hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Exocyst複合体の再構成と構造解析

開口放出で働く繋留因子であるexocyst複合体は,Sec3, Sec5, Sec6, Sec8, Sec10, Sec15, Exo70, Exo84の8つのサブユニットから構成される分子量約750kDaの複合体である.本研究は,exocyst複合体と,それに相互作用して小胞と細胞膜との繋留の制御を行う低分子量GTPase群との複合体の立体構造解析により,繋留の物理的機構およびその制御機構の構造基盤を確立することを目的とした.電子顕微鏡で得られる二次元投影像を利用した単粒子解析とX線結晶構造解析の双方の利点を生かしながらexocyst複合体の原子モデル構築を行うために,バキュロウイルスの発現系を用いた複合体の再構成を行い,得られた複合体およびサブ複合体の解析を行うことを目標とした.exocyst複合体の各サブユニットを発現するバキュロウイルスを調製し,安定なサブ複合体や複合体全体を発現させるための共感染実験を行ったが,構造解析に適する複合体を得るには至っていない.一方,出芽酵母のexocyst複合体は,Sec3サブユニットのN末端ドメイン(Sec3-N)を介してRho1/Cdc42やイノシトールリン脂質PtdIns(4,5)P_2と結合し,標的膜を認識する.我々は,Sec3-NとRho1との複合体の結晶構造を2.6A分解能で決定し,立体構造に基づいて設計した変異体のin vitroでの結合解析およびin vivoでの局在観察を行うことによって,Sec3サブユニットを介したexocyst複合体の標的膜認識メカニズムを明らかにした(Yamashita et al., Nature Structural & Molecular Biology, 2010).開口放出で働く繋留因子であるExocyst複合体は、Sec3、Sec5、Sec6、Sec8、Sec10、Sec15、Exo70、Exo84の8つのサブユニットから構成される分子量約750kDaのタンパク質複合体である。本研究では、繋留の物理的機構およびその制御機構の構造基盤を確立することを目的として、Exocyst複合体の原子モデル構築を行う。そのために、バキュロウイルスの発現系を用いて複合体の再構成を行い、得られた複合体およびサブ複合体の解析を行うことを目指した。本年度は、ショウジョウバエのExocyst複合体サブユニットの発現系を構築し、サブユニット単独での大量発現を行った。ラットのサブユニットと同様に、Sec3、Sec15、Exo70で部分的な可溶化が認められたものの、ほとんどのサブユニットが不溶性のタンパク質として発現していた。ラットの複合体では、Sec6とSec8を共発現することによって可溶化できるが、ショウジョウバエの複合体においても、Sec6とSec8を発現するウイルスを共感染させると可溶性の複合体が得られることを確認した。この結果は、共感染で少なくとも二つのサブユニットを共発現できることを示している。ラットの複合体の場合、Sec6とSec8のみのサブ複合体では巨大な凝集体を形成することがゲル濾過クロマトグラフィーの結果からわかっているので、今後は他のサブユニットとの組み合わせによる複合体の性質の改善、あるいは、Sec6、Sec8のそれぞれを切り詰めた発現系を構築し、安定で構造解析に適するサブ複合体の同定を行い、構造解析に適する試料調製方法を確立する。複合体の再構成を行うと共に、本年度は、出芽酵母のSec3サブユニットのN末ドメインとRholとの複合体の結晶化に成功し、2.6A分解能で構造を決定することに成功しだ。開口放出で働く繋留因子であるexocyst複合体は,Sec3, Sec5, Sec6, Sec8, Sec10, Sec15, Exo70, Exo84の8つのサブユニットから構成される分子量約750kDaの複合体である.本研究は,exocyst複合体と,それに相互作用して小胞と細胞膜との繋留の制御を行う低分子量GTPase群との複合体の立体構造解析により,繋留の物理的機構およびその制御機構の構造基盤を確立することを目的とした.電子顕微鏡で得られる二次元投影像を利用した単粒子解析とX線結晶構造解析の双方の利点を生かしながらexocyst複合体の原子モデル構築を行うために,バキュロウイルスの発現系を用いた複合体の再構成を行い,得られた複合体およびサブ複合体の解析を行うことを目標とした.exocyst複合体の各サブユニットを発現するバキュロウイルスを調製し,安定なサブ複合体や複合体全体を発現させるための共感染実験を行ったが,構造解析に適する複合体を得るには至っていない.一方,出芽酵母のexocyst複合体は,Sec3サブユニットのN末端ドメイン(Sec3-N)を介してRho1/Cdc42やイノシトールリン脂質PtdIns(4,5)P_2と結合し,標的膜を認識する.我々は,Sec3-NとRho1との複合体の結晶構造を2.6A分解能で決定し,立体構造に基づいて設計した変異体のin vitroでの結合解析およびin vivoでの局在観察を行うことによって,Sec3サブユニットを介したexocyst複合体の標的膜認識メカニズムを明らかにした(Yamashita et al., Nature Structural & Molecular Biology, 2010).
１分子スクリーニング装置から得られるビッグデータのスパース化

