hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
転写因子AML1(PEBP2αB)の転座型異常による白血病発症の分子機構

当該研究ではAML1による造血制御作用の分子基盤や、染色体相互転座によって形成される融合型AML1遺伝子産物の造血器腫瘍発生における役割について、マウスES細胞を用いた実験システムや遺伝子改変マウスの解析によって検討し、下記の結果を得た。1.AML1の造血発生における生物活性はその転写活性化ドメインに依存するが、転写抑制ドメインには依存しないことを、造血レスキュー実験によってin vitroだけではなくin vivoにおいても明らかにした。2.AML1の遺伝子座には近位と遠位の2つのプロモータが存在し、それぞれ固有の第1コーディング・エクソンをもちいてAML1bとAML1cの2つのアイソフォームが産生されるかたちでその発現が制御される。当該研究においてマウスAML1cアイソフォームの新規クローニングに成功した(GenBank : AF345649)。そして、AML1bとAML1cは、造血初期発生過程においてそれぞれ異なった転写制御を受けていることを明らかにした。3.t(8;21)転座によるAML1-MTG8融合遺伝子をノックインさせたES細胞クローンはキメラマウス個体において定常造血に貢献することができた。しかしながら、このノックインES細胞はキメラマウスの正常ライフスパン内では白血病化を生じず、この融合遺伝子は造血器腫瘍発生において必要となるものの、十分とはならないことが示された。
キラル識別および生体分子検出のための有機単分子膜修飾電界効果トランジスタの開発

迅速かつ簡便な測定,デバイスの小型化・集積化,および安価な大量生産が可能といった特徴を有する電界効果トランジスタ(FET)は,医療用診断チップとしての応用が期待されている.FETは原理的に,反応検出場であるゲート上における電荷量変化を検出する.FETの検出ターゲットとして,マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)というタンパク質分解酵素を選定した.MMPは癌発生の初期最階において細胞膜表面に発現し,細胞基底膜を構成する各種コラーゲン,プロテオグリカン,糖タンパク質などを分解する.ここで,発現初期段階のMMPをFETにより検出することで,癌治療の指針が早期かつ簡便に得られるツールの確立が可能になると考えられる.本年度はMMPの検出に向けて,糖タンパク質の一種であるフィプロネクチン(FN)と,FN分解能を有するMMP-2の組み合わせに着目して検討を進めた.具体的には,負電荷を有するFNをゲート上に固定化後,MMP-2を添加することでFN分解反応を起こし,それに伴うゲート上の負電荷消失をFET応答として検出する手法を試みた.まず,3-アミノプロピルトリエトキシシランの自己組織化単分子膜,架橋剤グルタルアルデヒドを修飾したSiO_2基板上にFNを添加後,原子間力顕微鏡,X線光電子分光法,エリプソメトリー,蛍光測定を行い,FNの固定化を確認した.またFN添加後のFET応答から,FN由来の負電荷が検出可能であることが示された.さらにFN固定化ゲートFETにMMP-2を添加後,ゲート上の負電荷量減少に由来すると考えられる応答が観測された.以上の成果に関して,国際学会(Biosesors2012)において口頭発表を行う予定である.高感度な検出,迅速かつ簡便な測定,デバイスの安価な大量生産が可能といった特徴を有する電界効果トランジスタ(FET)を用いて,アミノ酸のキラリティーを識別可能とするFETキラルセンサの開発に関する研究を行った.FETのSiO_2ゲート上に,チオール基末端を有する3-メルカプトプロピルトリメトキシシランの自己組織化単分子膜を修飾し,これを密着層として蒸着Au膜を成膜後,キラルな分子であるホモシステインの単分子膜を修飾することにより,キラル識別場を構築した.この単分子膜上において,キラル選択的なCu錯体形成反応に伴う正電荷の増加を検出することにより,フェニルアラニンやトリプトファンなどのアミノ酸のキラル識別に成功した.さらに,これまでの検討において識別に成功しているアラニン(Ala)を用いて,界面における錯体形成に関与する因子に着目し,金属イオン種および電解質pHの影響に関して検証した.その結果,CuイオンがCoやNiなど他の金属イオンと比較して最もAlaに対するキラル識別能が高いこと,またpH5.5において特異的な応答が観測されることがそれぞれ示された.これらの成果を,国際学会3件(7th Asian Conference on Electrochemistry, The Eight International Symposium on Electrochemlcal Micro & Nanosystem Technologles, 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies)において発表し,本センサのキラル識別能発現に関する知見を得た.以上の成果を論文にまとめて投稿し,Electrochimica Acta誌への2011年度の掲載が決定した.迅速かつ簡便な測定,デバイスの小型化・集積化,および安価な大量生産が可能といった特徴を有する電界効果トランジスタ(FET)は,医療用診断チップとしての応用が期待されている.FETは原理的に,反応検出場であるゲート上における電荷量変化を検出する.FETの検出ターゲットとして,マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)というタンパク質分解酵素を選定した.MMPは癌発生の初期最階において細胞膜表面に発現し,細胞基底膜を構成する各種コラーゲン,プロテオグリカン,糖タンパク質などを分解する.ここで,発現初期段階のMMPをFETにより検出することで,癌治療の指針が早期かつ簡便に得られるツールの確立が可能になると考えられる.本年度はMMPの検出に向けて,糖タンパク質の一種であるフィプロネクチン(FN)と,FN分解能を有するMMP-2の組み合わせに着目して検討を進めた.具体的には,負電荷を有するFNをゲート上に固定化後,MMP-2を添加することでFN分解反応を起こし,それに伴うゲート上の負電荷消失をFET応答として検出する手法を試みた.まず,3-アミノプロピルトリエトキシシランの自己組織化単分子膜,架橋剤グルタルアルデヒドを修飾したSiO_2基板上にFNを添加後,原子間力顕微鏡,X線光電子分光法,エリプソメトリー,蛍光測定を行い,FNの固定化を確認した.またFN添加後のFET応答から,FN由来の負電荷が検出可能であることが示された.さらにFN固定化ゲートFETにMMP-2を添加後,ゲート上の負電荷量減少に由来すると考えられる応答が観測された.以上の成果に関して,国際学会(Biosesors2012)において口頭発表を行う予定である.
大規模並列計算環境に適した新しい部分特異対計算法の開発

