hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スピン流の力学的検出法の開発

スピンデバイスの課題の一つとして、スピン流発生部とスピン流検出部との間に存在する付着物(コンタミネーション)によって、大幅にスピン流の検出効率が下がることがわかっている。これはスピンとコンタミネーションが相互作用していることを意味している。本研究ではこの問題点を逆手にとった実験手法として、コンタミネーションの代わりに測定試料をスピンデバイス近傍に配置させたカンチレバーに取り付け、スピン流を検出することを目的とする。具体的には、超高分解能原子間力顕微鏡とスピンデバイスの技術を融合させ、スピン流を力学的に検出する手法を開発する。スピンデバイスを改良したスピン流発生源近傍に、スピン流と反応する試料が取り付けてあるカンチレバーを配置させ、スピン流との相互作用によって生じたカンチレバーの応答を高感度に測定する。具体的には、まず、スピン流を効率良く力学的応答に変換する必要があるので、装置構成に対応するカンチレバーの開発が不可欠である。力検出感度を高めるために、スピン流検出用の微小でバネ定数が小さいカンチレバーと力検出系を開発する。次に、連携研究者である浜屋が現在開発しているハーフメタルスピン制御手法を駆使して、スピン流の発生を向上させ、現状の10倍となるスピン流量の改善に挑戦する。また、結晶成長の制御技術を用いて、スピン流に指向性を持たせることにも挑戦する。これらを併せて、最終的には、高効率のスピン発生源と原子間力顕微鏡の技術を応用したスピン流検出装置を設計・試作する。極低温環境下や液中環境下でも利用できるように小型化(直径3cm以下)を目指す。本年度は本研究に最適なカンチレバーの開発のための設計およびシミュレーションに注力し、本研究で利用できる力検出系の検討を行った。スピン流を効率良く力学的応答に変換する必要があるので、装置構成に対応するカンチレバーの開発が不可欠である。力検出感度を高めるために、スピン流検出用の微小でバネ定数が小さいカンチレバーと力検出系を開発することに注力した。検出感度を高めるには、共振周波数をあげてばね定数を低くする必要があるが、どちらもトレードオフの関係があるため、まずシミュレーションを行い、カンチレバーの形状と共振周波数、ばね定数の関係を調査した。シミュレーションを行うにあたっては、実際にエッチング処理によって所要の仕様のものが作製できるかどうかも考慮しながら行った。カンチレバー変位の検出にはこれまで我々のグループで実績のある光干渉方式を採用することを検討しているが、用いている光ファイバーのサイズによる制約があり、それを配慮した設計を行った。カンチレバー(片持ち梁)の場合は共振周波数を上げることが難しいため、非常に柔らかいカンチレバーを作製することで対応するが、共振周波数が高い両持ち梁構造の検討に注力した。窒化シリコン上は上にMembrane構造を作製し、それをダイシングやFIG加工を行うことで構造が作製でき、かつ光干渉との接続が可能であることがわかってきた。様々な構造を検討したが、使用できる両持ち梁は共振周波数140kHz、ばね定数5N/m程度であることがわかった。今後は、カンチレバーの設計お行っていく必要がある。また、カンチレバーを作製するためのシリコンエッチング装置の準備を行った。具体的には、スターラー付きオイルバスヒーターと、冷却管等のガラス器具、エッチング用試料ホルダ等を準備した。カンチレバーの設計に時間がかかり進展が遅れているが、今年度はスピン流を検出する装置の設計および開発にも注力していく。高効率のスピン発生源と原子間力顕微鏡の技術を応用したスピン流検出装置を設計・試作する。高効率スピン流発生源、スピン流検出用カンチレバーの開発は、大阪大学の共同利用設備である電子線露光装置等を利用することで進めていく。作製したスピン流の力学的検出システムの実験は、測定感度を向上させるために、極低温真空環境下で行う。装置は現有の極低温冷凍機と真空チャンバーを流用する。

本年度は本研究に最適なカンチレバーの開発のための設計およびシミュレーションに注力し、本研究で利用できる力検出系の検討を行った。スピン流を効率良く力学的応答に変換する必要があるので、装置構成に対応するカンチレバーの開発が不可欠である。力検出感度を高めるために、スピン流検出用の微小でバネ定数が小さいカンチレバーと力検出系を開発することに注力した。検出感度を高めるには、共振周波数をあげてばね定数を低くする必要があるが、どちらもトレードオフの関係があるため、まずシミュレーションを行い、カンチレバーの形状と共振周波数、ばね定数の関係を調査した。シミュレーションを行うにあたっては、実際にエッチング処理によって所要の仕様のものが作製できるかどうかも考慮しながら行った。カンチレバー変位の検出にはこれまで我々のグループで実績のある光干渉方式を採用することを検討しているが、用いている光ファイバーのサイズによる制約があり、それを配慮した設計を行った。カンチレバー(片持ち梁)の場合は共振周波数を上げることが難しいため、非常に柔らかいカンチレバーを作製することで対応するが、共振周波数が高い両持ち梁構造の検討に注力した。窒化シリコン上は上にMembrane構造を作製し、それをダイシングやFIG加工を行うことで構造が作製でき、かつ光干渉との接続が可能であることがわかってきた。様々な構造を検討したが、使用できる両持ち梁は共振周波数140kHz、ばね定数5N/m程度であることがわかった。今後は、カンチレバーの設計お行っていく必要がある。また、カンチレバーを作製するためのシリコンエッチング装置の準備を行った。具体的には、スターラー付きオイルバスヒーターと、冷却管等のガラス器具、エッチング用試料ホルダ等を準備した。カンチレバーの設計に時間がかかり進展が遅れているが、今年度はスピン流を検出する装置の設計および開発にも注力していく。高効率のスピン発生源と原子間力顕微鏡の技術を応用したスピン流検出装置を設計・試作する。極低温環境下や液中環境下でも利用できるように小型化(直径3cm以下)を目指す。高効率スピン流発生源、スピン流検出用カンチレバーの開発は、大阪大学の共同利用設備である電子線露光装置等を利用することで進めていく。作製したスピン流の力学的検出システムの実験は、測定感度を向上させるために、極低温真空環境下で行う。装置は現有の極低温冷凍機と真空チャンバーを流用する。カンチレバー設計に時間がかかり、検出装置の設計ができなかった。今年度はその遅れを取り戻すために装置設計に注力する。
網膜電図の視神経乳頭成分による視路の病巣診断

