hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リサイクルアルミナの機械的性質と物性の研究

1研究目的本研究では、これまでセラミックス実習で廃棄してきた焼成前及び焼成後のアルミナを再利用したアルミナ焼成体を作製し、その機械的性質、物性を調べた。2研究方法(1)リサイクルアルミナ試料の作製焼成前の廃棄されたアルミナは、不純物を取り除くため約200°Cで仮焼きを行った。その後、1次成形を行い1650°Cで焼成した。焼成後の廃棄されたアルミナは、非常に硬いためハンマーとメノー乳鉢を用い、約500μmの粒径になるまで砕いた。このリサイクルアルミナを0.5%50%までの範囲で通常のアルミナに混ぜ、1次成形を行い1650°Cで焼成した。(2)作製試料の評価機械的性質は、3点曲げ強さとビッカース硬さを実験から求め比較した。また電子顕微鏡で、粒子の凝集状態を観察した。さらに直流4端子法による電気抵抗測定を室温から-196°Cまでの温度域で試みた。3研究成果焼成前の廃アルミナを再利用した試料では、予備処理を行うことで、通常のアルミナとほぼ同様の機械的性質を示した。しっかりと分別収集し、仮焼きを行うことで再利用が十分可能である。焼成後の廃アルミナを再利用した試料では、粒径500μmに粉砕した廃アルミナを0.5%含有させた試料については、3点曲げ強さ、ビッカース硬さのいずれにおいても通常のアルミナと同様の機械的性質を示した。しかし1%含有した試料では、3点曲げ強さにおいて通常のアルミナに対して約67%程度の性質しか示さなかった。ビッカース硬さにおいては、3%含有した試料から大きな変化が見られ、通常のアルミナに対して約76%程度の性質しか示さなかった。電子顕微鏡観察からは、リサイクルアルミナの含有率が増加するにつれて、粒子間に空孔が増加しているのが見られた。電気抵抗測定においては、全試料において大きな絶縁性を示した。これは従来のアルミナの性質と同じである。以上の結果から、焼成後の廃アルミナは0.5%程度の含有率であれば、利用可能であることが分かった。これらの成果を生かし、今後の資源リサイクルに対する意識向上も含め、実習内容に取り入れていきたい。
半導体表面上での個々の金属原子・クラスターの化学結合状態

本研究では半導体表面上への金属膜形成機構を解明するため以下の研究を行った。まず,基板となる半導体の一つとして炭化珪素(SiC)を取り上げ,その表面組成と構造の温度変化をオージェ電子分光法(AES),走査プローブ顕微鏡(SPM)により調べた。その結果,1000°Cを越える熱処理により,半導体表面からSi原子の蒸発が選択的に起こり,半導体表面が炭素リッチな表面に変化すること,及び3x3,√<3>x√<3>,6x6超構造の現れることを見いだした。そして,これらの超構造がDASモデル,グラファイトの1層吸着モデルで説明されることを示した。次に,グラファイト上の金属クラスター生成について,金属としてCoを取り上げ,クラスター・サイズとその構造・電子状態をAES,及び電子エネルギー損失微細構造法(SEELFS)により調べた。その結果,Coの堆積量の変化とともにクラスター径を変化させ得ることを明らかにし,また,クラスタ径の減少とともにCo-Co原子間距離が短くなること,及びCo-M_<2,3>準位の結合エネルギーが大きくなることを見いだした。これは,クラスター・サイズの減少とともにクラスターの体積に対して表面の占める割合が大きくなることで説明されることを示した。また,電子線励起の放射軟X線分光法により,金属膜形成後の界面を非破壊分析する手法により,比較的厚いCr膜を堆積させたCr(薄膜)-Si(基板)接合を調べた結果,室温での堆積時点で既に界面に合金層の生成していることを明らかにした。
分子生物学と医工学を用いた大動脈瘤病態への新規アプローチ

これまでの臨床研究で、血清OPGレベルと血管疾患の間に相関関係が示されているが、ヒト動脈瘤組織中OPGレベルに関してのデータは一様ではない。そこで我々は動脈瘤形成におけるOPGの役割を検討したところ、OPGはマウスの動脈瘤形成に対し、抑制効果を示した。また我々は、研究の新規アプローチとして動脈疾患に対する医学・工学連携研究組織を立ち上げ、新規血管内皮機能測定装置を開発した。血管標本の分子生物学・生化学的検討:オステオプロテジェリン(OPG)ノックアウト・マウスを安定して飼育することが可能となり、同マウスを用いた動脈瘤モデルに対して、スクリーニングとして種々の薬剤による介入を行い、特に瘤形成の抑制効果があるものを検索している。また、同時にその基礎となる生化学的特性の変化を解析し、改善のメカニズムを検討している。ヒト血管・力学的特性の医工学的検討:エコーで大血管画像を取得するのと同時に、連続血圧測定機器(Finapres)による非観血的血圧測定、または観血的血圧測定(カテーテル挿入時)を行い、両者の連続データを保存し、大動脈の力学的特性(弾性・剛性値と粘性値)を解析している。冠動脈では、血管内エコー(IVUS)による画像取得と時相を揃えて観血的血圧を記録し、力学的特性を解析している。これまで臨床で頻用される脈波伝播速度(PWV)は、血管壁の弾性(剛性)だけではなく、血管壁の粘性も反映している可能性がある。合わせてPWV値も測定し、上記の力学的特性値と比較していく。医工学による大動脈瘤検査スクリーニング検査装置[実証タイプ]の開発:引き続き実証タイプへの発展を目指している。腹部大動脈は左右の総腸骨動脈に分岐するが、腹部大動脈瘤AAAはしばしば総腸骨動脈まで巻き込んで形成される。従って脈波情報を腹部全体にわたって収集し、異常波形や異常振動の検出力を向上させる試みを行っている。オステオプロテジェリン(OPG)ノックアウト・マウスを用いた大動脈瘤モデルに対して、スクリーニングとして種々の薬剤による介入を行った結果、瘤形成の抑制効果があるものとしてeicosapentaenoic acid (EPA)が見いだされた。食餌へのEPA添加により、中膜弾性線維の破壊が強く抑制され、石灰化も減少した。血管壁の破壊が抑制される機序として、メタロプロテアーゼ(MMP)を抑制するTIMP-1の発現上昇が関与している可能性が示唆された。野生型マウスで大動脈瘤形成時にOPGの発現が上昇することが、再現性を持って示され、OPGが障害を受けた血管で代償的に上昇している可能性が示唆された。冠動脈において、血管内エコー(IVUS)による画像取得と時相を揃えて観血的血圧を記録し、力学的特性を解析した。その結果、動脈硬化による力学的特性、特に弾性の変化は血管壁全周で一様ではなく、特に石灰化の影響を受けることが示唆された。また力学的特性のなかで、粘性のしめる割合が冠動脈においては比較的低いことが示された。血管の力学的特性を規定するファクターである血管内皮機能をこれまでよりも簡便かつ再現性よく測定できるシステムの開発に成功し、特許を出願した。大動脈瘤検査スクリーニング検査装置(実証タイプ)の開発を進めるなかで、脈波情報の収集と解析技術の向上が達成でき、特に背部から採取する生体脈波情報の取得が安定して行えるようになった。現在、データを追加し投稿準備中である。更に、角度ごとの解析を進めている。これにもとづきデータを収集・解析中である。分子レベルから生体レベルまで、新しい所見が得られ、また機器開発および特許申請も行っている。
モルヒネ依存時のアデニル酸シクラーゼ遺伝子変化:μ受容体欠損マウスを用いた解析

