hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生成型学習を用いた低品質なカメラ入力文字・シンボル画像の認識法に関する研究

1.カメラ入力型文字認識に関する研究成果を国際ジャーナルに発表この研究は、携帯カメラを人力機器として用いた高精度な文字認識が目的である.これが実現されれば、カメラを文書にかざすだけで、文書の入力・翻訳を行うことができると考えられる.しかし、画像中の文字は画質の低下や手ブレの影響により低品質となりやすいため、高い精度を保障することは困難であった.発表論文では、画質低下に対し頑健な認識方法の検討をした.これにより、文字の分類性能向上に成功した.具体的には、I(大文字アイ)、1(小文字エル)、1(数字)のような形状が類似した字種でも高い精度に分類できることが明らかになった.また、文書を認識するためには、個々の文字が連結してできた文字列を認識する必要がある.そのためには、撮影した文字列の画像を精度良く文字単位に分割することが必要となる.そこで、分割のための画像特徴の利用方法と照合用テンプレートの生成方法を提案した.提案手法が文字列認識に有効であることを示し、国際論文誌に発表した.2.移動カメラからの文字認識に関する研究成果を国際会議で発表した.この研究は、移動するカメラから文字を追跡し認識することが目的である.携帯カメラを使って本棚中の本を検索するという応用例が考えられる.また、車載カメラにより看板や交通標識を認識する技術にも応用可能であると考えられる.そのために我々は、テンプレート画像と環境中の文字を逐次的に対応付けながら認識する手法を提案した.提案手法では、対応付けるテンプレート画像が正答カテゴリと異なる場合に早期にリジェクトすることにより高い分類性能を得た.提案した対応付け手法の分類性能の高さを実証し、国際会議にて発表した.1.道路標識認識に関する研究成果を学会誌に発表この研究は,自動車に搭載したカメラから標識を自動的に認識することか目的である.応用としては,制限速度が何キロであるがをカメラで認識し,速度超過運転をしているドライバーに警告を出すなどの安全運転支援技術が考えられる.しかし,カメラで撮影した遠方の標識は,ボケなどの影響により判別が困難である場合が多い.この問題に対し発表論文では,低品質画像を計算機シミュレーションし学習することで認識の精度を向上させる手法を提案した.実験より,遠方の小さい標識であっても,提案手法の導入により高い認識精度が得られることを確認した.2.カメラ入力型文字認識に関する研究成果を複数の学会で発表この研究は,携帯カメラからの高精度文字認識が目的である.これが実現されれば,カメラを文書にかざすだけで,文書の入力・翻訳を行うことができると考えられる.しかし,画像中の文字は画質の低下や手プレの影響により低品質となりやすいため,高い精度を保障することは困難であった.発表論文では,画質低下に対し頑健な認識方法の検討をした.これにより,I(大文字アイ),1(小文字エル),1(数字)のような形状が類似した字種の分類性能が向上することが明らかになった.また,個別の文字だけではなく,単語単位で認識精度を上げる必要がある.そのためには,撮影した文字列の画像を精度良く文字単位に分割することが必要となる.そこで,新たに分割のための画像特徴の利用方法を提案した。提案手法により良好な精度で単語認識を実現できることを示し,国内のフォーラムと文書解析国際会議で発表した.1.カメラ入力型文字認識に関する研究成果を国際ジャーナルに発表この研究は、携帯カメラを人力機器として用いた高精度な文字認識が目的である.これが実現されれば、カメラを文書にかざすだけで、文書の入力・翻訳を行うことができると考えられる.しかし、画像中の文字は画質の低下や手ブレの影響により低品質となりやすいため、高い精度を保障することは困難であった.発表論文では、画質低下に対し頑健な認識方法の検討をした.これにより、文字の分類性能向上に成功した.具体的には、I(大文字アイ)、1(小文字エル)、1(数字)のような形状が類似した字種でも高い精度に分類できることが明らかになった.また、文書を認識するためには、個々の文字が連結してできた文字列を認識する必要がある.そのためには、撮影した文字列の画像を精度良く文字単位に分割することが必要となる.そこで、分割のための画像特徴の利用方法と照合用テンプレートの生成方法を提案した.提案手法が文字列認識に有効であることを示し、国際論文誌に発表した.2.移動カメラからの文字認識に関する研究成果を国際会議で発表した.この研究は、移動するカメラから文字を追跡し認識することが目的である.携帯カメラを使って本棚中の本を検索するという応用例が考えられる.また、車載カメラにより看板や交通標識を認識する技術にも応用可能であると考えられる.そのために我々は、テンプレート画像と環境中の文字を逐次的に対応付けながら認識する手法を提案した.提案手法では、対応付けるテンプレート画像が正答カテゴリと異なる場合に早期にリジェクトすることにより高い分類性能を得た.提案した対応付け手法の分類性能の高さを実証し、国際会議にて発表した.
構成的プログラミング理論

研究代表者および研究分担者はそれぞれ独立して研究を行いながら、相互協力をするという形式により以下の各テーマに取り組んだ。一つ目は、キャッチスロー機構に対応する理論体系である。関数型プログラミング言語における制御機構であるキャッチスロー機構に対応する論理体系の構築、その性質の解析、その論理に対する表示的意味論についての研究を行った。その成果として、キャッチスロー機構に対応する推論規則を持った理論体系NJct、NKctを構築し、NJ、NKに対して保守的拡大であること、自然な計算規則が強正規化可能性を満たすこと、これらの体系を通じた構成的プログラミングが行えること、等を示した。また、古典論理による証明からのプログラム抽出についても基礎的な成果を得た。これらの研究は、主として研究代表者佐藤、研究分担者亀山が担当した。二つ目には、型なし理論に対する実現可能性解釈がある。型なしラムダ計算に基づく構成的理論に対して、実現可能性解釈を与え、構成的プログラミングへ応用する研究を行った。その成果として、この種の理論の中で最も有力な集合の理論に対して、従来の二重化変数の手法を大幅に改善した実現可能性解釈を与えた。また。単調オペレータに対する余帰納法に対する実現可能性解釈を与え、構成的プログラムへの具体的応用についても示した。これらの研究は、主として研究分担者龍田が担当した。三つ目には、多相型理論に対する構成的論理がある。二階の型理論であるジラールの体系Fおよびその周辺について、構成的プログラミングの観点から研究をおこなった。成果としては、Fにおけるパラメトリシティーを公理化した2階の体系に対する無矛盾性など種々の性質の証明,循環構造を持つ体系に対する型理論の枠組みでの定式化および体系Fへの解釈を与えたことなどがある。これらの研究は,主として研究分担者竹内が担当した。また。最初に,代入文,繰り返し文をもつ関数型プログラム言語Λの設計,理論的性質の解析を行った.Λは,手続き型言語の特長である代入文糖を持ちながら,関数型言語としての特徴である参照透明性やChurch-Rosser性が成立する,という極めてユニークなプログラム言語である.今年度の研究では,従来のΛを更に洗練,改良する研究として,文脈を利用したΛの定義,および,それに基づく各種の性質の証明の改良を行った.これにより,Λの定義が簡潔になり,見通しのよい証明が得られた.次に,プログラムの制御構文に対する検討の一環として,Catch/Throw機構に対応する構成的理論体系について検討した.Catch/Throw機構を用いることにより,プログラムを簡潔に記述できることが多く,また,実行効率の良さも期待できることが多い.構成的プログラミングの原理であるCurry-Howardの同型対応では,型付きラムダ計算と純粋な直観主義理論の対応のみが与えられており,Catch/Throwなど,プログラムの制御を与える構文に対しては対応は与えられていなかった.そこで,本年度の研究では,Catch/Throw機構に対応する理論体系を構築することを目標とし,NJ_<ct>とNK_<ct>を提案した.後者は,制限なくCatch/Throw機構を使えるとしたものであり,古典理論に対応し,前者は,ラムダ抽象の導入において一定の制御を加えることにより,直観主義的体系としたものである.NJ_<ct>は構成的プログラミングを行うことがでるので,プログラム作成に利用できることが示された.研究代表者および研究分担者はそれぞれ独立して研究を行いながら、相互強力をするという形式により以下の各テーマに取り組んだ。その成果として、キャッチスロー機構に対応する推論規則を持った論理体系