多局所視覚入力システムに固規モニタと、固視モニタ画像の同時記録システムを構築し、多局所網膜電図・視覚誘発電位記録中の前眼部像を動画保存することで、症例ごとの記録評価ができるようにした。同時記録システムは、既存の製品を組み合わせたものに過ぎないが、実用的な固視のモニタとして機能し、視神経乳頭成分抽出に必要な記録の信頼性と、S/Nの確保に貢献した。ヘッドレストを備えることによって、被験者はそれまでの顎台に前屈みになる姿勢に代わって、後ろにもたれ、リラックスして検査を受けることができる。この姿勢は筋性のノイズを軽減するだけでなく、僚眼を被験者自身が手指で抑えることで、知覚トリックによって検査眼の瞬目反射を著明に抑制できる。臨床で現実的な、3'38''記録、37刺激エレメントの記録条件で、150例以上症例からの多局所網膜電図を記録した。多局所網膜電図から抽出された視神経乳頭成分が、視神経乳頭萎縮など、網膜神経節細胞の高度の障害例では明瞭な減弱を来すこと、また、片側視束病変では同側の耳側網膜、対側の鼻側網膜の視神経乳頭成分の減弱を来すことを報告した。しかし、静的視野計で検出できる軽度から中程度の視神経障害では現行の視神経乳頭成分では感度が不足し、検出できない症例が目立った。境界が鮮明で、皮質性でない半盲の症例等、現行の視神経乳頭成分で検出しやすい症例の数は多いものではなく、症例の不足が制約になった。視神経乳頭成分の抽出アルゴリズムが参照する、網膜内伝導の所要時間の予測テンプレートの改良の必要性が浮上した。視神経乳頭成分を抽出する多局所網膜電図の記録について検査眼の固視をリアルタイムでモニタすることによって、多局所刺激技術の臨床応用の一番の弱点であった、被験者の固視管理を行うことができるようになった。固視を監視しても、必ずしも直接固視の改善ができるわけではないが、実際には固視の悪い記録セグメントを再記録することで記録の質を改善できる。経過を追う際は、モニタ信号を記録管理することで、固視の質の差が結果に反映して誤った評価を行ってしまうリスクが軽減した。固視そのものの改善の他に、固視監視装置と記録台の実装によって、記録の信頼性と、S/Nの改善を得ることができた。被検者は、ヘッドレストによって、それまでの顎台に前屈みになる姿勢に代わって、後ろにもたれ、リラックスして検査を受けることができる。期間中に150例の症例から多局所網膜電図を記録している。現在の分析方法は既に5年を経過し、技術的には能率化が進んでいるが、古いハードウエアが新しいOSを受け入れず、生体反応の抽出・数値処理の制約となっている。このハードウエアの更新はこれまでも課題であり、今後行うことが望まれる。論文は基本技術の供覧と、臨床応用によって得られた新しい知見の紹介を行うことができた。多局所視覚入力システムに固視モニタと、固視モニタ画像の同時記録システムを構築し、多局所網膜電図・視覚誘発電位記録中の前眼部像を動画保存することで、症例ごとの記録評価ができるようにした。

この姿勢は筋性のノイズを軽減するだけでなく、僚眼を被験者自身が手指で抑えることで、知覚トリックによって検査眼の瞬目反射を著明に抑制できる。臨床で現実的な、3'38"記録、37刺激エレメントの記録条件で、150例以上症例からの多局所網膜電図を記録した。多局所網膜電図から抽出された視神経乳頭成分が、視神経乳頭萎縮など、網膜神経節細胞の高度の障害例では明瞭な減弱を来すこと、また、片側視束病変では同側の耳側網膜、対側の鼻側網膜の視神経乳頭成分の減弱を来すことを報告した。しかし、静的視野計で検出できる軽度から中程度の視神経障害では現行の視神経乳頭成分では感度が不足し、検出できない症例が目立った。境界が鮮明で、皮質性でない半盲の症例等、現行の視神経乳頭成分で検出しやすい症例の数は多いものではなく、症例の不足が制約になった。視神経乳頭成分の抽出アルゴリズムが参照する、網膜内伝導の所要時間の予測テンプレートの改良の必要性が浮上した。
産科外来における妊娠糖尿病妊婦の看護支援モデル構築のための基礎的研究

妊娠糖尿病妊婦は、血糖コントロール方法を生活に取り入れることの困難さや胎児に及ぼす影響に対する不安を抱えており、看護者は妊婦の困難さや不安を軽減させ、血糖コントロールが上手くやり得るよう支援する必要がある。これまでの研究では妊婦の体験から必要な看護支援が示唆されているが、インスリン療法中の妊婦の体験は明らかにされておらず、全ての妊娠糖尿病妊婦に有効な看護支援の方略は示されていない。従って、本研究の目的はインスリン療法を行う妊娠糖尿病妊婦の体験を明らかにし、全ての妊娠糖尿病妊婦に対応可能な看護支援の方略を見出すとともに、産科外来の看護職が提供すべき看護支援の具体的な方略を明らかにすることである。
出生コーホートを用いた妊娠中の大気汚染が妊婦及び出生児に及ぼす影響の解明

