hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ベクトル磁気特性制御による変圧器騒音の低減に関する研究

最終年度では、ベクトル磁気特性制御材の詳細な磁気特性及び磁気ひずみの測定が完了し、解析に使用するデータベースの構築を行うことができた。また、各種方向性電磁鋼板への本技術の適用を行い、各試料とも鉄損低減を確認した。詳細測定のための80mm角試料だけでなく、環状形方向性電磁鋼板試料に対しても本技術を適用させ、その鉄損低減効果を検証した。この試料は簡易変圧器鉄心と見なすことができ、鋼板内部に様々な方向に磁束が同時に発生する試料である。詳細測定から得られた知見に基づき、本試料の各部分に本技術を適用させ、鉄損低減を確認した。本研究の一部を研究室所属の学生が学会発表を行い、電気学会から優秀論文発表賞を受賞した。学生の研究力向上も本研究の成果である。研究期間全体を通じて、ベクトル磁気特性制御技術による既存方向性電磁鋼板の鉄損及び磁気ひずみ低減を実測から明らかにし、また変圧器鉄心への適用に際し、注意しなければならない知見を得たことは大きい。また本技術の効果について磁区観察装置を用い、適用後の各種方向性電磁鋼板の磁区構造が微細分化されていることを明らかにした。更に変圧器モデルへの適用効果の検証も実施した。環状形簡易モデルや三相三脚モデルに対して適用させ、前者は平均的な磁気特性測定から、後者は局所ベクトル磁気特性測定の実測からその効果を明らかにした。研究課題はまだ多く残っているが、本研究を通じ本技術の有効性及び適用可能性を示すことができた意義は大きい。本研究では、変圧器騒音の主要因である方向性電磁鋼板の磁気ひずみに着目し、鉄損と磁気ひずみの両方を低減可能な技術の構築を行った。既存方向性電磁鋼板表面にレーザー処理を施すことで、任意方向交番磁束及び回転磁束下での鉄損と磁気ひずみの低減を確認した。レーザー処理により磁区構造が微細分化されていることも確認した。この処理技術を変圧器モデル鉄心に適用し、その効果について検証した。その結果、鉄損を低減することができベクトル磁気特性制御技術の有効性を明らかにした。ベクトル磁気特性制御材のデータベース化により、変圧器モデル鉄心の低鉄損化及び低磁気ひずみ化の効果を解析手法にて検証する。更に、実際の変圧器モデル鉄心に磁区微細分化技術を適用し、その効果を実測にて明らかにする。また、磁区微細分化技術により既存の方向性電磁鋼板が低鉄損及び低磁気ひずみとなった原因についてベクトル磁気特性の各種パラメータ(磁束密度ベクトルと磁界強度ベクトルの成す角である空間的位相差角等)の詳細な分析から明らかにする。変圧器モデル鉄心の局所的な二次元磁気ひずみ分布を測定するためのこれまでに使用していた物よりも小型な3軸ひずみゲージの開発にも目途がたったため、詳細な二次元磁気ひずみ分布を明らかにする。ベクトル磁気特性制御材のデータベースを用い、解析的手法によりリング形状などの簡単なモデルでの処理効果を検証する。加えて、実測における検証をあわせて実施する。検証後、変圧器モデル鉄心における解析を実施し、効果を明らかにする。さらに、モータ鉄心にも本ベクトル磁気特性制御材が適用できないかも含めて検討する。変圧器モデル鉄心の磁気ひずみ測定について、開発した極小3軸ひずみゲージを用いて早急に実施し、処理効果を変圧器モデル鉄心において実測で検証する。平成28年度の研究成果とあわせて、最終年度中に開催される国内外の学会で成果報告を予定している。
大脳新皮質アストロサイトの層特異的な多様性

大脳新皮質アストロサイトの形態的な多様性について、3D-imagingを用いて、大脳新皮質の各層におけるアストロサイトの形態の違いを定量的・統計的に検討する。脳を透明化するCUBIC技術を用いて、アストロサイトの微小管がGFPでラベルされたGlast-EMTB-GFPトランスジェニックマウスの大脳新皮質を二光子励起顕微鏡で観察する。その際、(1)三次元Sholl analysisを用いて突起の分岐パターンを定量化し、(2)Fluorender softwareで体積を統計的に解析し、(3)周りのニューロン・シナプスとアストロサイトとの相互作用・配置を観察する。大脳新皮質アストロサイトの遺伝子的な多様性について、RNA-seq結果に基づいてin vivoで発現量・発現時期を調べる。in situ hybridization(ISH)や組織免疫染色や定量PCRで遺伝子発現の違いを確認し、その違いが開始するタイミングを調べる。大脳新皮質アストロサイトの機能的な多様性について、各層のアストロサイトのサブタイプ特異的な機能を調べる。各層のアストロサイトに特異的に発現する遺伝子に注目し、各層のアストロサイトはニューロンに対して特有の機能を果たすかを過剰発現実験やノックダウン実験によって検証する。特にガイダンス関連因子、細胞接着因子、シナプス制御因子、リガンドや受容体、代謝関連酵素などに注目する。大脳新皮質アストロサイト多様性の起源について、実験2で得られた候補遺伝子のうち、比較的早期に発現し始める遺伝子に特に注目し、性質の異なるアストロサイトを作り出す分子メカニズムを検討する。n数を増やす。A)ニューロンの形態形成に各層のアストロサイトがそれぞれ特異な影響を及ぼすかを、in vitroの共培養によって検討する。B)各層のアストロサイトに特異的に発現する遺伝子に注目し、各層のアストロサイトはニューロンに対して特有の機能を果たすかを過剰発現実験やノックダウン実験によって検証する。研究結果をまとめて論文を作成する。n数を増やす。