本年度の研究により、超解像イメージングPALMの高速化と自動化に成功した。超解像イメージングの高速化においては、昨年度開発したスパースモデリングによるデコンボリューションのアルゴリズムの見直しと並列化することにより、1画像あたり数十秒かかっていた処理を数百ミリ秒まで高速化することに成功した。速度はCPUの数に比例するので、必要ならばCPUを増やすことでさらなる高速化を実現できる。この手法により、分子密度が密な画像であっても高速に解析ができるようになった。また、超解像イメージングの撮影をリアルタイム制御することでの高速化も行なった。通常は変換光を一定にして、超解像イメージングを行う。しかし、変換光の光強度を一定にしておくと、時間と共に観察される分子密度が低下し、データ取得効率が低下する。そこで、変換光の光強度を制御し、常に観察される分子密度が一定になるようにした。これにより、これまで数十分かかっていた作業を数十秒へ高速化することができた。上記の技術と昨年度までに開発してきた自動イメージング技術とを組み合わせて、自動で超解像イメージングPALMを行い解析することに成功した。応用として、CHO細胞に発現しているEGFR-mkikGRの細胞膜での密度を自動計測した。その結果、EGFを加えるとEGFRのクラスター化が促進され、そのEC50が約6nM付近であることがわかった。この結果は、別の計測での結果と一致しているので、我々の手法が正しく機能していることがわかる。さらに、発現量とクラスター化との関係を見ていくと、EGFがない状態でもEGFRはクラスターを形成しており、クラスターの度合いはEGFRの発現量に対し増加関数であることがわかった。本技術は今後、細胞内分子の配置を容易に解析できるツールになると期待される。29年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度は、スパースモデリングを学び、1分子イメージングの動画への応用を試みた。従来の1分子イメージング動画の解析では、はじめに1分子の位置を二値化しラベリング処理をすることにより大まかに重心を取得する。その後、抽出した重心を起点として、ガウスフィットにより、さらに正確な1分子の位置を算出していた。分子同士が十分に離れていれば本手法でよいが、距離が近いと二値化の際に2つの輝点が重なってしまい正確な位置情報を取得ができない。これにより、輝点の濃度が薄い細胞でしか1分子解析はできない状態であった。そこで、1分子イメージング動画に対して、スパースモデリングによるデコンボリューションを適用した。これを実行した結果、輝点同士が重なっていても、SN比が高ければ分離できることがわかった。しかし、計算時間が従来法と比べて何桁も高いというデメリットも同時にわかった。今後改良により、計算時間を可能な限り短くすることが実用上の問題として必要となるだろう。また、1分子イメージングの動画より、輝点動態の特徴量を自動で抽出することができるようになった。これにより、細胞を準備すれば、自動で様々な統計量を自動で取得できるようになった。実際に、EGFRの動態をEGFありとなしで自動解析すると、EGFRの拡散状態の変化の差を明瞭な形で検出することができた。この特徴量に対して、スパースモデリングを適用することで、より情報を引き出せなる可能性もあるだろう。研究提案では、1分子イメージングの結果を自動解析することをあげていた。自動解析に関しては昨年度実装することができ、1分子動態の様々な統計量を自動で取得することができるようになった。これにより従来ならば1週間かかる作業を半日程度で行うことが可能となった。また、昨年度、領域会議を通して、スパースモデリングについておおむね理解し、自分でスパースモデリングを使用できるようになった。そして、実際に、1分子イメージング動画に応用し、解析精度を向上することに成功した。スパースモデリングの基礎が身についたので、今年度は様々な場面での応用を実現していきたい。

さらに、発現量とクラスター化との関係を見ていくと、EGFがない状態でもEGFRはクラスターを形成しており、クラスターの度合いはEGFRの発現量に対し増加関数であることがわかった。本技術は今後、細胞内分子の配置を容易に解析できるツールになると期待される。昨年度開発したスパースモデリングによるデコンボリューションを実用的にするため、高速化することが本年度の一つの目標である。実用を考えた際にできれば512x512の画像を数百ミリ秒で解析できることが望ましい。そこで、高速化のために、最適化手法を見直すことを今年度のはじめに行おうと考えている。現在、勾配を計算しAdaGradという最適化法を行うことにより計算している。勾配を少しずつおりる方法ため収束するまでに時間がかかる。ここでもし最小値が素早くわかるのならば、計算時間を大幅に短縮することができる可能性がある。本領域はスパースモデリングのプロ集団なので、話を聞いて現在の最速の最適化法を実装し、高速化をはかりたい。また、並列計算を導入することでの高速化も行いたい。さらに、昨年度と同じく、デコンボリューションだけでなく、他の解析においてもスパースモデリングを適用することができないかを探ることも行なっていく予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
抗体のN末端特異的蛍光標識による新規抗原検出法の開発

本研究では、既存のIgG抗体のN末端を特異的に蛍光標識することで、蛍光応答性抗体を作製する新規手法を開発した。弱酸性条件下で蛍光標識アルデヒドをIgG抗体と反応させることで、N末端特異的に蛍光基が付加され、得られたN末端蛍光標識抗体は、抗原の結合に伴って蛍光強度変化を示すことを明らかにした。また、FRETと蛍光消光解消を組み合わせることで、抗原を蛍光強度比の変化として検出可能な二重標識蛍光応答性抗体を合成すること、および、タグ化タンパク質の無細胞翻訳系での発現をリアルタイム検出することも可能であった。本研究では、IgG抗体のN末端を特異的に蛍光標識することで、蛍光応答性抗体を作製することを目的としている。そのためにまず、弱酸性溶液中で蛍光分子のアルデヒド誘導体と還元剤を用いて、IgGのN末端アミノ基の還元的アルキル化による蛍光標識を行った。N末端アミノ基のpKa値(7-8)はLys側鎖アミノ基(9-10)よりも低いため、弱酸性条件下ではLys側鎖のアミノ基はほぼ完全にプロトン化して求核性を失っているのに対し、N末端アミノ基は一部脱プロトン化して求核性を保持している。従って、弱酸性溶液中ではN末端アミノ基に優先的に蛍光標識が起こると予想される。実際に、テトラメチルローダミン(TAMRA)のアルデヒド誘導体を化学合成して、pH 5においてIgG抗体の還元的アルキル化反応を行った。反応後の蛍光標識抗体をペプチド断片化した後、質量分析を行った結果、N末端アミノ基にTAMRAアルデヒドが付加した生成物が得られていることが確認された。続いて、蛍光標識IgGへ抗原を添加してそれに伴う蛍光変化を測定したところ、複数の種類の抗体において、抗原濃度に依存した蛍光強度の増大が観察された。これは、抗原非存在下ではN末端に付加されたTAMRAの蛍光が減弱化されるのに対し、抗原存在化では蛍光強度が回復するためだと考えられる。また、蛍光基の種類、蛍光基とアルデヒド間のリンカー長の長さ、および蛍光測定時のpHなどについても検討を行い、抗原依存的な蛍光強度変化を引き起こさせるための条件の最適化も試みた。IgG抗体のN末端アミノ基に対する蛍光標識を質量分析による確認、および、抗原依存的な蛍光強度の増大の検出を達成できており、おおむね順調と判断される。これまでに、弱酸性溶液中で蛍光分子のアルデヒド誘導体と還元剤を用いて、IgGのN末端アミノ基の還元的アルキル化による蛍光標識を行うことで、抗原の結合により蛍光の増大を示す抗体が得られている。今年度は、さらに多種類の抗体への適用を試み、実際に蛍光応答を示す蛍光標識抗体を複数取得することができた。また、アミノ酸配列が既知で高純度の抗体を用いて、プロテアーゼ消化ペプチド断片の分析を行い、N末端特異性が十分に高いことを明らかにした。さらに、N末端アミノ基の蛍光標識に加えて、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)のドナーとなる蛍光基をLys側鎖アミノ基へ修飾することで、二重標識抗体を合成した。この抗体はFRETに加えて、アクセプター蛍光の抗原に応答した蛍光強度変化により、抗原をドナー/アクセプターの蛍光強度比の変化として検出できた。このような二重標識抗体は、抗体濃度に依存せずに抗原の検出が可能になるというメリットがある。また、タグペプチドに対する蛍光標識抗体を、タンパク質発現のリアルタイム検出に応用した。すなわち、タグペプチドを含む遺伝子を無細胞翻訳系で発現させる際に、タグペプチドに対する蛍光標識抗体を混在させておくことで、タグペプチド付加タンパク質の発現をリアルタイムに検出することができた。この手法は、複数のタグペプチド抗体について適用可能であり、タンパク質発現の研究ツールとして有用になる。多くの種類のIgG抗体について、抗原依存的な蛍光強度の増大を示すものを得ることができた。また、二重標識による蛍光レシオ検出、および、タンパク質発現のリアルタイム検出が達成できており、おおむね順調と判断される。これまでに、IgGのN末端アミノ基の還元的アルキル化による蛍光標識を行うことで抗原の結合により蛍光増大を示す抗体が得られること、および、FRETと組み合わせて蛍光レシオ変化を得ること、抗原のリアルタイム検出が可能であること、などが達成されている。本年度は、まず蛍光変化の最適化を試み、pH依存性を示す蛍光基で標識した場合における抗原応答蛍光変化のpH依存性を評価した。フルオレセイン標識した抗体を用いて、種々のpHにおける抗原添加前後での蛍光強度変化を測定したところ、小さいながらもpH依存性を示し、抗原応答蛍光変化を増強できる可能性があることが示された。また、蛍光標識により抗原結合活性が低下する可能性が懸念されたことから、蛍光標識後の抗原結合活性をELISAにより評価して、蛍光変化と比較した。その結果、蛍光標識後も未標識のものと同程度の抗原結合活性を有しており、蛍光標識が抗原結合に与える影響が十分に小さいことが確認された。さらに、N末端蛍光標識抗体をリアルタイム検出に利用する場合に応答速度が十分でない可能性も懸念されたことから、抗原添加後の蛍光応答速度を評価した。その結果、秒単位でのリアルタイム検出には必要十分な応答速度を示すことが確認できた。以上の検討を通じて、N末端蛍光標識抗体の持つ様々な特性を評価して、今後の応用可能性を拡げることができた。

