hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超弦理論における階層的質量スペクトルと小林・益川行列

低エネルギー理論に登場する多くのパラメーターは、超対称統一理論からその起源とその値を統一的に導出することが求められている。これらのパラメーターは、超対称で階層的構造を持つものと、超対称性の破れに関連し普遍的構造を持つものとに分けられる。本研究計画において、前者については、超弦理論では、一般に世代を区別する離散的なフレーバー対称性が現れ、有効湯川相互作用に構造が現れることに着目し、フェルミオンの質量と小林・益川行列の階層的構造を導出した。プランク・スケールでは高いゲージ対称性があるが、標準模型にはない余分な物質場とクオーク・レプトンとの状態混合が起きる。その結果、低エネルギーでは実験と矛盾のないクオークのスペクトルと小林・益川行列が得られる。レプトンでは、ニュートリノにシ-ソ-機構が起き、しかもマジョラナ質量にも世代間の階層的構造があることが起源となって、小林・益川行列が現れる。後者の超対称性の破れのパラメーターの問題は、超対称性の動力学的な破れの機構とその破れの伝達の機構に結びついている。ゲージ相互作用がこの伝達の担い手とする原形の模型は、伝達のための余分なゲージ相互作用とゲージの一重項の基本場とをad hocに導入した複雑な構造の模型で、しかも、真空がQCDカラーを破るという重大な理論的困難を持っていた。そこで、本研究において、超対称性の破れの伝達のための場をad hocに導入せず、出発点に採った元の理論から有効理論を正しく導出してこの問題点を解決する具体的模型を提案した。また、超弦理論から導かれる低エネルギー有効理論とTeV領域の素粒子現象と関係について、まずG_<SM>-重項を一個だけ加え、CPの破れが自発的に起こるNext-to-MSSMを採り、CPの破れの位相と、荷電及び中世ヒッグス粒子のスペクトルの分析を行った。クオーク・レプトンの質量と小林・益川行列は特徴的な構造を示している。これらの特徴を理論的かつ包括的に説明する試みは、これまで殆ど成功していない。本研究計画は、この問題を超弦理論を基礎に説明しようとする試みである。超弦理論からの有効理論は一般にコンパクト空間に起因する離散R対称性をもつが、このR対称性は相互作用に対して強い選択則を与える。ここでは、特異点を持たないカラビ・ヤウのコンパクト化を出発点にとり、超弦理論の有効理論としての模型を採用し、ゲージ対称性をSU(6)×SU(2)ととる。この時、ゲージ対称性の破れのスケールが、まず選択則によって定められる。同時に、低エネルギーまでRパリテイーが保存する解がえられた。その結果、低エネルギー有効理論における有効湯川結合定数も定まる。この模型の特徴は、離散R対称性の電荷を、SU(6)×SU(2)の規約表現に属する其々の物質場に当てはめることで、質量スペクトルが定まることにある。ところが、down-クオークとレプトンは他の場との状態混合が起き、プランク・スケールではup-クオークとの対称性があるにもかかわらず、低エネルギーではup-クオークとは違ったスペクトルが得られる。我々が見出だした解は、この機構の結果、現実の質量をかなりよく再現するだけでなく、小林・益川行列も同時に再現できることを導いた。さらに、この解は陽子の寿命についても実験と矛盾しない事も示した。また、超弦模型にあるように標準模型にsinglet場が付け加わった場合のCPの破れの特徴とヒッグスのスペクトルとの関係についても解明した。この数年の多くの研究により、超対称ゲージ理論における非摂動的効果が解明され、超対称性の動力学的な破れの機構についても理解が大きく前進した。

しかし、低エネルギーにおける超対称性の破れのパラメーターの特徴を大きく支配しているのは、むしろ破れの伝達の機構である。最近、フレーバーが変化する中性カレントの強い抑制を自然に説明できることから、ゲージ相互作用が伝達の担い手とする模型に注目が集まっている。ゲージ相互作用がこの伝達の担い手とする原形の模型は、伝達のための余分なゲージ相互作用とゲージの一重項の基本場とをad hocに導入した複雑な構造の模型で、しかも、真空がQCDカラーを破るという重大な理論的困難を持っていた。そこで、本研究において、超対称性の破れの伝達のための場をad hocに導入せず、出発点に採った元の理論から有効理論を正しく導出してこの問題点を解決する具体的模型を提案した。これにより、QCDカラーの破れのない現実的な真空が解として導かれることも示した。最近、μニュートリノとτニュートリノの間に大きなフレーバー混合があり、レプトンとクオークの小林・益川行列の階層的構造に大きな違いがあることが示唆されている。本研究の見地では、レプトンにもクオークと同じように状態混合は起きるが、SU(2)_L-doublet同士の混合であるため、これを通して小林・益川行列は生じない。ところが、ニュートリノには、シ-ソ-機構が起き、しかもマジョラナ質量にも世代間の階層的構造があることが起源となって、荷電レプトンとニュートリノの対角化のユニタリー行列にずれが現れることになる。こうして、クオークとレプトンの小林・益川行列の起源は異なっており、両者の階層的構造の違いも自然に説明できることを明らかにした。
ウイルス感染による歯の形成障害の分子メカニズムの解明

