射が得られるか、またX線により受ける損傷の程度が低いかどうか検討を行っているところである。今年度はDNA組換え変異体を精製・結晶化する系が確立した。今後さらに種々の変異体を結晶化し、ルーチン解析を進め、AdX機能を明らかにする予定である。
ヘリカルアンテナによるアルフベン波加熱の基礎的研究

我々の研究の主な目的は、m=-1のMHD表面波を実験的に実証することであり、できれば共鳴及び加熱機構に関わるところまで実験をすすめることであった。我々が開発してきたヘリカルアンテナを用いて、m=-1モ-ドの波の励起を行なった(ヘリウムプラズマ,fci=1.1MHZ).実験の結果、驚くべきことに波の位相速度がプラズマの中心近傍では密度に依存したシアー・アルフベン波が、外側では依存しない固有モードが共存しながら伝播していることが判明した。このことより、外側を伝播するモードが、MHD表面波であることが期待される。そこでまず中心附近及び外側(r=4cm)での分散式をもとめた。その結果、明らかに中心附近では、シアアルフベン波の分散に従うが(表面波の存在で多少変形している)、4cmでの分散は、理論的に予想されていたようにω=3.93×【10^6】【S^(-1)】のあたりでマージングを起こしている。それ以上の振動数では、もはや固有振動が存在しない為局在モードのシアアルフベン波の分散に移っていくことがわかった。以上のことから、m-1の圧縮波の奇妙な、驚くべき分散時性が実証されたが、アージング近傍での表面波としての振舞いを実証するため波動の減衰距離を半径の関数としてもとめた。この結果マージング近傍の周波数の波の励起において、プラズマの表面に著しく減衰の小さい固有モードが伝播していることがわかった。さらにこのモードはプラズマ中のアルフベン共鳴ともカップルしていることもわかった。以上のことより、MHD表面波の実証が世界にさきがけて、行なわれ、この科研費の当初の目的はほぼ達成された。
環状糖包接香気成分の機能発現挙動とそのメカニズムに関する研究

本研究では、種々の機能性を有する香気成分を食品加工、貯蔵過程において安定且つ効率的にデリバリーすることを目的として、環状糖類を用いた包接安定化を試み、その包接状態での機能解析を試みた。その結果、各種シクロデキストリン(CD)類に対するオイゲノール、バニリン、チモール等化合物の包接挙動を示すとともに、包接状態での抗酸化活性(活性酸素吸収能)を明らかにした。特に、γ-CD包接ではγ-CDが香気成分の抗酸化能を増強する可能性があることを示した。本研究は、新規化合物である環状四糖・五糖を含む種々の環状糖類を用いた機能性香気成分の安定且つ効率的なデリバリーシステムの構築を目的とする。特に今回の研究課題では、環状糖類により包接された香気成分の機能特性について詳細に検討した。本年度は、新規化合物である環状五糖Isocyclo-maltopentaose(ICG5)と4種シクロデキストリン(CD)類による低分子化合物の包接を試み、各包接化合物の抗酸化特性を検討した。包接対象として、トロロックス(標準物質)の他、オイゲノール、バニリン、バニリン酸、プロトカテキュ酸の構造類縁4種化合物を用いた。抗酸化活性の評価は、Oxygen Radical Absorbance Capacity(ORAC)法を用いた。まず、環状糖そのものの抗酸化力を評価した結果、いずれも抗酸化力を有さないことが確認された。続いて、包接後の各化合物の抗酸化活性を確認した結果、いずれもICG5とα-CDを用いた場合に高い活性値を示し、環状糖の空洞径が大きくなるほど活性の低下(抑制)傾向が認められた。この結果は、環状糖の空洞が大きくなると活性発現部位をブロックする形となり、抗酸化活性を低下させること、すなわち各化合物の分子サイズ・形状に応じた環状糖を使用する必要性があることを強く示唆するものであった。さらに、ICG5を用いた場合には、化合物の抗酸化活性を増大させる効果も示唆された。この点については、今後そのメカニズムを含めて詳細に検討する必要があると考えられた。以上本年度の研究では、香気成分の抗酸化特性に及ぼす環状糖の影響を明らかにするとともに、ICG5が今後期待される有効な包接剤であることを示した。本年度は、抗酸化能を有するeugenol,およびtymolを低分子のモデル化合物として用い、CDによる包接挙動を蛍光スペクトル測定により明らかにするとともに、包接状態での抗酸化能をORAC法により詳細に検討した。
相関の強い電子系における超伝導転移温度の定量的評価を目指して