大脳新皮質アストロサイトの機能的な多様性について、各層のアストロサイトのサブタイプ特異的な機能を調べる。A)ニューロンの形態形成に各層のアストロサイトがそれぞれ特異な影響を及ぼすかを、in vitroの共培養によって検討する。B)各層のアストロサイトに特異的に発現する遺伝子に注目し、各層のアストロサイトはニューロンに対して特有の機能を果たすかを過剰発現実験やノックダウン実験によって検証する。特にガイダンス関連因子、細胞接着因子、シナプス制御因子、リガンドや受容体、代謝関連酵素などに注目する。大脳新皮質アストロサイト多様性の起源について、実験2で得られた候補遺伝子のうち、比較的早期に発現し始める遺伝子に特に注目し、性質の異なるアストロサイトを作り出す分子メカニズムを検討する。研究結果をまとめて論文を作成する。
糖尿病性腎症患者の腎内血行動態に及ぼす動脈硬化・遺伝子多型の影響に関する研究

2型糖尿病性腎症患者の腎内血行動態を,超音波ドプラ-法を用い腎血流抵抗指数RI値を求めて評価した.1.腎血行動態,動脈硬化,腎機能の関係.早期腎症の糖尿病患者61名の糸球体濾過率(GFR)を測定し,頚動脈内膜中肥厚度(IMT)、頚動脈硬化(stifness β)、RI値を求めた。多変量解析で従属変数GFRには,IMT,stifness β,RI値がそれぞれ有意な影響因子であった.全身の動脈硬化症と腎内動脈硬化症が糸球体濾過率低下に影響することを示した(Taniwaki H, et al. Diabetes Care21:1848-1855,1998).2.Angiotenisin converting enzvme(ACE)とnitric oxide svnthase(ecNOS)遺伝子多型の腎血行動態への影響・糖尿病患者123名のRI値と,ACE遺伝子多型,ecNOS遺伝子多型との関係を検討した.腎症各病期においてACE遺伝子多型,ecNOS遺伝子多型の頻度に有意差を認めず,各ACE遺伝子多型,各ecNOS遺伝子多型におけるRI値には有意差を認めなかった.重回帰分析では従属変数RIに対して、年齢と罹病期間が有意な影響因子であり,ACE遺伝子多型やesNOS遺伝子多型の有意な影響は認めなかった(Taniwaki H, et al. in submission).3.腎不全における血行動態異常.糖尿病性腎不全(DM-CRF,48名)と非糖尿病性腎不全(nonDM-CRF,42名)のRI値を比較検討した。DM-CRFのRI値はnonDM-DRFのRI値より有意に高値であり,重回帰分析では,糖尿病の有無,年齢,s-Crが有意な影響因子であった(R^2=0.563,p<0.0001).DM-CRFではnonDM-CRFより腎硬化症が進行していることが示唆された(Matsumoto N et al. Nehron、in press).4.腎内動脈硬化症の腎血管拡張反応への影響. nitroglycerine(NTG)0.3mg負荷後のRI値の変化につき検討した.糖尿病患者(118名)ではNTGに対する反応性が低下しており,喫煙者や顕性蛋白尿菅者ではさらに反応性が低下していた(松本他,糖尿病性腎症11巻、印刷中).またarginine点滴負荷での内皮依存性の腎血管拡張反応は糖尿病患者で有意に低下していた(Kawagishi T, et al. Arterioscler Thromb Vas Biol 19:2509-2516,1999).2型糖尿病性腎症患者の腎内血行動態を,超音波ドプラ-法を用い腎血流抵抗指数RI値を求めて評価した.1.腎血行動態,動脈硬化,腎機能の関係.早期腎症の糖尿病患者61名の糸球体濾過率(GFR)を測定し,頚動脈内膜中肥厚度(IMT)、頚動脈硬化(stifness β)、RI値を求めた。DM-CRFのRI値はnonDM-DRFのRI値より有意に高値であり,重回帰分析では,糖尿病の有無,年齢,s-Crが有意な影響因子であった(R^2=0.563,p<0.0001).DM-CRFではnonDM-CRFより腎硬化症が進行していることが示唆された(Matsumoto N et al. Nehron、in press).4.腎内動脈硬化症の腎血管拡張反応への影響. nitroglycerine(NTG)0.3mg負荷後のRI値の変化につき検討した.糖尿病患者(118名)ではNTGに対する反応性が低下しており,喫煙者や顕性蛋白尿菅者ではさらに反応性が低下していた(松本他,糖尿病性腎症11巻、印刷中).またarginine点滴負荷での内皮依存性の腎血管拡張反応は糖尿病患者で有意に低下していた(Kawagishi T, et al. Arterioscler Thromb Vas Biol 19:2509-2516,1999).糖尿病性腎症の発症と進展には、血糖コントロール不良、高血圧症、高脂血症、遺伝的因子が関与が関与している。