ウイルス感染が歯の形成不全を起す可能性を示す疫学調査が報告されている。我々は、ウイルス感染による歯の形成に及ぼす影響について、炎症反応の観点から検討した。マウス単層細胞を培養し、ヘルペス科ウイルスをin vitroにて感染させ、その後の培養上清中のサイトカインを測定したところ、炎症性サイトカインの上昇が確認された。免疫細胞によってIFNやIL-1などのサイトカインが初期の感染状態で産生され、歯の形成にかかわる前駆細胞周囲の繊維芽細胞に作用して、歯の形成に影響を及ぼしている可能性が示唆された。ウイルス感染が歯の形成不全を起す可能性を示す疫学調査が報告されており、研究代表者は、マウスの系において、ヘルペス科ウイルス感染により歯の形成障害を起すことを明らかにしてきた。しかし、その分子メカニズムが、ウイルスの細胞傷害性によるものか、生体防御反応による炎症によるものかについて、十分に解明されていない。本研究では、ウイルス感染による歯の形成障害が、ウイルスの細胞傷害性によるものか、炎症反応の影響かを明らかにすることを目的とする。昨年度までマウス単層細胞を培養し、ヘルペス科ウイルス感染後の培養上清中の炎症性サイトカインが上昇することが判明した。次にIFN-γ、TNF-αならびにIL-1βの混合液で細胞を刺激した場合、IL-8, IL-6, MCP-1の産生量は有意に上昇するため、NK細胞から産生される炎症性サイトカインは、炎症反応の悪化につながるものと考えられた。さらに、NK細胞のみならずT細胞の解析を進めている。各種ウイルス感染時に反応するT細胞を網羅的に解析するためのツールとして、T細胞のレパートリー解析技術の開発を進めている。T細胞は1020もの多様性をもつため、レパートリー解析は困難を極めるが、組織からRNA抽出し、cDNA合成、TCRα鎖、β鎖特異的PCR法にて増幅し、塩基配列のシークエンスをすることで網羅的解析を試みている。次年度は、疑似ウイルス感染のモデルとして、オリゴDNAを合成し、マウスに投与することで起こる免疫反応について、NK細胞、T細胞に焦点をあてて解析する予定である。ウイルス感染が歯の形成障害を起こす可能性がある疫学調査があり、研究代表者は、マウスの系において、ヘルペス科ウイルス感染により歯の形成障害を起すことを確認してきたが、その分子メカニズムは、十分に解明されていない。ウイルス感染後にはプロ炎症性サイトカインの刺激でCox-2の発現が誘導されるので、炎症を励起した状態では、細胞表面のウイルスの取り込みや関連するリガンドの発現が誘導される。感染直後には、自然免疫系が働き、NK細胞が重要な役割を示すことから、炎症性サイトカインの産生を指標に、全身へのウイルス播種の機構や細胞内でのウイルスゲノムの放出について検討可能である。本研究では、ウイルス感染による歯の形成障害が、炎症反応の影響によるのか、ウイルスの細胞傷害性によるものかを明らかにすることを目的とする。本年度は炎症反応の観点から検討するため、まずin vitro実験を行った。単層細胞を培養し、ヘルペス科ウイルス感染後の培養上清中のサイトカイン量を測定した。ウイルス感染時に産生される炎症性サイトカインのうち3種類を培養上清に加えて細胞を刺激した場合の他のサイトカインの産生量を比較した。結果:ウイルス感染後には炎症性サイトカインが上昇した。次にIFN-γ、TNF-αならびにIL-1βの混合液で細胞を刺激した場合、IL-8, IL-6, MCP-1の産生量は有意に上昇したことから、NK細胞から産生される炎症性サイトカインは、炎症反応を重度にしていることが示された。サイトカインを産生するオリゴの投与を使用した実験への展開につながると考えられる。しかし、その分子メカニズムについて、十分に解明されていない。本研究では、ウイルス感染によって、歯の形成がどのような影響をうけるのか、炎症反応の影響を考慮して、明らかにすることを目的とする。これまで、マウス単層細胞を培養し、ヘルペス科ウイルスをin vitroにて感染させ、その後の培養上清中のサイトカインを測定したところ、炎症性サイトカインの上昇が確認された。また、マウスNK細胞を培養し、同様の実験を試みたところ、IFNおよびTNFの産生を認めた。さらに、マウスマクロファージを培養し、同様の実験を行ったところ、IL-1の産生を認めた。そこで、マウス単層細胞の培養液中にIFN、TNF、IL-1を加え刺激したところ、IL-8、IL-6、MCP-1が産生することが明らかとなった。さらに、合成DNAが細胞内に取り込まれるよう工夫して、合成DNAによる疑似ウイルス感染モデルの作成を行った。

疑似ウイルス感染モデルにおいても、マウス単層細胞(主として繊維芽細胞)を用いて実験を行った結果、同様のサイトカイン産生を認めた。このように、免疫細胞によってIFNやIL-1などのサイトカインが初期の感染状態で産生され、歯の形成にかかわる前駆細胞周囲に存在する繊維芽細胞に作用して、炎症性サイトカインが産生され、歯の形成に影響を及ぼしている可能性が示唆された。医歯薬学in vitro実験における、サイトカインの産生についての結果を確認した。動物実験は予定より遅れている。しかし、T細胞の網羅的解析を研究計画に加えたため、研究自体は重厚な研究がすすんでいる。最終年度までに目的は達成可能と考えられる。in vitro実験における、サイトカインの産生についての結果を確認した。動物実験を行うにあたり申請時期が予定より遅れ、やむを得ないプライベートな理由(介護等)により進行は遅れているが、達成可能と考えられる。疑似ウイルス感染のモデルとして、オリゴDNA、オリゴRNAを合成しマウスに投与して反応を検討する。さらに炎症サイトカインを励起させるGC-richの領域、それ以外の領域のオリゴDNAをマウスに投与し、炎症がマウスの歯の形成異常に与える影響を観察する。同時に、ウイルス性疾患におけるNK細胞の標的細胞認識機構であるNKG2Dリガンドの発現を調べる。次に、細胞障害性の観点から、他の領域のオリゴDNAをマウスに投与し、歯の形成異常に与える影響を観察する。in vitroにおいて、細胞に接種し、一定時間後に細胞のレセプターの発現量を測定し、評価を行う。遅れている動物実験を遂行する。炎症サイトカインを励起させるGC-richの領域のオリゴDNAをマウスに投与し、炎症がマウスの歯の形成異常に与える影響を観察する。次年度使用額は、当初計画していた動物実験、および細胞解析を次年度に延期することによって生じたものであり、次年度以降に実施する動物実験および細胞解析に必要な経費として、平成26年度請求額と合わせて使用する予定である。物品費並びに研究補助の謝金に使用し研究成果を挙げるとともに、旅費、その他の費用を用いて、学会および専門誌にて研究の成果発表をおこなう。次年度使用額は、当初計画していた動物実験を次年度に延期することによって生じたものであり、次年度以降に実施する動物実験に必要な経費として、平成25年度請求額と合わせて使用する予定である。
近代初期イングランド演劇にみるシャリヴァリ表象と演劇のパブリック圏創出機能

