hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ゼオライトを利用したセシウム吸着電極の開発と動電処理による除染への応用

また,電極の作製も概ね順調に進んでいる。東日本大震災に伴う,福島を中心としたセシウム等による土壌汚染は深刻で,除染作業が進む今日でも,未だに多くの帰還困難区域が設定されている。セシウムは土壌表面の負電荷と静電気力により結合しているため,土壌表面に強固に吸着し,通常の環境では簡単には離脱しない。そこで,除染の手段として,主に汚染土壌の掘削除去が行われてきた。また,今後は中山間地での除染作業も考慮する必要があり,斜面も多くなることから作業の難航が予想される。そのため,この様な人的作業の難しい場所でも,安全・効率的・簡便に除染を行える手法の開発が必要である。そこで,動電学的手法による除染方法の開発と,その際に必要となるイオン吸着電極の開発を目指した。動電学的手法は汚染土壌に電極を設置し,直流電圧を印加することで,汚染の原因となる金属イオンを陰極へ移動させることで土壌を修復する方法である。電気を使うことで,原位置処理が可能となり,除染が困難な中山間地でも応用が期待できる。本研究では,中山間地での動電学的手法によるセシウム除染のために,クエン酸や酢酸のような有機錯体を利用し,斜面での除染にラボスケールで成功している。また,動電学的手法を用いる場合は,土壌のゼータポテンシャルが重要なパラメータとなることが分かった。そして,ゼオライトを用いたイオン吸着電極の開発にも成功している。これらの知見および技術を利用し,除染に役立てたい。当初の予定であった,中山間地を模擬した斜面での動電処理に成功し,平面と同様に除染効果があることを明らかにした。動電処理において印加電圧を変え,セシウム除去効果がどのように変化するか確認することができた。実験中に,排水を経時的に採取し,セシウムがどのように陰極側へ移動するか調べることができた。排水および実験後の土壌から原子吸光分析装置によりセシウム濃度を測定し,動電処理による除染について検討することができた。さらに,くんたんマットをイオン吸着電極として利用し,土壌中のセシウムイオンを吸着回収することに成功した。また,ゼオライト,くんたんなどからなる新しいイオン吸着電極の作製法について検討した。このように,当初の研究計画をおおむね達成できた。前年度に作製した動電処理テーブルプラントの陰極に,同じく前年度開発したゼオライト電極を組み込み,動電処理を行う。この際,印加電圧などをパラメータとし,前年度と同様に土壌中からCsイオンを除去し,これが排水中に含まれないことを確認する。必要に応じて,動電処理条件,電極の特性の見直しを行い,システムの最適化を行う。ゼオライトと同様に,高いCsイオン吸着能を持つ籾殻燻炭を用いた電極の作製について検討する。電極の作製に際しては,バインダーを用いた加圧成型法の他,育苗用として開発された籾殻燻炭マットを利用することで,比表面積を高くし,よりイオン吸着性を高めることが可能か検討する。ゼオライト電極と同等あるいはそれ以上の性能が期待できれば,新たにこれを陰極として動電処理に応用可能か検討する。また,産業廃棄物のほぼ半数を占める余剰汚泥を炭化,賦活化することで活性炭とし,これをゼオライトに添加し,導電性化する技術についても検討する。今後は,1動電処理に関して土壌の性質(透水性など)をさらに変え,動電処理の適用範囲を明らかにするとともに,陽極側より供給する水の性質を変え,さらに短時間で除染ができないか検討する。
非平衡高エンタルピ気流における輻射のモデル化と実験的研究

本年度では、昨年度末にアルゴンを用いて開発された衝撃波後方の電子励起温度の測定方法を、実際の観測対象である窒素原子に応用して、強い衝撃波後方の非平衡領域の窒素原子の電子励起温度を測定した。また、昨年度に更新され、精度が向上した輻射解析コードSPRADIANを用いて、衝撃波直後の領域に観測される窒素分子及び窒素分子イオンのスペクトルにフィッティングを行うことにより、分子の振動温度と回転温度を決定する計測方法を開発した。この方法を用いて、極めて強い熱的化学的非平衡が観測される秒速12kmの速い衝撃波と、比較的熱平衡に近い秒速8kmの衝撃波について実験を行い、衝撃波背後の各温度の分布を決定した。実験結果からは、これまで並進温度と極めて急速に緩和すると思われていた分子の回転温度が並進温度と著しく異なるという「回転温度非平衡」が速い衝撃波については特に顕著に、遅い衝撃波についても明らかに観測された。また雰囲気ガス中に含まれる水蒸気が解離して生じる水素原子のβ線のシュタルク線広がりに理論的に予想される数値スペクトルをフィットさせることにより電子密度を決定する手法を開発し、速い衝撃波について衝撃波後方の電子密度分布を測定した。これらの実験結果は、遅い衝撃波については従来より良く用いられているパークの熱化学モデルによる計算結果と比較的一致するものの、速い衝撃波については、回転温度、電子密度の絶対値が定性的にも定量的にも矛盾することが分かった。そこで新たに数値モデルとして、回転温度非平衡を考慮し、CRVDモデルと呼ばれる解離反応とエネルギー緩和の結合モデルを開発し、計算を行ったところ、定性的には回転非平衡が説明できることが分かったが、定量的な一致を捲るまでには至らなかった。電子密度については、従来の電離モデルで説明することが不可能であり、今後、回転非平衡現象と併せて、定量的に一致するモデルの開発を行う必要があると考えられる。本年度では数値計算的な方法として,高エンタルピ気体からの輻射のモデル化を行った.ここでは前年より開発が進められてきた解析コードSPRADIANのデータベースを更新し,より複雑な物理現象を取り込むと同時に,実験結果を解析して温度情報など定性的な物理量を計算できる機能を付加し,実験をバックアップする環境を準備した.実験においては,自由ピストン二段隔膜衝撃波菅を用いて実験を行った.昨年度開発されたイメージング分光法に加え,本年度は新たに高速ストリークカメラを分光に接続し,高解像度の定点時間分光イメージを取得する実験システムを開発した.このシステムを用いて,超高速衝撃波後方の強い非平衡領域の物理量の定量的な測定を試みた.本年度はその手法の確立を目標として,まず熱化学過程と発光機構が比較的単純で良く理解されているアルゴンを試験気体として,原子の線スペクトルイメージを取得し,電子励起準位のポピュレーションを決定し,その非平衡度を観察した.その結果,衝撃波の極近傍では電子励起は強い非平衡にあり,原子は高い励起準位にほとんど励起されないが,衝撃波の後方では電子励起は平衡に近付くことが確認された.この電子励起平衡領域の電子温度を線スペクトル強度比法により決定した結果,電子励起温度は接触面に至る電子励起平衡領域でほぼ一定で約18,000Kをしめした.これは解析による結果と良く一致し,本手法による電子励起温度決定法の妥当性が確認された.今後は,目標である窒素原子や酸素原子の電子励起ポピュレーションを決定し,衝撃波背後の高温空気の非平衡現象を調べるとともに,電子励起温度を取得し,熱化学モデルの開発及び検証を行う予定である.本年度では、昨年度末にアルゴンを用いて開発された衝撃波後方の電子励起温度の測定方法を、実際の観測対象である窒素原子に応用して、強い衝撃波後方の非平衡領域の窒素原子の電子励起温度を測定した。
欧文資料Notitia Linguae Sinicaeによる清代中国語研究