出生コホート研究を基盤として、妊娠中の大気汚染物質への曝露が妊娠及び出生児に与える影響を評価した。妊婦が居住する家屋内外で環境測定を行った結果、屋外の微小粒子状物質(PM2.5)、二酸化窒素(NO2)、オゾン(O3)濃度は近隣の大気測定局における濃度との相関が大きく、屋内PM2.5濃度も測定局濃度との相関していた。妊娠前期の妊婦の血清高感度CRP及びTARC濃度は喫煙、BMI等との関連が大きかった。採血前のPM2.5及びO3への曝露濃度が高いと血清TARCは高値であったが、CRPへの影響は見られなかった。妊娠中の大気汚染物質への曝露と出生時体重との関連は見いだすことができなかった。胎児期及び乳児期における大気中微小粒子状物質及びガス状汚染物質への曝露が胎児の成長や発達に与える影響について国際的に注目されている。本研究は、「子どもの健康と環境に関する全国調査(エコチル調査)」により兵庫県尼崎市で実施されている出生コーホート研究を基盤として、妊娠中の大気汚染物質への曝露が妊娠の異常、胎児の成長や発達に及ぼす影響を解明することが目的である。兵庫医科大学倫理委員会の承認を得て調査を進めており、これまでに1,795名の同意を得た。本年度は、大気汚染物質への曝露評価方法についての基礎的な検討を行うため、健常女性21名を対象として、オゾン個人曝露測定用のパッシブサンプラーを24時間装着してもらうとともに、自宅の屋外にもサンプラーを設置してオゾン濃度を測定し、対象者の居住地の近隣にある大気環境常時測定局におけるオゾン濃度との関連を評価した。家屋外オゾン濃度は平均18.5ppb、範囲4.7-38.3ppb、近隣測定局のオゾン濃度は平均16.2ppb、範囲9.5-20.2ppbであり、平均値に差はなかったが、濃度範囲は測定局よりも屋外濃度のほうが大きかった。個人のオゾン曝露濃度の平均は3.7ppbであり、屋外濃度よりもかなり低かった。対象者の家屋内にはオゾンの主要な発生源がないことから、主に屋外でオゾンに曝露されると考えられるが、屋外で過ごした時間とオゾン曝露濃度の間に相関はみられなかった。屋外のオゾン濃度は近隣の測定局の濃度と同等であったが、測定局が幹線道路近傍に設置されている場合は、オゾン濃度が周辺家屋の屋外濃度よりもやや低く、過小評価となる可能性が示された。また、健康影響として、呼気を用いて気道のアレルギー性炎症を非侵襲的に評価できる方法の検討を行った。これらの成果を踏まえて、次年度以降の疫学調査で大気汚染物質への曝露とその健康影響を評価する方法を確立した。本研究は、環境省の「子どもの健康と環境に関する全国調査(エコチル調査)」として兵庫県尼崎市で実施されている出生コーホート調査を基盤として、妊娠中の大気汚染への曝露が妊娠の異常、胎児の成長や発達に及ぼす影響を解明することを目的としている。平成25年度末までに、5,180名の妊婦よりインフォームド・コンセントを得て、既に4,000名以上が出生している。平成25年度は、妊婦の炎症状態と大気汚染物質への曝露の評価を行った。大気汚染物質への曝露評価として、妊娠中の参加者20名を対象に、家屋内外に小型の測定器を設置して、大気中の粒子状物質を粒径2.5μm以下の微小粒子と2.510μmの粗大粒子に分級捕集した。捕集は平日と週末にそれぞれ48時間ずつ実施し、同期間の地域内の大気環境測定局におけるデータと比較した。PM2.5の屋外濃度の平均±標準偏差は、平日9.4±3.4、週末12.2±5.6μg/m3であり、測定局における濃度との相関が非常に高かった。屋内濃度の平均±標準偏差は、平日8.6±4.6、週末11.2±5.6μg/m3であり、屋外濃度とほぼ同じであったが、高濃度を示した家庭もあり、屋内の発生源の影響が示唆された。本研究は、「子どもの健康と環境に関する全国調査(エコチル調査)」により兵庫県尼崎市で実施されている出生コーホート研究を基盤として、妊娠中の大気汚染物質への曝露が妊娠の異常、胎児の成長や発達に及ぼす影響を解明することを目的とする。気道の炎症状態を非侵襲的に評価するため、呼気中の一酸化窒素(FeNO)濃度と呼気凝縮液(EBC)について検討した。若年女性40名を対象に、質問票を用いて呼吸器症状を評価した後、一定の流速で呼出した呼気をアルミニウム製のバッグに採集し、FeNO濃度を測定した。

また、R-tubeを用いて10分間の口呼吸で採集してEBCを採取して、アルゴンで脱気させた後にpHを測定し、ELISA法を用いて酸化ストレスマーカーである8-isoprostaneを測定した。FeNO濃度、EBC中8-isoprostaneおよびpHの平均と標準偏差は、49.0±23.4ppb、1.1±0.7pg/ml、7.5±0.6であった。呼気NO濃度は、喘鳴症状、鼻症状のある人、肺炎の既往がある人で有意に高かった。次に、若年女性21名を対象に、FeNO、EBCpH、肺機能検査を繰り返して実施し、大気汚染物質濃度の変動との関連を評価した。検査前のオゾン(O3)及び浮遊粒子状物質(SPM)濃度が増加すると、EBC pHの有意な低下が観察された。鼻炎の既往があるものは、オゾン及びSPM濃度の増加によるEBC pHの低下が顕著であった。1秒量(FEV1)も検査前のSPM濃度の増加によって有意に低下した。FeNOは、喘息の既往のあるものにおいてのみO3及びSPM濃度が増加すると有意に増加した。本研究より、FeNO濃度は喘鳴や肺炎などがある者では高値であることが確認できた。EBC中の8-isoprostane値はせきやたん症状、pHは息切れとの関連が示され、大気汚染物質への曝露の影響を受けることが明らかとなった。FeNO濃度、EBC中8-isoprostaneおよびpHは気道炎症を非侵襲的に評価できるマーカーとしての可能性が示唆された。本研究は、環境省による「子どもの健康と環境に関する全国調査(エコチル調査)」として兵庫県尼崎市で実施されている出生コーホート調査を基盤として、妊娠中の大気汚染への曝露が妊娠の異常、妊婦の健康状態、胎児の成長や発達に及ぼす影響を解明することを目的とした。平成26年度は、対象者の妊娠中の大気汚染物質への曝露評価と妊婦のアレルギーの病態についての検討を行った。インフォームド・コンセントの得られた妊婦は5,189名であるが、既に対象地域から転出した者がいるため、4,766名について曝露評価を行った。地域内には幹線道路、工場等の大気汚染物質の発生源が存在するため、これらをメッシュ単位で推計するモデルを構築し、対象者の居住地における窒素酸化物濃度の年平均値を推計したところ、平均±標準偏差は27.5±3.8ppbであった。主要幹線道路から居住地までの距離別に見ると、50m未満に居住する者(554名)は31.8±5.2ppb、50m以上に居住する者は26.9±3.2ppbであり、50m未満に居住する者の濃度が有意に高いことが明らかとなった。対象者の妊娠前期に採取された血清を用いて、炎症反応の指標である高感度C反応タンパク(hs-CRP)と、アトピー性皮膚炎の指標であるthymus and activation-regulated chemokine (TARC)の測定を実施した。検査を実施できたのは810名であり、hs-CRPの幾何平均値は1278 (95%信頼区間:1184-1381) ng/mL、TARCの幾何平均値は140.3 (95%信頼区間: 138.3-142.6) pg/mLであった。これらの値と居住地の幹線道路からの距離及び窒素酸化物推計濃度との関連は認められなかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。環境疫学26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の基盤としている「子どもの健康と環境に関する全国調査(エコチル調査)」の実施体制の確立に時間を要したため、本研究の達成度は予定よりもやや遅れているが、兵庫県尼崎市において、これまでに1,795名の同意が得られており、これらの参加者を対象として調査を進めている。
広域多点間データ転送・共有のためのＳＤＮによる空間・時間・符号化連携制御手法