本研究では、既存のIgG抗体のN末端を特異的に蛍光標識することで、蛍光応答性抗体を作製する新規手法を開発した。弱酸性条件下で蛍光標識アルデヒドをIgG抗体と反応させることで、N末端特異的に蛍光基が付加され、得られたN末端蛍光標識抗体は、抗原の結合に伴って蛍光強度変化を示すことを明らかにした。また、FRETと蛍光消光解消を組み合わせることで、抗原を蛍光強度比の変化として検出可能な二重標識蛍光応答性抗体を合成すること、および、タグ化タンパク質の無細胞翻訳系での発現をリアルタイム検出することも可能であった。現状では、蛍光強度変化があまり大きくない場合が多いため、引き続き、抗原依存的な蛍光強度変化を引き起こさせるための条件の最適化を進める。また、細胞イメージングへの応用も試みる。本研究で確立された手法は、迅速簡便な抗原の検出が可能であり、抗原が低分子量であっても適用可能となるメリットがある。今後は、本手法の有効な応用方法を検証するとともに、蛍光強度変化をさらに増大させるよう改良を進める必要がある。また、細胞イメージングへの応用も試みているが、まだ十分な結果が得られていないため、さらなる検討を行う予定である。生体関連化学試薬の使用量が当初の見込みより少なかったため物品費に差額が生じた。また旅費は所属機関の経費等を利用できたため使用しなかった。雇用した研究補助員が産休を取得したために研究の進行が遅れており、次年度も研究を継続して行うことにした(補助事業期間延長承認済み)。試薬購入のための物品費、成果発表のための旅費、蛍光標識抗体の合成に関する実験補助のための人件費に充当して使用する。研究を延長して行うため、研究補助員の人件費に充当する。
末梢神経閾下刺激が大脳皮質抑制系へ及ぼす影響の解明と臨床応用－脳磁図を用いた検討

本研究では,微弱な末梢神経連発刺激を用いて,大脳皮質の抑制系の生理学的機序を探索し,評価法を確立することを目的とした.評価には,時間空間分解能に優れる脳磁図を用い,テスト刺激の直前に微弱な先行刺激を付加することにより,体性感覚領域の皮質内抑制や半球間抑制を評価できる可能性を見出した.また,これらの評価法を利用してリハビリテーションアプローチを検討し,運動付加が体性感覚野の半球間抑制を調整する可能性を示した.末梢から感覚閾下での微弱な感覚刺激を呈示することで、大脳皮質感覚野の抑制性介在ニューロンの局所回路を活性化させる可能性がある。本研究では、時空間分解能に優れる脳磁図を用いて、微弱な感覚刺激が大脳皮質へ与える生理学的機序を検討し、体性感覚障害に対する新たなリハビリテーションアプローチとしての応用を検討することを目的としている。平成27年度は、1つ目の研究テーマである「微弱な末梢感覚刺激が大脳皮質へ与える生理学的機序の検討」に関する研究を主に行った。正中神経刺激の直前(0.1秒前)に感覚閾値程度の微弱な神経刺激を先行させることで次の刺激に対する脳磁場応答が減弱し、この減衰が慣れや疲労ではなく、積極的な抑制過程を反映している可能性があるとした先行研究(Nakagawa K et al., NeuroImage, 2014)を基に、その減衰が神経伝達のどの時点から生じるのか検討した。具体的には、正中神経刺激の直前に、第一次体性感覚野までの神経伝達がオーバーラップしない尺骨神経刺激を先行させることでも同様の現象が生じるのか確認した。結果、同様の脳磁場応答の減衰が生じることを見出し、この評価方法が末梢レベルではなく、大脳皮質の局所抑制回路の働きを反映する可能性を示した。現在は、臨床応用に向けて、どの程度の刺激で抑制回路を活性化できるのか、検討を始めている。なお、本年度の研究成果は、神経生理学領域(第17回ヒト脳機能マッピング学会)やリハビリテーション学領域(第50回日本理学療法学学術大会)の国内学会で発表した。一つ目の研究テーマに関しては、脳磁場応答の計測・国内学会での発表と行うことができ、順調に進展した。しかし、平成27年度7月に研究代表者の異動があった。それに伴い、期間の後半は、新たな研究環境の整備や研究戦略に多くの時間を費やした。感覚閾値および閾下の微弱な末梢神経刺激は、大脳皮質での抑制性ニューロンを活性化させる可能性がある。本研究では、末梢からの微弱な感覚刺激を呈示することで、大脳皮質感覚野へ与える影響およびその生理学的機序を検討し、さらには新たな感覚障害に対するリハビリテーションアプローチを考案することを目的としている。評価には、時空間分解能に優れる脳磁図を用い、一次体性感覚野から二次体性感覚野に至る神経活動を詳細に解析する。平成27年度には、末梢神経刺激の直前に微弱な刺激を先行させることで、刺激に対する脳磁場応答が減弱することを報告しており、この手法により、大脳皮質抑制機構を評価できる可能性を見出した。平成28年度は、リハビリテーションアプローチへの応用を目指し、持続的な感覚閾下末梢刺激の呈示が脳磁場応答へ及ぼす影響を検討した。その結果、一指に持続的に感覚閾下の電気刺激を呈示しながら、隣接する指に閾上の電気刺激を与えると、刺激により誘発される脳磁界が減衰することを確認した。これは、抑制性介在ニューロンの働きによるものと考えられ、微弱な末梢電気刺激を与えることで感覚入力を調整できる可能性が示された。今後は、離れた部位への刺激および対側肢への刺激等の影響を検討し、その生理学的機序、リハビリテーション応用に関して検討する予定である。平成28年度までの研究成果は、第51回日本理学療法学術大会シンポジウム内でまとめて発表した。平成28年度には、リハビリテーションアプローチに関する情報収集のため、様々な学会・研究会に参加した。また、平成27年度に研究代表者の所属先の変更があり、平成28年度からは、教育等研究以外の業務に携わることが多く、研究に対する時間を十分に確保できなかった。さらに、刺激方法に関する検討に多くの時間を有した。そのため、当初の予定と比較して、研究の進行がやや遅れている。本研究では,微弱な末梢神経連発刺激を用いて,大脳皮質の抑制系の生理学的機序を探索し,評価法を確立することを目的とした.最終年度では,主に半球間抑制に対する評価手法の確立,さらにはその評価方法を用いたリハビリテーションアプローチの検討を行った.半球間抑制の評価には両手の電気刺激を用い,片側刺激の直前に反対側刺激を先行させることにより,一次体性感覚野のMEG応答に及ぼす影響を検討した.結果,単発刺激に比べ,反対側へ先行刺激(C-T間隔:33ms,50ms)を与えた場合,右一次体性感覚野の応答が有意に減弱し,末梢神経連発刺激により,一次体性感覚野での半球間抑制が評価できる可能性が示された.さらに,運動付加が半球間抑制に与える影響を検討した.一側の等尺性運動を遂行した条件では,遂行しない条件に比べて,顕著な半球間抑制が生じない結果となった.