NJct、NKctを構築し、NJ、NKに対して保守的拡大であること、自然な計算規則が強正規化可能性を満たすこと、これらの体系を通じた構成的プログラミングが行えること、等を示した。また、古典論理による証明からのプログラム抽出についても基礎的な成果を得た。これらの研究は、主として研究代表者佐藤、研究分担者亀山が担当した。二つ目には、型なし理論に対する実現可能性解釈がある。型なしラムダ計算に基づく構成的理論に対して、実用可能性解釈を与え、構成的プログラミングへ応用する研究を行った。その成果として、この種の理論の中で最も有力な集合の理論に対して、従来の二重化変数の手法を大幅に改善した実現可能性解釈を与えた。また。単調オペレータに対する余帰納法に対する実現可能性解釈を与え、構成的プログラムへの具体的応用についても示した。これらの研究は、主として研究分担者龍田が担当した。三つ目には、多相型理論に対する構成的論理がある。二階の型理論であるジラールの体系Fおよびその周辺について、構成的プログラミングの観点から研究をおこなった。成果としては、Fにおけるパラメトリシティーを公理化した2階の体系に対する無矛盾性など種々の性質の証明,循環構造を持つ体系に対する型理論の枠組みでの定式化および体系Fへの解釈を与えたことなどがある。これらの研究は,主として研究分担者竹内が担当した。
インフォームド・コンセントと死と宗教に関する基礎的な研究:インターネットへの発信

平成12年度は、生駒は『安楽死をめぐるアメリカ宗教界の対応』、森(忠三)は、『臨床心理学科におけるインフォームド・コンセントの講義と学生の反応』、加藤は『わが国における死の質(豊かな臨終)の指標構築に関する研究その4』を発表した。それらは3年間における研究報告書の中にそれぞれ入れている。平成12年度は最終年度にあたるので、1年間を成果の報告書作成にかなりの時間を費やした。主に森(俊夫)が中心になって生駒、森(忠三)、加藤の三名の論文をそれぞれ三本づつインターネットのホームページに入れることができた。京都文教大学のホームページの中で論文を読むことができる。これまで、研究者の論文は一部の研究者や専門家の間では読まれてきたものの、一般の人々に読まれる機会がほとんどなかった筈だ。その点でも有意義なものと確信している。ちなみに、アドレスはhttp://www.kbu.jp.kenkyu/である。その制作の過程について森(俊夫)が中心となって『インターネットによる研究論文の発信-ホームページ「インフォームド・コンセントと死と宗教」の制作過程と問題点-』としてまとめている。なお、生駒は老、死、死の告知、安楽死をめぐる日米の宗教界の対応を論じているが、同時に宗教と癒しについても成果を発表している。また、森(忠三)は、インフォームド・コンセントが中心であるが、臨死体験、心拍ゆらぎ、等についても成果をあげている。加藤は、死の質の指標構築が中心テーマであるが、同時に臨終の問題、家庭介護の分野にまで研究の輪を広げている。(1)インターネットインターネットについては、本科学研究費によりパソコンを購入した。ホームページの画面の内容については、我々が基本的な画面設定を行い、ホームページの技術的な画面の制作については、本科学研究費からホームページ製作費が専門家に支出された。資料作成や整理のために謝金が本科学研究費から支出された。生駒はインターネットへの発信の総合的企画を担当し、生駒・森忠三・加藤は各自の論文の一遍の主題の集約を行い、インターネットへの発信のための画面用の編集を行った。森俊夫はインターネットへの発信の技術的な分野を担当し、ホームページ制作に関して専門家と綿密な打ち合わせを行い、当初の予定通りのホームページの画面設定を完了した。(2)インフォームド・コンセントと宗教ならびに画像処理に関する研究平成10年度は、インフォームド・コンセントと宗教に関連する事項についての基礎的な研究を推進した。生駒は、本科学研究費を用いて『老死をめぐって:アメリカ宗教界の対応』について研究を行い論文を発表している。森忠三は『インフォームド・コンセントの研究:第1報治癒する可能性の高い癌の告知に関するアンケート調査』の論文を発表している。加藤は『共同主体的関係性再生に関わるソーシャルワーク』『ソーシャルワークの価値の構造』『余命告知と受療の選択(拒否)意思表示に関する調査研究(1)』の論文を発表している。森忠三・森俊夫は『ノーベル賞X線の発見に関する講義:自作のビデオの提示と学生の反応』の論文を発表している。森俊夫は『ダイレクトメールとインターネット-その作成過程と実際-』の論文を発表している。われわれは、宗教学の研究者・医学者・社会福祉学の研究者・画像情報学の専門家として、死の質とインフォームド・コンセントに関連する事項の基礎的な研究の必要性を痛感した。われわれの研究成果が開かれた大学として、インターネットヘの発信が実現すると利用者はこれらの分野の解説の知識が得られ、社会的な意義が大きいと考えられる。国内では、『インフォームド・コンセントと死と宗教に関連する事項』のインターネットヘの発信の報告は見あたらないので、われわれの研究成果のインターネットヘの発信の試みを企画した。インターネットについては、本研究費によりパソコンを購入した。ホームページの画面の内容については、我々が基本的な画面設定を行い、ホームページの技術的な画面の制作については、本研究費からホームページ制作費が専門家に支出され、資料作成や整理のために謝金が本研究費から支出された。