本研究では、μ受容体ノックアウトマウス(MuKO)および親の系であるC57BL/6Nマウスを用い、モルヒネ依存形成に関与する脳内アデニル酸シクラーゼ・サブタイプを同定し、μ受容体の細胞内情報伝達における役割を解析した。行動解析では、モルヒネ(8-45mg/kg,s.c.)を1日2回5日間にわたって慢性投与し、ナロキソンを投与して行動観察を行った。ナロキソン誘発ジャンピング行動はC57BL/6Nマウスで15±2.5回の出現であったが、MuKOでは0回であり有意に抑制されていた。また、モルヒネ依存時のアデニル酸シクラーゼmRNAの変動について検討を行った。RNaseプロテクション・アッセイを利用して、大脳皮質、線条体、側坐核、中脳および小脳の5部位におけるアデニル酸シクラーゼtype I、II、VおよびVIIIのmRNAの定量を行った。その結果、モルヒネ慢性投与によってO57BL/6Nマウスの大脳皮質および側坐核においてtype IIおよびVのmRNA量の増加が認められた。一方、MuKOでは、有意な変化は認められなかった。これらの結果から、モルヒネ依存形成に、μ受容体を介したアデニル酸シクラーゼの機能変化が関与する可能性が示唆された。本年度は、モルヒネ慢性投与で変化が認められたアデニル酸シクラーゼtype IIおよびVのcDNAを発現べクターに組み込み、COS細胞に導入し、選択的μ受容体作動薬DAMGOのcAMP減少効果に対するモルヒネ慢性処置の影響を検討した。その結果、typeIIおよびVともにDAMGOにより抑制され、モルヒネ慢性処置でその効果は減弱された。したがって、モルヒネ依存形成機構にμ受容体を介するアデ二ル酸シクラーゼtype IIおよびV抑制作用の機能変化が関与することが明らかになった。モルヒネ依存時の行動解析では、モルヒネ(8-45mg/kg,s.c.)を1日2回5日間にわたって慢性投与し、モルヒネ最終投与3時間後、ナロキソンを投与して行動観察を行った。MuKOおよびC57BL/6Nマウスでナロキソン投与で誘発される退薬症候を比較したところ、ナロキソン誘発ジャンピング行動はC57BL/6Nマウスで15±2.5回の出現であったが、MuKOでは0回であり有意に抑制されていた。したがって、モルヒネ依存形成機構にμ受容体が関与していることが明らかになった。本研究では、RNaseプロテクション・アッセイを利用してアデニル酸シクラーゼtype I、II、VおよびVIIIのmRNAの定量を行った。実験には、μ受容体ノックアウトマウスおよび親の系であるC57BL/6Nマウスを使用した。モルヒネ慢性投与は上記と同様に行い、モルヒネ最終投与3時間後、脳を摘出した。ターゲットとする脳部位は、大脳皮質、線条体、側坐核、中脳および小脳の5部位とした。その結果、モルヒネ慢性投与によってC57BL/6Nマウスの大脳皮質および側坐核においてtype IIおよびVのmRNA量の増加が認められた。これらの結果から、モルヒネ依存形成に、μ受容体を介したアデニル酸シクラーゼtype IIおよびVの機能変化が関与する可能性が示唆された。
スピッツベルゲン上空の北極成層圏雲の形態と不均一反応の調査研究

スバールバル諸島ニーオルスン(79°N,12°W)でのライダー観測では、多くのPSC事象を観測した。特に、成層圏温度が露点近くまで低下した際に頻繁に見られたPSC鉛直構造の"サンドウィッチ構造"は特徴的である。成層圏の温度が露点温度付近にまで低下した際、しばしば偏光解消度がほとんどゼロで、532nmの後方散乱計数が5-8の層が現れる。また、この層の上端、下端には偏光解消度の極大の層が付随している。すなわち、球形(液滴)の粒子のPSC層を非球形(固体)のPSCの層が挟む(sandwich)ように見える。ただしこれら偏光解消度の層では後方散乱の増加は見られない。サンドウィッチ構造では後方散乱と変更解消度の関係が高さ方向に逆相関となっている。この、後方散乱と偏光解消度の逆相関関係はサンドイッチ構造が現れた際のみならず、ほとんどのPSC事象で見られた。すなわち、後方散乱と偏光解消度が同時に増加する例はほとんど無かった。数値モデルによるライダー観測結果のシミュレーションは、PSCの微物理過程に関して、いくつかの重要な示唆を与えているが、ライダー観測されたPSCの特徴の一部が硫酸/硝酸/水からなる三成分系液滴粒子によって再現できることを示した。また、観測の良好な再現(偏光解消度数%)は限られた個数の固体粒子数(10^<-3>から10^<-2>個/cc)でのみ可能であることが明らかとなった。本年度の研究は三つの期間に分けることができる。以下各期間ごとにその概要を述べる。(第一期、4月より8月)昨年度で修了した国際学術調査「アラスカとスピッツベルゲンにおける極成層圏エアロゾルの観測」にて明らかとなった液体PSCに関し:高濃度のPSCは、北極上空では、必ずといって良いほど、大粒径液滴PSCとして観測されており、不均一科学反応過程でオゾン減少が生じているならば、この液滴PSCが主要な役割を果たしていることがほぼ確実と考えられる。1996/1997年冬期、“北極オゾンホール"とまで表現されるに至った北極低濃度オゾン領域と、同じく1997年2月に同学術調査のライダー観測で見いだされた高濃度大粒径液体PSCの間の関連を観測データ、気象データ、衛星データなどを用いて解析を試みた。(第二期、9月より11月)この期間は、前年度までの観測結果の解析をすすめるとともに、ドイツ、アラスカ、及びスピッツベルゲンの現地において観測予備調査、機器の整備、現地研究者との打ち合わせ等をおこない、来る冬期の観測キャンペーンにむけての準備を整えた。(第三期、12月より3月)この期間は、ライダー観測を中心に、スピッツベルゲンでは気球搭載エアロゾル計測器によるエアロゾル観測、アラスカではレーザーヘテロダインによるオゾン・HNO_3観測も重ねておこなった。また地上でのエアロゾル採集も実施した。PSCsは、本年度冬季は2月下旬にいたるまでの間スピッツベルゲンではほとんど観測されない。ただし、2月上旬から対流圏界面付近に偏向解消度の小さい巻雲が数日連続して現れた。雲の上端は通常の圏界面高度を超えており、PSCとの関連に興味が待たれる。本年度の学術調査は前半、前年度までのデータ整理期間(4月11月)と、後半、冬季観測期間(12月3月)に分けて実施された。(前半、4月より11月)前年度の観測、及び平成8年度で終了した国際学術調査「アラスカとスピッツベルゲンにおける極成層圏エアロゾルの観測」にて明らかとなった液体PSCの存在に関し、高濃度のPSCは、北極上空では、必ずといっていいほど、大粒径液滴PSCとして観測された。平成7年以降に観測された数多くのPSCの事例にていて、気象データとともに詳細な解析を試みた。