フランス人来華宣教師プレマールのNotita Linguae Sinicae(ca.1728)は18世紀のヨーロッパ人による最も詳細な中国語文法書の一つである。本書の記述言語はラテン語であり、全編において大量の例文からキーワードの用法を示すことが大きな特徴である。研究期間内に学会発表4件、論文5本を公表することができた。本研究の目的の一つはNotitia文語篇の翻訳を進めることにあったので、Notitiaの清代官話研究にしめる重要性を示すと共にその目的をある程度果たしたと考えて良いだろう。平成26年度の成果は二つある。一つ目は官話研究における欧文資料を概説して、そこに占めるNotitia Linguae Sinicae(以下Notitiaと略称)の位置を示したこと。二つ目は第二部文語篇の訳注を開始したことである。第一の成果は「欧文資料と官話音研究ー意義・現状・課題ー」として中国近世語学会において発表した。この学会発表は三つの部分より成る。第一に、1620世紀にかけて蓄積された欧文資料を字典、文法書、教科書、宗教文書の4種に分類して概観した。第二に、官話音研究のトピックにおいて、欧文資料が重要な鍵を握っているとみなされる問題について紹介した。中でも官話音の声調調値について、17世紀初頭から100年以上は安定しているように見えるが、Notitiaを境に変化し始めているかのごとくである。このことはNotitiaの官話音研究における重要性を示すものと言えるだろう。第三に、官話音研究に欧文資料を用いる際の問題点を指摘した。すなわち各種欧文資料の間に影響関係が認められ、それを正しく把握すべきだということである。特に19世紀中盤以降はNotitiaの影印と英訳本が出版され、その影響が広まった時期である。この時代の中国語研究書にはNotitiaからの例文の引き写しが数多く見られる。第二の成果はこれまでの第一部口語篇の訳注を継ぐものであり、第二部(Pars Secunda)の冒頭から第二章第五節「「乎hou」について」までについて日本語訳・英語版との対照・註釈を加えた。また訳注によって、第二部では荘子、論語、大学、中庸、欧陽修が多く引かれていることも明らかになった。この成果は「馬若瑟(Premare)『漢語札記(Notitia Linguae Sinicae)』第二部訳注(I)」として『或問』27号に掲載される。研究実施計画に従い、平成27年度はNotita Linguae Sinicae(以下NLSと略称)の訳注作業を中心に研究を進めた。訳注作業の成果は2度にわたって『或問』誌上に連載されている。すなわちNLSの第二部文語篇冒頭から第二章第四節「分詞「於」yuあるいは「于」yuが全く同義であることについて」までが第27号に、第二章第五節から第十五節「時を表す小詞について」までが第28号に掲載された。この部分は第一部口語篇では取り上げられなかった文言の虚詞を中心に解説したものである。用例は主に四書すなわち『論語』、『孟子』、『大学』、『中庸』から取っているが、プレマールの索隠派としての読書遍歴を反映して『荘子』も多く引用される。また欧陽修の諸作品からの引用も数多く見られ、一件のみだが漢訳「主の祈り」からの引用も見える。このように訳注作業により引用例の出典を明らかにすることは、プレマール個人の読書体験を知るための手がかりとなるのみならず、彼が築こうとした中国語文言文法の枠組みを解明する上でも重要な情報を提供することになろう。この訳注作業により、英訳版が削除・追加・異なる解釈をした部分も明らかになっており、今後のNLS研究のための基礎的研究を継続したい。文語篇訳注の第三回については平成27年度中に第二章第十六節からの分を作成しており、平成28年度中に同じく『或問』誌上に掲載される予定である。平成28年度は研究計画の最終年度となるが、引き続き訳注作業を継続しNLSの全容を広く紹介したい。研究計画は当初の予定をやや上回るペースで進展していると言ってよい。その理由は、研究計画に記載した訳注作業を順調に進めることができたからである。平成27年度はNotita Linguae Sinicaeの訳注作業を中心に研究を進めることとしていたが、訳注作業の成果は2度にわたって『或問』誌上に連載することができた。加えて前年度の報告書に記載したとおり、平成26年度の研究成果は27ー28年度の計画を先取りするものであった。従って現在のところ研究計画よりもやや早いペースで進捗していると判断することができる。平成28年度は研究計画の最終年度ではあり、NLSの音系について検討すべき時期である。これについては今年度末に行った学会発表にて触れたが、これをより深化させた形で成果としたい。第二に、2015年度に引き続きNotitia Linguae Sinicae第二部(Pars Secunda)の訳注に注力した。訳注を公開した範囲は第二章第十六節「意味を強める小詞について」から第三章第二節「一般的な規則が文体に従って与えられる」までである。