さらに全身の動脈硬化症も糖尿病性腎症の危険因子である。今回の我々の研究では、ドプラー超音波法で腎内血行動態を評価し、また超音波診断装置で全身の動脈硬化症を評価し、腎血行動態異常と全身の動脈硬化症との関連を検索する。さらに腎血行動態の変化に及ぼすangiotension convertingenzyme(ACE)遺伝子多型や内皮型nitric oxidesynthase(NOS)遺伝子多型等の関与も検討している。【ACEとNOS遺伝子多型の腎血行動態への影響】II型糖尿病患者123名(59±11才;男75、女48)。腎葉間動脈における血流よりResistanse index(以下RI)値を計算し、ACE遺伝子多型、NOS遺伝子多型との関係を検討した。腎症各ステージ間においてACE遺伝子のD alleleとI alleleやeNOSの4a alleleと4b alleleの出現頻度に有意差を認めなかった。ACE遺伝子多型DD、ID、IIにおけるRI値はそれぞれ、0.724±0.066、0.710±0.058、0.718±0.063であり、各遺伝子多型間に有意差を認めなかった。eNOS遺伝子多型4a allele(+)、4a a11ele(-)におけるRI値は、それぞれ0.713±0.064、0.716±0.060であり両群間に有意差を認めなかった。重回帰分析では、従属変数RI値に対して、年齢(β=0.412)、罹病期間(β=0.167)が有意な影響因子であり、血清クレアチニン値、性、血糖のコントロール指標、脂質代謝、ACE遺伝子多型、eNOS遺伝子多型の有意な影響は認めなかった。現在Angiotensinogen遺伝子235 codonのpoint mutation(Atg M235T)遺伝子多型やAT1遺伝子多型(A1166C)遺伝子多型と腎血行動態の関係を検討中である。【全身の動脈硬化症と腎内血行動態異常の、微量アルブミン尿排泄率への影響】顕性蛋白尿期を示さないII型糖尿病患者でDTPA-レノグラム法で糸球体濾過率を精密測定し、頚動脈内膜中膜肥厚度(IMT)、頚動脈の硬化度(stiffness β)、腎血行動態指標resistive index(RI)値を求めた。多変量解析の結果、従属変数の糸球体濾過率には独立変数としてのIMT,stiffnessβ、RI値がそれぞれ有意な影響因子であった。全身の動脈硬化症と腎内動脈硬化症が糸球体濾過率低下に影響することを示した。【腎内動脈硬化症の腎血管拡張反応への影響】腎内血管の拡張能を検討するために、NTG 0.3mg負荷後の、RI値の変化につき検討中である。高齢者、糖尿病罹病期間が長い患者、基礎RI値が高値である患者ほど、血管拡張反応は低下している。現在症例を増やして、検討中である。
脳機能イメージングを用いた木材による人の心理生理反応とその評価方法に関する研究

本研究では、脳血流量と脳波の同時計測を行うことで、木材のにおいによるヒトの脳機能への影響を明らかにすることを試みた。健康な大学生の被験者に対し、におい提示なし、乾燥条件や産地が異なる杉材パネル、中国製合板を提示し、前頭前皮質の脳血流量と頭部全体の脳波を同時測定した。その結果、ホルムアルデヒドの放散量が多い木材では脳血流量が上昇して刺激ととらえていること、高温乾燥材や低温乾燥材よりも中温乾燥材においてヒトに対する反応が良好であることを明らかにした。天然乾燥材ではテルペン類が最も多いが、総揮発性有機化合物(TVOC)を多く含むことから、総じて中温乾燥材よりも刺激や不快感が増加したものと考えられた。近畿大学医学部等各機関の研究倫理審査委員会において必要な承認手続きを終了し、脳波計および脳波と脳血流量の同時測定用ホルダを購入し、被験者のリクルートや調査票の作成等、研究実施の準備を整えた。平成27年12月には、脳波と脳血流量の同時測定に関する予備実験を行い、機器の動作確認および実験プロトコルの確認を行った。平成28年3月初旬に、申請者らの大学の健康な学生被験者9名(平均21.2±SD0.4歳)(10名予定だったが1名当日欠席)に対して、におい提示なし及び3種類の木材パネル(低温乾燥スギスリット材、高温乾燥杉スリット材、中国製合板)(合計4条件)を提示した実験を行った。材料の特徴を把握するための木材パネルについては、化学物質の放散量測定を行った。低温乾燥のスギ材ではセキステルペン類が特異的に放散され、高温乾燥のスギ材ではセキステルペン類の放散は抑制、合板ではホルムアルデヒドが高濃度放散されるなど、本研究の狙い通り(それぞれの特異性からは狙い以上)の放散結果が得られた。人での評価項目としては、機能的近赤外分光法(fNIRS)を用いた前頭前皮質の脳血流量測定、脳全体の脳波測定、呼吸レベルの測定、臭気強度や刺激感などの主観評価と、嗅覚検査を実施した。主観評価結果から、45°C乾燥、120°C乾燥、合板ともに臭気強度の中央値は「3.楽に感知できるにおい」で、試料提示なしの「0.無臭」より有意に高かった。快不快度の中央値は合板が「-1.やや不快」で45°C乾燥の「1.やや快」より有意に不快側であった。脳血流量、脳波、呼吸については現在解析中であり、これらの主観評価や放散量結果がどのように影響しているか次年度前半に検討し、次年度の実験に反映させていく予定である。実験に際して必要な倫理審査の承認手続き及び機器類の購入を終了し、予備実験における実験プロトコルの確認を踏まえて、平成27年度は9名の被験者に対して4種類のにおい提示条件で実験を行った。すべて計画通り順調に進んでおり、木材パネルの化学物質放散測定結果は、本研究の狙い以上の特異性が得られ、今後のデータ解析に期待が掛かる。本研究の初年度である昨年度、実験に際して必要な倫理審査の承認手続き及び機器類の購入を完了し、予備実験における実験プロトコルの確認を踏まえて9名の被験者に対して4種類のにおい提示条件で実験を行い、計画通り順調に研究を実施した。今年度は、平成29年3月初旬に、申請者らの大学の健康な学生被験者12名(全員女性)に対して、におい提示なし及び4種類の木材パネル(天然乾燥スギパネル、中温乾燥スギパネル、高温乾燥スギパネル、中国製合板)(合計5条件)を提示した嗅覚負荷実験を行った。材料から放散される化学物質の測定を事前に実施した。合板からはホルムアルデヒドが高濃度放散され、スギパネルでは、天然乾燥など乾燥温度が低いほど、セスキテルペン類が特異的に放散され、高温乾燥になるほど、酢酸や長鎖アルデヒド類の放散量が増加した。これらの高温乾燥による放散量増加物質は、木材成分の分解によるものと思われた。におい負荷試験の試験材料としては、本研究の狙い通りであった。人での評価については、機能的近赤外分光法(fNIRS)を用いた前頭前皮質の脳血流量測定、脳全体の脳波の測定、臭気強度や刺激感などの主観評価を実施した。また、全被験者に対してオルファクトメーターによる嗅覚検査を実施した。これらの実験を計画通りに順調に終了し、計画通りにデータを得た。脳血流量と脳波等のデータについては現在解析中であり、これらの主観評価や化学物質の放散量がどのように関係しているかを今後の解析で明らかにする。また、そのうえで、次年度の実験に反映させ、全体を総括して次年度にとりまとめる予定である。平成27年度の9名・4条件のにおい負荷実験に加えて、平成28年度では、におい負荷を行う木材パネルの条件を変更させて5条件とし、12名の被験者でにおい負荷実験を実施した。使用する試験材料では、昨年度以上に放散される化学物質に特徴を付けることが可能となり、より充実したデータを得ることができたと考えている。すべて計画通り順調に進んでおり、今後のデータ解析に期待が掛かる。初年度、実験に際して必要な倫理承認手続き及び機器類の購入を完了後、9名の被験者に対して4種類のにおい提示条件で実験を行い、計画通りに進捗した。