生駒はインターネットへの発信の総合的企画を担当し、生駒・森忠三・加藤は各々の論文の一遍の主題の集約を行ない、インターネットヘの発信のための画面用の編集を行なった。森俊夫はインターネットヘの発信の技術的な分野を分担し、ホームページ制作に関して専門家と綿密な打ち合わせを行い、当初の予定通りのホームページの画面設定を完了した。インターネットヘの発信のためのホームページの画面設定を完成させて、段階的に平成10・11年度に完成した論文を基に、インターネットヘの発信を計画している。生駒は『死の告知と死をめぐっての日本の宗教界の対応』『インターネットの中の神々:21世紀のの宗教空間』を、森忠三は『臨床心理学科の学生に対するインフォームド・コンセントの講義とその反応』を、加藤は『QOD向上のための信仰風土と家族介護』について論文を作成した。平成12年度は、生駒は『安楽死をめぐるアメリカ宗教界の対応』、森(忠三)は、『臨床心理学科におけるインフォームド・コンセントの講義と学生の反応』、加藤は『わが国における死の質(豊かな臨終)の指標構築に関する研究その4』を発表した。それらは3年間における研究報告書の中にそれぞれ入れている。平成12年度は最終年度にあたるので、1年間を成果の報告書作成にかなりの時間を費やした。主に森(俊夫)が中心になって生駒、森(忠三)、加藤の三名の論文をそれぞれ三本づつインターネットのホームページに入れることができた。京都文教大学のホームページの中で論文を読むことができる。これまで、研究者の論文は一部の研究者や専門家の間では読まれてきたものの、一般の人々に読まれる機会がほとんどなかった筈だ。その点でも有意義なものと確信している。ちなみに、アドレスはhttp://www.kbu.jp.kenkyu/である。その制作の過程について森(俊夫)が中心となって『インターネットによる研究論文の発信-ホームページ「インフォームド・コンセントと死と宗教」の制作過程と問題点-』としてまとめている。なお、生駒は老、死、死の告知、安楽死をめぐる日米の宗教界の対応を論じているが、同時に宗教と癒しについても成果を発表している。また、森(忠三)は、インフォームド・コンセントが中心であるが、臨死体験、心拍ゆらぎ、等についても成果をあげている。加藤は、死の質の指標構築が中心テーマであるが、同時に臨終の問題、家庭介護の分野にまで研究の輪を広げている。
表皮細胞の角化に伴うタンパク質脱イミノ化の機能的意義の検証

我々は、ラット表皮に脱イミノ化されたケラチンやフィラグリンが存在することを報告した。(J.Invest.Dermatol.1Q5,163-169(1995)、補助金06833012により部分的補助)。本研究では、脱イミノ化ケラチン分子種の同定とタンパク質アルギニン脱イミノ化酵素(PADと略)のcDNAのクローン化を行った。また、種々の実験系でケラチンとフィラグリンの脱イミノ化の比較生化学的検討も行った。1.ウエスタン法及び免疫組織化学法による解析の結果、ヒト及びマウス表皮の角化に伴って限定的に分解を受け、且つジスルフィド架橋したケラチンK1が優先的に脱イミノ化されることがわかった。K1はK10と共に表皮細胞の分化に伴ってK5-K14のケラチンペアと交代して発現する。角化の際、脱イミノ化はK1とペアをなすK10との相互作用、K1-K10ペアとK5-K14ペアとの相互作用、更にはK1とケラチン結合タンパク質との相互作用に影響を与えると思われる。2.レチノイン酸でPADを誘導した不死化ラット新生児表皮培養細胞のcDNAライブラリーからラット骨格筋PAD cDNAをプローブとして3種のクローンを選別した。うち1種は骨格筋PAD cDNAと相同性を示したが、他の2種は新しいタイプと見られた。これらの中に表皮型PADに対応するものが含まれるかどうか検討を進めている。3.出生直後のマウス表皮でケラチンK1とフィラグリンの脱イミノ化が急激な増減を示すことがわかった。胎齡18日のマウス皮膚の器官培養の結果から、正常な脱イミノ化の進行には表皮の気相への暴露を要することが示唆された。ヒト、ラット、マウス、モルモットの比較から、フィラグリンの脱イミノ化にはかなりの種間差が認められた。ヒト表皮脱イミノ化タンパク質の同定:生検で採取した皮膚を凍結して表皮側を削り取り、タンパク質を分別抽出して二次元電気泳動出分別後、種々の特異抗体を用いてウエスタン法で同定を試みた。その結果、部分的に分解し、分子間S-S結合を持つケラチンK1が優先的に脱イミノ化されていることが分かった。多成分からなる脱イミノ化フィラグリンの存在も認められた。タンパク質の脱イミノ化が、表皮の角化と関わることを想定し、以下の研究を実施した。齧歯類新生児表皮におけるタンパク質の脱イミノ化:ラットやマウス胎児表皮に脱イミノ化タンパク質は僅かしか見られないが、生後数時間以内に脱イミノ化フィラグリンが急増し、続いて脱イミノ化ケラチンが増加することが分かった。これは子宮内から大気中への環境変化に対する表皮バリア機能構築へのタンパク質脱イミノ化の関わりを示すものである。培養表皮細胞における脱イミノ化タンパク質の産生:培養系で集密状態に達した種々の培養表皮細胞は、部分的重層化と脱イミノ化タンパク質の蓄積を示したが、ウエスタン法による解析の結果、タンパク質脱イミノ化が生体内より非選択的であった。これは培養系における分化とタンパク質脱イミノ化酵素(PAD)の活性制御が生体内に比して欠陥があるためと思われた。培養細胞におけるPADの誘導:不死化したラット新生児表皮培養細胞をレチノイン酸処理するとPAD活性の誘導が見られたので、表皮特異的PADの精製とcDNAクローン化を試みた。陰イオン交換クロマトグラフィーにより活性は2成分に分別された。主要成分は既に精製済の筋肉型PADと酷似し、微量成分は表皮細胞特異的と見なされたが精製困難であった。

1.レチノイン酸処理した培養ラット表皮細胞からcDNAライブラリーを作製し、ラット骨格筋タンパク質アルギニン脱イミノ化酵素(PADと略)PAD cDNAをプローブとしてクローニングを行い、少なくとも3種のクローンを得た。内1種は骨格筋PADと相同性を示したが、他の2種は新しいタイプと見られた。5'-RACE法による全長の配列決定と、固体表皮での発現の有無の検討に着手している。2.マウス新生児表皮角層のケラチンのジスルフィド結合を還元的に開烈して可溶化後、脱イミノ化されたケラチンK1を分別した。これを限定分解して得られたペプチドをゲル電気泳動で分別後、PVDF膜に転写し、脱イミノ化されたペプチドの部分配列を推定したところ、分子内部の桿状ドメインより外側のアルギニン残基が脱イミノ化されていることが示唆された。ペプチドをHPLCで分離して脱イミノ化部位の同定を進めている。3.出生前後のマウス表皮におけるケラチンとフィラグリンの脱イミノ化動態をデンシトメトリーで解析し、統計的有意性を確認した。また、マウス胎児皮膚の表皮側を気相に曝して器官培養すると、個体皮膚と同様な表皮細胞の分化と脱イミノ化が進むのに反して、全体を培地に浸漬して培養すると細胞の形態や脱イミノ化タンパク質の局在に異常が起こることがわかった。4.モルモット成獣皮膚にアロンアルファを塗布して剥離した表皮細胞層の脱イミノ化タンパク質を分析した。ケラチンのスポットの一部及びフィラグリンのバリアントとその分解物のほか、高分子領域に検出されるプロフィラグリンも陽性を示した点で、他の動物種と相違した。脱イミノ化蛋白質は角層と顆粒層に局在が見られた。
溶融塩化物中でのマグネシウム，リチウム電解用陽極材料の新視点からの開発