16-17世紀イングランドにおいて、演劇がパブリック圏創出の場となり、人の意識およびイングランド社会の近代化の一要因となった、そのメカニズムの検証を行った。複数の演劇作品および各種資料の分析を通じて、民衆儀礼シャリヴァリなど示威行為や復讐の表象から、近代的個人の権利や正義の意識を検証した。近代初期人が自律的に振る舞い、その自己認識の形成には、演劇という媒体の文化的要因があったという議論を、6本の論文において行った。最終的に、パブリックおよびパブリック圏の観点から、演劇の集団的受容経験を通じて、観客がコミュニケーション・ネットワーク持ちえ、それが近代初期文化の生成に関与したという結論に至った。2012年度は近代初期イングランド演劇において初期段階パブリック圏の概念がどのような意味において、またどの程度適用可能かを検証した。おもに1590年代から1610年代の戯曲作品を対象に、芝居という表象形態において表現されたパブリック圏概念を見出し、ハーバマスのパブリック圏定義との異同を検証した。この分析にあたり、パブリック圏にかかわる社会学や文学批評や歴史研究の理論を活用し、近代初期仮面劇の先行研究を参照した。復讐劇を取り上げ、権利や正義の概念というモラルやルールの枠組みからコミュニティや社会のイメージを探り、また個人の社会的関係性や自己認識のあり方を分析した。また演劇表象の受容体験に加え、観客の出演や批評・評価など能動的参加と、芝居の内容による作用から観客のうちに近代的自己認識が生じたプロセスを検証した。本研究の意義として上げられるのは、ハーバマス的公共性の観点から復讐劇のジャンル批評がまだ多くなされていない状況で、先鞭をつけた点である。ハーバマスのいう公共圏の概念は、18世紀のヨーロッパ社会についてのものであるが、しかし、パブリック圏は18世紀に突如出現したものではなく、その予兆・萌芽が前世紀に存在すると考えるのは自然なことであり、本研究はその検証を目指すものである。現時点では、近代初期文学研究、ルネサンス研究、あるいは文化史研究において、17世紀イングランドに公共性をあてはめる試みはまだ多くはない。本研究が新たな指摘を行う余地があり、学界への成果のアピールには大きな意義がある。具体的に今年度の研究の成果として挙げられるのは、2012年6月のシンポジウムへのパネリストとしての参加、2012年12月の学会における口頭発表、および、2013年3月の学会紀要に掲載された論文、さらには2013年3月に学会紀要に投稿し7月の掲載が決定している論文である。2013年度には、当初の計画通り、16-17世紀イングランド演劇がパブリック圏創出の場として、近代的個人の形成に影響を与え、社会の初期近代化の文化的一因となった点を検証するための研究を行った。研究内容としては、民衆儀礼シャリヴァリの表象と関連する演劇およびメディアの受容を、演劇およびパブリック圏における集団受容経験として分析した。そこから、近代初期人の自己形成に、社会やコミュニティにおける自己の存在の認識というself-awareness(自己認識)が大きな役割を果たしたことを検証した。また、演劇の集団的受容の際生じるコミュニケーション・ネットワークが、劇場を、限定的な意味ではあるがパブリック圏となし、個人の心性や、自律的個人が参加して形成されるコミュニティという点において、近代初期文化の生成に貢献したと結論づけた。2013年度内の成果は、以下3点の論文および2回の学会発表である。以下、掲載された論文の概要を述べる。1点目の"The Public and Community in the Revenge Play"(『自然・人間・社会』2013年55号)では、仮面劇というパフォーマンスの場が、誰にでも演技者として参加可能であったことから、パブリック圏における民衆の自律性形成の場となった点を明らかにした。2点目の「『白い悪魔』の"the world turned upside-down"の表象と復讐劇のカタルシス」(『自然・人間・社会』2014年56号)では、当時のニュース媒体と演劇とに共通して頻発する秩序逆転の表象から、近代初期人の社会的意識を分析した。3点目『ランカシャーの魔女たち』とナサニエル・トムキンス:近代初期イングランドの観客心性」(『比較文化の地平を拓く』開文社)では、演劇作品に関連する裁判記録と観客の書簡を取り上げ、演劇のゴシップとしての機能・質を検証した。2011年度は近代初期イングランド演劇の場に初期段階パブリック圏が出現する諸条件を探った。文学批評や歴史研究の理論を応用し、戯曲および記録文書を検証した。特に注目したのは、16世紀後半から17世紀前半に興隆をみた復讐劇分野において顕著な、権利や法、正義に関わる意識である。また、社会と個人の関係性や個人の自己認識との関連性を考察した。

意義としては、ハーバマス的公共性の観点から復讐劇のジャンル批評がまだ多くなされていない状況で、先鞭をつけたことである。パフォーミング・アーツ研究分野では公共性的観点からの研究は多く行われているが、近代初期文学研究、ルネサンス研究、あるいは文化史研究から17世紀イングランドに公共性をあてはめる試みはまだ多くはない。世界的なトレンドを見ても、現時点では出版物も少しずつ増え始めた段階にすぎない。現時点で本研究が新たな指摘を行う余地があり、学界への成果のアピールには大きな意義がある。公共圏の概念は、ハーバマスにおいては主に18世紀以降に関して論じられているが、しかし、その萌芽は16世紀にも観察可能である。イングランド社会が公衆や公共的コミュニケーション・ネットワークを持ち始めた近代初期に演劇の果たした役割は大きく、例えばそこに演劇の観衆のメンタリティの関与を探ることで、18世紀以降現代にまでつながる公共性の検証にも貢献をなしうると考えられ、ここに本研究の重要性がある。具体的に当資金を利用して行った研究の成果として挙げられるのは、2011年8月、12月、2012年3月の学会における口頭発表3点、および、2011年8月および2012年3月の学会紀要に掲載された論文2点である。また、こうした発表活動以外に資料調査(2011年9月と2012年3月)も行った。ここで入手した史料・文献を上記研究にも活用しており、2012年度も引き続き活用していく。近代初期イングランドの演劇において生じたパブリック圏の、18世紀のパブリック圏との異同、および18世紀のものの出現の前条件としての特質を分析することができた点で、当初より掲げている命題をかなりの程度まで明らかにできている。こうした議論のための資料も、これまでにある程度集め、活用できている。また、成果については、学会での発表2回、学会誌への掲載・投稿(掲載確定済み)論文は合わせて2本あり、当初の目標を上回っている。近代初期イングランドの演劇が一種の「リバティーズ」として治外法権的特権の場となり、パブリック圏出現の条件を備えていたという点について、現時点である程度議論できており、命題として掲げていた点については明らかにできている。その議論のための資料、および、次年度以降に引き続き検証作業を進めるための資料も、これまでにある程度集められている。また、成果を量的に見ても、学会での口頭発表3回、学会誌への掲載2本となっており、特に学会発表の回数は当初の目標を上回っている。平成25年度も引き続き当該研究テーマの検証作業を続けていく。エリザベス朝、ジェイムズ朝の演劇におけるパブリック圏について、ハーバマスの言う18世紀パブリック圏の萌芽・前段階としての意義を検証する。特に平成25年度は、民衆の集団行動に目を向け、近代初期イングランドのパブリック圏の出現の条件や性質を、民衆の集団の特質やその集合的経験の個人のメンタリティへの作用との関連で考察する。本研究ではそうした集団経験の一例として集団儀礼のシャリヴァリに注目する。
短時間の高強度の運動が体脂肪分布、血中代謝指標、脂肪酸分画に及ぼす長軸的な効果