また、液的PSCの発生過程に関して、硫酸、硝酸、水の三成分溶液粒子と固体粒子の外部混合が上記液的PSCの発生を説明できるという仮説に基づき、微物理数値モデルを作成した。以上の検討の結果、不均一化学反応過程でオゾン減少が生じているならば、この液滴PSCが主要な役割を果たしていることがほぼ確実であることが明らかとなった。この期間後半は、前年度までの観測結果の解析及び数値実験をすすめるとともに、現地の研究分担社者による観測予備調査、ドイツアルフレッドウェゲナー研究所及び国内での機器整備等をおこない、来る冬季の観測にむけての準備を整えた。(後半、12月より3月)この期間は、ライダー観測を中心に、スピッツベルゲンでは気球搭載エアロゾル計測器によるエアロゾル観測、アラスカではレーザーへテロダインによるオゾン・HNO_3観測も重ねておこなった。また地上でのエアロゾル採集も実施した。PSCsは、本年度冬季は2月下旬にいたるまでの間スピッツベルゲンではほとんど観測されない。本年度の学術調査は前半、前年度までのデータ整理検討期間(4月1月)と、後半、冬季集中観測期間(1月3月)、に分けて実施された。(前半、4月より1月)前年度までの観測結果の解析及び過去の結果と比較研究を行うために数値実験を続行した。その結果、観測されたPSCの性質を説明するためには、PSC中の固体粒子数が10^<-3>から10^<-2>個/cc程度でなければならないことが明らかとなった。また、夏期(7月はじめ)の気象観測のためスッピッツベルゲンにて現地調査を実施した。また、ドイツ・アルフレッドウェゲナー研究所との現地観測のみならず観測結果に関するの共同研究の詳細をすりあわせるため、12月と1月の2ヶ月間ドイツ・ポツダムにあるアルフレッドウェゲナー研究所にて現地調査を行った。(後半、1月より3月)この期間は冬季集中観測を実施:ライダー観測を中心に、スピッツベルゲンでは気球搭載エアロゾル計測器によるエアロゾル観測、研究分担者がオゾン観測を実施した。アラスカでは現地分担者がライダー観測を実施した。PSCsは、本年度冬季、スピッツベルゲン上空で12月下旬から1月下旬にかげて非常に活発に出現し興味深いデータを得ることができた。
機能評価・開拓を目指した分子軌道法によるＮＭＲ解析の実践

核磁気共鳴法(NMR)法は、物質科学の研究において極めて重要な手段である。有機化合物を扱う実験室では、NMR測定は日常頻繁に行われ、化学シフトおよび結合定数を中心に解析され、化合物の同定や構造解析、反応追跡等に役立てている。NMRデータは、極めて重要な情報を多く含んでいるが、物質の機能評価や開発に用いられることは少ない。NMR化学シフト(δ値)や結合定数(J値)が本質的に磁気的現象によるため、実験化学者にはその詳細な解釈が複雑かつ難解だからである。また高周期元素のNMRは、相対論効果のため解釈がさらに難解となる。本研究の目的は、難解な磁気的現象の詳細な解析は避け、物質の機能評価や開発に役立つ、より簡便で直感的にも理解し易いNMR解析法、具体的にはNMRデータの起源を各分子軌道に求めた方法の適応範囲を広げることである。平成30年度は、平成29年度に引き続き「分子軌道法に基づくδ値とJ値の解析法の発展(適応範囲拡大)と視覚化」に取り組んだ。δ値やJ値は有機元素化合物の構造決定や結合や相互作用の様式を解析する上できわめて重要な知見をもたらす。J値は反磁性項、常磁性項、spin-dipolar項、Fermi contact項の和である。一般にJ値はFermi contact項の寄与が大きいとされているが、この予想に反して常磁性スピン-軌道相互作用(常磁性項)によって支配される系も見出している。さらに相対論効果は原子番号の4乗に比例するので、相対論効果をきちんと加味して、計算値を算出する方法をADF2017プログラム(Slater-typeの原子軌道)を用いて吟味した。またより理解し易いような視覚化の方法の開発に取り組んだ。しかし構造最適化とδ値およびJ値算出の計算ソフトと計算レベル、基底関数の関係を詳細に検討する課題が残った。「分子軌道法に基づくδ値とJ値の解析法の発展(適応範囲拡大)と視覚化」に取り組み、その手法は確立できた。しかしADF2017プログラムは構造最適化の際に収束が遅いため、うまくGaussian09プログラムと併用する方法を模索した。その結果δ値およびJ値算出の計算ソフトと計算レベル、基底関数の関係を詳細に検討する課題が残った。平成30年度は、ADF2017プログラムは構造最適化の際に収束が遅いため、うまくGaussian09プログラムと併用する方法を模索した。平成31年度は、実測値との比較を行いながら計算ソフト、計算レベル、基底関数の組み合わせで、信頼性の高いデーター収集の指針を求めた。

平成30年度は、ADF2017プログラムは構造最適化の際に収束が遅いため、うまくGaussian09プログラムと併用する方法を模索した。その結果δ値およびJ値算出の計算ソフトと計算レベル、基底関数の関係を詳細に検討する課題が残った。平成31年度は、実測値との比較を行いながら計算ソフト、計算レベル、基底関数の組み合わせで、信頼性の高いデーター収集の指針を求めた。年度末に計算結果をバックアップするためのDVDを購入予定であったが、データー量が多かったため、DVDでのデータ保存を諦めたため。H31年度の予算に加え外付HDを購入してデータ保存を行う予定である。
抗うつ薬の炎症抑制作用に基づくうつ病の新しい治療戦略と個別化治療への応用