大規模並列計算環境に適した新しい部分特異対計算法の開発という目標に対して、平成30年度は、分割統治法の改良のための数値計算法について詳しく調べた。分割統治法の基本原理は、単独非線形方程式の求解の方法の一つであるニュートン法にある。しかし、単独非線形方程式の求解の方法には、ニュートン法以外にも、たくさんの方法が存在する。平成30年度は、その事実に着目した。特に、セカント法と挟み撃ち法は、双対の関係にあり、両者を併用することで、信頼性の高い単独非線形方程式の求解の方法を実現できることが判明した。その知見は、分割統治法の改良に止まらず、さまざまな固有値分解・特異値分解計算法の改良にも生かすことができる。具体的には、OQDS法の左特異ベクトルの直交性の改善に利用することができる。さらに、固有値分解のためのヤコビ法における固有ベクトルの直交性の改善や、特異値分解のための片側ヤコビ法・両側ヤコビ法における特異ベクトルの直交性の改善にも、活用することが可能である。より詳細に述べると、OQDS法におけるギブンズ回転や固有値分解のためのヤコビ回転をsin,cosの数値を用いて決定するとき、cos側の数値の精度が低い場合がある。そのとき、sinの数値を活用して、cosの数値をセカント法と挟み撃ち法を用いて修正する。逆に、sin側の数値の精度が低い場合、cosの数値を活用して、sinの数値をセカント法と挟み撃ち法を用いて修正する。正確には、単に修正するのではなく、恒等写像からのずれとして定式化する。平成30年度は、分割統治法以外の上記のすべての解法について、信頼性の高い単独非線形方程式の求解の方法を利用した実装を実現し、ソースコードを公開した。平成29年度は、応募書類に列挙した2つの方法のうちの櫻井・杉浦法の改良を目的として、コレスキーQR分解法、DQDS法とOQDS法を併用した方法を提案した。コレスキーQR分解法は、特異値分解の前処理にも活用できるため、研究が順調に進展しているといえる。平成30年度は、応募書類に列挙した2つの方法のうちの分割統治法の改良を目的として、単独非線形方程式の求解の方法について詳しく調べた。そこで得られた知見を利用して、OQDS法の左特異ベクトルの直交性の改善、固有値分解のためのヤコビ法における固有ベクトルの直交性の改善、特異値分解のための片側ヤコビ法・両側ヤコビ法における特異ベクトルの直交性の改善を達成し、ソースコードを公開した。平成30年度の上記の研究成果より、単独非線形方程式の求解の方法であるセカント法と挟み撃ち法の有用性について、検証できた。それは、平成31年度におこなう分割統治法の改良についての有益な指針が得られたことでもある。以上より、研究が順調に進展しているといえる。平成30年度は、その事実に着目し、信頼性の高い単独非線形方程式の求解の方法を実現するための有益な指針を得られた。平成31年度は、その指針に従って、残された分割統治法の改良について行う。その実装を公開することで、本研究の全体を完成させる。大規模並列計算環境に適した新しい部分特異対計算法の開発という目標に対して、平成29年度は、分割統治法の調査と改良を目指した。調査については、完了したが、直接的な改良については、行わなかった。理由は、分割統治法の研究が進まない場合の選択肢として計画に掲げた櫻井・杉浦法について、さまざまな改良のための知見を得られたためである。その知見を実装し、その効果を検証することに多くの時間が必要であった。加えて、櫻井・杉浦法を改良するための知見は、分割統治法を改良するためにも活用できるため、そちらを優先的に行った。具体的には、以下の研究を行った。まず、所望の特異値の数が、並列数よりも多い場合という従来からの研究テーマを見直すと、細長い長方形行列のQR分解がボトルネックになっていることが判明した。その問題を克服するため、シフト付きコレスキーQR分解を採用することを考えた。しかし、シフト付きコレスキーQR分解において、適切なシフト量を導入することは、非常に難しい問題であり、その問題の解決策を考える必要であった。それに成功すると同時に、他の応用先として、櫻井・杉浦法が存在することを認識した。櫻井・杉浦法においては、細長い長方形行列の列空間を必要とする。その前処理として、シフト付きコレスキーQR分解を利用する実装を行った。加えて、R行列から生成される上2重対角行列Bあるいはその転置行列Lに対する高速な列空間の構成法として、DQDS法とOQDS法を併用した方法を考案した。具体的には、DQDS法によってすべての特異値の値を計算し、特異値の分布を調査する。すると、列空間の次元と零空間の次元が確定する。そして、OQDS法によって零空間を計算すると、その補空間として列空間を得られる。この手法についても実装し、その性能を検証した。他の応用先として、特異値分解の前処理にも活用できるため、その実装もおこなった。