運動開始前の血中脂肪酸分画と体組成、経口糖負荷試験(OGTT)時の各指標との関連を検討した。OGTTを施行した111例(男54/女57,平均年齢51.5±1.1歳(mean±SEM))が対象。DMでは、IGT, NGTに比較して、血中リノール酸濃度が有意に低く、血中リノール酸濃度は内臓脂肪面積と有意の逆相関を認めた。独自のトレッドミルプロトコールKEIO-SENIORで運動処方をした50例(男16/女34)で、運動処方6ヶ月後に有意な減量効果、血圧改善、糖代謝指標の改善を認めた。健常男性12例を対象とした高強度運動の指導後、16週後に、有意な運動耐容能の改善、筋肉量の増加を認めた。我々は「時間がない」患者(Sato Y et al. Diabetolo Int, 2012)にとっても効果的に行うことができる高強度の運動(high-intensity interval training (HIIT))について着目し、治療の一環としての有効性を検討した。糖尿病患者での心血管リスクを考慮し、最初に12名の健常男性を対象として、1回1624分、週2回、16週間、下肢エルゴメーターのみを90%VO2以上で行う群(n=7)と、下肢エルゴメーターに上肢エルゴメーターを加えて90%VO2以上で行う群(n=5)とに無作為に分けて、実施前後での運動耐容能、体組成を評価した。この結果、下肢エルゴメーターによる評価では、下肢エルゴメーター群では、最大運動レベルが217±27→267±18 (Watt)へと23.4%有意に改善した一方、下肢+上肢エルゴメーター群でも、225±32→250±23 (Watt)へと11.0%有意に改善した。上肢エルゴメーターによる評価では、下肢エルゴメーター群では93±12→94±20 (Watt)と有意な変化を認めなかったものの、下肢+上肢エルゴメーター群では96±12→120±8 (Watt)へと25%の有意な改善を認めた。体組成の変化では、大腿四頭筋面積が、下肢エルゴメーター群では、69.8±8.3(cm2)→75.2±10.1(cm2)へと、下肢+上肢エルゴメーター群では75.4±5.7(cm2)→79.3±7.5(cm2)へと有意な増加を認めた。健常者であり、開始時点での糖・脂質代謝には異常を認めないため、代謝指標の変化は有意ではなかった。本内容については、第35回日本肥満学会学術集会(2014年10月)、第25回日本臨床スポーツ医学会学術集会(2014年11月)、Osawa et al. Open Access J Sports Med 2014: 5: 1-9として報告した。我々は「時間がないので運動ができない」患者(Sato Y et al. Diabetol Int, 2012)にとっても効果的に行うことができる高強度の運動(high-intensity interval training (HIIT))について着目し、治療の一環としての有効性を検討した。まず、健常男性12名を対象として、1回1624分、週2回、16週間、下肢エルゴメーター(Leg cycling (LC))のみを90%VO2以上で行う群(n=7)と、下肢エルゴメーター(LC)に上肢エルゴメーター(Arm cycling (AC))を加えて90%VO2以上で行う群(n=5)とに無作為に分けて、実施前後での運動耐容能、体組成を評価した。LCによる評価で、LC群では、最大運動レベルが217±27→267±18 (Watt)へと23.4%有意に改善した一方、LC+AC群でも、225±32→250±23 (Watt)へと11.0%有意に改善した。ACによる評価では、LC群では93±12→94±20 (Watt)と有意な変化を認めなかったものの、LC+AC群では96±12→120±8 (Watt)へと25%の有意な改善を認めた。体組成の変化では、大腿四頭筋面積が、LC群では、69.8±8.3(cm2)→75.2±10.1(cm2)へと、LC+AC群では75.4±5.7(cm2)→79.3±7.5(cm2)へと有意な増加を認めた。経口糖負荷検査(OGTT)による評価では、両群ともに前後での耐糖能、インスリン分泌の有意な差を認めなかった。本内容については、第88回日本内分泌学会学術総会(2015年4月)、第58回日本糖尿病学会年次学術集会(2015年5月)、第20回国際個別化医療学会学術集会(2015年5月)で報告した。これまでに実施できた症例の詳細な検討、保存血清を含めた測定を行っている。2型糖尿病症例のリクルートに難渋しており、血糖コントロール目的、肥満について減量目的を主訴に当院内科に入院した症例をリクルートの対象に広げ、ベースラインの評価を継続して行っているが、今後、他施設からの紹介を増やして、症例のリクルートに努めていく。我々は高強度の運動(high-intensity interval training (HIIT))について着目し、まず、健常男性12名を対象として、

1回1624分、週2回、16週間、下肢エルゴメーター(Leg cycling (LC))のみを90%VO2以上で行う群(n=7)と、下肢エルゴメーター(LC)に上肢エルゴメーター(Arm cycling (AC))を加えて90%VO2以上で行う群(n=5)とに無作為に分けて、実施前後での運動耐容能、体組成を評価した。LCによる評価で、LC群では、最大運動レベルが217±27→267±18 (Watt)へと23.4%有意に改善した一方、LC+AC群でも、225±32→250±23 (Watt)へと11.0%有意に改善した。体組成の変化では、大腿四頭筋面積が、LC群では、69.8±8.3(cm2)→75.2±10.1(cm2)へと、LC+AC群では75.4±5.7(cm2)→79.3±7.5(cm2)へと有意な増加を認めた。本内容については、第34回日本肥満症治療学会学術集会(2016年7月)で報告した。また、本検討では、ヒト血中脂肪酸分画と体組成、経口糖負荷試験(OGTT)時の各指標との関連を検討した。OGTTを施行した111例(男54/女57,平均年齢51.5±1.1歳(mean±SEM))を対象とし、空腹時血清にて遊離脂肪酸24分画などの指標を、CTスキャンにて内臓脂肪面積、皮下脂肪面積を測定した。この結果、運動開始前にはDMでは、IGT, NGTに比較して、血中リノール酸濃度が有意に低かった(p=0.017)。血中リノール酸濃度は内臓脂肪面積、HOMA-IRと逆相関、ISI(comp)と正相関していることと関連する可能性がある(J Diabetes Res: article ID 1567467, 2017)。運動開始前の血中脂肪酸分画と体組成、経口糖負荷試験(OGTT)時の各指標との関連を検討した。OGTTを施行した111例(男54/女57,平均年齢51.5±1.1歳(mean±SEM))が対象。DMでは、IGT, NGTに比較して、血中リノール酸濃度が有意に低く、血中リノール酸濃度は内臓脂肪面積と有意の逆相関を認めた。独自のトレッドミルプロトコールKEIO-SENIORで運動処方をした50例(男16/女34)で、運動処方6ヶ月後に有意な減量効果、血圧改善、糖代謝指標の改善を認めた。健常男性12例を対象とした高強度運動の指導後、16週後に、有意な運動耐容能の改善、筋肉量の増加を認めた。2型糖尿病症例のリクルートに難渋し、ことに、現在は、血糖コントロール目的、肥満について減量目的を主訴に当院内科を受診した症例をターゲットとし、ベースラインの評価を行っているが、今後、他施設からの紹介を増やして症例のリクルートに努めていく。自身が担当する外来が慶應義塾大学病院スポーツ医学総合センター外来のみとした。運動処方を希望する症例の紹介を含め、具体的な運動処方を実施した上で(KEIO-SENIORで運動耐容能に問題がないことを確認)、高強度運動のプロトコールに組み入れていくことを考慮する。複合領域慶應義塾大学病院内科外来(自身が担当)において、該当症例についてスポーツ医学総合センター外来(自身が担当)に紹介し、具体的な運動処方を実施した上で(KEIO-SENIORで運動耐容能に問題がないことを確認)、高強度運動のプロトコールに組み入れていくことを考慮する。慶應義塾大学病院内科外来での通院患者は高齢者、大血管障害などの合併症を有し、高強度の運動療法の実施に不適切な症例が多く、症例のリクルートに難渋したため。慶應義塾大学病院内科外来での通院患者は高齢者が多く、かつ、大血管障害を有する患者が多いため、積極的な運動療法、さらには高強度の運動療法の実施が相応しい症例のリクルートに難渋したため。これまでに実施できた症例の保存血清を用いて、詳細な解析(インスリン、アディポネクチン、レプチンなどのアディポカイン、Interleukin(IL)-6などのマイオカインの測定を一括)に努める。
体性幹細胞と膵島β細胞の細胞融合法の開発研究