SSRI/SNRI単独治療を受けたうつ病患者を8週後の治療効果で2群に分け,34個の候補遺伝子内の161個の一塩基多型の出現頻度を比較する相関解析を行った結果,9個のSSRIの治療抵抗性遺伝子と2個のSNRIの治療抵抗性遺伝子を同定した。多変量解析でも相関を認めた5個の一塩基多型を複数組み合わせた中で,「FRS3 + RET」の組み合わせが遺伝子診断のバイオマーカーとして最も有用であった。また,ルシフェラーゼアッセイ法でTNFRSF1Bのrs1061624の両対立遺伝子間で発現量に有意差を認め,治療薬の標的分子になる可能性が示唆された。うつ病の治療では薬物療法と精神療法が同時に行われ,薬物療法の第一選択薬である第2世代抗うつ薬の治療効果に患者間で個人差が認められる。第2世代抗うつ薬(SSRI/SNRI)の単剤治療で,2ヶ月後の短期治療効果は約6070%であるが,1年後の予後となると,約1/3は寛解し,約1/3は再発して増悪と寛解を繰り返し,残りの約1/3は難治性を示す。この個人差を規定している治療感受性遺伝子あるいは治療抵抗性遺伝子を同定するために,炎症性サイトカインのシグナル経路や活性酸素種に関連する20個の候補遺伝子を選出し,その遺伝子内に存在する計90個の一塩基多型を用いた症例-対照研究を行った。本研究に対して同意を得たうつ病患者74名を対象とした。74名を治療開始2ヶ月後の治療効果の有無で治療感受性群と抵抗群に分けた。4つの遺伝子で統計学的有意差を認めた。炎症性サイトカインである腫瘍壊死因子の受容体TNFRSF1Bのrs1061624でG/G遺伝子型を持つ患者は治療抵抗群に多く,約6.7倍治療抵抗性を示した。一方,脳由来神経栄養因子であるBDNFのrs2049046 SNPでT/AあるいはA/A遺伝子型を持つ患者は約4.9倍,同じ遺伝子のrs6265SNPでG/AあるいはA/A遺伝子型を持つ患者は約6.9倍治療感受性を示した。同様に,線維芽細胞増殖因子の受容体FGFR1のrs6474354でC/TあるいはT/T遺伝子型を持つ患者は約7.6倍治療感受性を示した。逆に,FGFRの細胞内シグナル伝達分子であるFRS3のrs3804281でT/T遺伝子型を持つ患者は約14.3倍治療抵抗性を示した。今後,同定した遺伝子の機能解析を行い,そのシグナル伝達経路を含めた新しい病態を解明して新規治療薬の標的分子を同定する。さらに,バイオマーカーに用いて遺伝子診断法を開発し,個別化治療へつなげたい。うつ病治療の第一選択薬である第2世代抗うつ薬(SSRI/SNRI)の治療効果には個人差が認められる。同剤の単剤治療開始2ヶ月後の治療効果は約60%である。この個人差を規定している薬剤応答性遺伝子を同定するために,平成26年度では,神経炎症や神経可塑性に関連する27個の候補遺伝子に着目し,同遺伝子内の計113個の一塩基多型を症例-対照研究法で解析した。本研究に同意したうつ病患者82名を単独治療開始2ヶ月後の治療効果の有無で治療感受性群と治療抵抗群に分けた。4つの治療抵抗性遺伝子を同定した。SSRI単独治療において,IL1の受容体IL1R1のrs949963でA/A遺伝子型を持つ患者は約8.3倍,神経栄養因子GDNFの受容体RETのrs2075912でT/CあるいはC/C遺伝子型を持つ患者は約5.9倍,活性酸素の分解酵素SOD1のrs1041740でC/C遺伝子型を持つ患者は約6.3倍,同遺伝子のrs2070424でG/G遺伝子型を持つ患者は約4.8倍治療抵抗性を示した。一方,SNRI単独治療において,IL6の受容体IL6Rのrs6427658でC/C遺伝子型を持つ患者は約10倍治療抵抗性を示した。現在までに治療効果と相関した9つの一塩基多型に対し,Genevar databaseとHaploReg v3を用いたin silico解析の結果,2つの機能している可能性の高い一塩基多型を同定した(TNFRSF1Aのrs4149577とRETのrs2075912)。これらの一塩基多型を発現ベクターに組み込み,mRNAとタンパク質の発現量を比較し,下流の細胞内シグナル伝達経路の活性化の有無を検証している。今後,同定した遺伝子の機能解析から新しい病態を解明して新規治療薬の標的分子を同定する。さらに,相関した一塩基多型をバイオマーカーに用いて遺伝子診断法を開発し,コホート研究を行う。第2世代抗うつ薬(SSRI/SNRI)の治療効果に認められる個人差を規定している薬剤応答性遺伝子を同定するために,平成27年度では,抗酸化酵素発現や炎症性サイトカイン産生に関連する10個の候補遺伝子内の計44個の一塩基多型を症例-対照研究法で解析した。同意したうつ病患者105名を単独治療開始2ヶ月後の治療効果の有無で分けた。3つの治療抵抗性遺伝子を同定した。