広域多地点間データ共有のための大容量データ転送における空間・時間・符号化の3つの制御の効果的連携・統合を目的として以下の研究開発を実施した:(a)多地点間大容量データ共有向け中継転送制御、(b)グループ内共有の目的に応じた性能指標および複数グループ間の公平性のモデル化・制御、(c) (a)の一部である複数経路マルチキャストを用いる1対多および多対多ファイル転送やその関連手法のOpenFlow・Linuxシステム上での試作と国内広域テストベッド(JGN-X/RISE)上での実験的評価。本研究課題期間中に、広域多点間の大容量データ共有のために、最新の中継制御の枠組みであるSDNに基づく高機能形ネットワークを想定した以下の観点からの研究開発を行う:(i)多点間データ共有向け中継制御(空間・時間・符号化制御の連携による)手法の開発。(ii)グループ内データ共有の目的・条件に応じた性能指標の定義、および複数グループがネットワーク資源を競合利用する場合のグループ間の公平性のモデル化・制御。(iii)OpenFlowに基づくネットワーク・Linuxシステム上の実装による手法の試作および実験ネットワークでの評価。初年度として、(i)に関して、まず、昨年度から進めてきた1対多の大容量ファイル転送における帯域の有効利用による高速化において、集中制御型のマルチパス・マルチキャスト手法のアルゴリズムを開発し、OpenFlow上で試作し、有効性を評価した(査読付国際会議論文集掲載済)。さらに、複数の1対多マルチパス・マルチキャスト転送を最適にスケジュールして多対多の大容量ファイル転送を高速化する手法のアルゴリズムも開発し、OpenFlow上で試作・初期評価した。また、ファイル蓄積等の要素機能をDTNの枠組みの一般化として検討した。(ii)に関して、OpenFlowネットワーク内部のフロー変動や性能劣化を効率よく迅速に検知するための効率的なアクティブおよびパッシブ計測手法を開発し、OpenFlow上で試作・評価した。これは今後背景トラヒックを考慮した制御を実現する上でも重要である。一方、(iii)に関して、OpenFlowスイッチを用いたローカル環境における小規模実験環境の構築を行い、上記(i)や(ii)の実験等を実現した。さらに、JGN-X上のOpenFlowテストベッドRISEに接続し、広域実験の初期的準備が完了した。中間年度として初年度の成果を拡張した。(i)に関しては、多対多のマルチパス・マルチキャスト転送のスケジューリングを改良し、パレート最適な解候補を複数見つけることを目指した。ボトルネックリンクに対して遊休時間を活用するピークシフト形事前転送圧縮方式を考案した。さらに、パケットロス耐性を強めるためにネットワーク符号化を組み込んだTCPを設計した。また、多段ホップ転送同時発生時のパイプライン的スケジューリングを設計した。(ii)に関しては、複数グループ競合のモデル化や性能指標に基づく公平性の定義のために、優先度付き公平性を持つ資源割り当ておよび異種の要求を持つグループからなる全体の公平性のための資源割り当ての研究を行った。また、OpenFlowネットワークの全双方向リンクの状態を迅速に計測する手法を改良し、実装するとともに、アルゴリズムとしての最適性を証明した。さらに、OpenFlowネットワーク上の背景トラヒック把握のためODトラヒック行列推定での部分的直接計測の併用による精度向上を考案した。(iii)に関しては、ローカル環境における小規模実験環境のOpenFlow version 1.3への対応が完了した。本研究課題は、広域多点間データ共有の効率化のために、大容量データ転送における空間・時間・符号化の3つの制御を効果的に連携・統合することを目的とし、(a)多点間データ共有向け中継制御手法の開発、(b)グループ内データ共有の目的・条件に応じた性能指標の定義および複数グループがネットワーク資源を競合利用する場合のグループ間公平性のモデル化・制御、(c)OpenFlowネットワーク・Linuxシステム上の実装による手法の試作と実機実験での評価を進めた。最終年度は、(a)複数経路マルチキャストによる1対多および多対多ファイル転送における大規模トポロジー対応・複数指標対応(最長完了時間、平均完了時間)・公平性分析・ネットワーク符号化の組込み、ネットワーク符号化付きTCPにおける再送手法の改良、多段ホップ無線ネットワークでのネットワーク符号化の組込み、DTNの枠組みでの大容量データ中継手法の改良等を行い、特に1対多・多対多ファイル転送は、実大規模トポロジー(RenaterとSinet)でのシミュレーションと(c)の実験により評価した。(b)異種要求を持つグループからなる全体の公平性のための資源割当て理論を構築し、シミュレーション評価した。またネットワーク状態の実時間把握のための全双方向リンク計測手法の改良し、実大規模トポロジーを用いたシミュレーションと(c)の実験により評価した。(c)広域テストベッドJGN-X/RISE上の福岡および東京のOpenFlowネットワークと大学内のOpenFlowネットワークを接続した環境において、(a)や(b)の試作システムを検証した。

3年間の研究を通して、上記目的のためのOpenFlow等を活用した複数経路マルチキャスト転送の基本手法や各種機能を統合する枠組みを確立し、試作システムの実験により有効性評価や課題抽出を行ない、成果の一部を発表した。広域多地点間データ共有のための大容量データ転送における空間・時間・符号化の3つの制御の効果的連携・統合を目的として以下の研究開発を実施した:(a)多地点間大容量データ共有向け中継転送制御、(b)グループ内共有の目的に応じた性能指標および複数グループ間の公平性のモデル化・制御、(c) (a)の一部である複数経路マルチキャストを用いる1対多および多対多ファイル転送やその関連手法のOpenFlow・Linuxシステム上での試作と国内広域テストベッド(JGN-X/RISE)上での実験的評価。・9.で述べた(i)の項目について:多対多のマルチパス・マルチキャスト転送のスケジューリング改良はOpenFlowへ実装中。ピークシフト形事前転送圧縮方式は特定の例で効果を確認し、理論的に整備中。ネットワーク符号化を組み込んだTCP(現時点では送信側での消失訂正符号化)は既存研究との比較を行っている(投稿準備中)。多段ホップ転送同時発生時のパイプライン的スケジューリングは静的最適化を完了し(査読付国際会議論文集掲載済)、動的・適応的なネットワーク符号の導入を考案中。以上すべて計算機シミュレーションによって効果を確認した。ただし、全体を連携・統合するフレームワークの設計には至っていない。またDTNの枠組みに関して整理した(学会発表)。・上記(ii)の項目について:優先度付き公平性を持つ資源割り当ての研究を完了し(査読付国際会議論文集掲載済)、異種の要求を持つグループからなる全体の公平性のための資源割り当ても定式化を検討した(投稿済み、査読中)。これらは研究協力者との共同研究の成果である。また、OpenFlowネットワークの全双方向リンクの状態計測手法を並列一筆書きとして最適化しOpenFlowに実装し(投稿準備中)、OpenFlowネットワーク上のODトラヒック行列推定での部分的直接計測による精度向上も計算機シミュレーションによって確認した(国内学会発表済み)。・上記(iii)の項目について:ローカル環境における小規模実験環境のOpenFlow version 1.3への対応が完了した。ただし、JGN-X上のOpenFlowテストベッドRISEでの実験はバージョン不統一問題などもあり遅れている。以上より、でこぼこはあるものの想定内の進捗と言える。情報通信ネットワーク最終年度である平成27年度は、研究協力者との連携もさらに強化して研究を進める。
下水汚泥内細菌の抗菌性と自活性線虫の捕食性を活用した無農薬連作障害抑止技術の開発

