hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高感度X線CCDとスーパーミラーによる観測と宇宙進化の研究

宇宙にあるブラックホールなどは、X線で明るく輝いている。そこで、我々はエネルギーの高いX線に焦点を絞り、宇宙の進化を探ろうとする研究を推進する。このためには、衛星に高感度X線CCDカメラとスーパーミラーを搭載し、広い天空を走査観測したい。搭載装置は、ひとみ衛星に搭載したものをベースに準備する。ひとみ衛星は2016年2月に軌道に載り、その性能を確認し終えたところで、姿勢制御装置の異常で失われてしまった。これを踏まえ、より高性能な観測衛星を目指すことになった。空乏層の厚いPチャンネルCCDを使って、大面積のSDCCDを組上げた。このとき、薄いシンチレータを完全に密着させる手法については、CCDの代わりにガラス板を使って気泡のできていないことを確認した。さらに、従来の装置で問題になっていた素子周辺部分からの赤外線光入射を防ぐためのオプティカルブラックも塗布して、有効であることを確認した。現在の素子の信号ケーブルは、フライト類似品であるために、フライト用を念頭に置いて、フレキの設計を始めた。CCDの冷却については、機械式冷凍機を使った設計を取り入れた。冷凍機は衛星搭載実績のあるスターリングサイクルを使ったもので、フライト用と互換性のある構造の民生品を使って、その熱設計の有効性や、ハンドリングなどを確認した。信号処理回路のASIC化については、ASTRO-H計画の進捗に合わせて、衛星搭載を念頭に置いたパッケージングを行い、従来の性能であること、さらには放射線耐性も十分であることなどを確認した。信号処理系については、素子の性能を調べるための標準的な動作の他、FFASTで必要になるTDIモードを実現すべくクロッキングを可変にできる動作を取り込んだ。NECと共に進めたFFASTの設計に関しては、どんな機器をどう配置するかなど、熱設計の他に機械設計においても予定通りに進捗した。FFASTの焦点距離20mに合わせた硬X線望遠鏡に特化した多層膜の設計を始めた。ASTRO-Hで最適化したデザインに加え、特に入射角の小さな内側の反射鏡は単層膜で製作を簡便にすることを検討した。FFASTでは、この多層膜を成膜した反射鏡を1000枚程度製作することになるため、その量産の手法の確立を行った。特に、多層膜を真空中で成膜するのに時間がかかるが、これを短縮するため、真空排気系にクライオポンプを導入することにした。これにより、これまで5時間近くかかった排気が1時間半にすることができた。これにより、2013年度からの量産の課題の一つが解決できた。これまでに準備したスクリーニングシステムの信号処理回路をベースにCCDを接続した試験で問題点を洗い出し、FMのデザインを確定した。X線CCDの性能として現在達成している値は読出し雑音5-7e-、エネルギー分解能150-170eVFWHM(@5.9keV)である。FFAST/HXC(検出器)を構成する各機器の諸元(包絡域・質量・消費電力・データレート)を決定し、消費電力はシステム要求のもとでHXCの温度条件を満たすことを確認した。SDCCDの放射線耐性について、シンチのない素子で粒子線照射実験を行い、従来素子と同レベルの耐性を持つことを確認した。一方、シンチレータの放射化については放射線損傷により暗電流の増加が見られたが、ある程度の温度サイクルを掛けることで性能の回復が見られた。FFAST/HTCのオンボードデジタル処理回路(FPGAロジック)を開化した。FMロジックを搭載した試作機の機能検証試験を実施することで、不具合箇所を洗い出し、実装設計へのフィードバックをかけた。また、低地球軌道上でのバックグラウンド予測のために、モンテカルロシミュレーションによる検出器シミュレータを開発した。FFAST望遠鏡のデザインはASTRO-H搭載用のスーパーミラーのそれを踏襲するので、それに従って反射鏡フォイルの製作を進めた。FFASTで必要アルミなフォイル総数は1278枚で、表面をPtとCの多層膜でコーティングしている。生産工程はASTRO-Hのものを利用し、全数を生産することが出来た。小型科学衛星3号機の公募が発出されたので、JAXAの工学部門と三菱重工の協力を基に申請書を作り、応募した。そもそも二基の衛星を必要とするFFASTはどうしても総予算が多くなる。必要な観測結果を得るために、最初の半年に集中して観測するモードを作り、結果として、衛星の設計寿命を短くし、それにより総予算を抑制した。これにより、イプシロンを使った小型科学衛星に要請される総予算に適合するような設計とすることができた。FFAST用のX線検出器HXCはASTRO-H搭載のSXIを基本とし、使用する素子をNeXT4からSDCCDに変更したものである。SDCCDはシンチレータをCCDに直接貼り付けた素子で、必要な個数を揃え、カメラとして組上げた。各種の環境試験はSXI単体レベルで合格することを確認できた。素子の動作温度がSXIの-110°Cに対して、HXCは-60°Cであり、冷却に付随する試験なども正常に終了した。信号処理回路は、SXIの設計寿命よりも短く、軌道上で1年程度を見込んでいるために、それを満足するパーツで製作を進めた。各種動作試験はもとより、サブシステムとしての環境試験も終了した。FFAST用硬X線望遠鏡は、円周方向に3分割された構造をしている。2014年度は、1/3周分の組み上げを行った。

1/3周分に対して反射鏡フォイルをハウジングに詰め、2014年12月にSPring-8 BL20B2にてX線照射実験を行い、焦点像を見ながら反射鏡フォイル位置を調整する光学調整を行った。その後、性能評価実験を行い、30keVのX線に対して角度分解能1.7分角、有効面積65cm2であった。これらは、FFASTの要求性能を満たす値である。ASTRO-H衛星の準備が遅れており2015年度に打ち上げ予定になったため、FFASTの準備もそれに従って遅れざるを得ない。FFASTの狙う小型科学衛星計画もいろいろと見直しが起こった。予算面はともかくも、5年で3機の予定は2年毎に1機となった。この小型科学衛星3号機を目指して応募したものの、採択には至らなかったため、この次を狙う予定である。この時の応募においては、JAXAの工学部門とともに三菱重工の協力を得ている。今後も編隊飛行を念頭に置いた計画として工学グループとの協力の基に進めていくことを確認している。現有の衛星を使ってX線観測を行い、成果を挙げることにより、FFASTなど将来の衛星を使った観測検討を進めた。MAXI/SSCやすざくではHXCの開発につながったX線CCDカメラが活躍しており、活動銀河核や銀河団、超新星残骸などの研究を進めた。我々の狙っている小型科学衛星FFASTでは検出器としてSDCCDを使用するが、この基本的な構造はASTRO-Hに搭載するX線CCDと同じである。SDCCDではこれを基に薄いシンチレータを貼り付け、高エネルギー側に感度を伸ばす。X線CCDの製造において、浜松ホトニクスの製造過程で問題が発覚した。素子へのボンディング不良である。この問題はボンディングのやり方やボンディングの場所を変更することで衛星搭載に求められる規格を満足させることができたが、それに至るまでには数度のやり直しがあり、素子の完成は平成25年度にずれ込んでしまった。しかし、X線CCDは当初見込んだ性能を持っていることを確認した。これを動作させる周辺回路の開発は別途進め、平成24年度内にスクリーニングシステムとして完成させた。衛星搭載品と同等な素子を用いて性能試験やX線に対する応答を調べ、所定の性能を発揮することを確認した。衛星搭載のためにクリーンルーム内での作業を確立し、安全に素子の搭載や交換をできるようにした。二個の素子を搭載するのに半日、全交換するのに一日で完了する。冷凍機に関して、搭載品と同等の機械インターフェースを持つ小型冷凍機を使用できるようにし、簡単に性能試験ができるようにした。信号処理のためのアナログASICの開発も順調に進んだ。さらに、このASICの放射線耐性を調べ、衛星仕様を満足することを確認した。X線望遠鏡はASTRO-Hに搭載されるスーパーミラーとほぼ同じであるが、できるだけ有効面積Sと立体角Ωの積を大きくする必要がある。そのデザインを進め、構造的にはほぼ同じであるが、ミラーの位置を調整することにより、軽量化を達成できることを確認した。小型科学衛星計画に関して、JAXAの工学部門と協力して、各種アンケートに対応した。
３次元青方離調光格子中の原子を用いた精密測定