調査については、完了したが、直接的な改良については、行わなかった。そのため、計画の通りに研究を進めているとは言えない。しかし、応募書類にも記載した、別のアプローチである櫻井・杉浦法について、さまざまな改良のための知見を得られ、それらを実装し、その有効性を検証できた。加えて、櫻井・杉浦法を改良するための知見は、将来、分割統治法を改良するためにも活用できるため、研究期間の3年間全体から見た場合、おおむね順調に進展しているといえるだろう。さらに、櫻井・杉浦法を改良するための重要な技術であるシフト付きコレスキーQR分解の応用先として、多くの問題の解法が想定されるため、計画以上の進展をしているとも言えるだろう。特に、応募書類を書く段階では想定していなかった特異値分解の前処理を高速化する研究にも活用できた事実から、今後、シフト付きコレスキーQR分解がさまざまな問題の解法に応用できることが期待される。大規模並列計算環境に適した新しい部分特異対計算法の開発という目標に対して、平成30年度は、分割統治法の改良のための数値計算法について詳しく調べた。分割統治法の基本原理は、単独非線形方程式の求解の方法の一つであるニュートン法にある。しかし、単独非線形方程式の求解の方法には、ニュートン法以外にも、たくさんの方法が存在する。平成30年度は、その事実に着目した。特に、セカント法と挟み撃ち法は、双対の関係にあり、両者を併用することで、信頼性の高い単独非線形方程式の求解の方法を実現できることが判明した。その知見は、分割統治法の改良に止まらず、さまざまな固有値分解・特異値分解計算法の改良にも生かすことができる。具体的には、OQDS法の左特異ベクトルの直交性の改善に利用することができる。さらに、固有値分解のためのヤコビ法における固有ベクトルの直交性の改善や、特異値分解のための片側ヤコビ法・両側ヤコビ法における特異ベクトルの直交性の改善にも、活用することが可能である。より詳細に述べると、OQDS法におけるギブンズ回転や固有値分解のためのヤコビ回転をsin,cosの数値を用いて決定するとき、cos側の数値の精度が低い場合がある。そのとき、sinの数値を活用して、cosの数値をセカント法と挟み撃ち法を用いて修正する。逆に、sin側の数値の精度が低い場合、cosの数値を活用して、sinの数値をセカント法と挟み撃ち法を用いて修正する。正確には、単に修正するのではなく、恒等写像からのずれとして定式化する。平成30年度は、分割統治法以外の上記のすべての解法について、信頼性の高い単独非線形方程式の求解の方法を利用した実装を実現し、ソースコードを公開した。平成29年度は、応募書類に列挙した2つの方法のうちの櫻井・杉浦法の改良を目的として、コレスキーQR分解法、DQDS法とOQDS法を併用した方法を提案した。コレスキーQR分解法は、特異値分解の前処理にも活用できるため、研究が順調に進展しているといえる。平成30年度は、応募書類に列挙した2つの方法のうちの分割統治法の改良を目的として、単独非線形方程式の求解の方法について詳しく調べた。そこで得られた知見を利用して、OQDS法の左特異ベクトルの直交性の改善、固有値分解のためのヤコビ法における固有ベクトルの直交性の改善、特異値分解のための片側ヤコビ法・両側ヤコビ法における特異ベクトルの直交性の改善を達成し、ソースコードを公開した。
イオン液体中へのスパッタにより調製した複合遷移金属ナノ粒子の触媒機能

遷移金属錯体触媒を用いる炭素-炭素結合形成反応は有機合成上極めて有用であり現在広範に利用されている。一方近年、錯体系ではなくパラジウムや金等のコロイド状ナノ金属種が触媒活性を示す反応例が数多く報告され、ナノ粒子触媒の調製研究が、国内外で活発になされるようになってきた。このような背景のもと、本研究では、当該分野での新規方法論の開発を目指した。すなわち、従来の金属塩還元や高温熱分解ではなく、常温・真空下、環境調和型溶媒としてのイオン液体中へのスパッタにより遷移金属ナノ粒子を調製し、その触媒機能の調査を行った。その結果、ブチルメチルイミダゾリウム(BMI)系イオン液体中に調製したパラジムナノ粒子が水単独溶媒中におけるSuzuki-Miyauraカップリング反応に対し良好な活性を示すことを見出した。ここでは、イオン液体の対アニオンならびに添加する塩基の選択が高い活性発現のために重要であることがわかった。すなわち、対アニオンとしてヘキサフルオロホスフェート(PF6)およびビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(TFSI)のいずれも用いることができるが、後者と炭酸セシウムの組み合わせがより高い生成物収率を与えた。なお、BMI-PF6およびBMI-TFSI中で調製したパラジウムナノ粒子の平均直径はそれぞれ3.0および2.2nmであった。興味深いことに臭化アリールを用いた場合、窒素下よりも空気下でより高い活性が得られた。一方、パラジウムと金との合金化を施したナノ粒子では活性が低下する傾向が見られた。本法で調製したパラジウムナノ粒子は、炭素-水素結合置換型のMizoroki-Heck反応やSonogashiraカップリングにも良好な活性を示した。これらの反応は、Suzuki-Miuauraカップリング反応の場合とは対照的に、水中よりも非プロトン性極性有機溶媒中で効果的に進行した。
トリオキサン重合時に副生する大環状ポリオキシメチレンの生成メカニズムとその性質

大環状ポリ(オキシメチレン)(PMO)について一連の研究を行なった結果、大環状POMの生成メカニズムはラメラ表面でのトランスアセタ-ル化反応による“backーbiting"であろうと推定してきた。本研究では、仮定している大環状PMOの生成メカニズムをさらに裏付けることを主な目的とした。まず、大環状物を含まない直鎖状PMOを等温再結晶させて得た試料と、ルイス酸との固液反応を詳細に検討した結果、二倍量、四倍量大環状POMがかなりの割合で生成することを見出した。また、溶液反応においても同様に、二倍の分子量を持つ環状物が観察された。さらに、この固液反応の経時変化をGPCにより測定した結果、二倍量、および四倍量大環状POMの生成量は、反応時間と共に連続的に増加し、もとの大環状POMは、二倍量、四倍量の大環状POMに対し連続的に減少することも観察された。反応時間と共に生成量が連続的に変化すること、および三倍量大環状POMの生成は観察されないことより、二倍量、四倍量大環状POMの生成機構が、ラメラ表面において隣接した環状物同士のトランスアセタ-ル化反応であろうと推定した。また、隣接した環状物同士が反応するためには、元の大環状POMが一種のドメインを形成している必要があると考えられる。ドメインを形成するためには、連鎖反応的な要素が必要である。これらのことから、『大環状POM生成反応は連鎖的機構で進行している』と推定した。さらに、大環状POMのIRスペクトルおよびラマンスペクトルには、環状構造によるものと思われる、直鎖状POMとは異なる吸収波長のシフトが観察された。今後さらに、トリオキサン溶液重合系での大環状POMの生成についての詳細な研究を進める予定である。
完全自己整合メタライゼーション超高速CMOSの研究