この結果は,運動介入を行うことにより,体性感覚野の半球間抑制を調整できる可能性を示唆しており,リハビリテーションアプローチの考案において重要な知見であると思われる.研究内容は,国内学会(日本臨床神経生理学会,日本生体磁気学会)で発表するとともに,その成果の一部は著書「再生医療とリハビリテーション」,国内外論文に掲載した.本研究では,微弱な末梢神経連発刺激を用いて,大脳皮質の抑制系の生理学的機序を探索し,評価法を確立することを目的とした.評価には,時間空間分解能に優れる脳磁図を用い,テスト刺激の直前に微弱な先行刺激を付加することにより,体性感覚領域の皮質内抑制や半球間抑制を評価できる可能性を見出した.また,これらの評価法を利用してリハビリテーションアプローチを検討し,運動付加が体性感覚野の半球間抑制を調整する可能性を示した.今後は、本年度の研究結果を生かして、「末梢感覚刺激が大脳皮質へ与える生理学的機序の検討」に関する研究を進める予定である。特に、どのような刺激の付加が、主観的感覚および大脳皮質抑制系へ影響を及ぼすのか検討したい。さらに、これらの刺激を用いたリハビリテーション戦略に関しても検討していきたい。平成29年度は、平成28年度までの研究結果を生かし、実際に感覚障害を呈する患者へのリハビリテーション応用を目指した、介入方法の検討を行いたい。具体的には、微弱な刺激を対側肢へ呈示することで、半球間抑制を調整できるかどうか検討する予定である。さらには、これまでの研究結果をまとめて学会発表、論文発表を行う予定である。リハビリテーション本年度は、研究代表者の所属機関の異動があった。それに伴い、当初の資金計画との差が生じた。アイソレータなどの新たな研究環境で必要となった機器の購入に費用を捻出した一方、環境整備に時間がかかり、計測に関わる謝金等で不使用額が生じた。本年度は、海外を含めた多くの学会・研究会に参加したため、旅費を多く捻出した。一方、人件費に関しては、ボランティアに協力いただいたため、不使用額が生じた。本年度は、主に新たな研究環境の整備、国内学会旅費に予算を使用した。次年度は、主観的感覚計測機器や消耗品の購入、国内外学会旅費、研究協力者への謝金、論文投稿費等への計上を予定している。平成29年度も研究調査、研究発表のため、海外を含めた学会出張を予定している。次年度使用額は、出張旅費としての使用を計画している。
ＭｇＢ２等高温超伝導線材における超伝導接続の研究

二ホウ化マグネシウム(MgB2)は2001年に日本で超伝導特性が発見された物質である。現在、いくつかの会社が1kmを越えるような線材を作製し、販売するに至っている。しかしながら、実際の超伝導マグネットや送電線として利用するためには全長で数十km級の線材が必要となる。そのような中、線材同士の超伝導接続技術は実用化のためには欠かすことの出来ない技術である。超伝導接続では超伝導線材の中の超伝導体同士において超伝導電流経路を形成する必要があり、接合界面付近は不純物や欠陥が多く存在し、電流阻害要因となっている。本研究では簡易的且つ再現性の高い超伝導接続技術開発、材料科学的に重要な界面間に超伝導電流経路を確保するためのナノスケールの組織制御による超伝導接続技術の確立、さらに種々の温度域、磁場環境下での評価技術の確立を目指す事を目的とする。本年度は種々のMgB2線材において接続治具、評価装置の開発及び一度熱処理を行った試料に際して、再度熱処理を行った際の劣化挙動について調査を行った。その結果、良好な接続治具及び評価装置の作製に成功した。一方、再熱処理の線材において特性が上昇するという新たな知見を得ることが出来た。超伝導接合を行う線材は一度製品になっている場合、熱処理が行われている。その後、超伝導接合を行うための処置を行った後、再度熱処理を行う必要がある。その際に劣化が生じた場合、接合による劣化なのか熱処理による劣化なのかを確認する必要がある。このため本年度は熱処理材の再熱処理を行うことによって劣化程度を確認することを行った。その結果、当初想定に反して、2度目の熱処理によって特性が向上する線材が出てきた。そのメカニズムについては現在確認中で有り、来年度の新たな課題とした。初年度では下記のような計画を立てていた。内部マグネシウム拡散法によって作製したMgB2線材同士の接続を試みる。接続部を含んだMgB2線材の評価については、物質・材料研究機構における共通マグネット装置群等を利用し、臨界電流密度特性の評価、および当グループ保有の走査電子顕微鏡等による微細構造観察を行う。また、磁場中における磁場減衰法による超低抵抗測定については東北大学強磁場センターにあるマグネット等も必要に応じて利用する予定である。しかしながら、昨年度は種々のMgB2線材において接続治具、評価装置の開発及び一度熱処理を行った試料に際して、再度熱処理を行った際の劣化挙動について調査を行った。その結果、接続治具の設計及び製作において良好な接続部治具の作製に成功した。一方で、市販線材の再熱処理の線材において特性が上昇するという新たな知見を得ることが出来た。2度熱処理による興味深い結果が得られたため、当初予定していた接続部の作製及び評価まで進めていない。本年度は昨年度作製した治具及び評価装置を使ったMgB2線材同士の超伝導接続方法の開発を引き続き行うとともに昨年度において新たに得られてた知見である2度熱処理による特性向上のメカニズムの解明も行う。超伝導線材同士の接続に関しては開発した接続方法についてより広範な線材への適用性を検討する。熱処済線材における超伝導接続は困難且つ挑戦的な課題で有り、すでに販売が開始されている市販線材への適用について引き続き検討を行う。特に市販線材においては1つの線材の中に多数のフィラメントが埋め込まれた形状をしており、それらのフィラメント同士を接続する手法を開発する。得られた超伝導接続部を含む評価に関しては種々の温度磁場中での臨界電流測定及び磁場減衰測定を行う。また、2度熱処理による特性改善等も含めてそのメカニズム解明のため、組織観察を行っていく。得られた知見は論文及び国内、国際会議等での発表を行っていく。