この研究で研究代表者は東京工業大学から静岡大学へと異動した.そのため,この研究では先の研究を引き継ぎ,さらにすすめることを目標とした.それまではルビジウム原子で研究を行ってきた.そこで本研究ではセシウム原子のレーザー冷却を目指して研究をすすめた.セシウム原子を操作するためのレーザーを作成し,セシウム原子のガラスセルを用いた分光によって,レーザーが期待通りの性能を持つことを確かめた.また,セシウム原子に関する基礎的な実験を行い,セシウム原子の特徴を確かめた.一方で,それまで行ってきたルビジウム原子のレーザー冷却が再現できることを確かめた.本年度はルビジウム原子に対するレーザー冷却の最初のステップである,磁気光学トラップによって,真空中でルビジウム原子気体を捕捉することの再現に成功した.また,次の目標である,セシウム原子のレーザー冷却のために必要なレーザー光源を作成し,セシウム原子の基礎的な情報を集めた.ルビジウム原子の磁気光学トラップを行う真空槽に使う部品はこれまでに購入していたので,これを組立て,真空を引き,熱処理を行うことで大気圧の10兆分の一程度の超高真空を実現することができた.また,ルビジウム原子のレーザー冷却に必要なレーザー光源を作成したり貸与を受けることで,磁気光学トラップに必要な強度と波長のレーザー光を得ることができた.これにより,ルビジウム原子の磁気光学トラップの再現に成功した.一方,次の目標である,セシウム原子のレーザー冷却に必要なレーザー光源を準備した.本研究者はルビジウム原子は扱ったことがあるがセシウム原子は初めてであった.そこで,ルビジウム原子のレーザー光源を参考にしてセシウム原子のレーザー光源を設計した.これに基づいてセシウム原子のレーザー光源を作成した.また,同時にルビジウム原子用のレーザー光源も作成した.結果,どちらのレーザー光源も予期したとおり動作し,ルビジウム原子レーザー光源は前述の磁気光学トラップに用いた.一方,セシウム原子のレーザー光源は,セシウム原子の基礎情報を得るのに用いた.セシウム原子気体の入ったガラスセルにレーザー光を通し,レーザー光が特定の波長で吸収され,磁場によって吸収波長が変化するのを観測した.これらの情報は今後の実験に用いる予定である.平成24年度より研究代表者は東京工業大学から静岡大学へと異動した。これにより、東京工業大学上妻研究室という恵まれた環境を離れ、新たな研究環境を一から作ることとなった。これまで行ってきた研究を続行するとともに、学生向けの新しい研究も始める必要があった。これまでの研究を続行するためにYVO4レーザーを作成することが必要である。そこで、その励起レーザーであるマルチモードのファイバカップル半導体レーザーを購入した。また、同様のYVO4レーザーを上妻研究室より借り、その構造や特性を調べた。これにより、当研究でのYVO4レーザー作成の準備が整った。また、磁気光学トラップをするための外部共振器型半導体レーザーも借り、構造を調べる一方で、このレーザーの素材である半導体レーザーを購入した。この一方で、研究室の環境を整えた。恒温性を保つためのエアコン、工具や薬品をおさめるための棚などを設置した。また、他の研究者から除振台をゆずり受け、これを研究室へと搬入した。しかしながら、この除振台は当研究が必要とする大きさには小さく、どのように研究を続けるか思案中である。研究室に配属された学生にはすぐに実験に取り組んでもらいたかったため、立ち上げに時間のかかる当研究は翌年度に関わってもらうこととして、新しい実験を準備した。レーザーポインターやナトリウムランプを利用し、光学的な基本操作から光干渉計、光共振器、コヒーレンス、レーザー光の横モードといった最先端にいたる光学的実験を行った。本年度はセシウム原子のレーザー冷却を行うレーザー装置を安定に制御するための電気回路を作成し,実際にレーザー装置を安定に制御できることを確認し,これを用いてセシウム原子の偏光分光を試みた.また,レーザー冷却に必要な半導体テーパーアンプを組み立てた.前年度,セシウム原子のレーザー光源を作成し,セシウム原子の飽和吸収分光を行っていた.また,その前にはルビジウム原子の磁気光学トラップを行っていた.しかし,レーザーの操作は簡単な機能しかない電気装置を組み合わせ,ほとんど手動で行っていた.もし,磁気光学トラップやさらに進んだレーザー冷却を行うには,複数のレーザー装置を同時に制御する必要があるため,これらを自動で行う電気回路が必要である.本年度はこの電気回路を作成し,予定したとおりの動作をすることを確認した.さらに,これを用いて,セシウム原子に対して偏光分光という分光を行い,どのような信号がえられるか確認した.一般に偏光分光法はレーザー冷却では用いられないが,実際に磁気光学トラップでは使えないか,今後検討したい.一方,磁気光学トラップを行うには,このレーザー光源では光強度が足りない.そこで,半導体テーパーアンプという,レーザー光強度を増幅する装置を組み立てた.もともと,もっとも重要な素子や制御回路は購入しており,これを設置し安定に動作させる筐体を用意すればよかった.しかし,その筐体の設計を推敲し,実際に作成した段階で本年度は終了した.本年度は,セシウム原子とルビジウム原子の二重磁気光学トラップの準備を行う一方,セシウム原子を操作する半導体レーザー光源について,不調であったので詳しく調査した.前年度にはセシウム原子のレーザー冷却を行うレーザー装置を安定に制御するための電気回路を作成し,実際にレーザー装置を安定に制御できることを確認した.