溶融塩化物を用いたMgやLi電解製造法の改善のため,不純物量の酸化物イオンが存在する溶融塩化物中で使用可能な不溶性陽極の開発を目指した.炭素材料やニッケルフェライトでは,これらの溶出を完全に抑制することは非常に困難であった.Mo-Ti合金やMo-Ti-Ru合金では期待したTiO2被膜の生成は起こらず,多少溶出の抑制が起こったにとどまった.SiCやMoSi2を陽極とした場合,酸化物イオンの存在によって大きく陽極挙動が変化し,表面にSiO2被膜が生成した.Cl2発生環境下でもSiO2被膜は安定であり,これら材料の溶出はかなり抑制され,不溶性陽極として有望であることがわかった.少量の酸化物を含む溶融塩化物浴で使用可能な不溶極性陽極の開発を目的とし,平成26年度は,LiCl-KCl共晶溶融塩にLi2Oを溶解させた電解浴中で種々の材料を用いた研究を行った.炭素系材料として,炭素結合構造が陽極反応に及ぼす影響を調べるため,黒鉛化度の異なる数種類の黒鉛,ダイアモンド構造と黒鉛構造を含むDLCをコーティングした黒鉛,および無定形炭素であるグラッシーカーボンを陽極に用いて実験を行った.何れの材料でもガス発生が起こり,非黒鉛電極の方がガス発生がおこりやすいこと,黒鉛化度の影響は小さいことが判った.このガス発生反応により電極が消耗し,発生ガスからCO2が検出された.また,すべての材料で,CO2ガス発生反応に先行するガス発生を伴わず電極が消耗する反応がおこることが確かめられた.これら何れの反応もCl2ガス発生反応に先行していた.これらの結果から,炭素結合構造の制御だけでは目的とする電極を得ることが難しいことが明らかになった.このため,新たな炭素含有電極としてSiCを用いた研究に着手した.金属系電極として,Ti-Mo合金を用いて研究を行った.顕著な不働態化現象が観察され,表面に酸化物層が形成されることが確かめられたが,電極の溶出を防ぐことはできなかった.そこで,Ti-Mo合金に少量のRuを添加した電極を用いたところ,溶出を防ぐには至っていないものの,溶出量の抑制に効果があることが確かめられた.ニッケルフェライトを用いた研究では,ニッケルフェライトが電流を流さない状態でも用いた溶融塩に溶解することが明らかになった.溶解速度はそれほど大きくはないものの,FeやNiが溶解するとLiやMgより電析しやすく,電析物金属に混入し,特にMg金属電析においては致命的な問題となる.このため,ニッケルフェライトの使用は断念することにした.Li2Oを含むLiCl-KCl共晶溶融塩中でTi-50%Mo合金を用いた研究を行ったところ,平成26年度のTi-520%Mo合金に関する研究成果に反し,不働態化現象が見られなくなった.この結果から,単純なTi-Mo合金は本研究の目標とする材料とはならないと判断している.Li2Oを含むLiCl-KCl共晶溶融塩中でSiCの陽極挙動を調べたところ,高い電位ではCl2ガス発生反応に伴う大きな電流が流れ,Cl2ガス発生反応より卑な電位ではSiO2生成反応とCO2発生反応がおこった.生成するSiO2被膜は,十分に保護膜としては作用しておらず,CO2生成に伴う消耗を完全に抑制することはできなかった.Li2Oを含むLiCl-KCl共晶溶融塩中でMoSi2の陽極挙動を調べ,かなり広い電位領域で明瞭な不働態化が起こることを示した.この不働態化は,表面に形成される緻密で安定なSiO2膜によるものと考えられるが,電気抵抗はかなり大きいことが示唆された.形成されるSiO2被膜の電気伝導度の改善を,Cl2ガスに対する耐性の維持,Mo溶出の抑制を考慮しつつ行う必要があると考えている.CaOを添加したMgCl2-NaCl-CaCl2溶融塩中での炭素電極の陽極特性について,Cl2ガス発生反応より卑な電位でCO2ガス発生反応がおこり,単純な炭素系材料では電極の消耗を防止することが困難であることを確認した.また,COも発生していることを確かめた.SiC,MoSi2で形成されるSiO2被膜も特性の改善が必要であることがわかった.本研究では第3元素のコーティングと熱拡散処理による表面改質を計画している.本年度は,表面コーティング装置製造メーカー2社に予定する元素のコーティング可能性とコーティング条件の検討を行って頂き,その結果に基づき,最終的に本研究目的に合致するメーカーの製品を選定・購入し,研究に着手した.計画していたMo-Ti合金,SiC,MoSi2のLi2Oを含むLiCl-KCl共晶溶融塩中での陽極挙動を詳しく検討して,成果をあげた.Mo-Ti合金については,これまでの結果からMo量を増加させることによって特性の改善が図れるものと期待したが,過剰の添加により特性が悪化することがわかった.この結果から,目的とする不溶性陽極として利用することは困難であると判断している.SiCとMoSi2については陽極として利用した場合,予想通り表面にSiO2が形成され,不働態化につながることを確かめた.ただし,SiC上のSiO2被膜に関しては緻密性や密着性の点で,MoSi2上のSiO2被膜に関してはMoの透過性や電気伝導度の点で課題があることが判り,今後の研究指針を明確にすることができた.また,MgCl2-NaCl-CaCl