膵島移植に代表される細胞移植療法は、免疫抑制法や細胞工学の進歩により、画期的に成功率が向上してきている。しかし、その一方で、移植医療共通の問題としてドナー細胞の絶対的な不足が深刻な問題となっており、新しい移植細胞ソースの開発が求められている。われわれは、細胞工学的手法により細胞移植に応用可能なインスリン分泌細胞を膵島細胞と組織幹細胞の細胞融合によって創生することを目標とし実験を行った。ラット膵島細胞と神経幹細胞をAC条件70V 1MHz、DC条件600V 20μsecパルス回数2回、小肝細胞をAC条件70V 1MHz、DC条件700V 20μsecパルス回数3回によってそれぞれ電気的細胞融合可能であった。さらに、至適な培養条件を設定するために、InsulinI promotor下にEGFPを発現するトランスジェニックマウスの神経幹細胞を単離、Neurosphere法によって培養。細胞を分散し、細胞融合を行った。融合細胞のGFP発現を蛍光観察およびFCMにて解析したところ、培養条件は無血清下Opti-MEM+EGF40ng/ml+bFGF20ng/mlにて浮遊培養することで直径50200μmのSphereを形成する細胞群が出現し、これらがGFPを発現していた。しかし、これらの多くはアポトーシス細胞であり、継代維持培養が困難であった。今後、これら融合細胞の維持培養法の確立によってさらなる解析などを行っていきたいと考えている細胞工学的手法により細胞移植に応用可能なインスリン分泌細胞を膵島細胞と組織幹細胞の細胞融合によって創生することを目標として以下の実験を実施した。体性幹細胞(神経幹細胞)および小肝細胞と膵島細胞の電気的細胞融合法による細胞融合条件の検討を行い、以下の結果を得た。1.ラット膵島細胞と神経幹細胞をAC条件70V 1MHz、DC条件600V 20μsecパルス回数2回、小肝細胞をAC条件70V 1MHz、DC条件700V 20μsecパルス回数3回によってそれぞれ電気的細胞融合可能であった。2.電気融合に最適な細胞密度は2x10^6/mlであった。3.融合効率をフローサイトメーターで検討した。最適条件下で融合効率32%であった。今後、これら融合細胞の増殖性、細胞機能につき検討する予定である。今後、これら融合細胞の維持培養法の確立によってさらなる解析などを行っていきたいと考えている
確率モデルと機械学習による手書き数式認識の高度化と手書き文字列との自動分離の研究

28年度の研究成果を以下にまとめる:1.手書き数式の複数の書き順に対応するためにシンボルの位置を用いてソートする方法を提案した.その結果をまとめて国際会議に発表した.また,この手法の改善を行い,学術論文誌に投稿中(筆頭論文).2.書き順に依存しない構造解析と書き順に依存しない構造解析を比較する研究を行った.その結果をまとめて国際会議に発表した(筆頭論文).3.数式認識システムを改善し、国際会議で数式認識コンテストに参加し,記号認識には2位と数式認識には3位になった.4.構造解析を高速度化する手法やDeep learning技術を実現してエンド・ツー・エンドの数式認識システムを提案した.また,人工パータン生成手法も提案した.2本の論文を国際会議に投稿した(筆頭論文).5.手書き数式の準逐次認識手法やDeep learning技術を用いて数式記号認識を確立した.国際会議に発表したことや学術論文誌に採択した(共著論文).28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。27年度の研究成果を以下にまとめます:1.構造解析や位置関係を分類する方法を提案して学術論文誌に投稿して若干の修正を条件に採択されました(筆頭論文).2.手書き数式の複数の書き順に対応するためにシンボルの位置を用いてソートする方法を提案しました.その結果をまとめて国際会議に発表します(筆頭論文).3.Deep learning技術を実現して数式認識精度を向上させました.その結果をまとめて国際会議に発表しました(共著論文).また,学術論文誌にも投稿しました(共著論文).4.数式と文字列が混在した手書き認識手法を確立しました.国際会議に発表しました(共著論文).数式認識に関する研究(誤認識修正インタフェースや数式自動採点や手書き数式の行切出しなど)も国内学会に発表しました(共著論文).27年度の計画に通り以下のことを完成しました:-パターンを収集してDeep Learning手法に学習することや構造解析と位置関係を分類する方法を提案することによって,数式認識システムを改善しました.これらの数式認識システムは2016年の数式認識コンテストに参加する予定です.-数式と文字列が混在した手書き認識のモデルを確立した.-数式認識に関する研究(構造解析と位置関係を分類する方法の提案を用いて)も進んでいます.-研究成果を国際会議で発表し,国際雑誌論文に投稿して若干の修正を条件に採択されました.28年度の研究成果を以下にまとめる:1.手書き数式の複数の書き順に対応するためにシンボルの位置を用いてソートする方法を提案した.その結果をまとめて国際会議に発表した.また,この手法の改善を行い,学術論文誌に投稿中(筆頭論文).2.書き順に依存しない構造解析と書き順に依存しない構造解析を比較する研究を行った.その結果をまとめて国際会議に発表した(筆頭論文).3.数式認識システムを改善し、国際会議で数式認識コンテストに参加し,記号認識には2位と数式認識には3位になった.4.構造解析を高速度化する手法やDeep learning技術を実現してエンド・ツー・エンドの数式認識システムを提案した.また,人工パータン生成手法も提案した.2本の論文を国際会議に投稿した(筆頭論文).5.手書き数式の準逐次認識手法やDeep learning技術を用いて数式記号認識を確立した.国際会議に発表したことや学術論文誌に採択した(共著論文).28年度の計画:手書き数式パターンの収集を継続し,合計で200名程度の小中高校生から,問題解答中の手書き数式パターンを収集します.去年のデータと合わせて実験と評価を行います.スパイラル法に従って,実験,改良,評価を繰り返します.改善した数式認識システムは2016年の数式認識コンテストに参加します.また,書き順の問題に対して筆順ソートする方法と筆順フリー方法を研究やシステムを開発します.本システムを様々なユーザに利用するためにANDROIDやIOSタブレットで実行し,評価します.研究成果を国際会議で発表し,国際雑誌論文に投稿します.最後に研究をまとめ,博士論文を執筆します.28年度が最終年度であるため、記入しない。
多成分内部自由度を持つ冷却フェルミ原子の秩序状態とダイナミクス