本研究では、単体MOSデバイスの寄生抵抗低減プロセスとして、個別の選択Al-CVD技術、瞬時加熱型熱処理(RTA)技術を統合した「完全自己整合メタライゼーション技術」を確立し、0.1um超高速MOSデバイス作製の基礎を築く事を目指した。(1)低温N2プラズマによる自己整合バリア形成技術:高速微細MOSデバイスにおけるコンタクト抵抗低減のため、TiSi2を用いてゲート・ソース/ドレイン上で自己整合的にシリサイド化を行うTiサリサイド技術を確立し,さらにAl/Siの相互拡散を抑えるアモルファスバリア層(TiSiN層)を,窒素プラズマによるシリサイド表面窒化により自己整合的に形成する方法を確立した。バリア膜の組成、構造等を解析し、厚さ約10nmの極薄アモルファスバリア層が形成されている事、熱処理耐性、低コンタクト抵抗である事を確認した。(2)選択Al-CVD技術:TiSiNバリア形成後,引き続き同一チャンバー内で選択Al CVDを行う事により,Si/TiSi2/TiSiN/Al構造を実現した。バリア形成後,真空を破る事なく,連続的にCVD-Al堆積が可能となった為,下地膜表面自然酸化膜の影響のない極薄且つ平坦なAl膜の堆積が実現できる事を確認した。(3)完全自己整合メタライゼーションMOSFETにおける寄生抵抗低減の効果をシミュレーションにより解析し、特に、電流駆動力を要するGHz帯シリコンアナログRF素子において、選択CVD-Alを用いる事で従来構造デバイスに比較して数倍の高周波特性改善効果がある事を高周波シミュレーションにより確認した。携帯電話用高効率RF-CMOSアンプの構成を検討した。以上,本研究により「完全自己整合メタライゼーション技術」確立の見通しは得られた。本研究では,単体MOSデバイスの寄生抵抗低減プロセス技術として、個別の選択Al-CVD技術・瞬時加熱型熱処理(RTA)技術を統合した「完全自己整合メタライゼーション技術」を確立し、0.1μm超高速MOSデバイス作製の基礎を築く。初年度である平成8年度において、以下の研究を行った。(1)自己整合シリサイド/バリア形成技術:高速微細MOSデバイスにおけるコンタクト抵抗低減のため、TiSi_2を用いてゲート・ソース/ドレイン上で自己整合的にシリサイド化を行うTiサリサイド技術を確立し,さらにAl/Siの相互拡散を抑えるバリア層(TiN層)を,窒素プラズマによるシリサイド表面窒化により自己整合的に形成する方法を確立した。既に開発している選択Al CVC装置内で窒素プラズマを発生できる様プラズマ源を作成した。(2)選択Al-CVC技術:TiNバリア形成後,引き続き同一チャンバー内で選択Al CVDを行う事により,Si/TiSi2/TiN/Al構造を実現した。また,選択AlCVD成膜後の熱処理安定性について、Si/TiSi2/TiN/Al構造に電流を流し,その電気特性より熱処理安定性を評価した結果,450°C熱処理後もバリア特性は維持され,界面は安定である事を確認した。(3)完全自己整合メタライゼーションMOSFETにおける寄生抵抗低減の効果をシミュレーションにより解析し,選択CVD-Alを用いる事で従来構造デバイスに比較して数倍の速度改善効果がある事を確認した。以上,本研究は計画に沿って進展しており,「完全自己整合メタライゼーション技術」確立の見通しは立っている。本研究では,単体MOSデバイスの寄生抵抗低減プロセス技術として、個別の選択A1-CVD技術・瞬時加熱型熱処理(RTA)技術を統合した「完全自己整合メタライゼーション技術」を確立し、0.1um超高速MOSデバイス作製の基礎を築く。平成9年度において、以下の研究を行った。(1)低温プラズマによる自己整合シリサイド/バリア形成技術:

高速微細MOSデバイスにおけるコンタクト抵抗低減のため、TiSi2を用いてゲート・ソース/ドレイン上で自己整合的にシリサイド化を行うTiサリサイド技術を確立し,さらにA1/Siの相互拡散を仰えるアモルファスバリア層(TiSiN層)を,窒素プラズマによるシリサイド表面窒化により自己整合的に形成する方法を確立した。また、バリア膜の組成、構造等を解折し、厚さ約10nmの極薄アモルファスバリア層が形成されている事を確認した。(2)選択A1-CVD技術:TiSiNバリア形成後,引き続き同一チャンバー内で選択A1CVDを行う事により,Si/TiSi2/TiSiN/A1構造を実現した。バリア形成後,真空を破る事なく,連続的にCVD-A1堆積が可能となった為,下地膜表面自然酸化膜の影響のない極薄且つ平坦なA1膜の堆積が実現できる事を確認した。(3)完全自己整合メタライゼーションMOSFETにおける寄生抵抗低減の効果をシミュレーションにより解析し、特に、電流駆動力を要する高周波シリコンアナログ素子において、選択CVD-A1を用いる事で従来構造デバイスに比較して数倍の高周波特性改善効果がある事を確認した。以上,本研究は計画に沿って進展しており,「完全自己整合メタライゼーション技術」確立の見通しは立っている。本研究では,単体MOSデバイスの寄生抵抗低減プロセス技術として、個別の選択Al-CVD技術・瞬時加熱型熱処理(RTA)技術を統合した「完全自己整合メタライゼーション技術」を確立し、0.1um超高速MOSデバイス作製の基礎を築く。平成10年度において、以下の研究を行った。(1)自己整合バリア層評価:高速微細MOSデバイスにおけるコンタクト抵抗低減のためゲート・ソース/ドレイン上のTiサリサイド形成の後、さらにAl/Siの相互拡散を抑えるアモルファスバリア層(TiSiN層)を,窒素プラズマによるシリサイド表面窒化により自己整合的に形成し、そのコンタクト抵抗を評価し、従来技術と遜色ない低コンタクト抵抗が実現できる事を確認した。自己整合バリア層は、Ti-Si-N三元系からなる10nmの極薄アモルファス層である事を確認した。(2)選択Al-CVD技術:TiSiNバリア形成後,引き続き同一チャンバー内で選択Al CVDを行う際に、高速、大面積成膜が必要である。DirectLiquidInjectionを用いた有機金属原料の大量供給方法を開発し、高速成膜を可能とした。(3)高周波特性;完全自己整合メタライゼーションMOSFETの高周波特性を、シミュレーションにより解析評価した。特に、電流駆動力を要する携帯電話送信アンプの様な用途には、選択CVD-Alを用いる事で従来サリサイド構造デバイスに比較して数倍の高周波特性改善効果がある事を確認した。現存のデジタル携帯電話の規格に合致した送信アンプの回路構成、バイアス法を検討した。
非有界領域での楕円型偏微分方程式の解の積分表示の研究とその確率解析的考察