その結果、当初想定に反して、2度目の熱処理によって特性が向上する線材が出てきた。そのメカニズムについては現在確認中で有り、来年度の新たな課題とした。初年度では下記のような計画を立てていた。内部マグネシウム拡散法によって作製したMgB2線材同士の接続を試みる。接続部を含んだMgB2線材の評価については、物質・材料研究機構における共通マグネット装置群等を利用し、臨界電流密度特性の評価、および当グループ保有の走査電子顕微鏡等による微細構造観察を行う。また、磁場中における磁場減衰法による超低抵抗測定については東北大学強磁場センターにあるマグネット等も必要に応じて利用する予定である。しかしながら、昨年度は種々のMgB2線材において接続治具、評価装置の開発及び一度熱処理を行った試料に際して、再度熱処理を行った際の劣化挙動について調査を行った。その結果、接続治具の設計及び製作において良好な接続部治具の作製に成功した。一方で、市販線材の再熱処理の線材において特性が上昇するという新たな知見を得ることが出来た。2度熱処理による興味深い結果が得られたため、当初予定していた接続部の作製及び評価まで進めていない。本年度は昨年度作製した治具及び評価装置を使ったMgB2線材同士の超伝導接続方法の開発を引き続き行うとともに昨年度において新たに得られてた知見である2度熱処理による特性向上のメカニズムの解明も行う。超伝導線材同士の接続に関しては開発した接続方法についてより広範な線材への適用性を検討する。熱処済線材における超伝導接続は困難且つ挑戦的な課題で有り、すでに販売が開始されている市販線材への適用について引き続き検討を行う。特に市販線材においては1つの線材の中に多数のフィラメントが埋め込まれた形状をしており、それらのフィラメント同士を接続する手法を開発する。得られた超伝導接続部を含む評価に関しては種々の温度磁場中での臨界電流測定及び磁場減衰測定を行う。また、2度熱処理による特性改善等も含めてそのメカニズム解明のため、組織観察を行っていく。得られた知見は論文及び国内、国際会議等での発表を行っていく。
住宅の維持管理としての清掃に関する研究

住宅の清掃は、住まいを美しく、清潔に暮らしていくために、必要なばかりでなく、居住者によって日常的に住宅内外の点検や小修理が行われることから、住宅の維持管理上も必要な基本的な作業である。近年、住宅の長寿化が目指されているものの、住宅そのものばかりでなく、住生活も大きく変化し、清掃は行われなくなっている。清掃をはじめとした住宅を維持管理するために、居住者がどの様な手法を用い、現在までどの様に受け継いでいるかを明らかにするため、明治以降に出版された月刊誌の掲載記事を採集し、また、伝統的住宅地における清掃をはじめとした住宅の維持管理の実態と意識を把握し、時代による変化、用具、考え方を明らかにする。あわせて、今後の住宅の維持管理に活かす方法、また、住文化的にも現代生活において引き継いでいったらよいと思われることを明らかにする。(1)月刊誌にみる清掃:対象とした月刊誌は『住宅』と『婦人之友』である。『住宅』では創刊号(1916年)から廃刊(1943年)までの28年間、また、『婦人の友』では、創刊号(1908年)から昭和期(1988)までの81年間である。清掃をはじめとした住宅の維持管理に関する記事を収集し、記述内容の分析を行った。採集した記事は『婦人の友』64件、『住宅』42件ある。その結果、『婦人之友』では、1)掃除の担当は、中流家庭の場合、女中から主婦へ移っていく様子が見える。2)住宅内の清掃場所は居住室で、掃除機が普及する以前ははたく→掃く→水拭きの順に毎日、朝食前に行われていた。住宅を美しく磨き上げることに主眼が置かれている。3)清掃は、時間や労力の管理を重視した視点で書かれ、日常生活を丁寧に営み、美しく清潔に住むことに主眼が置かれている。4)『住宅』は、労賃などの点から女中を雇用する代わりに、掃除機を用いたり、軽減するための合理的な方法を見いだそうとしている。(2)伝統的住宅における家庭清掃:調査対象地域と対象家庭は、重要伝統的建造物群保存地区である岐阜県美濃市、大阪府富田林市、岡山県高梁市吹屋および伝統的生活習慣を色濃く残している京都市中京区の1985から1987年に実施した調査家庭で、計14家庭である。その結果、1)日常の清掃は、日常用いる部屋を中心にして行われて、日常の清掃範囲は縮小の傾向である。用具は、掃除機ばかりでなく、使い慣れて軽い箒、はたき、雑巾が使い続けられている。京都の「かどはき」を除いて、朝食後に、1090分かけて行っている。夫婦が協力して行う家庭もみられる。2)家庭内の清掃は、しなければならないものとしており、業者を利用ることは考えられていない。3)調査対象住宅の内装、外装材は無垢材であるため、新築時以降の継続した清掃習慣が材の艶を出し、汚れを取りやすくし、丁寧に住みこなしている様子である。生活習慣の積み重ねの大切さを感じさせられる。