ここにいたってプレマールの注記は単なる小詞の用法を離れ、修辞の方面へと発展していく。特にラテン語の音節の軽重に基づく韻文の格律と中国の韻文における平仄とを比較する箇所は重要である。なぜなら、ここではホラティウスが比較のために引用されるが、ここで用いられた音節の軽重を示す記号は、おそらく宣教師たちが中国語ローマ字において声調表示のために考案された記号の来源であったと考えられるからである。当初予定していた3年間の研究により、Notitiaそのものの分析も、中国語学史上における価値も示すことができたと考えられる。さらに1年間の延長が認められたことにより、もとより大作であるNotitiaの訳注作業をさらに進めることができるようになった。これは当初計画にはなかったことであり、予想以上の進展を見せているゆえんでもある。今年度はNotitia Linguae SInicaeの文語篇における中国語記述の分析を進めた。中でも声調についての記述は興味深い。プレマールはすでに口語篇の冒頭に於いて「声調は(中国語)の魂である」とまで言い切っており、その習得を非常に重視していた。そして前年度の研究に於いてラテン語の音節の軽重にもとづく詩律と、中国の韻文における平仄が比較されていることを発見したが、これはプレマールの時代を遡ることおよそ120年前、著名なイタリア人来華宣教師マテオ・リッチらによって制定されたイエズス会の中国語ローマ字方案における声調記号の来源であったように思われる。つまりラテン語の初学者向けに与えられる音節の軽重の記号を応用し、最も無標である陰平音節の主母音を表す母音字母上に「ー」という記号を与える。またラテン語初歩において軽音節を示す「V」の記号を入声音節の主母音上に加える。軽音節の符号を用いることは、入声が明清官話において明らかに短促調であったことからして自然であっただろう。問題は陽平・上声・去声をしめす符号(それぞれ「∧」「\」「/」)の来源である。おおまかには二つの説があり、一つは当時の官話の調型の音高をなぞる形であったというもの、もう一つはヨーロッパの特定の言語においてこれらの記号すなわちcircumflex, grave, acuteが持っていたアクセントに基づいたものであったというもの。この重要な点についてはなお検討を要する。フランス人来華宣教師プレマールのNotita Linguae Sinicae(ca.1728)は18世紀のヨーロッパ人による最も詳細な中国語文法書の一つである。本書の記述言語はラテン語であり、全編において大量の例文からキーワードの用法を示すことが大きな特徴である。研究期間内に学会発表4件、論文5本を公表することができた。本研究の目的の一つはNotitia文語篇の翻訳を進めることにあったので、Notitiaの清代官話研究にしめる重要性を示すと共にその目的をある程度果たしたと考えて良いだろう。研究計画は当初の計画よりも順調に推移していると言ってよい。その理由は、上述した平成26年度の研究成果が27-28年度の研究計画を先取りするものだったからである。当初の計画では、平成27年度に訳注作業を開始し、平成28年度に清代官話におけるNotitiaの資料価値を検討する予定であった。しかしいずれも平成26年度中に着手することが可能となり、結果として計画を先取りする形で成果を発表することができた。これは研究計画の完成にとって有利に働くものといえるだろう。
支援物資マッチングシステムの社会的実装に向けた研究開発

平成30年度は,以下の3つの課題に取り組んだ:1)車両配送と費用配分を考慮したMSに組み入れるためのマッチングアルゴリズムのコーディング,2) MSの潜在的利用者のMS利用インセンティブに関する理論分析,3)利用インセンティブに関する実証実験を行った.2)については,ゲーム理論の分析枠組みを用いて,物資提供者が,MSに提供可能物資情報を入力する行動と,MSを利用せずに受援者を個別に探索して物資提供を打診する行動のいずれか(又は両方)を選択し,受援者がMSに物資の要望情報を入力する行動と,要望情報を入力しない行動のいずれか(又は両方)を選択する状況をモデル化した.均衡分析により,潜在的利用者数(物資提供者,受援者)や物資数量(提供可能物資,要望物資)とMSインセンティブの関係として,供給が需要を上回る場合,すなわち提供可能物資数量が要望物資数量を上回る時期や物資タイプについてはMSが利用されにくいことと,MSを利用せずに物資提供先を打診するコストが大きい場合にMSが利用されにくくなること,が明らかになった.3)については,マルチエージェントシミュレーションにより,2)で得られた理論分析の結果の妥当性を検証した.物資提供者と受援者はゲーム理論で想定される合理的行動を取ったり,十分な情報処理能力を有するとは限らないため,限定合理的な行動ルールを定式化して,物資提供者と受援者のインタラクションに関する数値実験を行い,理論分析で得られた特性が観察されるかどうかを検証した.分析結果として2)で得られた知見は限定合理的な環境においても概ね妥当であることが確認できた.研究代表者と分担して本研究課題に取り組む予定であったRubel Das氏が研究開始時点で科学研究費の研究分担資格のない組織に異動して,研究代表者が本研究課題に取り組む必要が生じ,当初の予定と比べて研究の進捗が遅れることになりました.2019年度は,以下の課題に取り組む:1)費用配分と物資割当を同時決定するマッチングシステムの実装と標示情報出力機能の追加,2)実装版MSを用いたユーザビリティの性能評価実験と潜在的利用者の利用インセンティブの室内実験.1)では,2018年度にコーディングしたプログラムを実装できるようにプロトタイプ版マッチングシステムのデータベースとインターフェースを改良する.具体の作業にあたり,プロトタイプ版の開発に協力してもらった情報システム会社の協力を得る予定である.2)では,義援物資の提供者がマッチング・システムを利用して被災者に物資提供することと,マッチング・システムを利用せずに被災者と直接連絡をとって物資提供を申し出ることの両方が可能な状況を室内実験環境として用意し,当該環境において物資提供者がマッチング・システムを利用するインセンティブを有するかどうかを実証的に検証する.同時に,マッチング・システムのインターフェース等のユーザビリティについても評価する.平成29年度は当初,1)車両配送と費用配分を同時に考慮したマッチング・システムとマッチング・アルゴリズムの開発と,2)プロトタイプ版マッチング・システムへの標示情報出力機能の追加とユーザビリティの性能評価実験を行うことを予定していました.このうち,2)については研究の進捗が遅れていて,1)についてのみ以下の成果が得られた.研究代表者が1)に関する先行研究で開発したマッチング・システム(具体的には,物資支援者に提供可能な物資の種類や数量に加えて,物資提供に対する支払意志額を尋ね,VCGメカニズムを用いて物資の割当計画・輸送計画・費用負担を同時に決定するシステム)は,物資提供者の費用負担額であるVCGペイメントの算出の計算負荷が大きく,実装版MSには組み込めないという課題があった.そこで,Ausubel and Milgromが提案した代理人による同時競上げオークションをMSの割当計画・費用負担決定問題に適用可能な形で拡張し,1) VCGメカニズムと同じ割当計画と費用負担を出力する,2)誘因整合性などの優れた理論的性質を持つ,3)計算負荷が小さい,という3つの特徴を持つアルゴリズムを定式化した.これにより,大規模災害発生後のような義援物資の支援者数が多い場合でも,アルゴリズムの中で解くべき最適化問題の規模は支援者数に比例して大きくなるものの,解くべき補助問題の回数が支援者数に比例して増加しないことで,実装版マッチング・システムに組み込むことが可能なアルゴリズムを開発することに成功した.当初,研究代表者と分担して本研究課題に取り組む予定であったRubel Das氏が研究開始時点である2017年4月に科学研究費の研究分担資格のない組織に異動しました.その結果,研究代表者が単独で本研究課題に取り組む必要が生じ,当初の予定と比べて研究の進捗が遅れることになりました.平成30年度は,以下の3つの課題に取り組んだ:1)車両配送と費用配分を考慮したMSに組み入れるためのマッチングアルゴリズムのコーディング,2) MSの潜在的