また,レーザー冷却に必要な半導体テーパーアンプを組み立てた.また,実験に必要な,大きな光学除振台を譲り受けることができた.これにより,セシウム原子とルビジウム原子の二重磁気光学トラップを行う準備ができた.しかし,ここで,セシウム原子を操作するレーザーの光源である半導体レーザーが不調となった.半導体レーザーは経年劣化があることが知られており,780 nmのルビジウム用半導体レーザーでも劣化するが,我々の852 nm半導体レーザーは劣化が早かった.また,これを取り替えるために852 nm半導体レーザーを新たに購入したが,製品毎に波長のばらつきが大きかった.これは,780 nmの半導体レーザーがCDプレーヤーなどの民生用に製造されており,研究・開発が十分に行われて品質が高い一方,852 nmは研究用として作成されており,製造工程が洗練されていないためだと思われる.こういったことに対応するため,852 nm半導体レーザーの性能に関して熟知する必要を感じたため,外部共振器型半導体レーザーが温度や電流に関してどのように変化するのかを詳細に調べた.この研究で研究代表者は東京工業大学から静岡大学へと異動した.そのため,この研究では先の研究を引き継ぎ,さらにすすめることを目標とした.それまではルビジウム原子で研究を行ってきた.そこで本研究ではセシウム原子のレーザー冷却を目指して研究をすすめた.セシウム原子を操作するためのレーザーを作成し,セシウム原子のガラスセルを用いた分光によって,レーザーが期待通りの性能を持つことを確かめた.また,セシウム原子に関する基礎的な実験を行い,セシウム原子の特徴を確かめた.一方で,それまで行ってきたルビジウム原子のレーザー冷却が再現できることを確かめた.異動により環境が変わり,様々な実験装置を再度作成する必要があり,特に実験を行う除振台が予定よりも狭かったため,実験の予定を変更せざるをえなかった.量子エレクトロニクス本年度はセシウム原子の磁気光学トラップを行いたい.また,懸案であった広い除振台を入手したため,ここに実験を移し,さらに多くのセシウム原子とルビジウム原子の同時磁気光学トラップを成功させたい.異動により環境が代わり,さまざまな実験環境を立ち上げる必要があったため.特に,実験を行う除振台が狭く,実験の最終目標を達成するのが困難なため.学生とともに新たな実験を開始したことと、研究環境を整えるのに時間がかかったこと、除振台が小さく、実験を進めるのが困難なため。本助成を受ける当初において,研究者は所属を異動した.その結果,研究方針を変更した.本来,研究成果を海外の学術会議で発表するつもりであったが,これを行わなかった.このため,前年度に未使用額が発生した.前年度にセシウム原子を制御するためのレーザーを作成したが,レーザー冷却を行うには光強度が弱いため,光アンプを作成する.
講義内容に適応した評価項目を提示できるアイテムバンク搭載のピアレビューシステム

本研究では、教員同士が講義のピアレビューを行うにあたって、講義をビデオ撮影し、それを再生しながら評価を行うシステムを開発した。その特徴は(1)大規模な授業評価項目バンクを持ち、講義内容に適応した評価項目を自動抽出・提示できること、(2)評価が低かった講義部分を自動抽出して、教員へ「評価+低評価部分の映像」をフィードバックできることである。開発システムを試用しつつ、教員の発話内容のトピックモデル分析、教員の発話内容を時系列でとらえて自己相関分析などを行い、教員の発話一貫性が高いほど、授業評価は高評価となることなどを定量的に明らかにした。本研究は、教室講義をビデオ撮影し、それを教員間でピアレビューするためのシステムを開発することを目的としている。その独創的な点は、数多くの評価項目を用意して「項目バンク(アイテムバンク)」とし、複数教員がビデオを再生しながら評価データを入力する際(1)講義内容に適応した評価項目を自動抽出・提示して評価させる機能を有すること、(2)ビデオ再生時間に同期して評価データを入力するため、評価得点の低かった講義部分(時間)を特定することができ、さらにその時間の映像を自動抽出して、講義を行った教師に映像のキャプチャとともにフィードバックする機能を持つことである。平成24年度は、ピアレビュー項目の作成のため、教師の教授行動の評価項目の作成を行った。ここで言う教授行動とは、講義内容とは独立して、黒板を指し示す、黒板の文字色を変える、など講義内容をよりよく学生に伝えるための行動のことである。研究代表者と研究協力者が担当する講義をビデオ撮影し、その動画を視聴して、初等中等教育現場における「授業研究」でよく用いられる授業の評価項目を参考にして、高等教育向け教授行動の評価項目を作成した。さらに上記の撮影講義では、講義を受講した学生に対して、ペーパーベースの授業評価を行わせ、教授行動と学生評価の線形相関分析結果から、学生評価からどのような教授行動が出現していたかを予測することができる可能性のあることを示した。さらに、講義映像に対して、学生評価が低い原因となった教授行動を推定して場面を特定し、講義者にフィードバックするシステムを開発した。次年度は、講義行動と学生評価の関係について、線形だけでなく非線形の相関分析も進め、学生評価が低くなると予測される教授行動を特定できることを示し、教授行動に適応した評価項目を特定して、アイテムバンク化していくことにつなげていく。その独創的な点は、数多くの評価項目を用意して「項目バンク(アイテムバンク)」とし、複数教員がビデオを再生しながら評価データを入力する際1講義内容に適応した評価項目を自動抽出・提示して評価させる機能を有すること、2ビデオ再生時間に同期して評価データを入力するため、評価得点の低かった講義部分(時間)を特定することができ、さらにその時間の映像を自動抽出して、講義を行った教師に映像のキャプチャとともにフィードバックする機能を持つことである。平成25年度は、24年度に作成した教師の教授行動の評価項目に沿って、ビデオ撮影した大学講義数年分を分析した。そして、またその講義では、学生による授業評価アンケートも行っており、アンケートにおける評価と分析した教授行動の相関関係を検討した。その結果、ある一定行動と学生評価には相関があることがわかったので、学生評価の低かった原因となる行動を推定して、教師にフィードバックするシステムを開発した。さらにそのシステムを大学教員に使ってもらい、その効果を検討した。現時点では、講義内容に応じた評価項目が自動で提示できるようにはなっておらず、予め指定した評価項目が提示されるようになっているため、次年度は、講義内容に応じた評価項目が提示できるようにする。そしてこれらの評価項目をアイテムバンク化していくことにつなげていく。本研究の目的は、教室講義をビデオ撮影し、それを教員間でピアレビューするためのシステム開発である。研究の独創性は、評価項目の項目バンク(アイテムバンク)を持ち、ビデオを再生しながらピアレビューを行う際に、(1)講義内容に適応した評価項目を自動抽出・提示できること、(2)評価が低かった講義部分(時間)を自動抽出して、講義者たる教師へ評価をその講義映像とともにフィードバックできること、である。ピアレビュー項目の作成、講義ビデオを視聴した学習者による授業評価データに基づく講義のカテゴライズは終了しているので、26年度は、講義ビデオに時系列に付与する属性値に、講義のカテゴリ内容に応じた評価項目を項目バンクから自動抽出して提示するシステムの構築に取り組んだ。特に、教師の発話行動を全てテキスト化し、発話行動が授業評価に及ぼす影響についての分析を進めた。これまでは教師の発話以外の教授行動、例えば、黒板への板書行動、身振り手振りといった動作と授業評価の関係の分析を進めてきたが、さらに発話をテキスト化したことで、発話行動+(発話以外の)教授行動の授業評価への影響を明らかにすることができた。また、授業評価で低評価であった講義部分を自動抽出する機能も構築した。しかし、それを講義者たる教師に対してどのようにフィードバックすると最も効果的に次の授業につなげられるかについては、その可視化の方法なども含めて現在検討中であり、これを完成させることが平成27年度の課題である。