昨年度は、初年度の実験結果をもとに、12名の被験者に対してにおい提示なし及び4種類の木材パネルで嗅覚負荷実験を行い、高温乾燥パネルや天然乾燥パネルよりも、中温乾燥パネルにおいて、嗅覚刺激の指標である前頭前皮質における脳血流のレベルが低いこと、脳波での変化のレベルが低いことを明らかにした。今年度は、これらの結果を踏まえて、平成30年3月中旬に、9名に被験者に対して嗅覚負荷試験を実施した。実験に用いた木材パネルは、事前に実施した木材パネルの化学物質放散量試験の結果から、三重県産天然乾燥材(含水率20%)、三重県産天然乾燥材(含水率27.2%)、宮崎産常温除湿天然乾燥材(含水率11.5%)、岐阜産天然乾燥材(含水率10.2%)、におい提示なしと産地と含水率などの条件を変えた木材パネルで実施した。人での評価は、昨年度までと同様に、機能的近赤外分光法(fNIRS)を用いた前頭前皮質の脳血流量測定、脳全体の脳波の測定、臭気強度や刺激感などの主観評価を実施した。また、被験者全員に対して、パネル選定用基準臭を用いた嗅覚検査を実施した。これらの評価結果と木材パネルの特徴や化学物質放散量との関係について、今後解析を行う予定である。以上より、最終年度までにおいて、研究計画通りに研究を完了した。本研究では、脳血流量と脳波の同時計測を行うことで、木材のにおいによるヒトの脳機能への影響を明らかにすることを試みた。健康な大学生の被験者に対し、におい提示なし、乾燥条件や産地が異なる杉材パネル、中国製合板を提示し、前頭前皮質の脳血流量と頭部全体の脳波を同時測定した。その結果、ホルムアルデヒドの放散量が多い木材では脳血流量が上昇して刺激ととらえていること、高温乾燥材や低温乾燥材よりも中温乾燥材においてヒトに対する反応が良好であることを明らかにした。天然乾燥材ではテルペン類が最も多いが、総揮発性有機化合物(TVOC)を多く含むことから、総じて中温乾燥材よりも刺激や不快感が増加したものと考えられた。平成27年度の実験結果のデータ解析(脳血流と脳神経、脳波、呼吸レベル、臭気等の主観評価結果、化学物質放散レベル)を踏まえて、におい提示における脳神経や脳波の反応に関する特徴を把握し、どの部位で特異的な反応が生じているかを明らかにする。そのうえで、平成28年度は、特異的な反応を生じた部位を中心に、より木材の客観的な評価に適した実験プロトコルや測定部位の検討(追実験)を実施する。そして、個々の化学物質の放散量測定で行われている木材評価について、人の感覚に直接関わる脳機能測定による新たな客観的評価方法の確立を目指す。平成29年度は、2年間の実験結果のデータ解析(脳血流と脳神経、脳波、臭気等の主観評価結果、化学物質放散レベル)を踏まえて、におい提示における脳神経や脳波の反応に関する特徴を把握し、どの部位でどのような特異的な反応が生じているかについて、特異的な反応を生じた部位を中心に、より木材の客観的な評価に適した実験プロトコルや測定部位の検討(追実験)を実施する。また、これらのデータに関する総合的なにおい刺激に対する脳機能評価を行い、木材と化学系建材のにおい刺激に対するヒトの脳機能反応の特徴を明らかにし、快適性や健康に影響するヒトの臭感覚に対してより客観的な評価方法を提案する。29年度が最終年度であるため、記入しない。衛生・公衆衛生学、健康リスク評価学、疫学29年度が最終年度であるため、記入しない。
高TG,低HDL血症を中心とした脂質異常症関連遺伝子解析