利用者のMS利用インセンティブに関する理論分析,3)利用インセンティブに関する実証実験を行った.2)については,ゲーム理論の分析枠組みを用いて,物資提供者が,MSに提供可能物資情報を入力する行動と,MSを利用せずに受援者を個別に探索して物資提供を打診する行動のいずれか(又は両方)を選択し,受援者がMSに物資の要望情報を入力する行動と,要望情報を入力しない行動のいずれか(又は両方)を選択する状況をモデル化した.均衡分析により,潜在的利用者数(物資提供者,受援者)や物資数量(提供可能物資,要望物資)とMSインセンティブの関係として,供給が需要を上回る場合,すなわち提供可能物資数量が要望物資数量を上回る時期や物資タイプについてはMSが利用されにくいことと,MSを利用せずに物資提供先を打診するコストが大きい場合にMSが利用されにくくなること,が明らかになった.3)については,マルチエージェントシミュレーションにより,2)で得られた理論分析の結果の妥当性を検証した.物資提供者と受援者はゲーム理論で想定される合理的行動を取ったり,十分な情報処理能力を有するとは限らないため,限定合理的な行動ルールを定式化して,物資提供者と受援者のインタラクションに関する数値実験を行い,理論分析で得られた特性が観察されるかどうかを検証した.分析結果として2)で得られた知見は限定合理的な環境においても概ね妥当であることが確認できた.研究代表者と分担して本研究課題に取り組む予定であったRubel Das氏が研究開始時点で科学研究費の研究分担資格のない組織に異動して,研究代表者が本研究課題に取り組む必要が生じ,当初の予定と比べて研究の進捗が遅れることになりました.平成30年度は,1)平成29年度に実施できなかったプロトタイプ版マッチング・システムへの標示情報出力機能の追加とユーザビリティの性能評価実験に取り組む.更に,2)当初計画において予定していた車両配送と費用配分を考慮したMSの実装と,3)潜在的利用者の利用インセンティブに関する実証実験に取り組む.1)では,標示情報(支援物資を梱包した段ボール箱などに貼られる物資の種類・数量・賞味期限・送り主等を記した用紙)の出力機能を,プロトタイプ版の開発に協力してもらった情報システム会社のサポートを得て追加する.2)では,平成29年度に開発したアルゴリズムをプログラム・コードとして記述してプロトタイプ版の上で稼働するようにする.3)では,義援物資の提供者がマッチング・システムを利用して被災者に物資提供することと,マッチング・システムを利用せずに被災者と直接連絡をとって物資提供を申し出ることの両方が可能な状況を室内実験環境として用意し,当該環境において物資提供者がマッチング・システムを利用するインセンティブを有するかどうかを実証的に検証する.同実験では,プロトタイプ版のユーザビリティについても同時に評価する.性能評価実験の被験者にシステムを直接操作してもらい,画面構成の分かりやすさ,作業内容の分かりやすさ,処理速度の快適性などを調査する.調査結果を元に,インターフェースの改善点等を明らかにする.2019年度は,以下の課題に取り組む:1)費用配分と物資割当を同時決定するマッチングシステムの実装と標示情報出力機能の追加,2)実装版MSを用いたユーザビリティの性能評価実験と潜在的利用者の利用インセンティブの室内実験.1)では,2018年度にコーディングしたプログラムを実装できるようにプロトタイプ版マッチングシステムのデータベースとインターフェースを改良する.具体の作業にあたり,プロトタイプ版の開発に協力してもらった情報システム会社の協力を得る予定である.
当期および将来の事業量を考慮した伐出作業時における森林インフラ投資の貢献度の推定

一般に、森林作業道、山土場等の「森林インフラ」を構築するためには巨額の林業投資が欠かせないため、事業初年次の採算性を確保するためには、国、県または市からの林業補助が必要となる。林業補助が、本当に適切な事業に導入されたかどうかを適切に分析・評価するためには、初期投資によって設けられた「森林インフラ」が、同一の施業地における現在および将来の施業時に実質的にどれだけ貢献するか特定する必要がある。だが、この点を考慮した評価手法はまだ確立されていない。本研究では、現在および将来の各伐出時の事業量に対応した森林インフラの貢献度と費用効果の評価手法を構築する。さらに、その手法の応用可能性を示す。
インドネシア現代史の「失われた環」――日本軍政から見えた戦後の社会

歴史研究では、政治体制の変化で時間軸を「分断」する傾向があり、インドネシア近現代史では、第2次世界大戦で歴史の流れを「分断」する研究が通例となっている。だが、人脈や教育、社会活動という点から通観すると、スカルノと日本軍政監部の関係、インドネシア国軍やPETAの軍事教練、そして現在も存続する「隣組」のように、「分断」ではなく「連続性」や「継続性」を見出せる。本研究は、日本占領期を、独立後のインドネシアの播種期と捉え、占領期の軍の人脈、教育、文化・社会活動が、戦後社会に与えた影響を検証することを目的とする。本研究は、研究の国際貢献を念頭に、占領期研究の多言語史料や研究成果を英語で発表する。
樹状細胞指向性ナノ粒子・物理刺激併用による高効率遺伝子導入システム構築と癌治療