研究の独創性は、「授業評価項目バンク(アイテムバンク)」を持ち、ビデオを再生しながらピアレビューを行う際に、(1)講義内容に適応した評価項目を自動抽出・提示できること、(2)評価が低かった講義部分(時間)を自動抽出して、講義者である教師へ「評価+低評価部分の講義映像」をフィードバックできること、である。平成2427年度で、(1)講義ビデオを視聴した学習者による授業評価データに基づく講義のカテゴライズ、(2)(1)の結果に基づく講義内容に適応した授業評価項目の決定、(3)教師の発話行動のテキスト化と学習者の授業評価の関係のモデル化、(4)教師の発話行動のトピックモデル分析、(5)教師の発話内容を時系列でとらえたときの自己相関分析と授業評価の関係分析を行った。(3)(5)により、教師の発話一貫性が高いほど、授業評価は高評価となるなど、どのような講義を行った場合に、どのような授業評価となるかを定量的客観的に示す方法論を提案できた。これらの分析、手法の開発を踏まえ、最終的には講義に適応した評価項目を提示して、評価を入力できる講義ビデオ視聴システムを構築し、評価が低評価であった講義部分を映像として取り出し、教師にフィードバックできるシステムの開発ができた。今後の課題としては、教師の発話内容の自動テキスト化、さらに精度の高い発話一貫性評価手法の開発などがあげられる。本研究では、教員同士が講義のピアレビューを行うにあたって、講義をビデオ撮影し、それを再生しながら評価を行うシステムを開発した。その特徴は(1)大規模な授業評価項目バンクを持ち、講義内容に適応した評価項目を自動抽出・提示できること、(2)評価が低かった講義部分を自動抽出して、教員へ「評価+低評価部分の映像」をフィードバックできることである。開発システムを試用しつつ、教員の発話内容のトピックモデル分析、教員の発話内容を時系列でとらえて自己相関分析などを行い、教員の発話一貫性が高いほど、授業評価は高評価となることなどを定量的に明らかにした。当初の研究計画で掲げたことは、研究実績の概要で述べたように、教室講義をビデオ撮影し、それを教員間でピアレビューするためのシステム開発であるが、その独創性は、評価項目の項目バンク(アイテムバンク)を持ち、ビデオを再生しながらピアレビューを行うピアレビューシステム際に、(1)講義内容に適応した評価項目を自動抽出・提示できること、(2)評価が低かった講義部分(時間)を自動抽出して、講義者たる教師へ評価をその講義映像とともにフィードバックできることである。(1)は完成し、(2)についても低評価部分(時間)を自動抽出するところまでは完成しており、あとは教師への効果的なフィードバック方法が完成すれば、本研究の当初の目的は全て実現する。したがって、概ね順調に進展していると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。教育工学平成27年度は、本研究の最終年度である。したがって、研究を完成させる必要があるが、研究全体としては、80%以上達成していると考えている。達成度の項で述べたように、システムはほぼ完成しているが、教師への効果的フィードバック方法については、検討中である。「どのようなタイミングで」「どのような形(方法)で」
LSD1により活性化される新規プロドラッグの開発

最近、我々は多くのがん細胞で高発現するリシン特異的脱メチル化酵素(LSD1)とその阻害薬trans-2-phenylcyclopropylamine (PCPA)を利用した新規プロドラッグPCPA-drug conjugate (PDC)を考案した。PDCはLSD1を高発現するがん細胞においては、LSD1阻害に伴い薬物を放出する。一方で、LSD1をほとんど発現しない正常細胞においては薬物を放出しないことが期待される。これまでに、我々はPDCの一例として乳がん治療薬tamoxifenの活性代謝物を含むPDCを設計・合成し、PDCの概念実証研究を行った。平成30年度は、これまでに我々が得ていた知見を基に、LSD1により活性化される新規プロドラッグの創製研究を行った。その結果、LSD1阻害に伴い、抗がん剤である5-FUを放出する新規プロドラッグを創製することに成功した。今後、他の毒性の高い抗がん剤について、新規プロドラッグ体を設計、合成し、生物活性評価を行う予定である。当初の予定通り、LSD1阻害に伴い、抗がん剤である5-FUを放出する新規プロドラッグを見出すことに成功した。今後、平成30年度までに得られた成果を基に、他の毒性の高い抗がん剤の新規プロドラッグ体を設計、合成し、生物活性評価を行う。
天文観測用InGaAs二次元アレイ検出器の試作