2溶融塩を用いた研究にも着手した.SiCやMoSi2表面への第3元素のコーティングと熱拡散処理による表面改質にも着手した.ただし,目的とする表面コーティングが可能かを確認するため,装置製造メーカーのご好意でコーティング試験を行っていただいた.この結果を見て最終的な機種選定を行ったため,選定機種の納入が遅れて,表面改質の検討は着手したところである.Li2Oを含むLiCl-KCl共晶溶融塩中でのSiCの陽極特性の改善を試みた.SiC内部の開気孔表面までにSiO2被膜を形成させるため予備酸化処理を行った.予備酸化によって生成したSiO2被膜は非常に薄かったが,陽極特性は大きく変化した.全電解電気量に占めるCO2ガス発生による電極消耗量を計算したところ,予備酸化しないSiCでは70%以上であったが,1173Kで9時間予備酸化したものでは30%以下まで抑制された.この結果から,全電気量の半分程度がCl2ガス等の発生に用いられたと推定された.また,Cl2ガスが発生する電解条件においてもSiO2は安定に存在していた.予備酸化処理によりSiCの陽極溶出をかなり抑制できたが,電解電流は減少した.これは,SiO2被膜の低い電気伝導性によるものと考えられた.そこで,SiC上にMoをスパッタした材料表面への複合酸化物の形成を試みた.しかし,予備酸化処理の影響の方が大きく,陽極挙動への明瞭な効果を見いだすには至らなかった.Li2Oを含むLiCl-KCl共晶溶融塩中でMoSi2を陽極として用いた場合,不動態化現象が起こる電位より貴な電位でSiO2被膜が形成された.Cl2ガスが発生する電解条件でも,試料表面にはSiO2は安定に存在しており,定電位電解時の陽極電流は電位が貴になるほどむしろ小さくなる傾向を示し,SiO2膜が安定であることを示唆した.Cl2ガス発生に用いられる電解電流量の割合は算出できなかったが,単位電解電気量あたりの電極消耗量は電解電位が貴になるほど低くなり, SiO2被膜の形成が大きな影響を及ぼすことがわかった.一連の研究により,SiC,MoSi2とも表面にSiO2被膜が形成されること,SiO2被膜はCl2ガス発生条件でも安定に存在すること,良好なSiO2被膜の形成がこれら材料の陽極溶出抑制に重要であることが明らかになった.溶融塩化物を用いたMgやLi電解製造法の改善のため,不純物量の酸化物イオンが存在する溶融塩化物中で使用可能な不溶性陽極の開発を目指した.炭素材料やニッケルフェライトでは,これらの溶出を完全に抑制することは非常に困難であった.Mo-Ti合金やMo-Ti-Ru合金では期待したTiO2被膜の生成は起こらず,多少溶出の抑制が起こったにとどまった.SiCやMoSi2を陽極とした場合,酸化物イオンの存在によって大きく陽極挙動が変化し,表面にSiO2被膜が生成した.Cl2発生環境下でもSiO2被膜は安定であり,これら材料の溶出はかなり抑制され,不溶性陽極として有望であることがわかった.研究の進展にあわせて研究計画を多少修正したが,予め想定した範囲内である.最も汎用されており安価な黒鉛・炭素材料の組織制御や改質で,目的とする電極が得られれば望ましいが,平成26年での研究の過程で,これらの材料は比較的低温のLiCl-KCl溶融塩浴でもかなり消耗し,不溶性陽極とするのは非常に難しいことが確かめられた.より高温のMgCl2系溶融塩浴では陽極材料の損耗が激しくなることが知られており,黒鉛・炭素材料の組織等の影響を調べても目的とする陽極材料の開発にはつながらないと判断した.
加圧によるアルコール脱水素酵素の基質特異性制御

加圧すると分子間距離を連続的に変化させることが出来る。また、酵素の活性部位は分子全体の中でも揺らぎが大きく圧力等の影響を受けやすいと考えられる。そこで単純に加圧する事によりアルコール脱水素酵素(ADH)を用いて基質特異性を制御できるかどうか調べた。その結果、ADHの種類により圧力応答は異なるがClass IIでは特徴的な結果が得られた。反応効率の圧力依存(0.1150 MPa)からΔVを求めると基質をエタノールから炭素数を1つづつ増やしヘキサノールまで比較するとΔVはアルコールの炭素数の増加と共に直線的に減少しΔVの符号がブタノール付近で正から負に変化することが分かった。つまりエタノール等の小さなアルコールでは加圧と共に反応効率は下がるが、ヘキサノールのような大きなアルコールでは逆に反応効率は加圧により増加する事が明らかとなった。以上の結果から、加圧により基質特異性を制御できる可能性が示唆された。アルコール脱水素酵素の基質特異性が加圧する事のみで制御できるかどうかを明確にするため本年度は以下の実験を行った。具体的にはまず酵母アルコール脱水素酵素の反応速度を基質としてエタノール、プロパノール、ブタノールと変化させて、0.1MPa、50、100、150MPaの各圧力下、室温25°Cで決めた。反応初速度は補酵素であるNADがNADHに変化すると340nmの吸光度が増加することをから、この340nmの吸光度の時間変化から求めた。さらに基質濃度を変化させ初速度を求めラインウイーバーバークプロットを行い、反応効率(Vmax/Km)を計算し比較した。現在、ペンタノールおよびヘキサノールに関しても測定中である。その結果、基質がエタノールの場合反応効率は50MPa付近で極大を示し、プロパノールにおいては100MPa付近で極大を示した。一方、ブタノールでは加圧と共に反応効率は上昇して行った。また、メカニズムを解析してみるとエタノールが50MPa付近で極大を示すのはKm主導型で起こっている可能性が示唆された。本研究結果より、酵母アルコール脱水素酵素に関しては基質アルコールの炭素数が増加するに従って反応効率が極大を示す圧力も増加することが明らかとなった。つまり、圧力を高くすれば炭素数が少ないアルコールより炭素数が多いアルコールの方がより効率よく反応することを明らかにすることが出来た。従って、本年度の成果は遺伝子組み換えなどしなくても加圧のみの単純な手法で酵素の基質特異性をある程度は制御できる可能性を示すことが出来たと考えられる。圧力は分子間距離を連続的に変化せることが可能であり、酵素分子の中でも空間的隙間が大きく揺らぎも大きい活性部位のサイズを制御できる可能性がある。アルコール脱水素酵素(ADH)は基質エタノールとのKmによりクラス分けされ、活性部位のサイズはClass IからClass IIIに行くに従って大きくなる。本研究ではClass I、Class IIおよびClass III ADH、基質には炭素数が26の直鎖アルコールを用いて、活性や基質特異性が制御可能かどうか明確にすることを目的とした。その結果、ADHの活性は加圧により変化し、Classの違いにより圧力に対する挙動は異なった。Class IADHでは加圧により全ての基質アルコールに対して酵素反応は促進されたが、Class IIおよびClass III ADHでは基質アルコールのサイズにより異なり、基質のサイズが小さいと酵素反応は抑制され、大きくなるほどほどより効率よく反応することがわかった。次に、Class II ADHの基質アルコールの炭素数に対して△Vをプロットしたときの傾きはClass I ADHの3倍程度になりClass IIの方が圧力に対して敏感であることがわかった。また、活性部位のサイズが最も大きなClass IIIADHではエタノールが基質の場合加圧と共に初速度はわずかながら減少するのに対しヘキサノールでは大きく増加する事はわかった。従って、ADHの種類によれば加圧により活性部位のサイズを変化させ、反応を制御することが出来る可能性があることが示唆された。
二枚貝養殖を行っている内湾で顕在化した貧栄養化のメカニズム解明