非有界領域の楕円型偏微分方程式の境界値問題であるディリクレ問題およびノイマン問題の解の積分表示の考察が目的であった。コーン、シリンダーに関しては、既に結果を得ている。別の非有界領域ストリップR^n×D(DはR^mの有界領域)上についても、特殊解の積分表示は既に得ているが一般解の具体的構成とある種の意性の問題はまだ未解決である。しかし解である調和関数の挙動の研究成果はたくさん得ることができた。すなわち、minimally thin setsはDoob等によってくわしく研究されたポテンシャル論的除外集合、rarefied setsはAhlfors, Hayman等によって関数の増大度に関する関数論的視点から研究されてきた除外集合の研究である。なめらかな領域での関数の境界近くでの振舞いの研究から出発して、Lipschitz領域やさらに一般な複雑な境界をもつ領域での関数の境界近くでの振舞いが研究されていくのが通例である。なめらかな領域の境界点である半空間での無限遠点近くでの上記二種類の除外集合に関して、そのウィナー型の判定条件とその除外集合外での正値優調和関数の振舞いについてのEssen等の研究がある。これに関してこの結果を、角をもつ領域の角にあたる、コーンの無限遠点近くでの結果に拡張し、別の意味の領域の角にあたる、無限に延びるシリンダーの無限遠点近くでの同種の結果に拡張した。また、除外集合のある種の表現に関して、コーン、シリンダーの場合の結果を得ることができた。これらの結果は、カナダの雑誌(Canadian Mathematical Bulletin)に掲載された。またアメリカの雑誌(Proc.Amer.Math.Soc., Complex variables)やチェコの雑誌(Czecho.Math.J.)に掲載されることが決まっている。非有界領域の楕円型偏微分方程式の境界値問のひとつであるディリクレ問題について、コーン、シリンダーに関しては、既に結果を得ている。別の非有界領域ストリップR^n×D(DはR^mの有界領域)上についても、特殊解の積分表示は既に得ているので一般解の具体的構成とある種の一意性の問題解決に取り組んでいる。多くの研究者との交流で、今後の展開の方向がみえてきた。また、minimally thin setsはDoob等によってくわしく研究されたポテンシャル論的除外集合、rarefied setsはAhlfors, Hayman等によって関数の増大度に関する関数論的視点から研究されてきた除外集合である。この結果のひとつは、カナダの雑誌(Canadian Mathematical Bulletin)に掲載されることが決まっている。

また、minimally thin setsはDoob等によってくわしく研究されたポテンシャル論的除外集合、rarefied setsはAhlfors, Hayman等によって関数の増大度に関する関数論的視点から研究されてきた除外集合である。なめらかな領域での関数の境界近くでの振舞いの研究から出発して、Lipschitz領域やさらに一般な複雑な境界をもつ領域での関数の境界近くでの振舞いが研究されていくのが通例である。なめらかな領域の境界点である半空間での無限遠点近くでの上記二種類の除外集合に関して、そのウィナー型の判定条件とその除外集合外での正値優調和関数の振舞いについてのEssen等の研究がある。これに関してこの結果を、角をもつ領域の角にあたる、コーンの無限遠点近くでの結果に拡張し、別の意味の領域の角にあたる、無限に延びるシリンダーの無限遠点近くでの同種の結果に拡張した。また、除外集合のある種の表現に関して、コーン、シリンダーの場合の結果を得ることができた。これらの結果は、カナダの雑誌(Canadian Mathematical Bulletin)やアメリカの雑誌(Proc. Amer. Math. Soc.)に掲載されることが決まっている。非有界領域の楕円型偏微分方程式の境界値問のひとつであるディリクレ問題について、コーン、シリンダーに関しては、既に結果を得ている。別の非有界領域ストリップR^n×D(DはR^mの有界領域)上についても、特殊解の積分表示は既に得ているので一般解の具体的構成とある種の一意性の問題解決に取り組んでいる。多くの研究者との交流で、今後の展開の方向がみえてきた。これらの結果は、カナダの雑誌(Canadian Mathematical Bulletin)に掲載された。またアメリカの雑誌(Proc.Amer.Math.Soc., Complex variables)やチェコの雑誌(Czecho.Math.J.)に掲載されることが決まっている。
可視近赤外線同時偏光観測によるガンマ線バーストの研究