光起電型素子InGaAsの性能評価と他のタイプの素子との性能比較を行なった。一次元アレイ素子の実験室での評価および望遠鏡に取りつけた観測装置での評価までを行ない、二次元アレイの製作までは進まなかった。[暗電流と効率の測定]まず、InGaAsの単素子検出器とTIA(インピーダンス変換型アンプ)とを用いて暗電流を測定し、200Kに冷却すると数百GΩまでインピーダンスが上昇することを見出した。つぎに、InGaAs16素子一次元アレイを用いて、暗電流の温度依存性を測定した。アンプの入力部のFETの漏れ電流の十分小さいものを選んでCTIA(電荷積分型アンプ)方式で、室温から95Kまでの暗電流を測定した。また、95Kでの効率を測定し、量子効率が半減するのは波長約1.55μmであり、このカットオフ波長が室温での値(波長1.7μm)に比べて短くなることを確認した。[望遠鏡での一次元素子の性能評価]InGaAsの128素子一次元アレイを口径50cmの望遠鏡に搭載し、光ファイバーおよびグレーティング分光器と組み合わせて波長分解能λ/Δλ5000の観測システムとした。これを用いて明るい星の1.3μm付近のスペクトルを取得し、地球大気の吸収線・天体に固有のpaβ吸収線のプロファイルを得た。[他素子との性能比較]素子数256×256のHgCdTeとInSb検出器を駆動する回路系を製作し、十分な速度と読み出しノイズの低さ(十数電子相当)を持っていることを確認した。また、256×256のHgCdTe検出器を用いた観測装置での観測の経験を重ね、素子に必要な性能を検討した。低温で動作させた場合、製作したInGaAsは少ない暗電流等のすぐれた特性を持ってはいるものの、大気の窓のHバンドの途中で量子効率が減少してしまう欠点があり、現状のままでは天文観測にとって好ましくないとの結論を得た。光起電型素子InGaAsの性能評価と他のタイプの素子との性能比較を進めた。[暗電流の測定]InGaAsの単素子および16素子一次元アレイを用いて、暗電流の温度依存性を測定した。まず直径1mmの単素子をTIA(インピーダンス変換型アンプ)と組み合わせてインピーダンスの温度依存性を測定したところ、200K付近まで温度を下げると数百GΩ以上にインピーダンスが上昇することが確認できた。さらに低温での測定にはCIA(電荷積分型アンプ)との組み合わせが必要で、しかもこのアンプの入力部のFETの漏れ電流は十分小さい必要があるため、低温でのFETの特性測定から始めて、良好なFETを選んだ。これを用いての低温での暗電流測定を準備中である。[他素子との性能比較の準備]素子数256×256のHgCdTeとInSb検出器を駆動する回路系を製作し、十分な速度と読み出しノイズの低さ(十数電子相当)を持っていることを確認した。この回路系は、さらに汎用に多くのアレイ検出器を同時に駆動できるものに改良中である。これを用いてBe型星等の1.2μm付近のスペクトルを取得し、Paβ輝線や吸収線のプロファイルを得ている。

この実験で用いているCIAアンプでは暗電流測定時でも数百電子相当のノイズが発生し、良いS/N比での観測を妨げているため、この原因を調べ、128素子の一次元InGaAsアレイも低ノイズ化できないか検討中である。光起電型素子InGaAsの性能評価と他のタイプの素子との性能比較を進めた。一次元アレイ素子の実験室での評価および望遠鏡に取りつけた観測装置での評価までを行ない、二次元アレイの製作までは進まなかった。[暗電流と効率の測定]InGaAsの16素子一次元アレイを用いて、暗電流の温度依存性を測定した。アンプの入力部のFETの漏れ電流の十分小さいものを選んでCTIA(電荷積分型アンプ)と組み合わせ、室温から95Kまでの暗電流を測定した。また、95Kでの効率を測定し、量子効率が半減するのは波長約1.55μmであり、このカットオフ波長が室温での値に比べて短くなることを確認した。低温でのInGaAs素子が大気の窓のHバンドの途中で量子効率が減少してしまうことは、天文観測にとっては好ましくない。[望遠鏡での一次元素子の性能評価] InGaAsの128素子一次元アレイを口径50cmの望遠鏡に搭載し、光ファイバーおよびグレーティング分光器と組み合わせて波長分解能λ/Δλ5000の観測システムとした。これを用いて明るい星の1.3μm付近のスペクトルを取得し、地球大気の吸収線・天体に固有のPaβ吸収線のプロファイルを得た。[他素子との性能比較]素子数256×256のHgCdTeとInSb検出器を駆動する回路系を製作し、十分な速度と読み出しノイズの低さ(十数電子相当)を持っていることを確認した。また、256×256のHgCdTe検出器を用いた観測装置での観測の経験を重ね、素子に必要な性能を検討した。
人工呼吸器関連肺損傷に関連したバイオマーカーの検討

人口呼吸関連肺損傷に関連する各種バイオマーカーについて検討を加えた。臨床的には本病態でラミニン5γ2断片の著しい増加を認め、炎症性のペプチド分解酵素であるneutral endopeptidase(NEP)活性は血中では減少、肺胞内では増加することを認めた。基礎研究ではこれらに加え細胞外ATP、モエシンについて検討を行い、これらのバイオマーカーも有用である可能性が示された。本年度はモエシンノックアウトマウスを使用した実験系においてマウス気管内にブレオマイシンを投与し、生存率、肺線維化などの特徴を、Trichrome染色等を用いて同様の処置を施した野生型マウスと比較した。その結果、モエシンノックアウトマウスにおいて著明な線維化の継続と、高い死亡率を示した。さらにこのマウスではラディキシン、エズリンなど他のERM蛋白の代償的な発現を肺胞上皮から気管支上皮壁に認めたが、ウェスタンブロットによる定量的検討ではこれらの代償発現は有意差を認めず部分的な代償に過ぎないことを認めた。これらの炎症機転にはTNFおよびMIP-2が重要な役割を果たしていることが明らかとなった。以上よリモエシンが肺上皮の損傷および修復に大きく関与している可能性が示された。さらにATPに関する実験ではマウスに高容量換気による人工呼吸関連肺損傷モデルを作成し検討を加えたが、高容量換気群では、有意に肺間質重量比が増大し、血中投与したヒトアルブミンの肺胞内濃度が上昇すると共に、気管支肺胞洗浄液中の細胞外ATP濃度が上昇することが明らかとなった。また同程度の気管内ATP投与により、肺胞における透過性の亢進が認められた。以上の結果より細胞外ATPは細胞破壊もしくは特定の細胞から能動的に分泌されプリナージック受容体を介してこれらの作用を発現しているのではないかと想定された。これらの仮定に基づいて現在受容体分析を行っている。本年度はモエシンノックアウトマウスを使用した実験系においてマウス気管内にブレオマイシンを投与する計画をたてていたが、ノックアウトマウスの作成に難渋し当初の実験の拡張は断念し、それまでの結果に基づいて報告を行った。ATPに関する実験ではマウスに高容量換気による人工呼吸関連肺損傷モデルを作成し検討を加えたが、高容量換気群では、有意に肺間質重量比が増大し、血中投与したヒトアルブミンの肺胞内濃度が上昇すると共に、気管支肺胞洗浄液中の細胞外ATP濃度が上昇することが明らかとなった。以上の結果はRespiratory reseachに掲載された。一方、臨床面ではクラリスロマイシン400mgおよび800mgの経口投与後に肺胞上皮被覆液中および血中のクラリスロマイシン濃度を検討し、血中濃度には差がないが、肺胞上皮被覆液中の濃度には有意の差があることが明らかとなった。また何れに群においても肺胞上皮被覆液中のクラリスロマイシン濃度は血中濃度よりも有意に高く特に800mg投与群では血中濃度は2μg/ml程度の状況で肺胞上皮被覆液中濃度は20-302μg/mlにも達していることが判明した。以上の結果をPulmonary pharmacology & therapeuticsに報告した。本年度は人工呼吸器関連肺損傷に関連したバイオマーカーとしてマイクロサンプリング法を用いてALI/ARDS、COPD、急性肺血栓塞栓、特発性肺線維症患者らを対象に肺胞上皮被覆液中および血中のLaminin5 γ2断片の測定を行った。その結果、ALI/ARDS発症時点での血漿G2F濃度は、他疾患に比して著しく高値をしめした。またALI/ARDS患者においても生存群に比較して死亡群で有意に高く、生存群では57日後にその値は正常値付近に漸減していくが、死亡群では急激に再上昇した。さらにin vitroの細胞実験においてはEGF刺激により肺上皮細胞から容量依存的にLaminin5が産生されることを確認した。このようにG2F濃度推移は肺損傷の上皮修復と強い相関が認められ有力なバイオマーカーであることが示唆された。さらに我々は従来測定困難とされていた炎症性のペプチド分解酵素であるneutral endopeptidase(NEP)活性についてもHPLC fluorometric system検討による測定法を確立し、臨床検体および動物実験にて検討を加えた。ALI/ARDS患者においてはNEP活性は著しく抑制されてることが示された。このことはラット塩酸肺損傷モデルにおいても同様に血中のNEP活性は抑制されたが、かつ肺胞内におけるNEP活性は上昇するという結果を得た。現在HO(heme oxygenase)-1を肺損傷患者において検討しており1年前後でその有用性が明らかになることが期待される。
水源水域に流入する低吸着性天然有機物質の安価な除去材探索-土壌浸透法への適用