超音波応答性と免疫担当細胞指向性を兼ね備えたマンノース修飾バブルリポプレックスの開発を行った。マンノース修飾バブルリポプレックスを投与し、体外からの超音波照射を行ったところ、マンノースレセプターが高発現する肝臓非実質細胞や脾臓樹状細胞に対して、一過性の細胞穿孔による高効率遺伝子導入が可能であった。また、本リポプレックスを利用したDNAワクチンでは、導入癌抗原特異的な細胞性免疫誘導効果が認められた。難治性疾患に対する遺伝子治療は、期待の大きさに反して、効果的な遺伝子導入ベクターの開発が進まないため、十分な成果を挙げていない。これまで申請者らは、遺伝子治療用の非ウイルスベクターを開発し、特に糖鎖認識機構を利用したin vivo細胞特異的遺伝子ターゲティングシステムの開発において成果を挙げてきた。申請者らが開発したマンノース修飾コレステロール誘導体、Man-C4-Cholを用いたマンノース修飾リポソームでは、免疫担当細胞への認識・取り込みが大きく改善され、既に、投与部位から標的細胞までの移行は克服できていると考えている。一方、申請者らの定量的評価系による検討により、現在の遺伝子ターゲティングシステムでは、細胞内遺伝子動態が遺伝子発現効率における最大の障壁となっている。申請者らが精力的に開発を進めてきた遺伝子ターゲティングシステムは、既に投与部位から標的細胞までの移行過程までの精密制御に成功しており、細胞膜透過が期待できる物理的刺激と併用することで、飛躍的に高いin vivo遺伝子発現を得ることができ、その結果、細胞性免疫誘導に基づいた革新的ながん免疫療法が可能になると考えられる。本研究では、樹状細胞選択的に認識して効率的に遺伝子を導入できる遺伝子ターゲティングシステムを利用した新規がん免疫療法の確立を目標として樹状細胞指向型キャリアと物理刺激の組み合わせにより画期的な遺伝子導入効率を目指す。さらに本システムを利用したin vivo法によって投与された新規DNAワクチン製剤の癌免疫療法への応用の可能性に関して、治療効果ならびに副作用発現の両面から検討を進め総合的な観点から最適化を進める。本年度は、樹状細胞など免疫担当細胞特異的に発現するマンノースレセプターにより特異的に認識されるマンノース修飾リポソームによるプラスミドDNA(pDNA)やオリゴDNAの細胞選択的ターゲティングに基づく癌免疫療法の開発とマイクロバブルのリポソーム内への封入法に関する基礎的検討を行った。マンノース修飾リポソームとpDNAやCpG DNA複合体を形成させたところ、約80-200nmの複合体が形成されることを確認した。マンノース修飾リポソーム/pDNA複合体を腹腔内投与した結果、腹腔内やリンパ節における樹状細胞へ効率的に導入できることが示された。メラノーマ関連ペプチド発現pDNAを用いマンノース修飾リポソーム複合体の腹腔内投与を行ったところ、メラノーマ特異的な細胞障害性T細胞誘導効果が認められた。メラノーマをマウス皮下へ移植したところ、マンノース修飾リポソーム複合体の投与により、有意な腫瘍増殖の抑制効果が認められた。次に、マイクロバブルのリポソームへの封入を試みた。分子量2,000のポリエチレングリコール(PEG2,000)-DSPC、DSPC、コレステロールで構成されるリポソームへのマイクロバブルの封入を試みたところ、マイクロバブルのリポソーム内への封入には、PEG2,000のリポソーム膜表面への導入が必要不可欠であった。したがって、マンノースをバブルリポソームの認識素子として利用する為には、PEG先端にマンノースを導入した脂質を合成する必要があることが明らかとなった。既に、マンノース修飾リポプレックスおよびバブルリポソームの静脈内併用投与後に体外からの超音波照射を行うことで、in vivoにおいてマクロフナージや樹状細胞への細胞選択的な遺伝子導入の大幅な改善に成功した。そこで本年度は、簡便かつ安定な細胞選択的遺伝子導入を目的に、PEG末端にマンノース残基を結合した新規マンノース修飾ポリエチレングリコール(PEG)脂質(Man-PEG-DSPE)を合成し、それを用いてマンノース修飾バブルリポプレックス(Man-PEG-BL)を調製して、Man-PEG-BLと体外からの超音波照射による遺伝子導入特性の評価を行った。実験方法としては、調製したマンノース結合PEG修飾リボソームにperfluoropropane gasを封入し、pCMV-Lucを用いてMan-PEG-BLを調製した。Man-PEG-BLと超音波照射により、マウス腹腔マクロファージ初代培養系での遺伝子導入を評価した。また、マウスへのMan-PEG-BL静脈内投与及び超音波照射により各臓器での遺伝子導入ならびに肝非実質細胞及び脾樹状細胞内での細胞選択的遺伝子導入特性を評価した。その結果、静脈内投与後、Man-PEG-BLと超音波照射により、Man-PEG-BL単独投与時と比較し、肝臓及び脾臓において約300倍高い遺伝子発現が認められたが、肺、腎臓、心臓での遺伝子発現に変化は認められなかった。また、マンノースレセプターを発現する肝非実質細胞及び脾樹状細胞において細胞選択的な遺伝子導入効率の改善が認められた。

さらに、OVAをコードする遺伝子を用いたところ、OVA特異的な細胞障害性T細胞誘導効果が認められた。今後は、Man-PEG-BLと超音波照射による癌免疫治療法の開発を行っていく予定である。2年目までに、樹状細胞指向性と超音波応答性を併せ持つ新規DDSキャリアの開発を行い、免疫担当細胞指向性を示すマンノース修飾バブルリポソーム/pDNA複合体(Man-PEG-BL)を用いた超音波照射による高効率な細胞選択的遺伝子導入法の構築に成功した。そこで3年目となる本年度は、Man-PEG-BLを用いた遺伝子導入機構の解明に関する研究を行った。放射標識pDNAを用いた体内動態解析を行った結果、マウスへ静脈内投与後、Man-PEG-BLは、未修飾バブルリポプレックス(PEG-BL)に比べ、肝臓や脾臓に高い集積を示し、両製剤ともに超音波照射により肝臓や脾臓への取り込みが僅かながら増大されることが明らかとなった。また蛍光標識pDNAを用い、共焦点レーザー顕微鏡によるマウス腹腔マクロファージ初代培養細胞への取り込み過程の観察を詳細に行った結果、Man-PEG-BLはPEG-BLより有意に高い細胞取り込みを示し、両製剤ともに超音波照射により細胞質内へpDNAが高効率に移行されることを確認した。また、初代培養マクロファージにおけるMan-PEG-BLやPEG-BLと超音波照射による遺伝子発現は、エンドサイトーシス阻害剤ならびにTLR9シグナル阻害剤の影響を受けず、この条件下、炎症性サイトカインTNFα産生も僅かであった。以上、Man-PEG-BLやPEG-BLと超音波照射による遺伝子導入法では、pDNAをエンドサイトーシス経路ではなく、細胞穿孔により直接細胞質内へ導入していることを強く示唆している。さらに、超音波照射に伴い、転写因子AP-1やNFκBの活性化が引き起こされ、超音波応答性マンノース修飾バブルリポプレックスによる高い遺伝子発現に一部寄与していることが示唆された。これらの知見は、超音波応答性リガンド修飾バブルリポソームの開発において有益な基礎的知見となると考えられる。3年目までに、免疫担当細胞指向性を示すマンノース修飾バブルリポソーム/pDNA複合体(Man-PEG-BL)を用いた超音波照射による高効率な細胞選択的遺伝子導入法の構築に成功した。さらに、Man-PEG-BLと超音波照射による高効率な細胞選択的遺伝子発現に及ぼす支配機構として、リガンド認識により標的細胞に集積したMan-PEG-BLへの超音波照射による細胞内への高効率な移行と超音波照射に基づく細胞の転写因子活性化が関与していることを明らかにした。そこで最終年度である本年度は、Man-PEG-BLと超音波照射による高効率な細胞選択的遺伝子導入法の癌抗原に対するDNAワクチン効果を評価することを目的に、メラノーマ関連抗原であるgp-100,TRP2を発現するpDNA(pUb-M)を用いて、メラノーマ細胞に対するDNAワクチン効果の評価を用いて行った。B16BL6細胞と対照細胞であるEL
低分子量GTP結合蛋白質Rhoとその標的蛋白質の細胞内機能の研究