SSRI治療で,抗酸化酵素発現を抑制しているBACH1のrs1236481でA/G or G/G遺伝子型を持つ患者は約7.7倍,炎症性サイトカイン発現を調整している転写因子NFKB2のrs7897947でT/G or G/G遺伝子型を持つと約8.3倍,また同遺伝子多型でG/G遺伝子型を持つと約5.9倍治療抵抗性を示した。SNRI治療で,腫瘍壊死因子受容体の細胞内シグナル伝達分子であるTRAF2のrs7852970でA/G or G/G遺伝子型を持つ患者は約6.7倍治療抵抗性を示した。現在までにSSRI/SNRI単独治療効果と相関した12個の遺伝子多型について,RegulomeDBとHaploReg v4とJASPAR databaseを用いてin silico解析し,機能している可能性の高い5つの多型を同定した。各多型で個々の対立遺伝子を発現ベクターに組み込み,mRNAの発現量を比較した結果,2つの多型では両対立遺伝子間で発現量に有意差はなかった。現在も,残りの3つの解析を継続している。コホート研究用に新たに同意を得たうつ病患者数が16名と少なく,現時点で統計解析をせず,今後も症例を蓄積して研究を継続することにした。相関した12個の遺伝子多型の多変量解析で有意差のあった多型を組み合わせ,遺伝子診断のバイオマーカーとして有用なものを現在も解析している。近い将来に最終的に最良の組み合わせを同定する。SSRI/SNRI単独治療を受けたうつ病患者を8週後の治療効果で2群に分け,34個の候補遺伝子内の161個の一塩基多型の出現頻度を比較する相関解析を行った結果,9個のSSRIの治療抵抗性遺伝子と2個のSNRIの治療抵抗性遺伝子を同定した。多変量解析でも相関を認めた5個の一塩基多型を複数組み合わせた中で,「FRS3 + RET」の組み合わせが遺伝子診断のバイオマーカーとして最も有用であった。また,ルシフェラーゼアッセイ法でTNFRSF1Bのrs1061624の両対立遺伝子間で発現量に有意差を認め,治療薬の標的分子になる可能性が示唆された。52個の候補遺伝子解析の計画に対して,昨年度と今年度で計47個の遺伝子解析(203個の一塩基多型)を終了してあと5つの候補遺伝子を残した。遺伝子解析に関してはおおよそ予定通りの進捗状況であった。しかし,解析対象の患者数は伸びなかった。今年度さらに34名のうつ病患者の同意を得るも,合計で148名となり予定より少なかった。外来患者を対象としたため,途中で来院しなくなりフォローできなくなった患者が続出して対象患者が減少した。最終的に解析できる患者数が106名になったことは反省材料の一つである。但し,統計解析できる最低限の患者数は確保できた。また,治療効果判定が治療開始2ヶ月後の解析しかできなかった。上述したとおり,同意を得ても外来治療の途中からフォローできなくなった患者が続出したため,うつ病患者の長期予後(治療開始1年後)の治療結果が出た患者が極端に少なく,統計解析ができなかった。但し,今年度解析した27個の候補遺伝子のうち,4つの治療抵抗性遺伝子を同定できた。プロ炎症サイトカイン受容体(IL1R1/IL6R)や神経栄養因子受容体(RET)が治療効果に関与していたことは,薬力学上の宿主側因子として受容体に着目した点は正解であった。また,もう一つの視点である活性酸素種の生成と分解に関わる遺伝子群で分解酵素(SOD1)が治療効果に関与していることを明らかにしたことは評価できる。これらの受容体や分解酵素が第2世代抗うつ薬(SSRI/SNRI)の薬理作用に関与する可能性を示すもので,新たな治療薬の標的分子となり,新規治療薬の開発が期待できる。
心理学研究データにおけるメタ情報の記述と利用法の研究

心理学研究においてあらわれる統計データの適切で効果的な分析を支援することを目的とし、以下の研究を行った。1.変数間の影響関係を節点と辺によってあらわす統計モデル(グラフィカルモデル)の性質を明らかにし、またモデルをデータ解析に用いる際に利用者を支援するためのソフトウェアを開発した。特に、実現した機能は次の2点である。開発には論理型計算機言語(Prolog)を用いた。(1)有向非巡回グラフ(DAG、全ての辺が有向辺であり、かつ巡回する有向パスが存在しないグラフ)において、統計的に同値なモデル(グラフの辺の方向は異なるが、その表現する確率分布の族は同一であるもの)を分類する。(2)DAGによって表現される影響構造において、一部の変数が観測されていない場合を想定する。このときある変数の他の変数への影響を正しく評価しうるための条件を判定し、また影響効果を正しく推定する公式を自動的に生成する。今年度は以下の内容についての研究を行った。1.社会科学、特に社会調査によって得らえるデータとメタデータのための、現在提案されている電子的記述方法をサーベイした。以下の点が重要と思われる。・様々な構成要素を持つデータに適応した記述フォーマットとしては、XMLが最も有望である。特に、ここ12年の間にXMLの仕様と編集および利用のためのソフトウェア環境が急速に整備された。・しかしながら、XMLはデータの量が膨大である場合、特に数値データの表現については効率が悪い。大量の数値データを取り扱う場合には、従来型のデータフォーマットによって補完される必要がある。・サーベイデータのための記述方式としては、米国ミシガン大学にあるICPSRに活動の中心をおいているDDI(Data Documentation Initiative)によって提案されている方法が、英語圏およびヨーロッパの社会科学研究者の標準として広まりつつある。・DDIに準拠した社会科学データのネットワーク上での共有のための先駆的な研究は、ヨーロッパのNESSTARによって行われている。2.XMLによって表現されたデータを取り扱うためのソフトウェア環境について調査し、今後の分析システム開発の基盤を選択するための情報を得た。・数種類のXMLパーザが無償で公開されているが、これらで提供されるライブラリを用いて分析システムを作成するのは、かなりの労力と時間が必要となる。Rシステム用には、AT&Tの研究所で開発された実験的XMLパーザが公開されている。高機能な統計システムにこの機能が組みこまれているため、比較的容易にデータ処理機能を作成することが可能であり、処理効率の問題を除けば、有望な方法と思われる。平成13年度には、以下の研究を行った。XMLを用いたメタデータ記述方式の研究として先行しているICPSRのDDIプロジェクトおよび慶応大学理工学部(柴田研究室)によるDandDプロジェクトを検討した。DDIコードブックの内容を表示するための、スタイルシートライブラリを開発した。XMLで記述されたデータを読み込むためパーザをProlog言語を用いて作成した。マドリッド工科大学によって開発されたPillowライブラリを利用している。DDI方式に基づくコードブック、およびDandDのテストサンプル(1MB程度までのもの)の取り扱いが標準的なパーソナルコンピュータで可能となった。メタデータに記述されたデータフォーマットに従って、テキストからデータを読み込むためのモジュールをProlog言語によって開発した。空白またはカンマなどによって区分された数値および文字列の読み込み、およびカラム指定による固定フォーマットデータの読み込みが可能である。上述の機能により、DDIおよびDandDによって記述されたデータの基本集計などをProlog上で行うことが可能になった。J.Bertinの方法論に基づく離散データ視覚化のための関数を、統計ソフトウェアR上で開発した。XMLパーザからRへのデータ受け渡しについては、現在開発中である。平成14年度には以下の2点について研究を行い、成果を日本統計学会、日本行動計量学会、国際分類学会(IFCS)で報告した。(1)XMLで記述されたDDI(Data Documentation Initiative)形式およびDandD形式(慶応大、柴田ら)の統計メタデータ(調査データのコードブック関連情報)を容易に取り扱うことのできるPrologプログラム群を整備した。平成13年度に開発したシステムではPillowパーザ(マドリッド工科大)を用いていたがより整備されたJohn Fletcher(Binding.com Ltd.)によるパーザを利用するよう変更を行った。このプログラムによって以下の機能が実現された。XMLの木構造からタグ階層や属性についての特定の条件を満たす部分ノードを選択する。XMLで記述されたコードブックの内容を、ブラウザを用いた表示のためにHTMLに変換する。XML中に埋め込まれたデータベクトルを数値として読み込み、統計処理を行う。