現在、カビ菌や植物寄生性線虫による農作物の連作障害が大きな問題となっており、特に植物寄生性線虫による被害額は全世界で年間15兆円以上にものぼると試算されている。我々の研究グループはそれらの解決策として、カビ菌に抗菌性のあるバチルス属細菌と植物寄生性線虫を捕食する自活性線虫を利用し、生物防除できないか考えた。本研究の目的は、下水処理場から排出されるバチルス属細菌を豊富に含む下水汚泥を用いて、下水汚泥からバチルス属細菌と自活性線虫を多く含んだ土壌改良材を製造し、農作物の無農薬連作障害抑止技術を開発することである。
野生チンパンジーにおける離合集散性の解明-GPSを用いた複数個体同時追跡の試み-

野生チンパンジーの離合集散性を明らかにするため、ギニア共和国ボッソウ・ニンバ地域にて野生チンパンジーのオトナオスの遊動に着目して研究を進めてきた。複数のオスを同時に追跡し、その空間的な位置関係の変化を近接要因(発情メスの状態など)から説明しようと試みてきた。平成17年度は前年度に収集した行動データを解析し、学会および国際シンポジウムなどで成果を公表した(Kyoto Conference : Delphinid and Primates Social Ecology、IX International Mammalogical Congress、The 3rd International Workshop for Young Psychologists : Evolution and Development of Cognition、日本霊長類学会第21回大会、第8回SAGAシンポジウム)。得られた成果の一部は英文学術雑誌および英文書籍の1章として公表した。また2006年2月から3月にかけての48日間、再度ギニア共和国に渡航し追加のデータを収集した。この渡航によって、ボッソウのチンパンジーがリベリアの国境を越えて遊動すること、そしてリベリア側の20km程度しか離れていない村にもチンパンジーの群れが存在することなどが明らかになった。野生チンパンジーは複雄複雌の群れのなかで生活している。しかし、いつもその構成個体全員で遊動してはいない。実際にはそのなかで小さなサブグループをつくり、状況によってその個体構成や個体数を変化させる。そうした離合集散性と表現される社会構造は、先行研究においても大きく論じられてきた。果実など食物の量にどのように対応しているのか、社会的な「つきあい」方はどのようなものか、パントフートと呼ばれるロングコールがどのように影響するのか。これらに対して多くの考察をあたえてきたが、これまでの研究では、1観察者がみているサブグループの構成および個体数から推定するため、群れ全体でみたとき実際どのようにサブグループに分かれているのか、サブグループがある程度離れてもそれぞれの遊動になんらかの影響を与えているのかといった複数のサブグループを考慮に入れた疑問にはこたえることができなかった。平成16年度は採用初年度であり、チンパンジー複数個体を同時追跡する調査をギニア共和国ボッソウにておこなった。ギニア共和国に滞在した期間は4月から10月までの約7ヶ月だった。当該地域に生息する野生チンパンジーの群れにいるオトナオス3個体を対象とし、そのうちからランダムに1個体を選択して終日個体追跡した。残りの2個体を現地アシスタントに同時に追跡させた。調査の結果、追跡個体に関する詳細なデータ(採食行動、社会行動などの筆記およびビデオ撮影による)を得ることができた。またGPSにて3個体の位置を常時記録したため、土地利用と個体間距離の算出に用いることのできるデータを得た。また、今回の調査のなかで道具使用行動や求愛行動の詳細な記録も得ることができた。帰国後は持ち帰ったデータの整理をおこなった。持ち帰ったデータの一部は3月におこなわれた国際ワークショップにて口頭発表した。
GPUによるFFT計算の自動チューニング手法の研究

NVIDIA社製のCUDA対応GPU向けの自動チューニングFFTライブラリであるNukadaFFTライブラリを開発した.その性能は多くの場合にNVIDIA社のCUFFTライブラリを上回る.また複数GPU版についても複数GPUを搭載するシングルノードと複数ノード版を実装し,さらなる速度向上を達成した.NVIDIA社製のCUDA対応GPU向けの自動チューニングFFTライブラリであるNukadaFFTライブラリを開発した.その性能は多くの場合にNVIDIA社のCUFFTライブラリを上回る.また複数GPU版についても複数GPUを搭載するシングルノードと複数ノード版を実装し,さらなる速度向上を達成した.平成22年度はほぼ当初の計画通りに研究が実施された。既存のFFTコードをライブラリソフトウェアの形態でまとめ、さらにNVIDIA社の最新アーキテクチャであるFermi世代のGPUに対応させることは問題なく完了した。CUDAのバージョンの違いに対処するために、自動チューニング機能によって自動生成されるGPU用プログラム記述に一部修正を加えた。またFermi世代ではGPUメモリにキャッシュ機能が搭載されており、各メモリアクセス時に最適なキャッシュ制御モードを明示的に指定することで高性能を実現している。最初のバージョンのライブラリソフトウェアを9月に一般公開し、その後2回の更新を行っている。現時点では、Fermi世代のGPU、サイズが2のべき乗、単精度浮動小数点数の1次元FFTの全ての条件が揃っている場合には各サイズ毎に手作業でチューニングを行ったコードを用いるNVIDIA社のCUFFTライブラリの方が高速であるが、その他の全ての場合にはNukadaFFTライブラリの方が高速である。以上がCUDA環境に関する実施状況であるが、OpenCL環境に関しても平行して進めている。CUDA版と同様の方法で自動チューニングを行う機能はOpenCLが備えていることを確認した。OpenCLは数々のGPUやメニーコアプロセッサに対して統一されたプログラム記述を可能とはするものの、性能可搬性は一切保証していない。現状で利用可能なコンパイラなどの最適化が強力ではないという問題があるため高性能を実現可能なコードの生成方法を検討している段階である。GPGPUで現在主流となっているのはCUDA環境であるが,NVIDIA製GPUのみを対象としているという制限がある.他のベンダのGPUやメニーコアプロセッサも対象とする共通のプログラム環境の中でCUDAに一番近いものがOpenCLである.OpenCL環境ではCUDAとほぼ同じ機能が提供されており,特にFFTの計算を実行するカーネル部分のコードは似ている.唯一の差異はFFTで利用する三角関数のテープルの扱いで,CUDAではテクスチャメモリを利用していたがOpenCLではコンスタントメモリを使用した.AMD製RADEON HD7970を用いてCUDA+NVIDIA製GPUを超える性能を実現することができた.一方,性能のポータビリティはOpenCLでは確保されていない.NVIDIA製GPUではCUDA版と比べるとOpenCL版の性能は現時点ではかなり劣る.今後ドライバの成熟を待てばこの差は縮まることが期待される.さらに複数GPUへの対応も進めている.特にGPUのデバイスメモリ容量は限られるため,実アプリケーションでは容量を確保するために複数GPUを利用するケースも少なくない.GPU間の転送はPCI-ExpressインターフェイスやInfiniBandなどのノード間インターコネクトの性能に大きく依存し,実行時間の大部分をGPU間のall-to-all通信が占めることになる.CUDAではversion4.0からこのGPU間通信を強化しており,PCI-Expressネットワークを介したGPU問の直接通信や,InfinlBand HCAとの協調動作などがサポートされた.これらの機能を活用することで,通信が全く必要ないシングルGPU実行時と比べても4GPU搭載システムで約2倍,64ノード64GPUのクラスタで最大13倍の性能向上を実現した.通信関連の各種自動最適化は今後の課題である。
ガスハイドレートにおける水素結合対称化の探査研究