ウェッジド・ダブル・ウォラストンプリズムをかなた望遠鏡の可視赤外同時カメラHONIRに装着して、ガンマ線バーストとブレーザーの追跡観測を進めた。HONIRは2017年度当初にコリメーターレンズを一新することにより、全波長域にわたって消偏光度が5%未満という優れた性能を達成している。2018年度も2017年度に引き続き、ウェッジド・ダブル・ウォラストンプリズムをHONIRの標準装着品として定常運用を継続した。この運用のための観測装置保守(冷凍機のメンテナンス、コンプレッサー修理等)を行った、HONIRを用いて、活動銀河核ブレーザーの可視近赤外線同時偏光モニターを継続した。その結果、2017年度に得られたブレーザーの偏光変動と光度変動、色変動の間の相関関係が確かめられた。HONIRを用いたガンマ線バーストの可視近赤外同時偏光観測は、2件(GRB180720B、および、GRB181110A)実施した。そのうちGRB180720Bにおいては、1時間程度のタイムスケールで変動する偏光成分が検出されており、現在、その物理機構について考察を進めている。また、1280×1280画素のInGaAs近赤外検出器の新たな試作品をかなた望遠鏡に装着して試験観測を実施した。この結果、全体的に読み出し雑音が低減していることを確認した。試験観測結果はメーカーにフィードバックした。さらに、すばる望遠鏡でガンマ線バーストの高解像度近赤外線追跡観測を行うことを計画し、そのために、補償光学システムの一環であるレーザーガイド星システムの機能強化を行った。具体的には、新しい高性能レーザー(別途購入)を空に打ち上げるための光路設計を行い、製作に必要な物品を購入した。ウェッジド・ダブル・ウォラストンプリズムを装着したHONIRの定常運用を継続し、活動銀河核ブレーザーの可視近赤外線同時偏光モニターを継続した。ガンマ線バーストの偏光観測は2件実施することができた。そのうち1件(GRB180720B)においては短時間の偏光変動が検出され、一露出型偏光観測装置の威力を発揮することができた。InGaAs近赤外検出器の開発を継続し、広島大学かなた望遠鏡に装着した試験観測の結果をメーカーにフィードバックした。また、すばる望遠鏡によるガンマ線バースト追跡観測を計画し、そのための装置整備を行った。以上の成果を判断して、当初計画通り、おおむね順調に進展していると判断できる。ウェッジド・ダブル・ウォラストンプリズムを装着した可視近赤外同時カメラHONIRを用いて、ガンマ線バーストの可視近赤外線同時偏光観測を行い、相対論的ジェットの磁場構造および放射機構の解明を試みる。強い偏光が検出された場合は、ウェッジド・ダブル・ウォラストンプリズムの一露出偏光機能を活かして、偏光の時間変動を追跡観測する。可視近赤外残光に偏光が検出されなかった場合は、上限値を算出して、ガンマ線バーストジェットの偏光特性を調べるデータとして活用する。また、活動銀河核ブレーザーの可視近赤外線同時偏光モニターを継続し、ブレーザージェットの偏光の波長依存性、時間変動、光度・色変化との相関などを調べ、統計的にジェット構造の解明を目指す。さらに、新星、X線連星、パルサーなど各種突発天体の偏光観測を実施して、偏光の観点から、これらの爆発現象の物理の解明を試みる。InGaAs検出器開発をさらに進め、より低雑音(読み出し雑音10電子以下)の読み出しシステムを持った検出器を作成する。開発した検出器は、かなた望遠鏡HONIRに装着して本格観測に使用する。平成27年度は、ウェッジド・ダブル・ウォラストンプリズムを設計して、業者に製作を依頼した。ウェッジド・ダブル・ウォラストンプリズムは、可視光から近赤外線までをカバーするためにLi4F素材を用いて最適な分離角を得られるように設計した。また、このプリズムを可視近赤外同時カメラHONIRに装着するためのホルダーを設計・製作した。ここで製作したプリズムは平成28年度にHONIRに組み込んで試験観測を行う。また、新たな近赤外線検出器を導入するために国内企業(浜松ホトニクス)と共同で、InGaAs素子を用いた近赤外線検出器を試作した。この研究は国立天文台と共同で行った。試作された近赤外線検出器(128画素×128画素)を試験デュワーに入れて90Kまで冷却し、冷却下での検出器性能試験を行った。検出器には読み出し口を4個設け、それぞれに異なる読み出し回路を実装した。試験の結果、良好な感度と雑音性能を持つ読み出し回路を同定することができたので、これをもとにさらに大素子化に向けて開発を進めることとなった。さらに、HONIRのコリメーターレンズを収めるための冷却鏡筒を新規に製作した。並行して、既存の一露出型可視偏光観測装置HOWPolを用いたGRBの初期偏光観測を1件実施した。有意な偏光を検出できなかったが、これまでに得られているデータと合わせて、GRB初期偏光の統計的な研究を開始した。この他に活動銀河核、超新星などの突発天体の観測を実施した。ウェッジド・ダブル・ウォラストンプリズムは、予備品も含めて2個を製作して平成27年度中に納入される予定であったが、業者側でプリズムの素材の入手に手間取り、さらにプリズムの貼り合わせの際に不具合が生じたため、製作に遅れが生じた。

また納入されたプリズムの冷却試験により、貼り合わせの一部剥がれが生じた。そのため、平成27年度中には完成品は納入されず、繰り越しによる事業継続によって平成28年度になってからプリズム2個が納入された。仮納入された1個(冷却試験で剥がれが生じたもの)によりプリズムホルダーの製作とホルダーへの装着はできたので、最低限の目標達成はできた。近赤外線検出器の開発に関しては、平成28年度の大素子化に向けた基礎開発として、128画素×128画素の小規模素子で最適な読み出し回路の特定が行えた。こちらは予定通りの進行であった。コリメータ冷却鏡筒も滞りなく製作できた。GRBの初期偏光観測は1回成功した。有意な偏光は検出できなかったが、過去のデータと合わせて統計的な研究をする基礎データを得た。以上を総合して、プリズムの納入遅れを勘案し、やや遅れていると評価した。平成28年度は、前年度に製作した2個のウェッジド・ダブル・ウォラストンプリズムの実験室における光学性能試験および真空冷却耐久試験を行った。その結果、設計通りの光学性能が得られていること、真空冷却サイクルを繰り返しても剥がれ・反りなどの不具合を生じないことを確認した。その後、これらのプリズムを可視近赤外同時カメラHONIRに組み込み、かなた望遠鏡に装着して試験観測を行った。試験観測では、無偏光標準星、強偏光標準星を複数観測して、ワイヤグリッドや通常のウォラストンプリズムを用いたデータと詳細に比較した。その結果、可視・近赤外ともに機械偏光は約0.1%、消偏光度は可視域では40%程度であるが、波長が長くなるに従ってなめらかに消偏光度が減少し、1.5μm以上の近赤外域では3%以下となることが分かった。これは、これまで観測に用いていた通常のウォラストンプリズムとほぼ同じであり、精度の良い観測を行えることを確認した。さらに、新たな近赤外線検出器を導入するために国内企業(浜松ホトニクス)と共同で、InGaAs素子を用いた1280×1280画素の近赤外線検出器を開発した。開発した検出器は実験室での性能評価を経て、かなた望遠鏡に装着して試験観測を実施した。読み出し雑音が想定よりも3倍程度大きく不感領域もあるが、量子効率は80%と良好であり実用に耐えることが分かった。並行して、既存の観測装置HOWPolを用いたGRBの初期偏光観測を2件実施した。いずれも有意な偏光は検出できなかった。この他、活動銀河核、超新星の観測を実施した。当初計画していたウェッジド・ダブル・ウォラストンプリズムが予備品も含めて2個納入され、それらの実験室での基礎性能評価試験および真空冷却試験が無事に完了した。さらにそれをHONIRに組み込んで、かなた望遠鏡に装着して試験観測を行うことに成功し、製作したプリズムを用いた偏光観測性能を定量的に評価することができた。その結果、目標性能に達していることが分かり、本格観測に向けての準備を整えることができた。近赤外線検出器に関しては、浜松ホトニクスとの共同開発に成功し、1280×1280画素のInGaAs検出器を製作することができた。製作した検出器の性能は、読み出し雑音が想定よりも大きかったが、量子効率は要求通りで十分実用に耐えることが分かった。GRBの初期偏光観測には2回成功した。有意な偏光は検出できなかったが、過去のデータと合わせて統計的な議論をする上で貴重なデータを得た。
神経画像化統計に基づいた生体力学的複合システムにおけるランダム性のモデル化