コードブックの作成、編集についての機能は実現がまにあわなかったが、以上の機能によりXMLによる統計メタデータの利用が実用的なものとなった。(2)グラフィカルモデルに基づく因果推論を支援するためのPrologプログラムライブラリを開発した。以下の機能を実現し、ソフトウェアを公開している。Judea Pearl(2000)に基づく、因果推論の識別可能性の判定と介入効果を推定する公式の自動生成特に、介入効果公式の自動生成は、複雑な影響関係を持つモデルの利用において重要な役割を果たすと思われる。
腸内乳酸菌の消化管内生き残り戦略:胆汁酸適応に関わる細胞表層機能の解析

遊離胆汁酸はその細胞膜損傷作用により腸内細菌にとって最も過酷な環境ストレス因子になっている.これまでの研究で,研究代表者らはLactobacillus gasseri JCM1131Tにヒトの主要な胆汁酸であるコール酸に対する適応現象を見出している.これは,対数増殖期の細胞を非致死濃度である4mMのコール酸に30分間暴露した後,致死濃度の15mMのコール酸で処理したところ,7時間後でも生残率がほぼ100%であったのに対し,何も処理しない細胞は生残率が千分の一あるいは一万分の一に急速に低下したというものである.この際の適応細胞では,致死濃度のコール酸による細胞膜の損傷が軽減されていて,適応に伴う細胞膜脂質組成の変化が示唆された.そこで適応細胞と非適応細胞から全脂質を抽出し,それらを中性脂質,糖脂質,リン脂質の3区分に分画した.それぞれの画分の比率は適応前後で変化なく,それぞれの画分の脂肪酸組成についても変化がなかった.しかし,糖脂質とリン脂質の組成に有意な変動があった.糖脂質では糖鎖の鎖長が長くなった.またリン脂質ではカルジオリピンの比率が有意に増大した.コール酸適応におけるカルジオリピンの役割について調べるため,ベシクル実験を行った.その結果,カルジオリピンはコール酸による攻撃に対してベシクルに抵抗性を付与することが分かり,カルジオリピンが適応機構に深く関わっていることが示唆された.本菌のゲノム上には,カルジオリピンの合成に作用すると考えられる2つのカルジオリピン合成酵素遺伝子が存在する.この遺伝子を単独又は両方欠損させた変異株を構築し,それらの株のコール酸適応能を調べた.単独欠損株ではいずれの株でもリン脂質画分におけるカルジオリピンの存在比が低下したが,コール酸適応により野生株並みに増大し,野生株と変わらないコール酸適応を示した.二重変異株ではカルジオリピンが殆ど検出されなかったが,それにも拘わらず,コール酸適応を示した.したがって,カルジオリピンはコール酸適応に必須ではないことが分かった.しかしこの二重変異株では,糖脂質含量の有意な減少とリン脂質含量の有意な増大が見られ,その変化は適応後により顕著になった.このことはカルジオリピンが細胞膜の脂質組成を決定する重要な役割を担っていることを示している.遊離胆汁酸はその細胞膜損傷作用により腸内細菌にとって最も過酷な環境ストレス因子になっている.これまでの研究で,研究代表者らはLactobacillus gasseri JCM1131Tにヒトの主要な胆汁酸であるコール酸に対する適応現象を見出している.これは,対数増殖期の細胞を非致死濃度である4mMのコール酸に30分間暴露した後,致死濃度の15mMのコール酸で処理したところ,7時間後でも生残率がほぼ100%であったのに対し,何も処理しない細胞は生残率が千分の一あるいは一万分の一に急速に低下したというものである.この際の適応細胞では,致死濃度のコール酸による細胞膜の損傷が軽減されていて,適応に伴う細胞膜脂質組成の変化が示唆された.そこで適応細胞と非適応細胞から全脂質を抽出し,それらを中性脂質,糖脂質,リン脂質の3区分に分画した.それぞれの画分の比率は適応前後で変化なく,それぞれの画分の脂肪酸組成についても変化がなかった.しかし,糖脂質とリン脂質の組成に有意な変動があった.糖脂質では糖鎖の鎖長が長くなった.またリン脂質ではカルジオリピンの比率が有意に増大した.コール酸適応におけるカルジオリピンの役割について調べるため,ベシクル実験を行った.その結果,カルジオリピンはコール酸による攻撃に対してベシクルに抵抗性を付与することが分かり,カルジオリピンが適応機構に深く関わっていることが示唆された.本菌のゲノム上には,カルジオリピンの合成に作用すると考えられる2つのカルジオリピン合成酵素遺伝子が存在する.この遺伝子を単独又は両方欠損させた変異株を構築し,それらの株のコール酸適応能を調べた.単独欠損株ではいずれの株でもリン脂質画分におけるカルジオリピンの存在比が低下したが,コール酸適応により野生株並みに増大し,野生株と変わらないコール酸適応を示した.二重変異株ではカルジオリピンが殆ど検出されなかったが,それにも拘わらず,コール酸適応を示した.したがって,カルジオリピンはコール酸適応に必須ではないことが分かった.しかしこの二重変異株では,糖脂質含量の有意な減少とリン脂質含量の有意な増大が見られ,その変化は適応後により顕著になった.このことはカルジオリピンが細胞膜の脂質組成を決定する重要な役割を担っていることを示している.I.適応処理が細胞脂質組成に与える影響(北大:横田/吹谷+産総研:森田):これまでに,1)本菌の脂質は中性脂質,リン脂質,糖脂質からなるが,その構成比は適応処理前後でも変化しないこと,2)本菌のリン脂質はホスファチジルグリセロール(PG)とカルジオリピン(CL)からなるが,コール酸適応細胞ではPGが減少しCL含量が増大すること,3)本菌の糖脂質はグルコシルジアシルグリセロール;Glc-DG(GL1)及びこれにガラクトースが付加したGal-Glc-DG(GL2),Gal-Gal-Glc-DG(GL3),Gal-Gal-Gal