低分子量G蛋白質Rhoのエフェクター分子を単離し、これらを介して細胞骨格形成に至るRhoの情報伝達経路を解明した。(1)ROCKキナーゼがRhoの下流で活性化され、ミオシン脱リン酸化酵素の不活化、LIMキナーゼの活性化によるcofilinの不活化、1型Na^+-H^+交換体の活性化、などを介して、繊維芽細胞での細胞接着斑・ストレスファイバー形成、神経細胞での神経突起退縮に働いていること、また、このような機構がカルシウム感受性の亢進による平滑筋収縮や癌細胞の転移・浸潤に関与している可能性を示した。(2)新たなRhoエフェクターp140mDiaを発見し、これがForminファミリー蛋白質であること、分子内のFH1領域を介してprofilinを結合してF-アクチン重合を、FH2ドメインを介して微小管の配列を制御していること、を示した。また、これらの所見から、整然たるストレスファイバー誘導にはRhoの下流でROCKとmDiaが協調して働くことが必要であることを明らかにした。(3)CitronにN端にキナーゼドメインをもつsplice variantが存在することを見出し、これが細胞質分裂に働くRhoエフェクターの一つであることを明らかにした。また、mDiaのRho結合ドメインを用いたGTP型Rhoのpull-down assayを開発し、これを用いてECT-2が分裂時のRhoの交換因子であることを明らかにした。(4)Rhophilinの結合蛋白質として新規分子ropporinを単離し、両者がともに精子の尾部に存在すること、ropporinがそのアミノ末端でdimerを形成しAKAP-110と結合することを示した。1.p160ROCKについて変異体を作成しRho結合領域を検討した。これにより、この分子のコイルド・コイル領域のC端側アミノ酸934-1015にRho結合領域があること、1009番目のイソロイシンがRho結合活性に必須であることを見出した。2.ホモロジークローニングによりp160ROCKと強い相同性を示すアイソフォームを見い出しROCK-IIと名付けた。3.p160ROCK cDNAを培養細胞に発現し、これが、HeLa細胞で強いストレスファイバーと細胞接着斑を誘導することを見出した。そこで、Rho結合領域変異とキナ-変異の両方をもつ変異体を作成し、これを活性化体であるVal^<14>-Rhoと一緒に共発現した。その結果、本変異体が、Rhoによるストレスフィバ-と細胞接着斑の形成を抑制することを明らかにした。4.酵母のtwo hybridスクリーニングでもう1種のRho標的蛋白質p140mDiaを単離した。この蛋白質はGTP・Rhoとともにアクチン結合蛋白質であるプロフィリンに特異的に結合する。抗体を用いた免疫染色により、この3者が細胞の伸展縁にRho依存性に集積することがわかった。p140mDiaのをCOS細胞に発現すると、細胞全体に強いアクチン重合が誘導された。これらのことから、Rhoはp140とプロフィリンの複合体を、膜ラッセルや分裂溝などのダイナミックな細胞膜部位に集積し、その場でのアクチン重合を促進することが考えられた。5.以上より、p160ROCKはRhoの下流にあって、インテグリンの活性化、アクチンの集束化を介してストレスファイバー・細胞接着斑の形成に働いていること,p140mDiaはRhoを介する部位特異的なアクチン重合に関係することが明らかとなった。1.新規ピリジン誘導体Y-27632が、Rho標的蛋白質p160ROCKの特異的阻害薬であることを明らかにした。

Y-27632は平滑筋弛緩薬として開発された薬物で、平滑筋のカルシウム感受性を抑制するほか、Rho依存性のストレスファイバー形成を阻害し、更に、in vivoで高血圧モデル・ラットの血圧降下を起こした。これらの結果により、p160ROCKが平滑筋のカルシウム感受性上昇のメディエーターとして働いていることが裏付けられるとともに、このメカニズムが、高血圧の病態形成に働いていることが明らかとなった。2.p160ROCKのドミナント・アクティブ体、ドミナント・ネガティブ体及びY-27632を用いることにより、p160ROCKがRhoの下流でアゴニスト刺激時のNa^+-H^+交換体(NHE-1)の活性化に働いていることを明らかにした。p160ROCKは、in vivoでリコンビナントNHE-1をリン酸化し、in vivoのNHE-1をリン酸化はY-27632で阻害された。NHE-1活性化は細胞の伸展反応に関与することから、p160ROCKはNHE-1の活性化を介して細胞を伸展させるものと考えられる。3.NIE-115細胞を用いて、p160ROCKがRhoの下流でアゴニストによる神経突起退縮反応に関与すること、これはミオシン軽鎖のリン酸化によるアクトミオシン化の活性化と微小管、中間経フィラメントの脱重合によることを明らかにした。また、活性化p160ROCKはこれらの細胞骨格への作用に加えて、Rac及びCdc42の機能を持続的に制御することで、突起伸展を制御することを明らかにした。4.Rho標的蛋白質の一つ、citronにp160ROCKと相同なキナーゼ・ドメインをもつsplicing variantが存在することを見出した。このvariantは、すべての分裂細胞に存在し、分裂時に収縮溝に存在すること、その断片変異体は細胞質分裂を阻害し、多核細胞を産出することを明らかにした。Rhoは核分裂後に活性化され、細胞質分裂の開始と遂行に関与することが明らかになっており、今回の結果は、citron kinaseが細胞分裂に際のRhoのエフェクターの一つとして働いていることを示すものである。1.新たなRho標的蛋白質としてcitronキナーゼを同定し、これが細胞分裂時に分裂溝に局在すること、過剰発現で細胞質分裂を惹起することを見出した。このことからcitronキナーゼは細胞質分裂におけるRhoエフェクターの一つであると推定した。2. NIE神経芽細胞を用い刺激による突起退縮におけるRho標的蛋白質の役割を解析した。その結果、この過程がROCKキナーゼの特異的阻害薬Y-27632で阻害されること、ROCKの活性化体およびドミナント・ネガティブ体が各々突起の退縮と伸展をひきおこすこと、ネガティブ体による突起伸展はRac及びCdc42のドミナント・ネガティブ体で阻害されることを示した。このことから、神経突起の伸展と退縮がRho-ROCK経路とRac/Cdc42の経路の相互作用で制御されていることが明らかになった。3. citronの脳内での局在をin situ hybridizationで同定し、これが視床に多く発現されていることを明らかにした。また、citronがそのC末端を介してシナプス蛋白質であるPSD95及びNMDA受容体のNR2A/Bと結合すること、これらが培養ニューロンで局在を一つにすることを明らかにした。このことがら、citoronが脳内の特異的な場所で、NMDA受容体を介するシグナル伝達に関与している可能性を明らかにした。
籠状構造による非調和格子振動とサイト選択的元素置換による新奇電子状態の微視的解明