本研究では、ニューローイメージング分野の複雑なランダム性モデルをヒトの運動解析へ適応し、従来手法よりもヒト運動を客観的に解析できる解析フレームワークを開発することを目的とした。平成27年には、上記ランダム性モデルのコア・ソフトウェアを開発し、従来方法の理論的な問題点を明らかにした。平成28年には、ヒトの力学的解析に適応し、様々な物理シミュレーターに統合した。シミュレーションを行い、従来手法よりも力学的特徴を精密に解析できることを明確にした。世界の研究者が自由に使用するために、開発したソフトウェアを無料のオープン・ソース・パッケージとして公開した。本研究の初年度の前半は、ニューロイメージングの複雑なランダム性の数学モデルをヒトの運動解析へ適応し、提案の「Random body」方法のコア・プログラミングを終了した。初年度の後半には、開発したソフトを用いて、従来方法の理論的な問題点を明らかにし、新しく出来たRandom body理論でヒトの運動をさらに客観的に解析できることも明らかにした。海外の研究協力者と一緒に、スポーツ外傷やスポーツ動作の客観的な解析手法や客観性以外のメリットも明確にした。28年度の前半は、ヒトの力学的解析(関節の力やモーメント等)に適応するために、初年度に開発したランダム性モデルを様々な物理シミュレーターに統合した。28年度の後半は、その統合的なシステムで様々な力学的なシミュレーションを行い、上記ランダム性モデルを使用したほうが、従来手法よりもヒトの力学的特徴をさらに客観的に解析できることを明確にした。そして、世界の研究者が開発したソフトウェアを自由に利用するために、ソフトウェアを無料のオープン・ソース・ソフトウェア・パッケージとして公開した。本研究の期間中には、国内学会と国際学会で一つずつ口頭発表をした。本研究に関する論文を8件国際学術誌で公表した。国際学会では、上記ソフトウェアに関する招待ワークショップを3件できた。そして、イギリスのバス大学にて三日間の特別招待ワークショップも行った。それに現在上記力学的物理シミュレーターに統合したランダム性モデルのソフトウェア・システムができており、29年度の7月にはオーストラリアに行われる国際学会で本研究の最後の結果を発表する予定もある。その後、そのソフトウェア・システムもオープンソースパッケージとしてリリースする予定がある。28年度が最終年度であるため、記入しない。スポーツ・バイオメカニクス28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究で開発したソフトウェアを上記サイト(spm1d.org)が記述する「spm1d」というソフトウェアパッケージに統合した。
PETによる腎臓の新規画像評価法の確立

本研究ではポジトロン断層法(PET)を用いて腎臓をイメージングによる解析する方法を開発することを目的とした。健常人と末期腎不全患者を対象として[15O]H2O-PETを施行したところ、軽度飲水制限下と飲水負荷後の比較においては有意な変化を認めなかったものの、健常人と比較して末期腎不全患者において腎局所血流量が低下していることが明らかとなり、重要な機能を果たしている腎髄質機能の臨床評価法につながる知見を得るに至った。腎臓の髄質外層部はその構造的特異性から機能障害や組織障害を引き起こしやすい部位である。一方で臨床的に利用されている腎機能検査や腎生検などによる評価法では腎臓皮質部位の評価には優れるものの、腎臓髄質部の機能・病理的評価に有用な検査・診断法は十分に確立されていない。本研究ではポジトロン断層法(PET)により腎臓髄質部に着目した機能検査法を確立することを目的としている。試験の内容を説明し、参加への同意が得られた健康な被験者に軽度の摂水制限条件下にて[15O]H2Oを静脈投与した後に腎臓を含むように腹部領域の一部をPETで撮影した。撮影後に12Lの水を飲水し、30分後に再度[15O]H2O-PET撮影を行った。現在のところ得られた画像を解析中である。データの傾向を把握するために、一部の被験者のデータを簡易な解析法により解析・検討した。飲水前に撮影した画像と飲水後30分時に撮影した画像を比較したところ、腎臓領域における信号強度が飲水後の画像において上昇している傾向にあった。以上の結果より、これまでに報告されている結果と同様に、飲水によって腎臓局所における血流量が上昇するということが確認された。既存の報告と本研究の結果が一致することから、本研究における腎機能評価法が妥当であることが示唆される。今後は1)MRI撮影を行うことにより腎臓髄質領域などの位置情報を特定することにより腎臓の部位別に局所血流を評価すること、2)実際に腎臓病患者の[15O]H2O -PET撮影を行い、腎局所血流が健常者と比較してどのように変化しているかについて、検討を行う予定である。腎臓は心拍出量のうち20%の血流量が供給される。一方で腎臓内での血流量の供給は非常に偏っており、皮質領域には総腎血流量の90%が供給されるのに対し、腎髄質領域には10%にも満たない血流量しか供給されない。その様な環境下であるにも関わらず、腎臓髄質外層領域では酸素を消費するナトリウム再吸収を盛んに行っていることから酸素濃度が低くなっており、虚血に弱く傷害されやすい構造となっている。また、腎臓髄質領域の血流量は生体内のナトリウムバランスを司る圧-ナトリウム利尿機構にも深く関わっている。しかしながら、臨床的に広く用いられている腎機能や腎障害の検査方法は主として腎臓皮質領域の評価には優れるが、腎臓髄質領域の機能を評価する方法については充分に開発されているとは言えない状況である。本研究は[15O]H2Oプローブを用いたポジトロン断層法(PET)を用いることによりヒトの腎臓髄質血流量を評価する方法を確立することを目的としている。研究の内容を説明した上で参加への同意が得られた腹膜透析療法施行中の末期腎不全患者を被験者として、非常に軽度の摂水制限条件下にて[15O]H2Oを静脈投与した後に腎臓を含むように腹部領域の一部をPETで撮影した。昨年度に健康な被験者を対象として撮影した[15O]H2O-PET画像との比較検討を行ったところ、健康な被験者と比較して末期腎不全患者の腎臓における[15O]H2O信号輝度が低値を示す傾向が得られた。[15O]H2O信号輝度は局所の血流量を反映すると考えられることから、本年度の検討で得られた結果は、末期腎不全患者においては腎血流量が低下していることを示唆しており、[15O]H2O-PET撮影は対象者の腎機能を画像的に評価しうることが期待される。腎臓は心拍出量のおよそ20%を受ける臓器であるが、血流分布は皮質領域に大きく偏っており、腎髄質領域の血流量は総腎血流量の10%未満である。一方で腎臓髄質領域は酸素を用いた能動輸送や圧利尿を介したナトリウム利尿調節など局所血流量と深い関係のある重要な機能が少なくないことが動物実験レベルで報告されている。一方で、人を対象とした臨床的に用いられる検査は腎臓皮質領域の評価には優れるが、腎臓髄質領域の機能評価は十分には行われてはいないのが現状である。本研究では[15O]H2O用いたポジトロン断層法(PET)の撮影により臨床利用可能な腎局所血流を観察する方法の開発を目的としている。事前に研究の内容を説明し同意の得られた健常被験者ならびに腹膜透析療法施行中の末期腎不全患者を対象として、[15O]H2O-PET画像撮影を2度行った。1度目の撮影は軽度飲水制限の条件下にて、2度目の撮影は飲水負荷30分後に撮影を行った。得られたPET画像中腹部大動脈ならびに腎臓局所の輝度を解析することにより、局所腎血流量を評価した。健常被験者と比較して末期腎不全患者において局所腎血流量は6割程度の低下を認め、その変化は統計学的に有意であった。