本邦における脂質異常症,特に高トリグリセライド(TG)血症および低HDLコレステロール(HDL-C)血症に及ぼす種々の遺伝因子を明らかとすることを目標としている。福岡大学病院での脂質検査症例を、血清脂質値,リポ蛋白値および臨床経過よりWHO分類5型に分類後、特に高TG血症および低HDL-C血症に注目して解析を行っている。血中白血球分画よりDNAを抽出し,脂質異常症関連遺伝子の複数遺伝子の変異・SNP解析を行い,脂質異常症との関係を明らかとする研究を行っている。研究の目標は、特に高TG血症および低HDL-C血症にフォーカスをあて種々の遺伝因子を明らかとするこである。少数例ではあるが、高TG血症および低HDL-C血症症例の遺伝子解析を行った。低HDL-C血症に関しては、低栄養による総コレステロール低値例を除いて解析しているが、高TG血症を合併した低HDL-C血症は完全に除くことができず、高TG血症と類似した遺伝子異常が原因の候補にあがっている状況である。多数の遺伝子変異が検出されているが、原因遺伝子の特定には時間を要する状況にある。高TG血症および低HDL-C血症にフォーカスをあて種々の遺伝因子を明らかとすることとしている。福岡大学病院で血清TG検査を受けた全患者さんより、1000mg/dL以上の高TG血症症例を抽出し、文書による同意を得たの後、17例について次世代シーケンサーを用いたエキソーム解析を行い、複数の遺伝子変異・SNPの情報を得て解析中である。多数の遺伝子変異が検出されているが、原因遺伝子の特定には時間を要する状況である。低HDL-C血症に関しては、低栄養による総コレステロール低値例を除いて解析しているが、炎症性疾患や悪性腫瘍など潜在的な合併症を後に発症する症例もあり、症例の選択に難渋している。当該科の許可を得、患者に文書による同意を得た後、2次性脂質異常症が除外され、他に原因がなく遺伝的背景が疑われる症例に対して、脂質異常症関連遺伝子および血清脂質の解析を継続していく。また、福岡大学病院循環器内科を受診し、V型高脂血症、高HDL-C血症、低HDL-C血症、高LDL-C血症、III型高脂血症およびリポ蛋白糸球体症などの脂質関連腎疾患群が疑われた症例に対して、文書による同意を得た後、脂質異常症関連遺伝子および血清脂質の解析を行う。次世代シーケンサーを用いたエキソーム解析を継続する。福岡大学病院臨床検査部に、総コレステロール(TC)、TG、HDL-C、LDLコレステロール(LDL-C)の測定依頼のあった年間約12,000検体より、V型高脂血症、高HDL-C血症群、高LDL-C血症を、それぞれTG >1000mg/dL、HDL-C >100mg/dL、LDL-C >200mg/dLの基準にてスクリーニングを行っている。低HDL-C血症については、低TC血症、高TG血症を除いた上でHDL-C <30mg/dLの症例をスクリーニングしている。また、V型高脂血症、高HDL-C血症群、低HDL-C血症、高LDL-C血症、III型高脂血症およびリポ蛋白糸球体症などの脂質関連腎疾患群が疑われた症例に対して、文書による同意を得た後、脂質異常症関連遺伝子および血清脂質の解析を行う。次世代シーケンサーを用いたエキソーム解析については、現在症例が集まっているTG>1000mg/dL以上のV型高脂血症の解析に全力を注ぐ予定である。人件費に使用しなかったこと、次世代シーケンサーを用いたエクソーム解析手法習得に時間を要し、研究の展開が遅れたため次年度使用額が生じた。次世代シーケンサーによる解析症例が目標数に達しなかったため、次年度使用とした。翌年度分と合わせて、遺伝子解析を継続する。次世代シーケンサーを用いたエクソーム解析を重点的に行うことにより、研究の遅れを挽回する。
回路シミュレータ作製のためのアルゴリズム構築に関する研究

高速ディジタル信号回路においてはプリント配線上は伝送線路とみなされ、信号の遅延・反射・クロストークなどによるスイッチング誤動作が大きな問題となっている。この現象を解析するためには汎用シミュレータであるSPICEと親和性のあるアルゴリズムを開発する必要がある。従来、この目的に関してモーメント・マッチングとpade近似を併用した手法が用いられているが、この手法は極が原点から離れると大きな誤差が発生することを指摘し、正確な極と留数を利用した解析手法を提案した。さらに、伝送線路を漸近的な等価回路で置換することによって、SPICEとの親和性がよくなった。この論文はヨーロッパの回路設計の国際会議(ECCTD'01)においてSpecial Sessionに選ばれ報告した。フリップ・フロップ回路などの正帰還回路を含む回路は複数個の動作点を持っているが、この動作点はニュートン法では解析することは不可能である。そこで、本研究では、解曲線追跡法とニュートン・ホモトピーを応用した直流解の求解に関するアルゴリズム提案した。これはSPICEを用いて解析するため、回路方程式やヤコビー行列を求める必要が無く汎用性がある。この論文はIEEE Computer Aided Designの2002年3月号に掲載されることになっている。周期解に関しては、トランジスタなどが寄生容量を持つ場合、シューテング法は適用できない。そこで、初期値と周期後の値が等しくなるような初期値を割線法を適用して探索するアルゴリズムを提案した。この手法もSPICEとの親和性がよく汎用シミュレータとして優れている。この論文は電子情報通信学会の英文誌に掲載された。このように、本研究では汎用性のあるシミュレータの製作を目的にし、SPICEと親和性のある幾つかのアルゴリズムを開発した。汎用性のある回路シミュレーションの開発を目的とした本研究では、SPICEの機能を積極的に利用することにした。なぜなら、SPICEには回路図入力,直流解析、交流,過渡解析などの基本的なソフトが完備していることと、波形の処理を含めた表示機能が整っているため、企業などで広く用いられているからである。まず、定常周期解の求解法として、寄生素子を含む回路に適用した。従来、状態変数としてキャパシタ電圧やインダクタ電流が選ばれるが、寄生素子を考慮するとその数は膨大なものとなり、演算効率が大きく低下する。そこで、寄生素子以外のものに注目した求解法を開発した。また、複数個の解を持つ直流解の求解法として、解曲線追跡法に基づいたニュートンホモトピー法を提案し、回路上でそれを実現した。これによって、回路方程式を誘導する必要がなく簡単に複数個の解を追跡できるシミュレーターを開発した。初期値は任意に設定できるために、全解探索にも用いられる。これを代数方程式の求解に拡張する予定である。伝送線路に関するシミュレーターの開発としては、漸近的な等価回路を用いる手法を開発した。従来からモーメントマッチング手法が提案されていたが、この問題点を指摘し、より信頼性のある近似解法を開発した。これは等価回路を与えられた回路に組み込むだけであり、SPICEとの親和性もよく簡単にどのような回路にも適用できる。この等価回路は従属電源を有し、これによって、端末からの反射や遅延の効果が正確に求められると云う特徴を持っている。従来から多くの解析手法が提案されているが、実用性、汎用性で問題があった。しかしながら、我々の開発したシミュレーターは特に汎用性の点で優れている。今後、これを不均一伝送線路にも拡張して行く予定である。汎用性のある回路シミュレータの開発を目的として研究を行った結果、次のような先進的なアルゴリズムを考案することが出来た。まず、解曲線追跡法に基づいたニュートンホモトピー法である。これにより回路解析するとき回路方程式を誘導することなく、解曲線を追跡して、複数個の解を持つような電子回路の解を簡単に求めることが出来た。