メタンハイドレートの高圧相である"filled ice"相では,氷-VII相よりも20GPa低い40GPaの圧力で水素結合対称化が発現することが,第一原理計算によって予測されている。しかしながら,この"filled ice"相における水素結合対称化の実験的証拠は未だ得られていない。その原因として,水素結合対称化の証拠となる水素原子の振動が観測されていないこと,X線回折実験では水素原子を観測することが困難であること等が挙げられる。本研究課題では主にメタンハイドレート"filled ice"単結晶を作製し,超高圧ラマン散乱測定を利用して水素結合対称化発現を探査,またその発現プロセスを調べることを目的としている。平成18年度では,高圧ダイヤモンド・アンビル・セルを用いて,流体メタン中にメタンハイドレート結晶を生成することに成功,また,作製したメタンハイドレート結晶に対して高圧ラマン散乱測定を行い,水または氷のラマンスペクトルの影響を受けていない純粋なメタンハイドレートsI相,sH相のO-H伸縮振動の信号を得ることに成功した。平成19年度では"filled ice"相においてラマンスペクトルの測定を試みた。10GPa以下の圧力下では,ラマンスペクトル強度が非常に弱く,重水希釈によるスペクトル先鋭化を行っても観測できなかったが,10-14GPaの圧力下で"filled ice"相のO-H伸縮振動スペクトルの観測に成功した。水素結合対称化を発見するには至らなかったが,観測したラマン周波数シフトから,水素結合対称化は約50GPaの圧力で発現する可能性があることが明らかになった。メタンハイドレートの高圧相である"filled ice"相において,水素結合対称化は氷-VII相より20GPaも低い40GPaで発現することが第一原理計算によって予測されている。しかし,この"filled ice"相における水素結合対称化の実験的証拠は未だ得られていない。そこで本研究課題ではメタンハイドレートを含む各種"filled ice"単結晶を作製し,超高圧ラマン散乱および赤外吸収分光測定を利用して水素結合対称化発現を探査,またその発現プロセスを調べることを目的とする。平成18年度においてはガスハイドレートの水素結合の振動スペクトルを得るために,分光測定のとき氷(水)の信号の影響を受けないガスハイドレート単結晶-ゲストガス(液体または固体)の2相共存状態を実現することを主目的とし,以下の結果を得た。(1)メタンハイドレート-流体メタン(または固体メタン)の2相共存状態を実現するために,少量の水と流体メタンを高圧ダイヤモンド・アンビル・セル(DAC)に封入する技術を確立した。(2)さらに,この技術を用いてDACに試料を封入し,温度・圧力を制御することによって,流体メタン中にメタンハイドレート結晶を生成することに成功した。また,メタンハイドレート単結晶の作製には正確な温度・圧力制御が必要であることが分かった。(3)(2)で作製したメタンハイドレート結晶に対して高圧ラマン散乱測定を行い,水のラマンスペクトルの影響を受けていない純粋なメタンハイドレートsI相,sH相の信号を得ることに成功した。(4)また,7月にドイツ,ブレーマーハーフェンで開催された第11回氷の物理と化学に関する国際会議(PCI 2006)に参加・発表し,メタンハイドレート高圧相に関する最新の情報の収集を行っている。

平成18年度では,高圧ダイヤモンド・アンビル・セルを用いて,流体メタン中にメタンハイドレート結晶を生成することに成功,また,作製したメタンハイドレート結晶に対して高圧ラマン散乱測定を行い,水または氷のラマンスペクトルの影響を受けていない純粋なメタンハイドレートsI相,sH相のO-H伸縮振動の信号を得ることに成功した。平成19年度はこれに引き続き,"filled ice"相においてラマンスペクトルの測定を試みた。10GPa以下の圧力下では,ラマンスペクトル強度が非常に弱く,重水希釈によるスペクトル先鋭化を行っても観測できなかったが,10-14GPaの圧力下で"filled ice"相のO-H伸縮振動スペクトルの観測に成功した。水素結合対称化を発見するには至らなかったが,観測したラマン周波数シフトから,水素結合対称化は約50GPaの圧力で発現する可能性があることが明らかになった。
海洋微細藻類を利用した資源循環型物質生産技術の開発