今年度は、光格子中において3成分内部自由度を持ち、斥力相互作用をする冷却フェルミ原子の、絶対零度から有限温度に亘る状態を系統的に調べた。内部自由度が異なる3種類の原子間斥力に異方性がある場合、ハーフフィリングの基底状態は、最も弱い斥力を持つ2種類の原子がペアを作り、残りの種類の原子と交互に光格子に局在した「カラー原子密度波」であることを明らかにした。温度が増加すると、弱相関領域においてフェルミ流体、強相関領域では最も弱い斥力を持つペア原子と残りの種類の原子がランダムに配置した「ペアモット絶縁体」に相転移する。中間の相関領域では、最も強い斥力を持つ2種類の原子がモット転移をし、残りの種類の原子が系を遍歴する「カラー選択型モット転移状態」に相転移することを明らかにした。ハーフフィリングからフィリングをシフトするとカラー原子密度波は消え、弱相関領域の基底状態はフェルミ流体、強相関領域ではペアモット絶縁体が基底状態になる。さらに、その転移点近傍には超流動状態が現われることを明らかにした。この超流動では最も弱い斥力を持つ2種類の原子がクーパーペアを作り、残りの種類の原子はフェルミ流体になっている。すなわち、引力系でのカラー超流動に類似の性質を持つ。そして、この超流動はクーパーペアのクーパーペアに係わらない原子の密度揺らぎにより誘起される事を示した。この斥力に起因した特徴的超流動状態は、温度-相互作用、および温度-フィリングに関する相図においてペアモット絶縁体に隣接しているにもかかわらず、クーパーペアの対称性はs波という著しい特徴を持つ。系のフィリング、斥力の異方性、相互作用の強さを変えて、有限温度での相図を求めた。得られた有限温度での相図に基づき、^6Li3成分フェルミ原子系での観測可能性を議論した。今年度は、主として光格子中の3成分内部自由度を持つ冷却フェルミ原子気体の絶対零度、および有限温度で現れる状態を自己エネルギー汎関数法により調べた。ハーフフィリィングにおいて計算した結果、絶対零度では引力が弱い場合、3成分原子のうちの2成分原子がクーパーペアを作ったカラー超流動状態が基底状態になり、引力を強くすると3成分原子が一重項束縛状態を形成したトリオン状態へと1次相転移をすることを明らかにした。この結果は、二つの状態間の相転移が2次転移と結論した従来の結果と異なるが、計算精度やエネルギーの展開式などから本研究結果が正しいと考えられる。さらに、計算を有限温度に拡張してフェルミ流体、カラー超流動、トリオン状態間の引力と温度に関する相図を得た。そして、フェルミ流体とカラー超流動の相転移は2次転移、カラー超流動とトリオンの相転移は1次転移、フェルミ流体とトリオン間は相転移ではなくクロスオーバーであることを明らかにした。次に、実験に対応して3成分原子間引力の異方性を取り入れ、これら3状態の相転移とクロスオーバーを調べた。その結果、カラー超流動転移温度は異方性が強くなるのに従って増大し、その極限では等方的引力での転移温度の2倍程度高くなることを明らかにした。異方性の強い極限は2成分冷却フェルミ原子系に等しく、光格子中の2成分冷却フェルミ原子系での超流動は6^Liなどで観測されていることから、光格子中の3成分6^Liフェルミ原子系においてカラー超流動などの観測が期待される。
AM-RAMP2系の脈絡膜新生血管における病態生理学的機序の解明

VEGFが血管新生と血管透過性の亢進をきたすことが知られている一方で、VEGFと同様に眼内血管新生に関連するAM-RAMP2系の血管透過性に対する作用は不明であった。本研究はAM-RAMP2系の眼内血管新生に対する研究を端緒に眼内の血管透過性に対する病態生理学的な意義を解明した。マウス実験ではAMの全身・局所投与によりVEGFによる血管透過性の亢進が抑えられ、炎症関連サイトカインを抑制するなど抗炎症作用によるものであった。細胞実験においても同様であった。本研究は糖尿病黄斑浮腫や加齢黄斑変性などの治療としてAM-RAMP2系が新たなターゲットとなる可能性を示唆するものと思われる。レーザー誘導脈絡膜新生血管モデルを90%前後で安定的に作成が可能となり、脈絡膜新生血管の組織染色で脈絡膜新生血管の発生だけではなく、マウスでのフルオレセイン蛍光眼底造影の手技が可能となったため、同手法を用いて野生型マウスにおける脈絡膜新生血管の形成および血管透過性の評価を行い、モデルの再現性を確認した。血管透過性亢進についてはIn vitroの実験系としてTEERなども行っている。またノックアウトマウス(KO)での検討においては、AMヘテロKOの報告はすでにあるが、RAMP2ヘテロKOでのフルオレセイン蛍光眼底造影検査の報告はない。そのためコントロールおよびRAMP2ヘテロKOにおける疾患モデルではないフルオレセイン蛍光眼底造影の評価を行った。結果としてRAMP2ヘテロKOにおいてもコントロールと同様の蛍光眼底所見を認めて有意な差はとくに認められなかった。臨床的に加齢黄斑変性や糖尿病網膜症などの新生血管をきたす眼疾患において、血管新生に伴う血管透過性の亢進が網膜の浮腫をきたして視力低下を引き起こすことも知られており、血管新生の制御とともに主要な治療目的である。この血管透過性の亢進には血管内皮増殖因子(VEGF)の強い関与が示されているが、本研究の主題であるAM-RAMP2系はその下流にVEGFを有しており、AMの投与が血管透過性の抑制につながる可能性がある。そのため現在、レーザー誘導脈絡膜新生血管モデルを用いてAM-RAMP2系とともにVEGF過剰発現であるKimbaマウスなども用いてAMの投与による血管透過性亢進の抑制効果などの検討を行っている。レーザー誘導脈絡膜新生血管モデルにおいてアドレノメデュリン(AM)ノックアウトマウスとRAMP2ノックアウトマウスは同様の表現型を示し、AM-RAMP2は脈絡膜新生血管の形成において同様の機序であることが確認された。血管透過性に対するAM-RAMP2系の作用としてAMノックアウトマウスにおいて野生型マウスと比較して血管透過性の亢進を認め、一方でAMの持続的に投与を行うことにより血管外漏出が減少し、血管透過性の低下を認めた。これはin vitroによる網膜血管内皮細胞を用いた血管透過性アッセイによっても確認された。このことはAM-RAMP2系の亢進・刺激によって炎症的機序に伴う血管透過性の亢進を抑制し、血管外漏出による浮腫を抑制することが出来ることを示している。またVEGF過剰発現のKimbaマウスによる更なる血管透過性亢進に対するAM-RAMP2系の作用を調べた追加の検討においても、AMの投与によって血管外漏出の低下を認めた。これは炎症的機序だけではなくVEGFによる血管透過性の亢進に対しても、AMの血管透過性を減弱する作用があることを示唆している。眼科領域において視力低下を来す主たる原因として黄斑浮腫・網膜浮腫があり、VEGF阻害薬による治療が現在広く行われているが、VEGF阻害薬の耐性や炎症的機序による浮腫に対して、本研究の成果はAM-RAMP2系の新たな治療標的としての可能性を示唆するものである。VEGFを主体としてKimbaマウスなども用いて評価検討を進められているため、おおむね順調に進展していると判断した。網膜AMヘテロKOマウスやRAMP2ヘテロKOマウスとともに、眼疾患の病態に近似したKimbaマウスやAkitaマウスも用いて、AM-RAMP系の薬剤投与などによる血管透過性亢進の制御の可能性について研究を進める。また病態の解明のためにin vitroでの検討も同時に進めていく。
道管分化誘導系を用いた細胞膜マイクロドメイン形成開始機構の解析