研究課題である超伝導転移温度は次の2つの効果の競合で決まることが明らかになった。1.フェルミ液体としての有効質量の繰り込みが準粒子バンドの幅を決定する電子間のクーロン相互作用は準粒子の有効質量を増大させる。この増大は準粒子バンドの分散を縮小することによって起こる。この繰り込み因子zが系のエネルギースケールを決める。重い電子系では1000倍も有効質量が重くなり、準粒子バンドの幅は1/1000にもなり、10K程度になる。銅酸化物高温超伝導体では有効質量は10倍くらいになり、準粒子のバンド幅は1/10になり、1000Kくらいである。この準粒子バンドに超伝導ギャップができるので、準粒子バンドの幅、つまり有効質量増大因子の逆数である繰り込み因子zに比例してギャップや転移温度Tcが小さくなる。それゆえ、超伝導の転移温度やギャップの定量的な議論を行うためにはフェルミ液体論に基づいて有効質量を正しく求めることが不可欠である。この方法としては、相互作用の等方的な部分も効くので、相互作用Uに関する摂動計算が適している。4次までの計算で現実的な値が得られることが示された。2.粒子間相互作用の運動量依存性が超伝導対の対称性と転移温度の大きさを決める準粒子間の相互作用の等方的で一様な部分は符合の変わるpやdなどの異方的ギャップができるときは打ち消しあって働かないから、運動量に依存する相互作用が超伝導転移温度を決定する上で重要である。クーロン相互作用自体は短距離で運動量にあまり依存しなくてもフェルミ面近くの準粒子間の高次の相互作用によって運動量依存性を持つ。これはフェルミ面付近の電子構造に依るのであるがそれを計算することが重要な理論の使命である。このような異方的な相互作用が強い系は高い転移温度を持つことが明らかになった。銅酸化物高温超伝導に代表される相関の強い電子系の超伝導の理論研究は20年になる。現在、重い電子系を含めて、クーロン斥力に起源を持つ超伝導はフェルミ液体論に基づいて理解されることが確立してきた。クーロン斥力は質量の繰り込まれた準粒子を形成する。この準粒子の間にクーロン斥力に由来する運動量に依存する引力が働き、p-波やd-波などの異方的超伝導を生じる。このとき、超伝導転移温度がどのように決まるのかが研究課題であった。われわれは世界で初めて定量的な議論に成功した。それは次の2つの因子が重要である。1.フェルミ面の準粒子間に働く相互作用の強さである。相互作用の等方的な部分はギャップ関数の符号の変化で打ち消されるので運動量に依存する部分が引力の強さを決定する。2.超伝導は繰り込まれた準粒子のバンドのフェルミ面に超伝導ギャップを形成するので、準粒子バンドの幅がエネルギースケールを支配する。有効質量の繰り込み因子の逆数である、繰り込み因子が小さくなるとそれに比例して超伝導転移温度が低くなる。銅酸化物では繰り込み因子は1/10,有機超伝導体のそれは1/100,重い電子系では1/1000である。超伝導転移温度Tcはそれぞれ100K,10K,1Kと繰り込み因子に比例して低くなっている。以上を実証すべく、d-p模型で2つの系の高温超電導体YBCOとLSCOに対してフェルミ液体論に基づく転移温度の計算を行った。現実には前者のYBCOが90Kの転移温度を持ち、後者のLSCOが40KのTcを持つ。

有効質量はLSCOが2倍近く大きく、小さい繰り込み因子をもつ。これが電子相関が強いLSCOの転移温度を低くすることがわかった。この計算結果をJPSJの10月号に発表した。本年度は研究課題の研究の最終年度であり、我々の理論を具体的な系に適用する計算を行った。1.2次元Hubbard模型における摂動計算を京都大学の池田浩章氏とともに行った。オンサイトのクーロン斥力Uに関して4次まで摂動展開し自己エネルギー、一粒子スペクトルを計算した。この部分は2007年4月に投稿したがレフェリーが交代するなどのトラブルで遅れたが最後の修正を経て出版の段階である。4次摂動の計算で反強磁性揺らぎによる擬ギャップが導かれるなど興味ある結果が得られれた。2.超伝導状態に関して自己エネルギーと相互作用を斥力Uの4次まで入れる計算は超伝導転移温度を自動的に正しく与えることが確認された。4次摂動の計算の第2段として発表の準備中である。今後、繰り込んだ計算と正確に自己エネルギーのエネルギー依存性を取り入れた計算の比較を行い、繰り込みの方法をマニュアル化したい。3.更に周期的アンダーソン模型やd-p模型に拡張する予定である。周期的アンダーソン模型の計算として重い電子系の超伝導体CeMIn_5の超伝導をFluctuation Exchange Approximation (FLEX)を用いて研究した。実験に一致する正しいギャップの対称性と圧力依存性が理論的に導出された。これは論文としてJ.of Physicsに発表した。反強磁性揺らぎによってd-波の超伝導かれることがわかった。この計算は今後、重い電子系の超伝導理論の模範となると思う。4.以前からの研究で異常Hall効果を研究してきたが、最近応用面からスピン軌道の問題(スピントロニクス)として注目されている。その問題を名古屋大のグループと研究し、理論と応用を提案した。結果として、超伝導転移温度の定量化の目的をほぼ達成した。更に新しい広用問題にも貢献した。