-Glc-DG(GL4)からなること,4)コール酸適応細胞ではGL1とGL2が減少し,GL3とGL4含量が増大すること,が解っている.一方,本菌の脂肪酸組成が適応処理でどのように変化するかは不明である.そこで,適応処理前後での脂肪酸組成の変動を調べた.適応処理前後の細胞から全脂質を抽出し,その全脂質由来の脂肪酸をガスクロマトグラフで分析した.その結果,1)本菌を構成している脂肪酸は主にパルミチン酸,ステアリン酸,オレイン酸であること,2)オレイン酸が全脂肪酸の90%以上を占めていること,3)適応処理後でも脂肪酸組成に変化が見られないこと,が解った.今回の実験では,適応処理前後で脂肪酸組成に変化が見られなかったことから,脂質を構成する脂肪酸はコール酸適応には関与しないことが解った.「PGからCLへの合成反応促進による細胞膜リン脂質組成の変化」がコール酸適応戦略の一つと考えているが,アシル基による膜流動性調節ではなく,CL増加に伴う親水基の共有結合の増加がコール酸防御に役立つことが推定された.I.適応処理が細胞脂質組成に与える影響(北大:横田/吹谷+産総研:森田):昨年度の検討で,本菌の菌体総脂質は糖脂質が75%を占め,リン脂質は15%しか含まれないことが示された.本年度はコール酸の攻撃標的となる細胞膜を分画して脂質組成を調べたが,やはりリン脂質は20%程度しか含まれず,高い糖脂質含量となった.そこで本菌の主要リン脂質であるホスファチジルグリセロールと,精製した糖脂質を混じてベシクルを調製し,コール酸崩壊に与える影響を見たところ,糖脂質添加によりベシクル強度が増大した.従って糖脂質は胆汁酸耐性に一定の寄与があると判断できた.II.適応処理がテイコ酸の構造と含有量に与える影響の解析(北大:横田/吹谷+札幌医大:横田伸一):コール酸適応前後の菌体からリポテイコ酸の分離精製に成功した.構造解析の途上であるが,適応前後での構造上の差は見出されていない.細胞壁テイコ酸については分離できなかった.III.適応処理が遺伝子発現に与える影響(北大:横田/吹谷):昨年度の解析でコール酸適応に伴いリン脂質カルジオリピン(CL)含量の増大が見られたため,リアルタイムPCRにより本菌のゲノム上に二つある推定カルジオリピン合成酵素遺伝子(CLS)の発現変動を調べたが,適応前後で有意差は見られなかった.IV.適応に関わる遺伝子の同定(北大:横田/吹谷):CLS遺伝子の単独及び二重ノックアウト株を作出したが,いずれの株もコール酸適応を示した.これらの変異株の脂質解析を行い,適応におけるCLの生理的意義について,また推定CLS遺伝子の機能について解析中である.II.適応処理がテイコ酸の構造と含有量に与える影響の解析(北大:横田/吹谷+札幌医大:横田+産総研:森田):適応前後の菌体から取得したリポテイコ酸(LTA)の構造を決定した。NMR解析により本菌のLTAはグリセロールリン酸と2-アラニルグリセロールリン酸の2種類のモノマーユニットをもつこと、GC解析によりLTAのアンカー糖脂質の脂肪酸組成はオレイン酸を主体とすることが明らかになった。これらには適応前後で構造や組成上の差は見出されなかった。LTAの量と鎖長について新たに開発したイムノブロット法により解析した。量については適応前後で差を認めなかった。鎖長については、適応後に鎖長の長いLTAの減少と鎖長の短いLTAの増加が検出された。この変化はLTAの分布をより密にし、コール酸の電気的な排斥力の強化をもたらす可能性があると考えられた。
農林産バイオマスを燃料とするガス機関のCMACによる適応制御

1.多種燃料対応型ガス機関の試作と性能モデリング(1)農産廃棄物を嫌気性発酵して生成されたバイオガスを有効利用できるガス機関を試作した.横型水冷ディーゼル機関をベース機関として,ガス燃料を吸気管内に予混合できる供給装置を試作した.また,軽油噴射量,噴射時期を制御するために,本来の燃料である軽油噴射系に改造を施し,噴射時期可変タイマーを装備した列型噴射ポンプに交換した.以上の供試機関の改造によって,種々のガス燃料の使用に対して,軽油噴射量・噴射時期を任意に制御できる機関を構成した.(2)メタンガスを燃料として利用し,機関性能モデルを作成した.性能モデルはメタン供給量,機関負荷,軽油噴射時期の3変量に対する正味熱効率,煙濃度,軽油代替率などの状態空間によって記述されている.2.嫌気性発酵によるバイオガス生成シミュレータの開発本研究はバイオマスの時期的・空間的な変動に伴うガス組成の変化に対する機関の適応制御法を考案することが目的であるので,嫌気性発酵より得られた生成ガスをシミュレートできる装置を試作した.バイオガスの主組成がメタンと二酸化炭素であることに着目して,2種類のガス濃度と流量を計測・制御できるように工夫した.この装置は実際の発酵槽内のガス生成時系列データを正確に再現できるものである.3.ガス機関のCMACによる適応制御法の考案1で得られてガス機関の性能モデルに基づいて,CMACによる適応制御法を考案した.ガス発生量と組成の変化に対して,性能モデルを修正し,噴射時期を適切に自己調整してゆく機能を有している.今後,バイオガス発生シミュレータを動作させて,適応制御アルゴリズムの有効性を実験により検証する予定である.1.多種燃料対応型ガス機関の試作と性能モデリング(1)農産廃棄物を嫌気性発酵して生成されたバイオガスを有効利用できるガス機関を試作した.横型水冷ディーゼル機関をベース機関として,ガス燃料を吸気管内に予混合できる供給装置を試作した.また,軽油噴射量,噴射時期を制御するために,本来の燃料である軽油噴射系に改造を施し,噴射時期可変タイマーを装備した列型噴射ポンプに交換した.以上の供試機関の改造によって,種々のガス燃料の使用に対して,軽油噴射量・噴射時期を任意に制御できる機関を構成した.(2)メタンガスを燃料として利用し,機関性能モデルを作成した.性能モデルはメタン供給量,機関負荷,軽油噴射時期の3変量に対する正味熱効率,煙濃度,軽油代替率などの状態空間によって記述されている.2.嫌気性発酵によるバイオガス生成シミュレータの開発本研究はバイオマスの時期的・空間的な変動に伴うガス組成の変化に対する機関の適応制御法を考案することが目的であるので,嫌気性発酵より得られた生成ガスをシミュレートできる装置を試作した.バイオガスの主組成がメタンと二酸化炭素であることに着目して,2種類のガス濃度と流量を計測・制御できるように工夫した.この装置は実際の発酵槽内のガス生成時系列データを正確に再現できるものである.3.ガス機関のCMACによる適応制御法の考案1で得られてガス機関の性能モデルに基づいて,CMACによる適応制御法を考案した.ガス発生量と組成の変化に対して,性能モデルを修正し,噴射時期を適切に自己調整してゆく機能を有している.今後,バイオガス発生シミュレータを動作させて,適応制御アルゴリズムの有効性を実験により検証する予定である.
量子エントロピーの基礎数理とその情報科学への応用