持続可能な生物生産活動の維持を脅かしかねない海域の貧栄養化現象のメカニズム解明を目的として青森県陸奥湾において調査を行った。1970年代にホタテガイ養殖が導入された以後の40年間で栄養塩濃度は約三分の一に低下し、植物プランクトンによる基礎生産が少ない貧栄養状態が年々悪化していることが明らかとなった。これは漁獲に加えてホタテガイの糞粒が海底に堆積する量が増加し、分解されずに埋没することにより海域から窒素、リンなどの栄養塩が除去されることが要因であることを明らかにした。本研究では、持続可能な生物生産活動の維持を脅かしかねない海域の貧栄養化現象のメカニズム解明を目的として陸奥湾において調査を行った。今年度は、5,7,8,10月の計4回にわたり18の観測点でCTD観測と10mかんかくの鉛直採水を行い、栄養塩、クロロフィルaを測定した。東湾、西湾の代表点において基礎生産、窒素態栄養塩の同化速度を測定した。また、有光層下部における硝化速度の測定を行った。湾口部の断面観測の結果より2013年は、2012年より夏季の逆エスチュアリー循環の傾向が強くなく、高濃度の栄養塩を含む湾内底層水が湾外へ流出する量が少なかった。これは、2012年の夏は全国的に気温が高く、湾外へ到達した対馬暖流続流水の水温が25°C以上であったのに対して、2013年は最高で23°C程度であったことに起因すると思われた。また、これまで得られた成果より湾内の窒素収支を計算した。その結果、主な窒素流入源は、河川および終末処理場であり、0.7x108モルNが供給されている。外海水からの流入は、冬期に多くなるが、ほぼ同量が夏季の逆エスチュアリー循環によって流出するため、年間収支は、ほぼゼロである。ホタテガイとして水揚げされる量は、0.1x108モルNであり、海底へ堆積物として到達する量は、1.7x108モルNとなり、ホタテガイの糞粒を経由して海底へ輸送される量が圧倒的に多い結果となった。全体収支より、この海底に到達した有機物の半分程度は堆積物中での分解作用により栄養塩に無機化され、間隙水を通して海水へと回帰する。分解されなかった部分は堆積物として埋没する。つまり、陸奥湾で顕在化した貧栄養化現象は、ホタテガイ養殖の導入により海底へ埋没する有機物量が増加することにより湾内の栄養塩バランスが崩れたことによって引き起こされたものと推察された。本研究では、持続可能な生物生産活動の維持を脅かしかねない海域の貧栄養化のメカニズムを解明することを目的として陸奥湾において調査を行った。今年度は、合計4回にわたり14の観測点でCTD観測と表層から10m間隔で採水を行い、栄養塩、クロロフィルを測定した。2箇所の地点において基礎生産・窒素態栄養塩の同化速度の測定を行った。また、底層付近における栄養塩の再生過程を評価するために硝化速度を求めた。湾に注ぐ主要6河川について4月9月にかけて月一回、流量、栄養塩、溶存、懸濁態有機物の測定を行った。湾口部における外海水との海水交換および栄養塩交換量をCTD観測及びXBT観測により見積った。8観測点より堆積物柱状試料を採取し、堆積速度および生元素の堆積フラックスを測定した。これらの観測結果より、1970年代以降、堆積速度および生元素の堆積フラックスが2倍程度増加し、その変化はホタテガイの養殖量の増加パターンと良く一致していた。このことは、ホタテガイは、湾内で生産された基礎生産物を効率良く、ろ過捕食し、その糞粒はすみやかに海底に沈積し、堆積物として埋没していることを示唆している。また、通常の内湾と異なり、陸奥湾の夏季においては、湾外の外洋水が、高温低塩分で軽いため、表層水として流入し、湾内から栄養塩に富む下層水が流出していること(逆エスチュアリー循環)が明らかになった。つまり、陸奥湾においては、ホタテガイの養殖量の増加によって堆積物に埋没する量の増加と、外海水との特異的な海水交換の両者によって、湾内の栄養塩が年々減少傾向にあり、貧栄養化が起こっていることが明らかとなった。本研究では、持続可能な生物生産活動の維持を脅かしかねない海域の貧栄養化現象のメカニズム解明を目的として青森県陸奥湾において調査を行った。最終年度である今年度は、貧栄養化をもたらした原因として考えられた、ホタテガイの糞粒の生分解性と堆積量の検討を行った。ホタテガイから排出される糞粒の堆積量は、ホタテガイ養殖場内に時間分画式のセジメントトラップを1年間設置することにより、8.62 g N m-2 y-1と見積もられた。

糞粒の生分解性は、餌である植物プランクトンと比較すると半分以下であることが明らかとなった。ホタテガイは餌である植物プランクトンをほぼ100%の効率でろ過捕集し、消化吸収するが、未消化部分を糞粒として排出する。排出された糞粒は海底に堆積し、その約40%は微生物により分解を受けて、栄養塩として回帰するが、残りは分解されずに埋没する。一方で植物プランクトンの生分解性は高く、約7割以上が分解され栄養塩として再循環し、残り3割以下が埋没する。つまり、ホタテガイ養殖を導入したことにより湾内の栄養塩循環が変化し、栄養塩として再循環する割合が減少し、堆積物へと埋没する量が増えたことによって貧栄養化が引き起こされたと考えられる。また、モデル計算よりホタテガイ養殖を導入した直後の1980年代の基礎生産は、現在の約2倍高かったことが推定された。このことは、現在の状態が継続し、貧栄養化がさらに進行するとホタテガイの餌となる植物プランクトンの基礎生産が更に減少し、ホタテガイの成長不良あるいはホタテガイ養殖漁業の存亡にかかわる事態となる事が危惧され、一刻も早い対策を打つ必要があると思われる。海洋生物地球化学現場観測を2年間にわたり計画通り遂行し、その成果を元に3年目に行う予定であった物質循環像を把握するためのボックスモデル構築を予備的ではあるが、2年目に行う事が出来たため。3年間の研究期間の最初の2年間で対象海域のモニタリング調査を行う計画に対し、当初の目的通りに4回の海洋調査及び5回の河川調査を行った。調査項目についても、目的とした化学成分についてすべて測定を終了し、データ解析を現在行っているところである。堆積物の採取と堆積速度および生元素埋没量の調査を当初2点で行うとしていたが、今年度の調査において8地点について行い、より網羅的な結果が得られた。また、窒素態栄養塩の再生過程の解析において、当初予定していなかった分子生物学的手法を用いた解析法を導入した。以上の結果を総合すると、今年度については、当初の計画以上に研究は進展していると判断される。最終年度は、ホタテガイ養殖を導入された現在における物質循環モデルに加えて、ホタテガイ養殖を行っていなかった1970年代以前における物質循環モデルを構築し、陸奥湾における物質循環に与えるホタテガイ養殖のインパクトを評価する。本来の計画に含まれていなかったホタテガイ養殖場から海底へ輸送される有機物量をセジメントトラップを1年間設置することにより見積り、より正確な物質循環像の把握を行う。1.現場観測:24年度と同様に、1海域の集中観測、2海水交換量、3河川調査、4海底境界層における有機物分解、栄養塩フラックス測定を引き続き行う。その際、24年度の結果を踏まえて観測点を厳選する。また、24年度に評価できなかった堆積物中のリンの動態について解明を行う。また、これまで研究交流を行っている地独青森県産業技術センター水産総合研究所の研究員と研究成果に関する意見交換を行い、研究計画および結果について客観的な評価を受け、以後の研究計画の修正等に反映させる。2.ホタテガイ摂餌培養実験:ホタテガイが海水中の懸濁物質をどの程度ろ過捕食し、消化するのか、また糞粒にどの程度の有機物が含有されているのかを解明する。また、糞粒に含有されている有機物がどの程度の生分解性を有するのかを検証する。ホタテガイを実験室にて飼育し、餌料として培養した珪藻およびハプト藻を一定量添加し、添加餌料と残存餌料の差から摂餌量を算出する。また、排出された糞粒量とそれに含まれる生元素量を測定し、消化効率、糞粒中の生元素含量を算出する。
「がんの放射線抵抗性を担う責任遺伝子」の網羅的スクリーニング