用具は、掃除機ばかりでなく、使い慣れて軽い箒、はたき、雑巾が使い続けられている。京都の「かどはき」を除いて、朝食後に、1090分かけて行っている。夫婦が協力して行う家庭もみられる。2)家庭内の清掃は、しなければならないものとしており、業者を利用ることは考えられていない。3)調査対象住宅の内装、外装材は無垢材であるため、新築時以降の継続した清掃習慣が材の艶を出し、汚れを取りやすくし、丁寧に住みこなしている様子である。生活習慣の積み重ねの大切さを感じさせられる。住宅の清掃は、居室を美しくし、清潔な暮らしのために必要なばかりでなく、居住者によって日常的に住宅内外の点検や小修理なども行われることから、住宅の維持管理上も必要な基本的な作業である。近年、住宅の長寿化が目指されているものの、住宅そのものばかりでなく住生活も大きく変化し、清掃は行われにくくなっている。清掃をはじめ家庭生活に関する伝承が廃れ、知恵が受け継がれ難くなっていることから、居住者が住宅の維持管理にどのように関わっていけばよいのかを住宅の清掃をとおして明らかにするするため、明治以降に出版された月刊誌の掲載記事を採取して、清掃や住宅の維持についての考え方を明らかにする。対象とした月刊誌は『住宅』と『婦人之友』である。採取時期は、『住宅』では創刊号(1916年)から廃刊(1943年)までの28年間、また、『婦人之友』では創刊号(1908年)から昭和期(1988年)までの81年間である。清掃をはじめとした住宅の維持管理に関する記事を収集し、記述内容の分析を行った。清掃についての考え方、担当者、清掃場所、清掃方法、その他清掃や維持管理に関することを分析軸として検討を行った。『婦人之友』で採集した清掃関連の記事は64である。(1)掃除の担当は、中流家庭の場合、女中(昭和10年代にお手伝いさんに変更)であったが、女中難や女中への躾が難しくなって、主婦へ移ってゆく様子と、家族へ分担する方向が見える。(2)住宅内での清掃場所は、主に居住室、縁側の畳や板の間、浴室、便所、窓ガラスであり、掃除機が普及する以前は、はたき、箒、雑巾を用いて、はたく→掃く→水拭きの順に、毎日、朝食前に行っていた。(3)掃除用具ごとの準備数、置き場所、扱い方及び手順について図示され詳しい説明があるので、掃除への取り組みや清掃技術については記事を通して実際の生活にすぐ役立つ学習ができるようになっている。(4)「おから(卯の花)」を用いてつや出ししたり、灰汁洗いをしており、住宅を美しき磨くことに主眼が置かれている。(5)掃除は年中、計画的に行われているので、改まって大掃除を必要としていない。以上、清掃は家事労働として捉えられ、時間や労力の管理を重視した視点で書かれている。日常生活を丁寧に営み、美しく清潔に住むことに主眼が置かれている。『住宅』は『婦人之友』に比べて掲載記事が少ない。掃除は女中の仕事であったので、労賃などの点から女中を雇用する代わりに、掃除機を用いたり、軽減するなどの合理的な方法を見いだそうとしている。また、清掃方法について具体的な記述は少ないものの住宅を扱うものからの視点が見られる。伝統的住宅において清掃をはじめとした住宅を維持管理するために、居住者がどの様な手法を用い、現在までどの様に受け継いでいるかを明らかにする。伝統的住宅地の現在まで引き継がれている清掃をはじめとした住宅の維持管理の実態と意識を把握し、時代による変化、用具、考え方を明らかにする。あわせて、今後の住宅の維持管理に活かす方法、また、住文化的にも現代生活において引き継いでいったらよいと思われることを明らかにする。
エネルギー代謝からみた悪液質の病態解明と新たな栄養療法に関する臨床的研究

がん患者の栄養不良の要因について、エネルギー代謝の観点から検討した。その結果、肺がんや消化器がん患者では、がんの進行に伴いエネルギー代謝代謝が亢進し、StageIVの患者では健常人やStageI、IIの患者に比して、有意にエネルギー消費量が増加していた。このエネルギー代謝の変化には、炎症性サイトカインのIL-6が関与していることが明らかとなった。しかし、TNF-αとの関連は確認できなかった。グレリンやレプチンの変化は食事摂取量に影響せず、血中IL-6レベルとと食事摂取量との間に負の相関がみられた。がん患者では、エネルギー代謝の変化を考慮し、病期に応じた栄養量の設定が重要であると考えられた。肺癌患者26名について間接熱量測定を施行し、健常人15名と比較した。その結果、stage3、stage4の肺癌患者では安静時エネルギー消費量が健常人に比べて高いことが確認された。また肺癌の進行に伴い呼吸商が低値となり、肺癌患者では脂質の燃焼量が増加していることが確認された。以上のように、肺癌患者ではエネルギー代謝が変化することが明らかとなった。さらに、体重減少や低アルブミン血症などの低栄養状態も癌の進行に伴い顕著となり、栄養状態の悪化にはエネルギー代謝も関連することが確認された。安静時エネルギー消費量は、血清の炎症性サイトカインIL-6、TNF-αレベルと有意な正の相関が認められた。この結果から、肺癌患者のエネルギー代謝の変化には炎症性サイトカインが関与していることが確認できた。一方、食欲と関連する液性因子であるグレリン、レプチンはbody mass index(BMI)と有意な関連が示された。すなわち、レクチンはBMIと正の相関が、活性型グレリンはBMIと負の相関があり、これらの食欲関連因子の分泌は体重の変化によって調整されていることが示唆された。しかし、レプチンやグレリンと安静時エネルギー消費量、呼吸商との間には有意な関連は認められなかった。同様の研究は食道癌、胃癌、大腸癌、膵癌においても開始している。消化器癌においても、進行癌患者ではエネルギー代謝が変化する傾向が示されており、炎症性サイトカインとの関連について、症例を重ねて検討する予定である。肺がん患者28名(男性22名、女性6名、年齢68±10歳)について、身体計測、血液生化学検査、エネルギー代謝、血中炎症性サイトカイン(IL-6、TNF-α)、レプチン、グレリンレベルを測定した。安静時エネルギー消費量(REE)、呼吸商(RQ)はミナト医科学エアロモニターAE300Sを用いて測定し、健常人19名(男性9名、女性10名、年齢65±9歳)とも比較検討した。その結果、肺がんの病期が進行するにつれてREE/基礎エネルギー消費量(BEE)は亢進する傾向にあった。IL-6とREE/BEEの間には正の相関を、喫食量との間には負の相関を認めた。一方、TNF-αとREE/BEE、喫食量の間には関連はみられなかった。BMI、体脂肪率が低いほどレプチン値は有意に低く、活性グレリン値は有意に高かったが、喫食量との関連はみられなかった。IL-6と喫食量が負の相関を示したことから、IL-6がレプチン様作用として喫食量を低下させた可能性が示唆された。一方、消化器がん33例(食道がん9例、胃がん11例、膵臓がん7例、大腸がん6例)についてもREEの測定を行ない、同時にTNF-α、IL-6、レプチン、グレリン濃度を測定した。不応性悪液質患者3例を除外した30例を病期別に群分けして解析した。その結果、消化器がん患者は、病期の進行に伴い低栄養状態の割合が増加した。また、病期が進行するにつれてREE / BWが亢進した。血中TNF-α濃度は、病期の進行に伴って増加する傾向がみられた。血中IL-6濃度は、StageI+II期、III期と比較してIV期で有意に高値を示し、血中の炎症性サイトカインの増加に伴いREEが亢進するとの結果が得られた。血中レプチン・グレリン濃度とREEとの間に関連はみられなかった。Stageが進むにつれてエネルギー代謝が亢進し、これにはIL-6、TNF-αの関与が示唆された。肺がん患者については、すでに目標症例数に達し、解析した結果は英文誌J Clin Biochem Nutrに投稿し、掲載可となっている。消化器がん症例の検討については、目標症例数の70%程度であるが、一定の傾向は得られており、3年目には測定と解析を終える計画である。【肺がん患者のエネルギー代謝と栄養病態】2014年6月以後に滋賀医科大学附属病院にて治療された肺がん患者26名(男性20名、女性6名、年齢68±11歳)を対象とした。手術や化学療法前にエネルギー代謝測定、生化学検査、炎症性サイトカイン(IL-6、TNF-α)、レプチン、グレリンの測定を行った。安静時エネルギー消費量(REE)、呼吸商(RQ)は間接熱量計を用いて測定し、健常人15名(男性9名、女性6名、年齢51±18歳)とも比較検討した。その結果、肺がん患者では健常人と比較し、REE/基礎エネルギー消費量(BEE)は有意に高値であった。