一方で、健常被験者ならびに末期腎不全患者ともに、飲水負荷30分後における局所腎血流量には変化を認めなかった。以上の結果より、末期腎不全患者は局所腎血流量が低下していることが確認され、今後のヒトにおける腎局所生理機能解析につながる重要な知見を得ることができた。本研究ではポジトロン断層法(PET)を用いて腎臓をイメージングによる解析する方法を開発することを目的とした。健常人と末期腎不全患者を対象として[15O]H2O-PETを施行したところ、軽度飲水制限下と飲水負荷後の比較においては有意な変化を認めなかったものの、健常人と比較して末期腎不全患者において腎局所血流量が低下していることが明らかとなり、重要な機能を果たしている腎髄質機能の臨床評価法につながる知見を得るに至った。健康な被験者ならびに末期腎不全患者の[15O]H2O-PET画像を取得し、両者の間の違いを見出すことができた。研究は計画通りに進行している。腎臓内科学今後は1)被験者のMRI撮影などを行うことにより腎臓髄質領域などの位置情報を特定することにより腎臓の部位別に局所血流を評価すること、2)実際に末期腎不全患者の中でも比較的軽度の患者を対象として、飲水負荷試験を伴う[15O]H2O-PET撮影を行い、健常者では飲水時に上昇した腎局所血流量の変化が腎不全患者において同様に観察できるかについて検討を行う予定である。サイクロトロンラジオアイソトープセンター内のPET装置が設置されている建物が平成25年度後期より、震災影響による改修工事が行われることとなったために、当初計画では平成26年度に行われる予定であった研究を一部前倒しして本年度に行った。来年度は改修工事終了後に研究が再開されることから、結果的には平成26年度末時点で計画通りの進捗となる予定である。先述の通り、サイクロトロンラジオアイソトープセンターの改修工事が終わり次第、引き続きヒトを対象とし臨床研究を再開する。
P.gingivalis LPSによるB細胞内チロシンリン酸化反応とLPS受容体

本研究ではPorphyromonas gingivalisの歯周病原特異性をその内毒素(LPS)によるB細胞活性化機構という面から明らかにすることを目的に,マウスB細胞上のP.gingivalis LPS (PgLPS)の受容体の検索を行うとともに,LPS刺激後のB細胞内基質タンパクのチロシンリン酸化反応に関して大腸菌由来のLPS (EcLPS)と比較検討した.以下に,集積された結果を列記した.1.分離・精製したPgLPSを用いて,脾臓B細胞を対象にフローサイトメトリーによる検討を行った結果,PgLPSに対する結合部位がマウス脾臓B細胞上に存在することが明らかとなった.さらにこの結合部位の発現は脾臓リンパ球の培養とともにupregulateされることが強く示唆された.PgLPS刺激後のB細胞内チロシンリン酸化反応を検討した結果,PgLPS刺激によりチロシン残基が特異的にリン酸化される基質タンパクがマウス脾臓B細胞中に存在することが明らかとなった.今回の成績からは,分子量26.0kDaおよび24.8kDaの少なくとも2つの基質タンパクがB細胞膜画分中に存在すること,またこれらの基質タンパクはC3H/HeJ (EcLPSに非応答性)およびC3H/HeN(応答性)マウスに共通して存在することが強く示唆された.4.EcLPSの刺激後C3H/HeNで認められたリン酸化基質タンパクのバンドは,PgLPS刺激後認められたリン酸化基質タンパクのバンドと一致することから,異なるLPS刺激によってもB細胞内では同一の経路を介してシグナル伝達が行われていることが強く示唆された.本研究ではPorphyromonas gingivalisの歯周病原特異性をその内毒素(LPS)によるB細胞活性化機構という面から明らかにすることを目的に,マウスB細胞上のP.gingivalis LPS (PgLPS)の受容体の検索を行うとともに,LPS刺激後のB細胞内基質タンパクのチロシンリン酸化反応に関して大腸菌由来のLPS (EcLPS)と比較検討した.以下に,集積された結果を列記した.1.分離・精製したPgLPSを用いて,脾臓B細胞を対象にフローサイトメトリーによる検討を行った結果,PgLPSに対する結合部位がマウス脾臓B細胞上に存在することが明らかとなった.さらにこの結合部位の発現は脾臓リンパ球の培養とともにupregulateされることが強く示唆された.PgLPS刺激後のB細胞内チロシンリン酸化反応を検討した結果,PgLPS刺激によりチロシン残基が特異的にリン酸化される基質タンパクがマウス脾臓B細胞中に存在することが明らかとなった.今回の成績からは,分子量26.0kDaおよび24.8kDaの少なくとも2つの基質タンパクがB細胞膜画分中に存在すること,またこれらの基質タンパクはC3H/HeJ (EcLPSに非応答性)およびC3H/HeN(応答性)マウスに共通して存在することが強く示唆された.4.EcLPSの刺激後C3H/HeNで認められたリン酸化基質タンパクのバンドは,PgLPS刺激後認められたリン酸化基質タンパクのバンドと一致することから,異なるLPS刺激によってもB細胞内では同一の経路を介してシグナル伝達が行われていることが強く示唆された.