独自に構築した放射線関連遺伝子のスクリーニング法によって、複数の新規遺伝子を同定した。当該遺伝子の発現ベクターを作成し。コロニー形成試験などの放射線生物学的実験を実施することで、幾つかの遺伝子が実際に細胞の放射線抵抗性に係わることを見出した。各遺伝子の作用メカニズムを解析し、同定した遺伝子のうちの一つが、細胞のDNA損傷修復能への影響よりも、むしろ細胞内の抗酸化物質レベルを上昇させることで、細胞の放射線抵抗性を誘導することを見出した。また、臨床検体を対象にした免疫組織染色実験によって、当該遺伝子産物の腫瘍内発現レベルががん患者の生命予後不良と相関することを確認した。放射線治療法の高精度化にもかかわらず、がんは治療後にしばしば再発し、患者の生命を脅かす。この問題を克服する為に本研究で我々は、ヒトの全遺伝子の中から強力にがん細胞の放射線抵抗性を誘導する遺伝子を網羅的に探索することを目的に据え、以下の研究成果を得た。まず、cDNA発現ライブラリーを導入したがん細胞に致死線量の放射線を照射し、生存して来たコロニーからcDNAをレスキューするという手法で、放射線抵抗性に関わる遺伝子を網羅的にスクリーニングする系を確立した。そしてこれまで細胞の放射線抵抗性・感受性との関わりが全く報告されていない遺伝子を含む複数の遺伝子を、放射線抵抗性を亢進する候補遺伝子として同定することに成功した。ヒト子宮頸がん由来がん細胞株HeLaのtotal RNAを精製後、これを鋳型に逆転写反応を行うことで、各遺伝子のcDNAを獲得した。各cDNA断片の両端にリンカー配列を付加した後、mammalian細胞用発現プラスミドpcDNAに組み込むことで、各候補遺伝子の発現ベクターを構築した。このベクターを安定に組み込んだがん細胞株に放射線を照射し、Clonogenic Cell Survival Assay(コロニー形成試験)などの放生戦生物学的実験を実施することで、幾つかの候補遺伝子が予想に違わず細胞の放射線抵抗性を亢進することを確認した。各遺伝子が放射線抵抗性を亢進するメカニズムに迫るため、各種レポーターアッセイ系や、免疫沈降法などを最適化し、以降の研究に備えた。既に、細胞の放射線抵抗性にかかわる遺伝子を複数クローニングすることに成功し、その機能を確認し終えたため。cDNA発現ライブラリーを対象にした遺伝学的手法を通して、細胞の低酸素応答と放射線抵抗性に関わる遺伝子を網羅的にスクリーニングする系を確立し、新たに新規遺伝子を同定することに成功した。コロニー形成試験を通じて、当該遺伝子の過剰発現によって、がん細胞が放射線抵抗性を獲得することを確認した。当該遺伝子が放射線抵抗性を亢進する機序を解明する目的で、分子細胞生物学的実験を実施した。まずDNA損傷部位を可視化するレポーター遺伝子を活用して、当該遺伝子がDNA損傷修復能を活性化するのではなく、細胞内の抗酸化物質量を上昇させることでDNA損傷の発生頻度を低下させることを見出した。公開されているマイクロアレイ・データベースを利用して、当該遺伝子の発現量とがん患者の生命予後不良が相関する可能性を見出した。また当該遺伝子産物に対する抗体を用いてて、臨床検体を対象に免疫組織化学染色実験を実施したところ、当該遺伝子産物の発現量と予後不良が相関することを実際に確認した。当該遺伝子を予後予測マーカーとしての有用性を確認した。本研究で同定した各遺伝子が放射線抵抗性を亢進する機序を解明する目的で、分子細胞生物学的実験を実施する。まず申請者が構築したDNA損傷部位を可視化するレポーター遺伝子を活用して、本研究で同定した遺伝子がDNA損傷修復能を有するか否かを一つ一つ検証する。またメタボローム実験を通して、抗酸化作用を持つ代謝産物の量が各遺伝子の過剰発現によって増加するかを検証する。さらに、各遺伝子が抗アポトーシス活性を持つかをDNAラダー定量実験で検証する。各遺伝子が何れの活性も示さなかった場合には、各遺伝子の過剰発現によって発現量が変動する遺伝子をマイクロアレイ法で探索し、放射線抵抗性を亢進する新たな機序に迫る。また、各遺伝子を過剰発現したがん細胞とノックダウンしたがん細胞を遺伝子工学的に樹立し、その移植腫瘍を対象に放射線治療実験を実施する。そして各遺伝子が腫瘍組織レベルの放射線抵抗性を亢進するかを検証する。さらに、公開されているマイクロアレイ・データベースを利用して、各遺伝子の発現量とがん患者の生命予後不良が相関する可能性を検証する。また各遺伝子に対する抗体を利用して臨床検体を対象に免疫組織化学染色実験を実施し、各遺伝子産物の発現量と予後不良の相関を検証する。そして各遺伝子を治療標的とする臨床的意義や予後予測マーカーとしての有用性を検証する。放射線腫瘍生物学
ハドロン物質におけるカイラル相転移の前駆現象の総合的研究

本研究の目的は有限密度且つ有限温度系におけるカイラル相転移およびそれに密接に関連するカラー超伝導への相転移の特徴とその前駆現象を総合的に解明し、その実験的検証方法を明らかにすることである。(1)非線形シグマ模型の枠組みで上記のカイラル対称性の回復がどのようにシグマやロー中間子のチャンネルの強度関数に反映されるのかを明らかにした。(2)(d,^3He)反応や(d,t)反応を用いて、シグマ中間子を原子核中に作る過程の断面積の入射エネルギー依存性を計算し、実験による観測可能性について議論した。(3)深く結合したパイ中間子原子核の現象と核媒質中でのパイ-パイ散乱強度のソフト化を統一的に記述する概念として、パイ中問子の波動関数くりこみの重要性を指摘した。(4)クォークの量子的な励起の自由度を含めた格子QCDのシミュレーションを行い、ロー中間子と同程度の質量を持つスカラー中間子が存在し得ることを示した。(5)有限温度でのカイラル相転移の前駆現象として、臨界温度より上でのソフトモードの効果によりクォークスペクトルが大きく変化する可能性を見出した。(6)これまでのCSCの研究では取り入れられなかったベクター型の相互作用(VI)の効果を調べ、理論的に許容されるV-Iの強度な範囲で、2つ目の1次相転移点の終点が現れる可能性があることがはじめて示された。(7)100MeV程度以上まで温度が上昇する重イオン衝突でCSCの検証可能性を探るために、その正常相での対場の作る集団モードの特性を調べ、前駆的なゆらぎの領域が通常の超伝導に比べて10倍以上も大きく、カラー超伝導体の特性は高温超伝導体に近いことを示唆した。(8)カラー超伝導の前駆現象の例としてクォークの状態密度がフェルミエネルギー付近で以上に減少すること(擬ギャップ形成)の可能性をはじめて明らかにした。A.ハドロン物質中でのシグマ中間子のソフト化の検証:(i)非線形シグマ模型の枠組みで上記のカイラル対称性の回復がどのようにシグマやロー中間子のチャンネルの強度関数に反映されるのかを明らかにするために、N/D法を有限密度系に適用し、カイラル対称性の回復とともに、信頼できるいくつかのカイラ模型の場合にシグマとローのチャンネルでスペクトル関数およびポールのソフト化が起こることを示した。(ii)(d,^3He)反応や(d, t)反応を用いて、シグマ中間子を原子核中に作る過程の断面積の入射エネルギー依存性を計算し、実験による観測可能性について議論した。B.カラー超伝導(CSC)前駆現象およびベクトル型相互作用の効果:(i)100MeV程度以上まで温度が上昇する重イオン衝突でCSCの検証可能性を探るために、その正常相での対場の作る集団モードの特性を調べた。その結果、前駆的なゆらぎの領域が通常の超伝導に比べて10倍以上も大きく、カラー超伝導体の特性は高温超伝導体に近いことが示唆された。(ii)通常のカイラル模型では考慮されているにも拘らず、これまでのCSCの研究は取り入れられなかったベクター型の相互作用(V-I)の効果を平均場近似で調べ、カイラル凝縮体、超伝導ギャップそして密度を温度と化学ポテンシャルの関数として自己無撞着に求め、相図を確定し、V-Iの効果を明らかにした。予想もしなかった成果として、理論的に許容されるV-Iの強度な範囲で、これまで知られていなかった2つ目の1次相転移点の終点が現れる可能性があることがはじめて示された。