さらに、初期値は任意に設定できるので、回路の解析以外に非線形代数方程式の求解にも適応し数例の解が分かっているような方程式を解析し実証することが出来た。さらには全解探索にも応用していく方針である。なおこれらはすべてSPICEシミュレーターに等価回路として組み込まれ、簡単な操作でシミュレーションすることが出来るようにして、汎用的なシステムとして構築した。この成果はIEEE computer-Aided Design, Vol. March, 2002.に掲載されることになっている。つぎに、伝送線路解析について新たな手法を開発することが出来た。これは伝送線路を集中定数回路の漸近的な等価回路で近似的に実現しようというものである。これは伝送線路のアドミッタンスまたはインピーダンスを正確な極と留数を求めることにより部分分数に展開し、それらの各項を等価な集中定数回路で置き換えたのち、原点から近い順に有限個の項を採用し、それらを接続して合成しようというものである。これによって構築された伝送線路モデルは、さまざまな回路において伝送線路を考慮した回路解析を行うことでその有用性を実証した。それらは伝送線路パーツという形でSPICEシミュレータに簡単に組み込むことに成功し、簡単に利用できるように拡張することが出来た。このように、本研究においていくつかの優れたアルゴリズムを考案し、SPICEに組み込むことで汎用性のある回路シミュレータを開発することが出来た。
レーザー光で電荷を自由に運ぶ透明セラミックへの挑戦

本研究の目的は、レーザースポット光の精密走査で、電荷(電流)の通り道を自由に動かすことのできる伝導体素子の検討である。光照射部だけに電流が流れ、その走査部は一時的な電気回路となる導線フリーの革新的な技術を目指している。具体的には紫外レーザーを用いたスポット光の精密走査により、絶縁体上の電極間に印加電圧をかけ、光照射による電流のOn/OFFや、スポット光の走査で電流(電荷)の動きを操るON/OFF回路形成を確かめることである。本研究では、まず提案する光伝導の動作原理の解明と、無機材料化学に基づき選定した候補物質、光エネルギー貯蔵材料からベストな候補の選定を行った。またガルバノミラーを用いてレーザー細線の照射システムの作製を行った。透明試料の合成では、希土類Euを用いた蓄光機能を有する酸化物単結晶をフローティンングゾーン法を用いて様々な条件のもと作製し、その基礎光物性を検討した。次に試料上に電極を作製し、光照射により試料全体に流れる平均的な光電流値測定を行い、大きな光電流を獲得できる成分組成の候補を絞った。上記試料作製と平行して、光の細線を顕微鏡スケールの中で、自由に操作できるガルバノミラーレーザーシステムの構築を行い、それをクライオスタット中で実験できる測定した。本研究では光の操作により形成される光ー電気伝導回路の詳細な検討を行い、結晶方位と密接に絡んだ光伝導を観測した。本材料開発の挑戦提案は既知物質の利用でありながら光エレクトロニクスの未来材料になる可能性を示し、材料物性化学の純粋な学理と実用性を兼ねた非常に意義深い研究ができたと考えている。光照射部だけに電流が流れ、その走査部は一時的な電気回路となる導線フリーの革命的技術を目指している。具体的には、紫外レーザーを用いたスポット光の精密走査により、絶縁体上の電極間に印加電圧をかけ、光照射による電流のOn/OFFや、スポット光の走査で電流(電荷)の動きを操るON/OFF回路形成を確かめることである。初年度は提案する動作原理の深化と無機材料化学に基づき選定した候補:光エネルギー貯蔵材料からベストな候補の選定を行い、またガルバノミラーを用いたレーザー細線の照射システムの作製を行った。具体的に、透明試料の合成では、希土類Euを用いた蓄光機能を有する酸化物単結晶をフローティンングゾーン法で様々な条件のもと作製し、その基礎光物性を検討した。上記試料作製と平行して、光の細線を顕微鏡スケールの中で、自由に操作できるガルバノミラーレーザーシステムの構築を行い、それをクライオスタット中で実験できる測定環境を整えた。今後はこれらを用いて、光の操作により形成される光ー電気伝導回路の詳細な検討を行う。本材料開発の挑戦提案は既知物質の利用でありながら、光エレクトロニクスの未来材料になる可能性があり、材料物性化学の純粋な学理と実用性を兼ねた非常に意義深い研究と考えている。本研究の計画では光操作すなわち、光が通る軌跡や掃引速度により、光電流が観測される基本的な動作原理解明と実証実験を行いその検討を行う。初年度は、研究予算を用いて紫外線レーザーのスポット光(<50μm)を照射し、ガルバノミラーにより高速掃引を可能にする光学システム構築を行った。また光伝導測定に用いる光貯蔵性結晶には、希土類が添加さたEu: SrAl2O4とEu:CaAl2O4の透明な結晶が必要となり、現環境下で作製可能な単結晶の作製と検討を行った。今年は全計画2年の半分の期間に当たり、概ね計画通りの試料作製と、測定装置(レーザーガルバノミラーシステム)の作製を終えることができた。科研申請者の移動がH30年4月1日にあったが、ガルバノミラー装置および測定技術ノウハウは引きつづきスムーズな移動ができたため現状は概ね順調に進んでいるといえる。