前年度の研究において研究代表者らは、高通水速度(2m/day以上)の土壌浸透による水浄化に供しうる浄化素材として、従来よく用いられてきたマサ土、木炭、赤玉土以外の性能の良い材料を見出すことを目標とし、バッチ試験を実施した。その結果、リンおよび生分解性の低い腐植質有機物<フルボ酸>の吸着除去につき有望な新しい材料を幾つか見出すことができた。ただし、現実の土壌浸透水浄化は、閉鎖系であるバッチ試験の条件と異なり、連続通水条件下で実施されるため、バッチ試験の結果だけから優れた材料を選択することには問題がある。そこで、バッチ試験で選定した素材である赤土(滋賀県)、黒ボク(滋賀県)、リモナイト(熊本県阿蘇地方に産する褐鉄鉱の1種)、上水汚泥(琵琶湖周辺河川水の処理に使用)および対照試料として赤玉土、琵琶湖の堆積物をについて、さらにカラム通水試験を実施し、連続通水条件下でのリンおよびフルボ酸の吸着除去性能を検討した。なお、赤玉土以外の素材については、高透水性を持たせるため、日立造船(株)製の団粒製造装置により直径4mm程度の粒状に加工してカラム試験に供した。カラム実験において添加した汚濁物質が水に比べて遅れて破過する程度(遅れ度)とバッチ実験の吸着係数はHenry型吸着の場合、理論的には線形関係となる。リンについては、今回のカラム試験から、バッチ実験結果にある程度相応する遅れ度が得られた。フルボ酸の場合は、バッチ実験の結果と異なり、カラム実験においてはリモナイトのみが著しく大きい遅れ度を示す一方、他の材料ではフルボ酸の固粗への吸着に由来する遅延効果はほとんど認められなかった。原因として、吸着の速度論的効果・吸着物質の高濃度域での吸着分配の変化・微生物活動の介在・団粒形成時に添加した形成剤の影響等が考えられた。上述の乖離について検討を行った結果、黒ボク土においては、団粒形成材添加により、フルボ酸の吸着能が低下することがわかり、形成材の選択が素材の性能を適切に発揮させる上で重要なことが明らかになった。一方、滅菌した系において実施したバッチ吸着試験結果からは、微生物活動による素材の吸着性能の変化は、20%程度にとどまり、微生物活動に起因するカラム試験とバッチ試験の差は考えにくいと判断された。その他の要因については検討を続けているところである。近年、我が国の水源において水中の難分解性有機物が増加傾向にあり、琵琶湖においてもその傾向が認められる。これらの難分解性有機物は、上水処理時に環境ホルモン等の変異原性のある物質を生成する。また、水圏中のリンは富栄養化の元凶である。本研究の目的は、難分解性有機物とリンを除去できる、安価で無害な添加材を見出し、土壌浸透浄化法を改良することであった。上記の目的を達成するために、まず、バッチ法により、多数の材料を難分解性有機物(フルボ酸)およびリンの吸着性能のスクリーングに供した。検討した試料は土壌8種類・有機系添加材4種類・鉱物系添加材5種類・琵琶湖の堆積物3種類・建設汚泥・近畿圏の上水汚泥4種であった。これらの試料のうち、特に優れた吸着性能を示したのは、飼料用リモナイト(熊本県産)、リン酸アパタイト、黒ボク土、赤玉土、琵琶湖東岸・野洲川の上水汚泥などであった。このうち、高価なリン酸アパタイトを除く材料を、日立造船株式会杜の協力をえて、団粒化し、透水性を向上させた上で、カラム実験に供した。カラム実験の結果、フルボ酸のような難分解性有機物吸着に特に有効な材料はリモナイトであり、リンについては、黒ボク土であることが確認された。団粒化した材料を用いて、さらに大規模な土壌浸透による水浄化の実証試験を行う可能性を、現在、検討中である。

フルボ酸の場合は、バッチ実験の結果と異なり、カラム実験においてはリモナイトのみが著しく大きい遅れ度を示す一方、他の材料ではフルボ酸の固粗への吸着に由来する遅延効果はほとんど認められなかった。原因として、吸着の速度論的効果・吸着物質の高濃度域での吸着分配の変化・微生物活動の介在・団粒形成時に添加した形成剤の影響等が考えられた。上述の乖離について検討を行った結果、黒ボク土においては、団粒形成材添加により、フルボ酸の吸着能が低下することがわかり、形成材の選択が素材の性能を適切に発揮させる上で重要なことが明らかになった。一方、滅菌した系において実施したバッチ吸着試験結果からは、微生物活動による素材の吸着性能の変化は、20%程度にとどまり、微生物活動に起因するカラム試験とバッチ試験の差は考えにくいと判断された。その他の要因については検討を続けているところである。
連濁・助詞の融合などの形態音韻論的諸現象についての研究