RQは有意に低値を示し、脂質の燃焼が亢進していた。また病期が進行するにつれてREE/BEEは亢進する傾向にあり、REE/BW、REE/BEEとIL-6、TNF-αとの間には正の相関を、半年間の体重変化率とは負の相関を認めた。一方、BMIが高いほどレプチン値は有意に高く、活性グレリンは低い傾向にあった。この結果から、肺がん患者では病期が進行するにつれエネルギー代謝が亢進し、これには炎症性サイトカインの関与が示唆された。【消化器がん患者のエネルギー代謝と栄養病態】2014年7月以降の消化器がん入院患者のうち、代謝に影響のある併存疾患を有する者を除き37例(食道癌11例、胃癌12例、膵臓癌5例、大腸癌9例)を対象とした。検討項目は肺がんの研究と同様である。その結果、StageIVの患者において高度の栄養不良を有する割合が大きく、喫食量が低下していた。REE/体重、REE/除脂肪組織量は健常人とほぼ同等であったが、病期の進行に伴いREE/BW、REE/FFMが高値を示した。また、血液中のIL-6濃度、TNF-α濃度は、StageIV期で有意に高値であり、エネルギー代謝の変化に炎症性サイトカインが関与することが明らかとなった。がん患者の栄養不良の要因について、エネルギー代謝の観点から検討した。その結果、肺がんや消化器がん患者では、がんの進行に伴いエネルギー代謝代謝が亢進し、StageIVの患者では健常人やStageI、IIの患者に比して、有意にエネルギー消費量が増加していた。このエネルギー代謝の変化には、炎症性サイトカインのIL-6が関与していることが明らかとなった。しかし、TNF-αとの関連は確認できなかった。グレリンやレプチンの変化は食事摂取量に影響せず、血中IL-6レベルとと食事摂取量との間に負の相関がみられた。がん患者では、エネルギー代謝の変化を考慮し、病期に応じた栄養量の設定が重要であると考えられた。肺癌患者を対象とした研究は目標症例数の80%以上がエントリー出来ており、健常人についても測定は順調に進んでいる。消化器癌患者のエントリーは目標症例数の半分以下であるが、2年目にはほぼ達成できると見込みである。肺がん症例を対象とした研究については、3年目に論文掲載の予定である。消化器がん症例についても、すでに日本臨床栄養学会に抄録を応募したところであり、解析も開始している。臨床栄養肺癌に対する研究については、残り数例のエントリーを得た後に研究結果を解析し、論文化する計画である。消化器癌患者のエントリーは肺癌患者に遅れて始まったが、2年目には目標症例数に達する見込みであり、肺癌と消化器癌の比較も可能になると考えている。
矩形流路内の熱対流におけるロールの非線形相互作用と非定常化条件の縦横比依存性

水平におかれた矩形流路に吹き抜け流を流し,鉛直方向に温度勾配を課したときの流れについて解析した.熱伝導状態の線形安定性に関する既存の研究結果から,温度勾配の強さに比例するパラメタであるレイリー数が対流の発生する臨界値に近い場合,発生する対流としては,流路の縦横比に応じて(流路の中心に対して)対称な流れ,反対称な流れ,そして何の対称性も持たない流れの3種類があることが予想される.前年度は,流路の縦横比(幅/高さ)を1または2に固定して対称な流れと反対称な流れについて解析したが,本年度は縦横比の値を1-6程度まで広く変化させ,対称および反対称な非線形2次元定常対流を求め,これによる熱伝達率の縦横比依存性を調べた.また,非線形2次元定常対流の2次元擾乱に対する線形安定性も調べた.作動流体は空気とし,側壁の条件は完全熱伝導条件と完全断熱条件の両方を考えた.その結果,固定されたレイリー数と縦横比に対して,複数の種類の2次元定常対流解を求めることができた.また,対称な解または反対称な解に限った場合,複数の解のなかでヌッセルト数の1番高い解が2次元微小擾乱に対して安定であることがわかった.また,ヌッセルト数の1番高い解のみに着目した場合,おおまかに言えば,熱伝達率は縦横比の増加関数であるものの,熱伝達率が縦横比に対して単調増加でなくなるような縦横比の範囲もあることがわかった.水平におかれた矩形流路に吹き抜け流を流し,鉛直方向に温度勾配を課したときの流れについて解析した.熱伝導状態の線形安定性に関する既存の研究結果から,温度勾配の強さに比例するパラメタであるレイリー数が対流の発生する臨界値に近い場合,発生する対流としては,流路の縦横比に応じて(流路の中心に対して)対称な流れ,反対称な流れ,そして何の対称性も持たない流れの3種類があることが予想される.本年度は,対称あるいは反対称な流れについて解析した.まず,流路の縦横比が主に1または2の場合について,擾乱の非線形相互作用によって生成される2次元定常熱対流を数値的に求め,この対流による熱伝達率の変化を調べた.広い範囲のプラントル数(0.71から100)とレイリー数の値に対して,流路の上面と下面におけるヌッセルト数の分布とそれらの平均値を調べたところ,縦横比が2の流路の方が,1の場合よりもヌッセルト数が高くなることがわかった.また,側壁が完全断熱の場合の方が,完全伝導の場合よりもヌッセルト数が高くなることがわかった.次に,縦横比が2の場合について,対流の非定常化条件を調べた.プラントル数を0.71(この値は空気に対応している)に固定して,2次元定常熱対流の3次元非定常擾乱に対する線形安定性を数値的に調べ,2次元定常熱対流が3次元非定常対流へ遷移する条件,すなわち,レイノルズ数ーレイリー数平面における2次元定常対流の安定境界を特定した.水平におかれた矩形流路に吹き抜け流を流し,鉛直方向に温度勾配を課したときの流れについて解析した.熱伝導状態の線形安定性に関する既存の研究結果から,温度勾配の強さに比例するパラメタであるレイリー数が対流の発生する臨界値に近い場合,発生する対流としては,流路の縦横比に応じて(流路の中心に対して)対称な流れ,反対称な流れ,そして何の対称性も持たない流れの3種類があることが予想される.前年度は,流路の縦横比(幅/高さ)を1または2に固定して対称な流れと反対称な流れについて解析したが,本年度は縦横比の値を1-6程度まで広く変化させ,対称および反対称な非線形2次元定常対流を求め,これによる熱伝達率の縦横比依存性を調べた.また,非線形2次元定常対流の2次元擾乱に対する線形安定性も調べた.作動流体は空気とし,側壁の条件は完全熱伝導条件と完全断熱条件の両方を考えた.その結果,固定されたレイリー数と縦横比に対して,複数の種類の2次元定常対流解を求めることができた.また,対称な解または反対称な解に限った場合,複数の解のなかでヌッセルト数の1番高い解が2次元微小擾乱に対して安定であることがわかった.また,ヌッセルト数の1番高い解のみに着目した場合,おおまかに言えば,熱伝達率は縦横比の増加関数であるものの,熱伝達率が縦横比に対して単調増加でなくなるような縦横比の範囲もあることがわかった.
多自由度効果-多体効果を取り入れた有限温度BECの理論構築