本研究では結晶構造に籠状構造をとるRBe13(NaZn13型構造)とRRu2Zn18Sn2(CeCr2Al20型類似構造)に着目している。核磁気共鳴(NMR)を用いて、原子核周りの局所対称性や格子振動、4f電子による物性への寄与を明らかにする事を目指している。NaZn13型構造をとる化合物については、希土類元素としてLaとEuとるLaBe13とEuBe13についてNMR測定を行った。LaBe13については、共鳴スペクトルを解析した結果、Laサイトに僅かな電場勾配が存在することが明らかになった。これは結晶構造やLaサイトの局所対称性に基づく考察から得られる結果とは異なっている。これらの差異の原因を明らかにするため、今後更なる研究を進めていく。緩和時間を測定した結果、BeサイトとLaサイトで異なる温度依存性が観測された。LaBe13には磁性元素は入っていないため、スペクトルでも見られた電場勾配と関連している可能性が示唆される。EuBe13については複雑な多数のピークを持つ共鳴スペクトルが単結晶試料において観測された。その原因は試料中に双晶が存在する可能性が考えられ、試料依存性について、今後検証を行う予定である。粉末試料を用いて緩和時間測定した結果、三価のEu状態を反映した近接したJ多重項による緩和が観測され、そのエネルギーギャップの大きさを評価することができた。CeCr2Al20類似構造をとるLaRu2Zn18Sn2について、育成条件の異なる複数のバッチの試料について、SnサイトとLaサイトのNMRスペクトルを測定した。それぞれのサイトの局所対称性を考慮に入れたスペクトル解析を行った結果、3つあるZnサイトのうち、16cサイトに選択的にSnを置換する事が可能である事を見いだした。また、良質な試料を育成するための育成条件についても明らかにする事ができた。本年度はRBe13についてはLaBe13とEuBe13、RRu2Zn18Sn2についてはLaRu2Zn18Sn2についてNMR測定を行った。測定に関しては概ね順調に進んでいる。RBe13に関して、LaBe13については前述のようにNMR測定はほぼ終了している。また、EuBe13についても詳細なスペクトルや緩和時間の測定を行っているが、試料依存性の検証が必要であると考えており、今後行う予定である。現状の研究成果について、日本物理学科において発表を行った。RRu2Zn18Sn2に関しては、育成条件の異なる複数のバッチのLaRu2Zn18Sn2についてNMR測定を行った結果、良質な試料を育成する条件を見いだしている。この結果を基にPrを含む試料についても育成を進めており、今後NMR測定を行う予定である。これまでの研究結果を基に非磁性RBe13化合物の電子状態を明らかにするため、YやLuを含む化合物についてNMR測定を行う。また、EuBe13の試料依存性等について明らかにする。RRu2Zn18Sn2については、Prを含む化合物についてSn核のNMR測定を行い、その微視的電子状態の解明を目指す。また、サイト選択的元素置換が可能な類似構造をとる化合物の合成について、研究協力者と議論を行っている。その新規化合物についてもNMR測定を行い、置換位置の検証や電子状態について調べていく予定である。

本年度はRBe13についてはLaBe13とEuBe13、RRu2Zn18Sn2についてはLaRu2Zn18Sn2についてNMR測定を行った。測定に関しては概ね順調に進んでいる。RBe13に関して、LaBe13については前述のようにNMR測定はほぼ終了している。また、EuBe13についても詳細なスペクトルや緩和時間の測定を行っているが、試料依存性の検証が必要であると考えており、今後行う予定である。現状の研究成果について、日本物理学科において発表を行った。RRu2Zn18Sn2に関しては、育成条件の異なる複数のバッチのLaRu2Zn18Sn2についてNMR測定を行った結果、良質な試料を育成する条件を見いだしている。この結果を基にPrを含む試料についても育成を進めており、今後NMR測定を行う予定である。これまでの研究結果を基に非磁性RBe13化合物の電子状態を明らかにするため、YやLuを含む化合物についてNMR測定を行う。また、EuBe13の試料依存性等について明らかにする。RRu2Zn18Sn2については、Prを含む化合物についてSn核のNMR測定を行い、その微視的電子状態の解明を目指す。また、サイト選択的元素置換が可能な類似構造をとる化合物の合成について、研究協力者と議論を行っている。その新規化合物についてもNMR測定を行い、置換位置の検証や電子状態について調べていく予定である。今年度のNMR測定において、当初予定していたよりも測定が順調に進み、寒剤(液体ヘリウム)の使用量が少なく済みました。また、次年度の研究対象試料を考慮に入れると今年度よりも測定時間が必要だと推測しています。これらを考慮し、今年度の予算を次年度の寒剤費に使用したいと考えた結果、「次年度使用額」が生じました。
相互作用するフェルミ粒子系におけるトポロジカル不変量を用いた分類とその応用