本材料開発の挑戦提案は既知物質の利用でありながら光エレクトロニクスの未来材料になる可能性を示し、材料物性化学の純粋な学理と実用性を兼ねた非常に意義深い研究ができたと考えている。本年までに、概ね計画通りの試料作製とレーザーガルバノミラーシステムの作製を終えることができた。科研申請者の移動がH30年4月1日にあったが、ガルバノミラー装置および測定技術ノウハウは引きつづきスムーズな移動ができたため現状は概ね順調に進んでいるといえる。次年度は作製した光貯蔵性セラミックに3電極回路を作製し、光掃引時の光伝導特性を検討を行う。電極には異なる印加電圧をかけ1.光伝導値を光掃引速度で制御(電流増減)、2.光電流の電圧依存性/逆バイアス回路で電流方向の評価(整流作用)を明らかにして行く。また原理的には更にマルチチャンネルを形成でき、スポット光を2つ使うなど、より複雑化させた実験系での光相互作用効果と、光回路のクロスによる電気伝導性の検討も行う。本材料開発の挑戦提案は既知物質の利用でありながら、光エレクトロニクスの未来材料になる可能性があり、材料物性化学の純粋な学理と実用性を兼ねた非常に意義深い研究となることが期待される。
健常バイオマーカーに着目した糖尿病検査キットの開発

H30年度は、acriflavineを添加することにより著しくCorynebacterium matruchotiiの選択的発育性が向上したCorynebacterium matruchotii分離用選択培地の培地組成から寒天を除いた選択液体培地をベースにして、糖尿病罹患を察知可能な検査キットの開発を試みた。本検査キットは、上記のCorynebacterium matruchotii分離用選択液体培地に、指標となるCorynebacterium matruchotiiが産生する酸を産生することが可能な炭水化物とpH指示薬であるBromocresol purpleを添加したものである。これを0.2mLのPCRチューブに20&micro;L分注し、臨床で採取した歯肉溝滲出液が浸み込んだペーパーポイントを挿入し、37°Cで好気培養を行い、健常バイオマーカー菌の糖分解能を応用したpH指示薬による色調変化によって、基準値を設定したカラーチャートにしたがって判定するようにした。本年度は、本検査キットを用いて、糖尿病診断に有用な健常バイオマーカー菌を効率的に検出できるように最適な培養条件および正確なカラーチャートによる定量の判定を糖尿病患者と非糖尿病患者(健常者)から採取した試料を用いて調査した。その結果、全ての非糖尿病患者(健常者)群では、培養24時間後に本検査キットが紫色から黄色に変化したにも関わらず、ほとんどの糖尿病患者群では紫色のままであった。これにより、本検査キットを用いて24時間後に黄変しないものは糖尿病に罹患している可能性が示唆された。次年度も継続して試料を採取して本検査キットを用いて明瞭に両群を明瞭に区分可能な培養時間設定を検討する予定である。より簡易なもので、コストパフォーマンスに優れ、検出感度が高く、臨床の場で実用可能な糖尿病診断検査キットの開発を目的としているために、実際に臨床で本キットが有用であるか否かを確認する。本学大学病院に来院する歯周疾患を有する非糖尿病患者50名および糖尿病患者50名の歯肉溝滲出液を滅菌ペーパーポイントにて採取する。また、歯周疾患を有さない非糖尿病患者50名および糖尿病患者50名の歯肉溝滲出液を同様に採取する。本研究は、H29年度中に日本大学松戸歯学部倫理審査委員会に本研究の申請を行い、承認を得ている。なお、本研究で対象となる被験者は、試料採取時に2カ月間抗菌薬の服用がない者とし、糖尿病患者と非糖尿病患者(健常者)の選別には、当学部に併設されている付属病院の内科医師の診断のもとに行うこととした。通法に従った選択培地による培養法による菌数の確認と総菌数に対する検出比率を確認する。それらの結果と開発する本検出キットの結果と比較検討することにより、本検出キットの有用性および基準値の設定を行う。なお統計的分析はKruskal- Wallis ANOVAを用いる予定である。なお、菌種同定はPCR法を用いるために、Corynebacterium matruchotii特異的プライマーを設計して行う予定である。本研究では、ヒトから採取された歯肉溝滲出液を用いるため、日本大学松戸歯学部の倫理審査委員会に本研究の申請を行い、審査に合格して承認を得た。なお、本研究で対象となる被験者は、試料採取時に2ヶ月間抗菌薬の服用がない者とした。その後、糖尿病診断に有用な健常バイオマーカーとなるCorynebacterium matruchotii分離用選択培地の開発を行った。申請者らは、口腔Corynebacterium分離用選択培地(Tsudukibashi et al., J Microbiol Methods,104:67-71, 2014.)を以前開発した。この研究結果から、ヒト口腔における主なCorynebacterium属は、Corynebacterium durumおよびC. matruchotiiであった。また、ヒト鼻咽腔および皮膚から分離されるとされているCorynebacterium diphtheriae、Corynebacterium xerosis、Corynebacterium pseudodiphtheriticumは検出されなかった。本選択培地はこれら全ての菌種を完全に発育させ、これら以外の口腔常在菌の発育は全く認められなかった。そこで、acriflavine、ST合剤、オキサシリン、ゲンタマイシン、リンコマイシン、sodium seleniteおよびシノキサシンの抗菌薬感受性試験を行ったところ、C. matruchotiiは他の4菌種と比較してcadmium sulfateおよびacriflavineに対して非感受性であった。このことから現在までのところ、歯周病の健常バイオマーカーの指標として本研究でとらえているC. matruchotiiの分離用選択培地を開発することが可能であった。C. matruchotiiの発育・培養に関しては、事前に文献等の調査および予備実験を行っていたために、特に問題なく行うことが可能であった。また抗菌薬感受性試験を行った結果、C. matruchotiiが感受性を示さず、代表的な口腔細菌が感受性を示す抗菌薬を複数見つけることが出来たことで、スムーズに唾液等の口腔試料を対象としたC. matruchotiiを分離・検出するための選択培地の開発はスムーズに行うことが可能であった。さらには、申請者らはこれまでにAggregatatibacter actinomycetemcomitans、Corynebacterium matruchotii、Microbacterium属菌、Rothia dentocariosa、Rothia mucilaginosa、Rothia aeriaなどといった病原性をもった口腔細菌を分離・検出するための複数の選択培地を開発した経験があり、これらのことも本研究課題が概ね順調に進展している理由として挙げられる。