細胞壁に囲まれた植物の細胞においては特異的に細胞壁成分を変化させることによって特定の機能を持った細胞種をつくることが知られている。その時、細胞膜上に特定の因子を集合させた「マイクロドメイン」を細胞膜上につくることがある。これまでに植物においてはROPシグナルによるマイクロドメインの形成機構がいくつかの例で明らかにされてきたが実際にどのような因子・成分によって構成になっているのかは不明な点が多い。本研究では生化学的手法による網羅的解析や共焦点顕微鏡による因子の分布の時空間的解析を組み合わせて、マイクロドメインの全貌を明らかにし、制御機構のさらなる理解を目指す。
接触を伴う流体構造連成問題解明のためのマルチスケール解析法の構築

当該年度の研究成果は大きく分けて2つある1つ目は,使用している解析手法の層流における解析精度の検証を行った.解析結果の比較をするために,トライボロジーの分野のReynolds方程式を使用した.層流においては流れ分布は2次関数で表現できるため,高次関数を扱う本手法では1つの要素で正確に表現できる.本研究では,高解像度の解析格子を用いた結果を参照解とし,解析手法とReynolds方程式において,それぞれ1次の関数と高次関数の一種であるNURBSを用い解析した. Reynolds方程式を使用した解析結果は,解析格子の厚み方向の要素数が少なくても十分な解析精度であることが確認できた.一方本研究で使用する解析手法では, 1次の関数を使用した場合では16倍の要素を使用しても参照解と約30%の誤差が生まれた. NURBSを用いた場合では,本解析手法はReynolds方程式相当の解を得られることがわかった.2つ目は,タイヤまわりの流れの解析において路面粗さに対応させた.今までの解析では,タイヤと路面は接地面において完全に接触させていたが実際の路面には粗さがありその粗さとタイヤによって隙間が生まれる.この路面粗さにより生じる微小な空間の流れをNURBSを用いて再現する.路面粗さの大きさはタイヤの直径に対して1/100,000のオーダーである.路面粗さの周波数を無作為に決定し,その粗さにおけるタイヤとの接触を求め,タイヤまわりの流体解析を実施した.本研究より,路面粗さのようなミクロスケールから,タイヤまわりのマクロスケールまで精度良くまで解くことができ,工学問題へと適用することができた.また,この2年間の研究成果をもとに博士論文を執筆した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度の研究成果は大きく分けて2つある。1つ目はタイヤの流体解析の検証である。前年度実現したタイヤの流体解析手法において異なる安定化項を使用し、妥当なものを選定する。接地面近傍という解析領域が狭いことを考えると良い解析精度であり、選定した安定化項の妥当性もみてとれる。タイヤと路面の境界付近には速度境界層を捉えられていることが確認できた。2つ目はフォイル軸受の流体構造連成解析による流体力の評価である。フォイル軸受は軸受内にフォイルが配置されており、気体軸受の1種である。このフォイル軸受は流体構造連成問題であり、解析手法の良さを解析を通して評価する。フォイルの厚みはフォイル軸受の半径に対して非常に薄い。そのため、構造解析においては1次元モデルとして取り扱うことができる一方、流体解析においてはこの厚みは無視することができず2次元モデルとして取り扱う。また、軸の単振動を境界条件として与えてフォイルは各時刻において変位するように流体構造連成解析を行った。解析結果からフォイル1つの時間変位を求めた。また、フォイルを固定して流体解析をし、得られた圧力分布を用いて行った非定常構造解析結果と比較した。流体構造連成解析結果から時間がたつに連れてフォイルの振動は流体力によって低減したことが得られた。しかし、この流体力は付加質量が小さいためさらなる減衰を望むには、設計改善による流体場の制御や外圧によるフォイルの支持などが必要になってくると考えられる。タイヤの解析に関しては、2次元の例を用いてしっかりとした計算精度の確認ができた。また、新たに開発した安定化手法を接触を含む流体解析に応用でき妥当な安定化項の選定も行え、その安定化を用いて3次元の解析も計算し続けることで安定性が増していることも確認ができた。さらにフォイル軸受を対象に流体構造連成解析に取り組んだ。解析対象は付加質量が小さいことから計算を容易にしている一面はあるが本格的な連成解析実現のための良い進捗である。当該年度の研究成果は大きく分けて2つある1つ目は,使用している解析手法の層流における解析精度の検証を行った.解析結果の比較をするために,トライボロジーの分野のReynolds方程式を使用した.層流においては流れ分布は2次関数で表現できるため,高次関数を扱う本手法では1つの要素で正確に表現できる.本研究では,高解像度の解析格子を用いた結果を参照解とし,解析手法とReynolds方程式において,それぞれ1次の関数と高次関数の一種であるNURBSを用い解析した. Reynolds方程式を使用した解析結果は,解析格子の厚み方向の要素数が少なくても十分な解析精度であることが確認できた.一方本研究で使用する解析手法では, 1次の関数を使用した場合では16倍の要素を使用しても参照解と約30%の誤差が生まれた. NURBSを用いた場合では,本解析手法はReynolds方程式相当の解を得られることがわかった.2つ目は,タイヤまわりの流れの解析において路面粗さに対応させた.今までの解析では,タイヤと路面は接地面において完全に接触させていたが実際の路面には粗さがありその粗さとタイヤによって隙間が生まれる.この路面粗さにより生じる微小な空間の流れをNURBSを用いて再現する.路面粗さの大きさはタイヤの直径に対して1/100,000のオーダーである.路面粗さの周波数を無作為に決定し,その粗さにおけるタイヤとの接触を求め,タイヤまわりの流体解析を実施した.本研究より,路面粗さのようなミクロスケールから,タイヤまわりのマクロスケールまで精度良くまで解くことができ,工学問題へと適用することができた.