トポロジーの概念が物性物理学に及ぼす波及効果を探求し、トポロジーによって誘発される異常物理現象を明らかにすることが本研究課題の目的である。3年目においては以下の研究課題に取り組み、それぞれにおいて重要な結果を得た。(1)3次元カイラル超伝導体における“脆い"マヨラナ準粒子状態異方的超伝導体におけるノード構造は波数空間における渦やモノポールと見なすことができ、トポロジカル数を用いた安定性解析を行うことができる。このトポロジカル数はバルク・境界対応により表面ゼロエネルギー平坦バンド(マヨラナ平坦バンド)の存在を予言する。私は3次元カイラル超伝導体におけるマヨラナ平坦バンドの安定性をトポロジーとコンダクタンスの観点から解析した。その結果、私は結晶軸と物質表面の相対角がトポロジカル数に強い要請を与えることを明らかにした。これは3次元カイラル超伝導体ではある特定の表面でのみマヨラナ平坦バンドが存在できることを意味する。従って、銅酸化物超伝導体とは異なりゼロバイアスコンダクタンスピークを観測するには精密な角度の調整が必要となる。(2)ディラック線ノード半金属におけるトポロジカル相転移近年、線ノード半金属と呼ばれる新奇トポロジカル半金属が注目を集めている。線ノード半金属はスピン軌道相互作用(SOC)が弱いとき安定であるが、SOCが強いとディラック半金属相やトポロジカル絶縁相、ワイル線ノード半金属相など異なるトポロジカル相へ転移することが知られているが未だ系統的な分類は行われていない。私はトポロジカル数と群論の観点からディラック線ノード半金属(DLN)からワイル線ノード半金属(WLN)への相転移の分類を行った。その結果、群論から2通りの転移のパターンのみが許されることがわかった。私はこの結果を発展させれば結晶構造のみからトポロジカル相転移の有無を予言できると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題ではトポロジーの概念を用いて固体電子の普遍的な性質を理解し、固体物質に内在する新奇量子現象を解明することを目的としている。今年度の研究で私は奇パリティ超伝導体のノード構造とトポロジカル不変量との関係性に焦点を当て研究を行った。ここで、ノード構造とはフェルミ面上で超伝導ギャップ関数がゼロになる場所のことである。私は特に1985年にBlount氏により証明された「線状のノードは奇パリティ超伝導体では存在しない」という定理に着目した。なぜならば、Blountの定理があるにも関わらず、奇パリティ超伝導体の候補であるUPt_<3>の実験では線ノードの存在が確認されている。この数学的定理と実験事実との間に矛盾が存在する理由の一つは、物質中でスピン軌道相互作用(SOC)が当初考えられていたよりも小さく、Blountの定理はSOGが大きい領域でしか成り立たないという事実に起因する。我々は、この問題に対してトポロジーの概念を用いればこの問題を解決できることを発見した。なぜならば、トポロジカルな安定性はSOCが小さい領域においても成り立つからである。我々はトポロジカル不変量を計算することで以下の結果を得た。(1)奇パリティ超伝導体においては時間反転対称性があっても無くても線ノードは不安定である。(2)物質固有の対称性が存在すれば線ノードを安定にすることができる。ここで(1)がトポロジカル版のBlountの定理を表し、(2)がオリジナルの定理の反例を示す。よってSOCが小さければ線ノードが許されることを厳密に示すことに成功した。さらには線ノードがトポロジカルに安定であると物質表面にゼロエネルギーの状態が誘発されることが偶パリティ超伝導体や空間反転対称性が破れた超伝導体で指摘されていたが、奇パリティ超伝導体の場合はラッシュバSOCにより表面状態が不安定になることを初めて指摘した。本研究課題ではトポロジーの概念を用いて超伝導状態の普遍的な性質を解明し、新奇量子現象を探索することを目的としている。本年度の研究では、私は以下の2つの研究課題に取り組み、それぞれにおいて重要な結果を得た。(1)非共型対称性とノードを持つ超伝導のトポロジカルな関係性の解明:ノード構造は際立った異方的超伝導体の特性であり、クーパー対の対称性を決めるための重要な手がかりを与える。私は前年度の研究においてトポロジカルな分類が1980年代群論が主流だった頃に証明された線ノードの不安定性(ブラントの定理)を別の形で証明し、トポロジカル量子現象として昇華できることを発見した。私はこの点に着目し、ブラントの定理と並び称させれるノーマンの線ノードをトポロジーの観点から証明を試みた。私は理論に非共型対称性を取り入れる方法を編み出し、その結果、ノーマンの線ノードがトポロジカル数を持つことを明らかにした。また私の研究は、フェルミ面のトポロジーによっては線ノードが不安定になることを予測し、ノーマンの研究を知る研究者に驚きをもたらした。(2)ディラック半金属のトポロジカル超伝導性の研究:近年新奇トポロジカル物質:ディラック半金属(Na3BiとCd3As2)が発見され多くの注目と期待が集まっている。ディラック半金属とはフェルミ面近傍の電子がディラック方程式に従う物質のことである。

私はディラック半金属がトポロジカル超伝導体になるための基準を確立することを目的にこの研究に取り組んだ。この研究を行うにあたり、私はディラック半金属に対して2つのトポロジーの概念を導入した。それぞれディラック点と表面フェルミループの安定性を与える。私は2つのトポロジカル数が同じ起源を持つことを明らかにし、さらには超伝導体にも同様のトポロジカル数が残ることを証明した。私はこの研究でトポロジカル超伝導体になるための十分条件を提示した。トポロジーの概念が物性物理学に及ぼす波及効果を探求し、トポロジーによって誘発される異常物理現象を明らかにすることが本研究課題の目的である。3年目においては以下の研究課題に取り組み、それぞれにおいて重要な結果を得た。(1)3次元カイラル超伝導体における“脆い"マヨラナ準粒子状態異方的超伝導体におけるノード構造は波数空間における渦やモノポールと見なすことができ、トポロジカル数を用いた安定性解析を行うことができる。このトポロジカル数はバルク・境界対応により表面ゼロエネルギー平坦バンド(マヨラナ平坦バンド)の存在を予言する。私は3次元カイラル超伝導体におけるマヨラナ平坦バンドの安定性をトポロジーとコンダクタンスの観点から解析した。その結果、私は結晶軸と物質表面の相対角がトポロジカル数に強い要請を与えることを明らかにした。これは3次元カイラル超伝導体ではある特定の表面でのみマヨラナ平坦バンドが存在できることを意味する。従って、銅酸化物超伝導体とは異なりゼロバイアスコンダクタンスピークを観測するには精密な角度の調整が必要となる。(2)ディラック線ノード半金属におけるトポロジカル相転移近年、線ノード半金属と呼ばれる新奇トポロジカル半金属が注目を集めている。線ノード半金属はスピン軌道相互作用(SOC)が弱いとき安定であるが、SOCが強いとディラック半金属相やトポロジカル絶縁相、ワイル線ノード半金属相など異なるトポロジカル相へ転移することが知られているが未だ系統的な分類は行われていない。私はトポロジカル数と群論の観点からディラック線ノード半金属(DLN)からワイル線ノード半金属(WLN)への相転移の分類を行った。その結果、群論から2通りの転移のパターンのみが許されることがわかった。私はこの結果を発展させれば結晶構造のみからトポロジカル相転移の有無を予言できると考えている。昨年の研究を発展させ、より一般的なトポロジカルな分類表を得ることができた。また、この研究によりこれまで指摘されていなかった新奇なトポロジカル状態を指摘した。さらには当初の予定には無かったが、近年登場したディラック半金属という新物質に対する研究を行い、トポロジカル超伝導性を示唆する理論提案を行うことができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は当初から研究課題であった(1)マヨラナ準粒子の非可換統計性と(2)接合系のトポロジカル秩序に関する研究を行う予定である。(1)に関しては非可換量子渦にマヨラナ準粒子が存在する場合の統計性に関して群論的な方面から研究を行う。また(2)に関しては超伝導接合マルチナノワイヤーに相互作用を入れたときマヨラナ準粒子がどのように準粒子電流として検出されるのか散乱行列理論に基づいて研究を行う。当初目的としていた固体電子系におけるトポロジーを理解し、実際の物理系へ応用するところまでやり遂げることができた。