ボース・アインシュタイン凝縮体での一粒子励起と集団励起に対する多体効果・多自由度効果について議論した.ボース・アインシュタイン凝縮体に特有と考えられている一粒子励起と集団励起の一致性を有限温度で議論し,その過程でボース・アインシュタイン凝縮体中の多重励起に起因する一粒子励起のサテライトピークを見出した.また,対称性が明示的に破れた多自由度ボース・アインシュタイン凝縮体におけるWard-高橋恒等式を導出した.本研究では,多自由度効果-多体効果を取り入れた有限温度BECの理論構築を目標とする.今年度は,多体効果を取り入れた有限温度BECについて研究を行った.超流動液体ヘリウムでは,rotonやmaxonの状態密度が異常に大きいためそれらの散乱効果や束縛状態といった多粒子励起状態が密度応答関数に大きな影響を及ぼす.一方,冷却原子気体の原子のBECやmagnonなどの準粒子のBECではこれらのrotonやmaxonがないため,従来の考え方では多粒子励起状態は効いてこないと予想される.しかしながら,本研究ではその予想を覆し,多体効果を含んだ媒質中での凝縮体と準粒子の相互作用効果によって,1粒子励起スペクトルと密度応答関数に多粒子励起状態の効果が現れることを明らかにした.また,有限温度における1粒子励起と密度応答関数のスペクトルの関係を数値計算で議論した.極低温ではそれらのスペクトル関数のピークが,絶対零度で知られているるように一致するが,温度が上昇し転移温度に近づくにつれ,凝縮体密度の減少により1粒子励起と集団励起の混合が弱くなり,その一致性がなくなることを明らかにした.これらの結果はアメリカ物理学会でも発表し,現在論文を投稿中である.多自由度効果に関しては,内部自由度を持つBECに対して成立する厳密な関係式の導出に注力し,現在その1つに関して導出をほぼ終えた状況である.また,実際の物理系への適用も進めており,論文を執筆している最中である.多体効果を取り入れた有限温度BECについて計算結果を考察することで,当初予期していた以上に新たな切り口が見えた.また,多自由度効果と多体効果を入れた有限温度BECの理論構築において,当初は近似理論の枠組みを作る予定であったが,研究を進める中で当初予期していなかった厳密な恒等式を導出する着想を得た.これらの観点からみれば研究は予想以上に進展している.研究期間のうち初年度は,多体効果を取り入れた有限温度BECの研究について,一粒子Green関数と密度応答関数に対する多体効果の影響を解析した.超流動液体ヘリウムではrotonやmaxonの状態密度が発散するため,これらの素励起の多重散乱により,密度応答関数に多粒子励起構造があらわに効いてくることが知られている.一方,冷却原子気体では,そのような素励起の構造がないため,多粒子励起は顕著に効いてこないと予想される.本研究では,ボース・アインシュタイン凝縮(BEC)と密度揺らぎの効果によって,この多粒子励起の影響がまず一粒子励起に繰り込まれ,それがさらにBECの効果によって集団励起へと効いてくること,そのような効果が両スペクトル関数のサテライトピークとして現れることを示した.次年度(最終年度)は,多自由度効果を取り入れたBECにおける厳密な関係式を導出した.一成分BECでは,U(1)対称性が自発的に破れるという概念の元,gaplessな南部・ゴールドストーンモードが現れる.このgapless性を満たすための条件式は,Hugenholtz-Pinesの定理として知られている.Spinor BEC系では外部磁場により対称性が明示的に破れ,そのようなgaplessモードの中にはenergy gapを獲得するものもある.このような系に対しても適用可能な,多自由度BECで成立するWard-高橋恒等式を導出することに成功した.それをspinor BECに適用し,spinor BECにおけるHugenholtz-Pinesの定理を導出した.ボース・アインシュタイン凝縮体での一粒子励起と集団励起に対する多体効果・多自由度効果について議論した.ボース・アインシュタイン凝縮体に特有と考えられている一粒子励起と集団励起の一致性を有限温度で議論し,その過程でボース・アインシュタイン凝縮体中の多重励起に起因する一粒子励起のサテライトピークを見出した.また,対称性が明示的に破れた多自由度ボース・アインシュタイン凝縮体におけるWard-高橋恒等式を導出した.多自由度効果を取り入れた理論の構築を今後二つの柱で進めていく.一つは近似理論の枠組みの構築であり,もう一つは厳密な関係式の導出である.一つ目の近似理論の構築は,ボトムアップ形式の見通しは立っているが未完成である.それらを整備すると同時に,汎関数経路積分によりトップダウン形式でも理論形式を整備し,理論の精密化を行う.また,厳密な関係式の導出については証明の最後の詰めを行い,さらなる拡張を行いたい.凝縮系物理,冷却原子気体当初予定したよりも物品費と旅費が高くなったが,その分,予定していた英文校閲に対する費用を削減し節約することで,当初よりも全体の支出がかえって少なくなったため.次年度の研究に必要な物品の購入,または研究成果を発表するための旅費として使用する予定である.