「連濁・助詞の融合などの形態音韻論的諸現象についての研究」という課題を掲げて,特に一八世紀初頭薩隅方言を反映するロシア資料を対象として形態音韻論的分析に取り組んだ。先ず,この資料が日本人が書いたのか,ロシア人が書いたのかで説が分かれていたが,ロシア人が,聞いた日本語をロシア文字によって表記した事を明らかにした(文献探究34)。このロシア資料を日本で具体的に紹介したのが,東京外国語大学の八杉貞利である事が付随的に判明した(文献探究34)。次に鹿児島県立図書館所蔵のロシア資料の調査によってロシア資料に草稿本・清書本があり,その推敲過程への日本人の具体的関与の仕方(敬語表現への改訂,語順の入れ替え)・表記法(HH/H,B/W,o/ωの区別)・正書法(i/и/йの区別)を明らかにし,表記に携わったロシア人が極めて高度な表記法を有していた事,日本語に対して分析的な態度であった事を明らかにし,所謂「外国資料」としての扱いをキリシタン資料や朝鮮資料と比較して論じた(岡山大学文学部紀要24)。更にロシア資料が従来のようにコメニウスの著作(opera didactica所収)の直訳ではなく,例文の増補・例文の分割などの改訂が行われている事が分かり,両者の異同についても調査を行った。上述のようにロシア資料研究の文献学的基礎を固め,この上で一八世紀薩隅方言の促音は逆行同化しているが,撥音は常に舌端的音価を有している事を明らかにし(文献探究34),これによって何故「丸かもん+は」→「丸かもんな」のような助詞の連声が生ずるかを説明した(文献探究34)。又,sar'(猿)+wa(は)→saraのような助詞の融合が生ずる理由,ki(木)+wa(は)→kiwaのような助詞の融合が生じない理由,母音終止語彙には助詞ノが撥音化するが子音終止語彙には撥音化しない理由を音韻配列規則によって説明する発表('95筑紫国語学談話会)を行った。
地場産業都市における社会関係構造の変動と地域文化の諸問題

日本における伝統的地場産業地域を対象として、高度経済成長以後の大規模な経済・社会変動の諸局面を、本研究では地域内社会関係構造と広い意味における地域文化の変動として把握するべく、多角的な実態調査を行った。研究の結果と知見は、研究分担者の専攻領域に即して多岐に亘っているが、主として京都府丹後地域(織物業)と新潟県三条市(金物業)において行った調査データの分析を中心に、成果報告書をまとめ、以下のような諸点を解明することができた。(1)両地域とも旧くからの伝統産業を軸に、高度経済成長期に地方都市としての発展と独自の地域文化の形成維持を遂げてきたが、その後の経済不況の中で、地場産業そのものの危機と衰退を経験し、労働者・住民の生活に大きな変動が現れている。(2)労働生活、職業移動、地域福祉、宗教活動等の諸局面で、地場産業の変動が、旧来の地域社会の階層的秩序に変化を起し、伝統的文化への影響を与えている。地場産業に代わる地域産業発展の方向を十分に見出しえない現状は労働者・住民と行政の対応の双方から、問題となっている。(3)両地域の課題には、地場産業一般の直面する問題で共通する点とともに、織物業と金物業、あるいは農村型産地と地方都市型産地といった異った性格による問題があり、伝統的文化の背景とともに、その対応にいくつかの相違がみられる。とりわけ、労働のあり方や地域の将来に対する意識や展望、行政や政治的指向などにおいて、各々の地域の社会関係が反映してあらわれていると考えられる。本年度は、前年度に実施した京都府丹後地域(ちりめん織物)と新潟県三条市(金物製造)の実態調査の結果を集計分析し、各研究班の分析結果をとりまとめる作業を行なった。最終的な報告はまだ完成していないが、当面以下の様な点が明確になったといえる。1.両地域とも古くから形成された伝統的な地場産業を核として、地域社会を発展させてきたため、これらの集積が有する独自の生産・流通の構造と、それを基盤とする経済的・社会的ネットワークと自然環境条件と一体となった地域風土・地域文化を醸成させてきた。丹後地域においては、女性労働を中心的担い手とする広範な賃機の存在が、京都西陣問屋につながる親機層の生産流通支配を支えている。三条地域では、刃物・工具等多彩な品種に別れた工場集積が、製品流通を握る問屋との分業体制を形成するが、家内労働に依存する伝統的な金物職人と、企業的な中小工場の間に層としての分化傾向がみられる。2.両地域とも低成長下の地場産業の不況・危機の中で、従来の産地構造を維持できなくなっており、企業間の再編成や競合と伝統的な製品や市場からの脱皮を迫られている。地域住民の側からは、行政や業界団体などの力で地場産業の再生を期待する一方で、従来の生産流通支配の構造を見限り、独自の産業を志向する動きもみられるが、全体としては悲観的な将来像を抱いている。3.このような産業の変動は、従来の地域内の社会的関係構造を崩しつつあり、地場産業の存在ゆえに確保されえた就業機会や地域生活の安定が、全般的都市化を背景として生活水準の相対的な向上と、生活環境・福祉等の改善充実を切実なものとする反面、不況の進行で行政の対応が遅れ、犯罪・青少年非行、後継者難などの問題状況が次第に深刻化する傾向にある。地域文化の維持・発展もこのような地場産業の動向に大きく左右されるものと考えられる。
シナプス伝達の修飾を指標とした新規アルツハイマー病治療法の開発

申請者は新規ピロリドン誘導体に注目し、誘導体の1つであるsunifiramについて検討した。SunifiramはOBXマウスに認められる認知機能障害を有意に改善すること、電気生理学的検討より、OBXマウスの海馬において低下が認められるLTPを有意に改善することを見出した。本研究結果より、sunifiramにはCaMキナーゼIIおよびPKCの賦活化を介した認知機能改善効果を有することが明らかになり、今後、より詳細な検討を行い、sunifiramの認知症へ適応できる様、研究を実施する予定である。本研究では、新規ピロリドン誘導体および新規アダマンタン誘導体によるシナプス伝達の修飾を指標とした新規アルツハイマー病治療法の確立を目指した。これまでの申請者の研究により、ピロリドン誘導体であるnefiracetamがNMDA受容体グリシン結合部位を活性化し、認知機能を亢進することを報告した。この結果は、ピロリドン誘導体によるシナプス伝達の修飾がアルツハイマー病治療に有効である可能性を示唆する。そこで本研究では、新規ピロリドン誘導体およびNMDA受容体の活性化が基礎検討により認められた新規アダマンタン誘導体の中からNMDA受容体グリシン結合部位の活性化およびCaMキナーゼIIの活性化を有するシード化合物を探索し、nefiracetamより有効な新規アルツハイマー病治療薬を、電気生理学的手法、生化学的手法、免疫組織化学的手法および行動解析により検討した。研究の結果、新規ピロリドン誘導体であるDM232においてNMDA受容体グリシン結合部位活性を有することが明らかになった(Moriguchi et al., in preparation)。また、認知機能障害を誘発する嗅球摘出マウスにおいてアダマンタン誘導体であるmemantineの慢性投与により、細胞内カルシウム濃度(CaMキナーゼII)の亢進が認められ、認知機能の改善効果が認められた(Moriguchi et al., in preparation)。本研究の結果より、今後、細胞内CaMキナーゼIIの活性化等を指標として神経変性疾患に対するNMDA受容体グリシン結合部位活性を有する新規ピロリドン誘導体および細胞内カルシウム恒常性の調節能を有する新規アダマンタン誘導体について電気生理学的手法、生化学的手法、免疫組織化学的手法および行動解析法を用いて検討する。電気生理学的検討の結果、sunifiramは記憶学習の指標である海馬の長期増強現象(LTP)を有意に増強し、その増強にはsunifiramのNMDA受容体グリシン結合部位への作用が重要であることを見出した。一方、NMDA受容体ポリアミン結合部位の関与は認められなかった。さらに、sunifiramはNMDA受容体グリシン結合部位を介して、細胞内のProtein kinase C(PKC)を賦活化すること、PKCの賦活化にはSrc kinaseを活性化することも同様に見出した。一方、申請者はこれまで記憶学習に必須の分子であるカルシウム/カルモデュリン依存性プロテインキナーゼII(CaMキナーゼII)がLTPおよび記憶形成に重要であることを報告しており、本研究においてもsunifiramによりCaMキナーゼIIが有意に賦活化することを見出した。CaMキナーゼIIの賦活化には少なくともNMDA受容体グリシン結合部位の活性化およびPKCによるNMDA受容体NR1サブユニットの活性化が重要であることも見出した。以上より、sunifiramはCaMキナーゼIIおよびPKCの賦活化を介して認知機能調節を行うことが示唆された。そこで、申請者は実際に認知機能異常を誘発するモデルマウスを用いて、sunifiramの効果について検討した。嗅球摘出マウス(OBXマウス)は神経変性疾患を惹起し、認知機能障害を発現するモデルマウスである。
長距離電子相関を取り入れた新しい動的クラスター理論の構築と強相関電子系への応用