A.カラー超伝導(CSC)前駆現象としての擬ギャップの形成:臨界温度(T_c)よりも高温ではあるがT_c付近でのカラー超伝導の前駆現象の例としてクォークの状態密度がフェルミエネルギー付近で以上に減少する可能性を調べた。この現象はその原因は未解明であるが、高温超伝導現象で顕著に見られる「擬ギャップ」と言われるものと同一である。低エネルギー有効模型を用いた計算により、前駆的なソフトモードの存在により、確に「擬ギャップ」が生まれることを示した。これは、相対論的な物理系において、しかも、3次元系で「擬ギャップ」が生まれることを示した始めての研究である。この結果は、高温超伝導の「擬ギャップ」の原因究明の研究にも大きな示唆を与えるものと考えられる。B.シグマ中間子の格子QCDを用いた研究:カイラル対称性の回復の前駆現象を研究するうえで、スカラー中間子、特に、シグマ中間子と呼ばれるハドロンの存在の有無、およびその性質は決定的な重要性を持つ。近年の解析の結果、実験的にパイ-パイ散乱の共鳴として低い質量(600MeV/c^2)のスカラー中間子の存在が確定してきたが、その本性は未解明である。我々は、クォークの量子的な励起の自由度を含めた格子QCDのシミュレーションを行い、比較的重いカレントクォーク質量の場合、ロー中間子と同程度の質量を持つスカラー中間子が存在し得ることを始めて示した。また、その存在のためにはq-q^^-の線形結合で表される「集団モード」あるいはダイクォークq^2-p^^-^02の相関が重要であることを示した。残念ながらどちらがより本質的であるかは今後のより詳細な研究に俟つしかない。A.有限温度のクォーク物質におけるカラー超伝導の前駆現象として、ダイクォーク対場のゆらぎが様々の物理量に与える影響を系統的に調べた。対場のゆらぎが作る集団運動モードによりクォークの分散関係およびスペクルが自由フェルミ気体のものから大きく変更され、「擬ギャップ」の形成などクォーク系は非フェルミ液体の振る舞いをすることを示した。また、臨界温度近傍で比熱の特異的な増大が得られることも示した。対場のゆらぎが軽粒子対生成率を増大させる可能性を指摘し、カラー超伝導の実験室での「観測」可能性について議論した。B.中性子星などの現実的条件、すなわち、カラーや電荷の中性条件やベータ平衡を課したとき、カラー超伝導体において一部のクォークはいわゆる「ギャップレス」の状態になることが普遍的な現象として起こることが指摘され、ホットな話題になっている。われわれは、これまで考慮されていなかったカイラル相転移との競合によりギャップレス状態が実現する密度や結合定数の領域がかなり限定されたものになることを示した。C.QCDのカイラル相転移の静的な性質は反強磁性体の相転移と不変類を共有することはよく知られているが、その動的な特性は未だ論争の余地のある問題となっている。われわれは、カイラル極限においてカイラル相転移のソフトモードが伝播的なものから散逸的なものになる変化していく可能性があることを動的なくりこみ群を用いて示唆した。しかし、最低次の計算によるものなので、信頼のおける結論を得るにはより高次の計算を遂行する必要がある。
超流動ヘリウムの量子乱流における2流体模型の連立ダイナミクス

本研究の目的は、超流動ヘリウムにおける2流体連立ダイナミクスを解明することである。超流動ヘリウム4は粘性を持つ常流体と粘性を持たない超流体の混合流体として理解できる。2流体は、互いに影響を与えながら非自明な運動をする。本研究では、理論および数値計算を用いてこのような2流体連立ダイナミクスを解明する。本研究が対象とするのは、超流体が乱流となった量子乱流状態である。量子乱流は循環が量子化された渦によって構成され、非平衡系の典型模型といわれている。まず、量子乱流と常流体層流の連立数値計算を行う。そして、量子乱流と常流体乱流の連立ダイナミクスへと研究を進める。
超音波と微小気泡を用いた薬物送達システム実現のための４次元超音波音場の研究

微小気泡は患者の体内に注入すると血流と共に拡散してしまい,疾患部へ届く微小気泡は極めて少ないため,微小気泡を目的部位まで誘導する必要がある.そこで,本研究室ではこれまでに人工血管中において微小気泡の任意血管への誘導を行ってきた.しかし先行研究では,表面の形状により音場形状が定まる単板振動子を用いており,音場の形状や位置を時空間的に変更することに装置側が対応しておらず,微小気泡の動態に適した音場形成の検討が不十分であった.そのため本研究では,2次元アレイトランスデューサを用いて音場の時空間分割照射を行い,効率的な微小気泡の動態制御ならびに新たな制御技術の開発を目指す.まず,超音波音場の時空間分割として2つの焦点の位相を反転し,その2焦点の形成位置と形成周期によって定められた焦点の移動速度を6 360 msの範囲で変化させ微小気泡の誘導を行った.その結果,移動速度を流速と同じオーダーに設定すると誘導率が高くなり約69%となることを示した.次に微小気泡の3次元動態制御として,単板振動子と2次元アレイトランスデューサの同時使用を行い,微小気泡の挙動を2台のハイスピードカメラを用いて2方向からの光学観測を行った.その結果,流路の厚みと幅方向共に約40%の微小気泡を任意の位置を通過させることができ,微小気泡の3次元動態制御が行えたことを示した.最後に,実際の動物を用いた微小気泡の誘導を行った.麻酔によって眠らせたウサギを専用のベッドに寝かせ,微小気泡を注入後誘導用音波によって誘導される微小気泡の様子を超音波画像で観測した.その結果,実際の血管内においても微小気泡を誘導できることを確認した.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。