昨年度までに、PtUMPS遺伝子をターゲットとしたゲノム編集による遺伝子ノックアウト、キュアリングによるプラスミド脱落、ならびにプラスミド再導入が可能であることが示され、本系を利用して多重遺伝子改変ができる可能性が示唆された。H30年度は、PtUMPS遺伝子破壊部分の詳細解析を行うとともに、キュアリング株を対象に再度ゲノム編集を行うことで二重遺伝子欠損株の作出を試みた。まず、PtUMPS破壊株4株を対象に、破壊部分の詳細解析を行った。その結果、目的とする遺伝子領域にて、数bpから数十bpのインデルが確認されたことから、TALENによるゲノム編集が当初の目的通り行われていることが示された。また、ゲノム編集効率は60%であり、既報の珪藻のゲノム編集効率と同程度であった。次に、ターゲット遺伝子として細胞外分泌型のアルカリフォスファターゼ(PtAPase)を選び、TALENに代わりCRISPR/Cas9によるゲノム編集を行うこととした。これに当たりまずは呈色基質X-phosphateを用いた簡便なスクリーニング法開発を試みた。その結果、対数増殖期中期の細胞において培養液および細胞共に明瞭な呈色を示し、酵素活性によるスクリーニングが容易に行えることが示された。次に、PtAPase遺伝子の標的配列を基にCRISPR/Cas9プラスミドを構築し、これをPtUmps破壊株に導入したところ、複数の形質転換珪藻株を取得することができた。このうち任意に10クローンを選抜し、定常期まで液体培養を行った後、培養液を用いて簡易APaseアッセイを行った結果、4クローンにおいては青色の呈色が見られず、細胞外APase活性を失っていることが推察された。今後はこれらのクローンについて詳細な細胞外APase活性測定、ならびにターゲット配列部分のシーケンス解析を行うことにより、PtAPase遺伝子欠損の有無について評価する予定である。H30年度は、二重遺伝子破壊株の作出を行うことで、これまでに構築したゲノム編集システムが多重遺伝子改変に利用できることを示した。これにより、今後は当初の目的であるカロテノイド合成遺伝子への適用も可能となったことから、概ね当初の計画通りの進展が期待できる。次年度においては、PtAPase遺伝子破壊株の詳細解析を行う予定である。また、複数のカロテノイドの合成遺伝子を対象にしたTALENまたはCRISPR/Cas9による遺伝子破壊と表現型解析を進めていく。海洋性珪藻類は海洋における主要な藻類の一つであり、地球全体の一次生産量のおよそ20%を担う重要な生物群である。本研究では海洋性珪藻が持つこの高い一次生産能に注目し、バイオエネルギー、高機能ポリマー等の工業原料、あるいは医薬品原料として利用可能なイソプレノイド化合物の高生産技術研究を通じて、豊富な海洋環境での実用を将来に見据えた循環型・環境調和型の生産基盤技術開発を目指している。特に本研究では、羽状目および中心目の代表的な海洋性珪藻2種を生産宿主として用い、繰り返し可能なゲノム編集技術に基づく珪藻細胞の代謝経路改変を適用することにより、内在イソプレノイド、医薬品中間体およびバイオ燃料等へ利用可能な実用イソプレノイドを生産モデル分子として、大量生産に向けた基盤技術開発を行っている。H28年度は、海洋性珪藻での高効率ゲノム編集システムの構築を目的として、珪藻プラスミドを用いたTALENゲノム編集システムの適用を検討した。珪藻細胞内でプラスミド保持に必要な複製配列、および大腸菌の接合伝達に必要な配列を連結した発現用プラスミドを新規構築した。ノックアウトターゲット遺伝子としてde novoピリミジン合成経路中のウリジン一リン酸合成酵素(PtUMPS)遺伝子を選定し、TALEN結合部位の配列のデザインならびに発現カセット構築を行った。作製した発現プラスミドを大腸菌接合伝達により珪藻に導入した結果、プラスミドを保持する複数の形質転換珪藻株の取得に成功した。現在これら珪藻株を対象に、ウラシル要求表現型を指標としたスクリーニングを行っている。今後は変異導入効率の統計処理および切断部位の配列解析を行い、TALENの効果を詳細検証する予定である。H28年度はTALEN発現ベクターの構築、大腸菌接合伝達を用いた珪藻細胞への導入、形質転換株の取得と機能スクリーニングまでを進めた。さらに、今後のイソプレノイド代謝経路改変を目的として、複数の内在代謝酵素のクローニングも同時に行った。したがって、ほぼ当初の計画通りの進捗と成果を得ることができている。本研究では、接合伝達を介した遺伝子導入によるゲノム編集技術の構築を通じ、海洋性珪藻類の有用物質生産宿主への応用を目的としている。昨年度までに、珪藻プラスミドを用いたTALENゲノム編集システムの適用を目的とし、珪藻細胞内でプラスミド保持に必要な複製配列、および大腸菌の接合伝達に必要な配列を連結した新規発現プラスミドの構築、ならびに大腸菌接合伝達系による珪藻へのプラスミド導入によりピリミジン生合成関連酵素(PtUMPS)遺伝子のノックアウトを試みた。その結果、プラスミドを保持する複数の形質転換珪藻株の取得に成功した。H29年度は、取得した形質転換株についてウラシル要求表現型を指標としたスクリーニングを行うと共に、珪藻細胞からのキュアリングによるプラスミド脱落条件の検討を行った。スクリーニングの結果、ウラシル要求性を示す株が取得できなかったが、これはTALEN可変領域中の遺伝子変異が原因であることが示された。そこで可変領域部分を修正したベクターを再構築し、再度珪藻細胞への導入、および形質転換株のスクリーニングを行った。その結果、ほとんどの形質転換株においてウラシル要求性の表現系を示したことから、目的遺伝子がゲノム編集されていることが予想された。

現在、目的遺伝子切断部位の解析を進めている。次に、導入プラスミドの脱落条件の検討を行った。その結果、得られた形質転換株を非選抜液体培地にて培養後、寒天培地にて再度培養をすることによりプラスミドキュアリング株を取得することに成功した。キュアリング効率は約20%であったが、条件検討により効率向上は可能であると推察された。さらに、キュアリング株へのプラスミド再導入の結果、一回目の遺伝子導入時と同様の形質転換効率で目的プラスミドを保持する形質転換株を取得することができた。したがって、本系を利用した多重遺伝子改変ができる可能性が示唆された。H29年度は、本テーマで最大の課題と考えていたプラスミドキュアリング条件を見つけることができた。これにより、今後は多重遺伝子改変の取り組みを行うことが可能になり、概ね当初の計画通り、あるいはそれ以上の進展が期待できる。昨年度までに、PtUMPS遺伝子をターゲットとしたゲノム編集による遺伝子ノックアウト、キュアリングによるプラスミド脱落、ならびにプラスミド再導入が可能であることが示され、本系を利用して多重遺伝子改変ができる可能性が示唆された。H30年度は、PtUMPS遺伝子破壊部分の詳細解析を行うとともに、キュアリング株を対象に再度ゲノム編集を行うことで二重遺伝子欠損株の作出を試みた。まず、PtUMPS破壊株4株を対象に、破壊部分の詳細解析を行った。その結果、目的とする遺伝子領域にて、数bpから数十bpのインデルが確認されたことから、TALENによるゲノム編集が当初の目的通り行われていることが示された。また、ゲノム編集効率は60%であり、既報の珪藻のゲノム編集効率と同程度であった。次に、ターゲット遺伝子として細胞外分泌型のアルカリフォスファターゼ(PtAPase)を選び、TALENに代わりCRISPR/Cas9によるゲノム編集を行うこととした。これに当たりまずは呈色基質X-phosphateを用いた簡便なスクリーニング法開発を試みた。その結果、対数増殖期中期の細胞において培養液および細胞共に明瞭な呈色を示し、酵素活性によるスクリーニングが容易に行えることが示された。次に、PtAPase遺伝子の標的配列を基にCRISPR/Cas9プラスミドを構築し、これをPtUmps破壊株に導入したところ、複数の形質転換珪藻株を取得することができた。このうち任意に10クローンを選抜し、定常期まで液体培養を行った後、培養液を用いて簡易APaseアッセイを行った結果、4クローンにおいては青色の呈色が見られず、細胞外APase活性を失っていることが推察された。今後はこれらのクローンについて詳細な細胞外APase活性測定、ならびにターゲット配列部分のシーケンス解析を行うことにより、PtAPase遺伝子欠損の有無について評価する予定である。H30年度は、二重遺伝子破壊株の作出を行うことで、これまでに構築したゲノム編集システムが多重遺伝子改変に利用できることを示した。
テ-タ項を含む場の理論のくりこみ群による研究