本研究課題中に査読付き論文を9篇出版し,18件の学会発表を行った.主な成果は以下の通りである.一般化エントロピーの上界下界,Tsallis relative operator entropyの精密な上界下界の導出に成功した.また,metric adjusted skew correlationによるシュレーディンガー型不確定性関係式の導出が成功した.さらに,hypoentropyおよびhypodivergenceに関する数学的性質を明らかにし,これらの一般化されたエントロピーについての研究結果を得た.一方,より数学的な話題として,対数平均の上界と下界をよりタイトなもので置き換えられることを示し,Journal of Inequalities and Applicationsから出版された.その後,一般のユニタリ不変ノルムの場合についても私個人で結果を出しておりに同論文誌に掲載予定である.さらに,相対エントロピー作用素に関する論文が昨年発表され,その主な結果としては,我々が2005年に発表した論文を一般化するものであった.そこで私はその論文と2005年の我々の結果をさらに精密に評価する結果を出した.これは現在投稿準備中である.本研究課題では、主に、一般化エントロピーとSkew informationに関する研究を行っている.一般化エントロピーとは、RenyiエントロピーやTsallisエントロピーのようにShannonエントロピーのパラメータ拡張されたものを総称したものである.情報科学の分野では、Shannonエントロピーやダイバージェンス等が重要な役割をすることが多いが、それらの指標をパラメータ拡張したものが有用になる場合があり、近年はべき乗則に従う数理モデル・数理現象がしばしば話題になっている.本研究課題における一般化エントロピーとはこれらのパラメータ拡張をさらに一般化したものを用いて数学的な性質を論じることが主な目的である.そのうえで、平成24年度の成果として、まず、いくつかのパラメータ付ダイバージェンスに関する数学的不等式を示すことができた.これは、従来のダイバージェンスに関する不等式の経数拡張となっている.また、その延長として、一般化エントロピー自身に関する上限および下限を導出した。これは、数学的不等式に関するものでヤングの不等式の改善の結果を適用したものである.これらの結果が今後、情報理論の分野でどのように応用されていくかは現時点では不明であるが、今後、これらも頭に置きながら研究を続けていきたい.なお、これらの論文は、ルーマニアの数学者との共著である.本研究課題のもう一点の重要な課題として、またskew informationと不確定性関係に関するものがある.シュレーディンガータイプの不確定性関係式から古典相関を少しでも排除した数学的関係式を得ようというのが主なモチベーションである。平成24年度は、Skew informationを一般化されたもの、すなわちmetric adjusted skew informationがあるが、この量に関する不確定性関係の導出に成功した.本年度はまず,対数平均に対するタイトな上界・下界に関するユニタリ不変ノルム不等式を導くことが出来た.これは,論文誌Journal of Inequalities and ApplicationsからタイトルUnitarily invariant norm inequalities for some meansとして出版された.この内容に関して,学会発表では,2014年3月の日本数学会および2014年12月の日本応用数理学会環瀬戸内応用数理研究部会第18回シンポジウムで,国際会議では,2014年7月のアムステルダムのIWOTA2014で講演した.一つ目の結果としてTsallis relative operator entropyに関して,中国人研究者L.Zouが発表した論文をさらに精密に見積もった結果を出版した.この論文に関連して,3つのパラメータへの一般化された,上界下界の導出を行った.これは,イラン人研究者2名(M. B. GhaemiとN. Gharakhanlu)との共同研究である.当初,彼らから送付された原稿にあった結果では不十分であったため,私のほうで一般的な結果を出して共著として論文を出版することになった.これが二つ目の研究成果である.そして彼らとは,現在も連絡を取り合っており,現在は,作用素平均に関する不等式の結果を出しつつあり2つの論文として来年度に出版予定である.三つ目の結果として,ルーマニアの国際会議でhypoentropyおよびhypodivergenceに関する成果をルーマニア人研究者2名(F.-C.Mitroi-SymeonidisとE. Symeonidis)の共同研究者として発表した.ちなみに,四つ目の研究成果として,この国際会議では単著で,作用素平均に関する不等式に関する講演を行った.最後に,五つ目の成果としては,日本人研究者2名(藤井・中本)とヘロン平均に関する精密な見積を行い論文を出版することとなった.以上のように,今年度は,経数拡張された作用素エントロピーや様々な平均に関する上界下界の精密な見積(不等式)の導出に成功した.これらの点については満足できる結果であり,来年度もこの続きの研究を行っていく予定である.一方反省点としては,量子相対エントロピーに関する作用素不等式の成果を得るに至ったが,その情報科学への応用には踏み込めなかった点は反省点であり今後の課題である.本研究課題中に査読付き論文を9篇出版し,18件の学会発表を行った.主な成果は以下の通りである.一般化エントロピーの上界下界,Tsallis relative operator entropyの精密な上界下界の導出に成功した.また,metric adjusted skew correlationによるシュレーディンガー型不確定性関係式の導出が成功した.さらに,hypoentropyおよびhypodivergenceに関する数学的性質を明らかにし,これらの一般化されたエントロピーについての研究結果を得た.

2013年度中に所属機関で取得したサバティカル制度の恩恵で,論文出版および学会発表の件数は2014年度も想定の通りであった。特に,対数平均のタイトな上界・下界に関するユニタリ不変ノルム不等式の導出や幾つかの作用素平均の間に成立する新しい関係式の導出は良好な結果と思える。さらに,これらの数学的な話題のみならず,2012年からルーマニアの研究者とメールで協議していたhypo-entropyに関する基本的な性質の研究およびそのTsallis拡張の結果もあり満足度は高い。これは,6月にクロアチアで行われた国際会議でそのルーマニアの研究者と初めて会ったことが大きく,その会議中およびその後の7月8月とメールでのやり取りで得られた結果である。さらに,「相対作用素エントロピーの上界と下界について」の結果を国内のセミナー及び学会で発表した。この論文は受理されているが出版はまだされていない。しかしながら,一方で,本研究課題の申請時の研究課題と少しズレがあるが,これは研究というものは生ものであるため致し方ない所だと思われる。とはいっても,本人の研究分野は限られているため,申請課題と2014年度に得られた結果が大きく乖離しているわけではなく,十分許容範囲と考えている。申請時の課題への私自身の興味だけでなく本分野の研究者の興味も変わりつつあることも考慮しなければならないため,申請時の課題そのものだけを研究遂行するのは現実的ではなかろう。情報理論2015年度は本研究課題の最終年度である。可能であれば申請時の研究課題でやり残したものを遂行したいところであるが,2014年度に得られた結果からの進展を第一の研究目標としたいと考えている。特に,いくつかの作用素平均の間に成立する作用素不等式のさらなる改善を行うことを考えている。これ以外に,最近読んだ論文で,LiebのConcavity問題のsimplest proofというのがあり,このなかで用いられているperspective functionについて学びたいと思っている。これについては,早速ゴールデンウィーク中に,これまで共同研究を行ってきた山口大学の柳教授・栗山教授を訪ねて,研究打ち合わせする予定である。この論文とその周辺の論文を私は読み込んできたので彼らの前で説明を行い,何か進展がないか,問題がないかについて議論する予定である。私が気が付いているのは些細な修正程度で,今現在ではまだ研究の種にすら当たらないものであるため,山口大学に出張する次第である。その他,非可換エントロピー(量子エントロピー)や作用素平均,Tsallisエントロピーなどに関連した研究の話題について取り組みたいと考えている。