第1に、長距離電子相関を取り入れた新しい非局所電子相関の動的クラスター理論(SCPM)の運動量分解能を更にあげて,2次元ハバードモデルの中間結合領域における励起スペクトルの運動量・エネルギー依存性を詳細に調べ,アンダードープ領域におけるマージナルフェルミ液体の存在を確かめた.さらに,この領域で,従来の方法では結論できなかった準粒子のキンク構造が存在することを見出した.また,フェルミ面がドーピングと共にホール的から電子的な形状に移行することを確かめ,これらの振る舞いが銅酸化物超伝導体の多くの異常を説明していることを明らかにした.第2に,非対角有効媒質を初めて導入して長距離電子相関を完全に自己無撞着に取り入れる新しい動的クラスター理論を定式化した.単純立方格子ハバードモデルに理論を適用し,非対角自己無撞着計算を行った.その結果,非局所励起スペクトル計算を強相関領域まで拡張できることが分かった.中間結合領域では,準粒子バンド幅はこれまでのSCPMに比べてさらに25%縮まり,モット・ハバードバンドを形成するインコヒーレント励起はk空間のガンマ点とR点付近に局在する傾向を示し,その付近で"water fall"的な準粒子崩壊を示すことが分かった.強相関結合領域では,長距離反強磁性相関に伴うshadowバンド励起を見出し,また,強い反強磁性相関のために,モット・ハバードバンドは原子的極限から期待される値よりも増大している事も見出した.さらに,従来の動的短距離クラスター理論(DCA,CDMFT)では金属・非金属転移点Ucは有限であるが,長距離電子相関を取り入れると,グッツウィラー波動関数の場合と同様,Ucが存在しなくなる可能性がある事を見出した.第1に、長距離電子相関を取り入れた新しい非局所電子相関の動的クラスター理論(SCPM)の運動量分解能を更にあげて,2次元ハバードモデルの中間結合領域における励起スペクトルの運動量・エネルギー依存性を詳細に調べ,アンダードープ領域におけるマージナルフェルミ液体の存在を確かめた.さらに,この領域で,従来の方法では結論できなかった準粒子のキンク構造が存在することを見出した.また,フェルミ面がドーピングと共にホール的から電子的な形状に移行することを確かめ,これらの振る舞いが銅酸化物超伝導体の多くの異常を説明していることを明らかにした.第2に,非対角有効媒質を初めて導入して長距離電子相関を完全に自己無撞着に取り入れる新しい動的クラスター理論を定式化した.単純立方格子ハバードモデルに理論を適用し,非対角自己無撞着計算を行った.その結果,非局所励起スペクトル計算を強相関領域まで拡張できることが分かった.中間結合領域では,準粒子バンド幅はこれまでのSCPMに比べてさらに25%縮まり,モット・ハバードバンドを形成するインコヒーレント励起はk空間のガンマ点とR点付近に局在する傾向を示し,その付近で"water fall"的な準粒子崩壊を示すことが分かった.強相関結合領域では,長距離反強磁性相関に伴うshadowバンド励起を見出し,また,強い反強磁性相関のために,モット・ハバードバンドは原子的極限から期待される値よりも増大している事も見出した.さらに,従来の動的短距離クラスター理論(DCA,CDMFT)では金属・非金属転移点Ucは有限であるが,長距離電子相関を取り入れると,グッツウィラー波動関数の場合と同様,Ucが存在しなくなる可能性がある事を見出した.長距離電子相関を取り入れた新しい非局所電子相関の動的クラスター理論を完成させる目的で,本年度は,導入された大容量メモリー(16GB)ワークステーションと東大スーパーコンピューターを用いてこれまでの計算精度をさらにあげて,2次元ハバードモデルの中間結合領域(U/|t|=10)における励起スペクトルの運動量・エネルギー依存性を詳細に調べた.その結果,高精度の運動量依存有効質量の計算から,アンダードープ領域におけるマージナルフェルミ液体の存在を確かめた.さらに,この領域で,従来の方法では結論できなかった準粒子のキンク構造が存在することを見出した.また,フェルミ面がドーピングと共にホール的から電子的な形状に移行することを確かめ,これらの振る舞いが銅酸化物超伝導体の多くの異常を説明していることを明らかにした.第2点として,射影演算子法動的クラスター理論に現れる運動量依存の静的平均値を効率的に計算するために,変分波動関数の改良を行なった.従来のGutzwiller型波動関数は非局所励起に関係する運動量依存の電子相関相互作用が取り入れられていない.その結果,運動量分布関数などの平均値が正しく評価されなかった.そこで,運動量依存の新しい変分パラーメーターをもつGutzwiller型変分波動関数を提案し,これが無限次元で従来の波動関数を大幅に改善することをつきとめた.本年度実施計画の第3点は,射影演算司法に基づき,繰り込まれた摂動法を越えて,有効媒質の中のクラスター問題をより定量的に解く方法を発展させることである.この方向の研究は現在,今野を中心に試みられ,1つの定式化が行なわれているが,数値計算を行って理論の妥当性を確かめるまでには至っていない.体心正方格子のハバートモデルに基づく金属・絶縁体転移を状態密度を調べることによって考察する。2次元の強磁性寸前の金属の熱膨張についても調べる。本年度は研究実施計画で述べた通り,非対角有効媒質Σijを導入して長距離電子相関を完全に自己無撞着に取り入れる新しい動的クラスター理論(FSCPM)を定式化した。