U(1)ゲージ理論における興味ある結果が得られた経験をもとにθ項を持つ2次元U(2)格子ゲージ理論のくりこみ群による研究を行った.U(2)を調べる理由は,非可換部分がどのような役割を果たすかを見たかったからである.そのようなゲージ群のなかでU(2)はもっとも簡単であるので手始めにこの群を採用した.作用は2次元では非可換なreal actionと可換なimaginary actionで与えられる.4次元と異なり非可換なimaginary actionをとることはできない.なぜならトポロジカル項2次元ではTrεμνFμνでありSU(2)(非可換)部分はゼロとなる.相転移はθ=πのときのみ,しかもSU(2)についてtrivialな表現((ι1,ι2)=(2,0),すなわちq=1,I=0の表現等)に現れるが,SU(2)についてnon trivialな表現(ι1,ι2)=(1,1),すなわちq=1/2,I=1/2の表現)には現れない.これはSU(2)のとじこめの影響でθ=πの非とじこめ相は現れることができないことによると考えられる.real actionはくりこみ群変換によって,heat kernel型に近づく.この研究と平行して1)オブリーク閉じこめ,デュアリティーとの関係で興味が持たれるθ項を持つ4次元ZN系を実空間繰り込み群の方法で調べる研究を進めつつあり(井町,劉,米山),2)CP1での分析をより大きなNの場合に広げるためCP2の数値解析を進めている(井町,叶,米山).U(1)ゲージ理論における興味ある結果が得られた経験をもとにθ項を持つ2次元U(2)格子ゲージ理論のくりこみ群による研究を行った.U(2)を調べる理由は,非可換部分がどのような役割を果たすかを見たかったからである.そのようなゲージ群のなかでU(2)はもっとも簡単であるので手始めにこの群を採用した.作用は2次元では非可換なreal actionと可換なimaginary actionで与えられる.4次元と異なり非可換なimaginary actionをとることはできない.なぜならトポロジカル項2次元ではTrεμνFμνでありSU(2)(非可換)部分はゼロとなる.相転移はθ=πのときのみ,しかもSU(2)についてtrivialな表現((ι1,ι2)=(2,0),すなわちq=1,I=0の表現等)に現れるが,SU(2)についてnon trivialな表現(ι1,ι2)=(1,1),すなわちq=1/2,I=1/2の表現)には現れない.これはSU(2)のとじこめの影響でθ=πの非とじこめ相は現れることができないことによると考えられる.real actionはくりこみ群変換によって,heat kernel型に近づく.この研究と平行して1)オブリーク閉じこめ,デュアリティーとの関係で興味が持たれるθ項を持つ4次元ZN系を実空間繰り込み群の方法で調べる研究を進めつつあり(井町,劉,米山),2)CP1での分析をより大きなNの場合に広げるためCP2の数値解析を進めている(井町,叶,米山).トポロジカル励起と関連したθ項を持つ場の理論の性質を明らかにすることは現在の素粒子論における最も興味あるテーマのひとつである。非アーベル的性格を内蔵しかつθ項を持つような系の簡単なものとして、2次元U(2)ゲージ系(θ項を持つ)の相構造を実空間くりこみ群に基づいて研究した。(1)どのような裸の作用から出発しても数ステップのくりこみ変換後heat kernelと呼ばれる1つの作用に近づいていく(renormalized trajectory)。(2)裸の虚作用においてθ項としてはU(1)のみを含みSU(2)部分を含まなくても、くりこみの影響でSU(2)部分を含む虚作用が現れる。(3)しかしくりこみの影響で充分多数回のくりこみ変換後、虚作用SU(2)部分は急速に小さくなり(irrelevant)、U(1)部分のみ残る。(4)裸のパラメータθ^b=πのときはθ項は不変(fixed point)である。(5)θ^b=πのときは実作用もθ^b=π固定点によって支配され実結合定数はdeconfinement領域にある特定の点(固定点)に近づく。米山は、CP^1場の理論の「固定点作用」といわれる作用について、トポロジカル荷電分布、相関距離等を分析した。U(1)ゲージ理論における興味ある結果が得られた経験をもとにθ項を持つ2次元U(2)格子ゲージ理論のくりこみ群による研究を行った.U(2)を調べる理由は,非可換部分がどのような役割を果たすかを見たかったからである.そのようなゲージ群のなかでU(2)はもっとも簡単であるので手始めにこの群を採用した.作用は2次元では非可換なreal actionと可換なimaginary actionで与えられる.4次元と異なり非可換なimaginary actionをとることはできない.

なぜならトポロジカル項は2次元ではTrε_<μν>F_<μν>でありSU(2)(非可換)部分はゼロとなる.相転移はθ=πのときのみ,しかもSU(2)についてtrivialな表現((l_1,l_2)=(2,0),すなわちq=1,I=0の表現等)に現れるが,SU(2)についてnon trivialな表現((l_1,l_2)=(1,1),すなわちq=1/2,I=1/2の表現)には現れない.これはSU(2)のとじこめの影響でθ=πの非とじこめ相は現れることができないことによると考えられる.real actionはくりこみ群変換によって,heat kernel型に近づく.この研究の平行して1)オブリーク閉じこめ,デュアリティーとの関係で興味が持たれるθ項を持つ4次元Z_N系を実空間繰り込み群の方法で調べる研究を進めつつあり(井町,劉,米山),2)CP^1での分析をより大きなNの場合に広げるためCP^2の数値解析を進めている(井町,叶,米山).