また,この2年間の研究成果をもとに博士論文を執筆した.今後は軸受の解析を対象に解析手法のさらなる改善を目指す。これまでは流体潤滑と呼ばれる固体表面の粗さが影響しない領域を解析対象としていた。その流体潤滑を境界潤滑へと拡張する。境界潤滑は固体表面の粗さ同士が接触している領域である。よりミクロなレベルの現象を精度良く捉える必要がありトライボロジー分野のアイディアを取り入れる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
先端電子顕微鏡による機能性金属ナノ粒子の高精度原子配列解析

金属ナノ粒子は光学素子や触媒としての応用や研究が盛んに進められている。近年、それらの性能は2種類の金属原子の配置(規則構造)や原子間距離の変化(格子ひずみ)といった原子配列に影響されることが明らかとなってきたが、実際の原子配列に着目した研究はなかった。そこで本研究では、最先端の走査透過電子顕微鏡を用いて金属ナノ粒子の原子配列を直接観察し、さらに原子配列がどのような因子に影響されるか解明することを目的とした。材料性能向上を目指す多くの関連研究に対し、本研究は新たな視点から貢献しうるものと期待している。
観測特徴量同化法によるシミュレーションと深層学習の融合

本研究ではシミュレーション実活用の高度化を目的とし、シミュレーションと深層学習を連結し、観測データへの推定精度を直接向上させる機械学習手法を提案する。推論モデルの観測データへの推定精度を損失関数、シミュレーションの静的パラメータを最適化対象とし、静的パラメータ変更とシミュレーション実行を繰り返し、GPUクラスタによる並列分散学習を行う。本研究では、地震シミュレーションによる観測データへの震源パラメータ推定の精度最大化を実例として手法の評価を行う。提案手法の有効性が確認できれば、対象の実問題推定の精度向上だけでなく、より実問題に適したシミュレーション実行方法やパラメータ発見に繋がる可能性がある。
第一原理系励起状態の多体論と高転移温度超伝導物質デザイン

グリーン関数法と拡散モンテカルロ法を用いて、物性物理、その中でも主に第一原理系での量子多体問題を、物質よりも新概念や新現象の発見、密度汎関数理論における新近似手法の開発に重点を置きながら研究した。特に、電子ガス中の1陽子問題を重点テーマとして研究し、この系が中間金属密度領域で近藤温度が1,000Kを超える近藤シングレット状態を形成することを見出した。これから、当該密度領域の水素合金は高温超伝導体になり得ることを示唆した。また、ごく低密度の金属は有効質量がごく小さくなる相に普遍的に転移する可能性を見出した。グリーン関数法に基づいて第一原理系の多電子問題を励起状態も含めて忠実に解くことを目指す。具体的には、電子の自己エネルギーについて、フェルミ流体だけでなくラッティンジャー流体にも適用可能なGWГ法を発展させ、そのコードを開発する。また、密度汎関数超伝導理論との対応を重視しつつ、超伝導転移温度T_cを定量的に計算できるスキームとコードを開発し、超伝導の微視的機構の本質に迫る。平成22年度には、一様密度電子ガス系におけるGWΓ法の一層の深化を図ると同時に、非一様系についてVASPコードとのハイブリッド化に着手した(高田)。また、GWГ法を1次元系に適用してラッティンジャー流体のグリーン関数の数値解法に着手した(前橋)。さらに、コーン・シャム基底の高精度化に必要となる交換相関核のより詳細な情報を得るために、電子ガス中の1原子系を拡散モンテカルロ(DMC)法で調べ始める(前園)と同時に、近藤効果解析の基礎である不純物アンダーソン模型と比較しながら、同じ系をLDAで調べている(吉澤)。この他、超伝導に関して、G_0W_0近似でのT_cの計算を非一様密度系にVASPコードを用いて拡張する作業に着手した(高田)。また、炭素系やホウ素系などの硬い半導体について、その構造相転移をDMCで調べる(前園)だけでなく、新たな超伝導体の物質探索を行った(白井)。特に、実験家との共同研究によりa-ホウ素の高圧での安定性と超伝導発現を実証した(白井)。これらの研究経過や成果を班内の連携研究員や領域内の他の研究班員に知らせるために、2度の領域内全体会の他にA03今田班との合同研究会を開いた。そして、連携研究員の斎藤晋・是常隆(東工大)らの電子格子相互作用による電子の自己エネルギーに関する結果をはじめとした面白い発表と活発な議論があった。主にグリーン関数法に基づき、第一原理系の多電子問題を励起状態も含めて忠実に解くことを目指す。具体的には、電子の自己エネルギーについて、フェルミ流体だけでなくラッティンジャー流体にも適用可能なGW\Gamma法を発展させ、そのコードを開発する。また、密度汎関数超伝導理論(SCDFT)との対応を重視しつつ、超伝導転移温度Tcを定量的に計算できるスキームとコードを開発し、超伝導の微視的機構の本質に迫る。平成23年度には、GW\Gamma法の超並列コードの開発に成功し(櫻井・高田)、電子ガス系での計算が数百倍に加速された。それを用いて運動量分布関数n(p)が高精度に決定された。同時に、低密度系ではn(p)に特異な振る舞いが発見された。その特異性の起源は自己誘起する電子正孔励起と推定できたが、その物理を高精度に取り扱うために\Gammaのよりよい汎関数形を考案した(前橋・高田)。また、この\Gammaの高精度化と関連してDFTにおける交換相関ポテンシャルVxc(r)の新情報を得るために、1原子埋め込み電子ガス系を拡散モンテカルロ法で調べた(前園)。そして、原子近傍での電子分布をカスプ定理の活用とLDAにおけるサイズ効果との比較から高精度に決定した(吉澤)。超伝導に関しては、ホウ素系や炭素系での超伝導物質探索を行い、特に、高圧下ホウ素のα相にドープすれば超伝導になると予測し(白井)、実験的にTc6Kの超伝導が得られた。この他、ボーズ凝縮研究の一環として、2準位原子と電磁波との結合系であるJaynes-Cummingsモデルにおけるポラリトンの量子相転移を調べ、通常は無視されている反回転波結合項の重要性を見いだした(Zheng・高田)。これはその項がポラリトン数の局所保存則を破り、南部ゴールドストーンの定理も破るためであるが、その結果、基底状態の相図や低励起状態の様相が一変する。低密度電子系の自己エネルギー\Sigmaをバーテックス補正も含めて精度よく求める研究を進めている。今年度は運動量分布関数を電子密度径数rsが20を超えるごく低密度領域まで求め、rs15で電子ガス系は質的に新しい状態に移行するとの示唆を得た(高田)。