H30年度は、acriflavineを添加することにより著しくCorynebacterium matruchotiiの選択的発育性が向上したCorynebacterium matruchotii分離用選択培地の培地組成から寒天を除いた選択液体培地をベースにして、糖尿病罹患を察知可能な検査キットの開発を試みた。本検査キットは、上記のCorynebacterium matruchotii分離用選択液体培地に、指標となるCorynebacterium matruchotiiが産生する酸を産生することが可能な炭水化物とpH指示薬であるBromocresol purpleを添加したものである。これを0.2mLのPCRチューブに20&micro;L分注し、臨床で採取した歯肉溝滲出液が浸み込んだペーパーポイントを挿入し、37°Cで好気培養を行い、健常バイオマーカー菌の糖分解能を応用したpH指示薬による色調変化によって、基準値を設定したカラーチャートにしたがって判定するようにした。本年度は、本検査キットを用いて、糖尿病診断に有用な健常バイオマーカー菌を効率的に検出できるように最適な培養条件および正確なカラーチャートによる定量の判定を糖尿病患者と非糖尿病患者(健常者)から採取した試料を用いて調査した。その結果、全ての非糖尿病患者(健常者)群では、培養24時間後に本検査キットが紫色から黄色に変化したにも関わらず、ほとんどの糖尿病患者群では紫色のままであった。これにより、本検査キットを用いて24時間後に黄変しないものは糖尿病に罹患している可能性が示唆された。次年度も継続して試料を採取して本検査キットを用いて明瞭に両群を明瞭に区分可能な培養時間設定を検討する予定である。予定している糖尿病罹患を察知できる検査キットの培地組成は、申請者らが平成29年度の計画で開発予定の糖尿病診断に有用な健常バイオマーカー菌であるC. matruchotii分離用選択液体培地に、指標となる健常バイオマーカー菌が分解して酸を産生することが可能な炭水化物とpH指示薬であるBromocresol purpleを添加したものである。これを0.2mLのPCRチューブに20μL分注し、臨床で採取した歯肉溝滲出液が浸み込んだペーパーポイントを挿入し、37°C糖尿病診断検査キットのイメージで培養を行い、健常バイオマーカー菌の糖分解能を応用したpH指示薬による色調変化によって、基準値を設定したカラーチャートにしたがって判定する予定である。本方法を用いて、精度の高い結果が得られるように検査キットを開発し、糖尿病診断に有用な健常バイオマーカー菌であるC. matruchotiiを効率的に検出できるように最適な培養条件および正確なカラーチャートによる定量の判定を調査する予定である。より簡易なもので、コストパフォーマンスに優れ、検出感度が高く、臨床の場で実用可能な糖尿病診断検査キットの開発を目的としているために、実際に臨床で本キットが有用であるか否かを確認する。
内皮細胞由来ＩＬ－７によるＢ細胞分化、末梢Ｔ細胞維持の機構

サイトカインIL-7は、リンパ球の分化・増殖・生存にとって重要な分子であるが、IL-7を産生する細胞の種類および、IL-7の局所的機能について詳細な解析はなされていない。本研究では末梢リンパ管内皮細胞や骨髄血管内皮細胞が産生するIL-7が末梢T細胞や骨髄B細胞に与える影響を明らかにすることを目的とした。内皮細胞特異的IL-7欠損マウスを解析した結果、内皮細胞に由来するIL-7は末梢T細胞の動態および、骨髄におけるB細胞の分化を制御していることが明らかになった。サイトカインIL-7は、リンパ球の分化・増殖・生存にとって重要なタンパク質であり、生体防御システムの構築に必須の分子である。しかしながら、IL-7を産生する細胞が何なのか、そして局所的にどのように機能しているのか殆ど分かっていない。本研究ではこの2点の疑問を明らかにすることを目的としており、リンパ球の形成過程と維持機構の解明に繋がると考えられる。これまでにIL-7-GFPノックインマウスの解析を進めた結果、末梢のリンパ管内皮細胞、および骨髄に存在する特定の血管内皮細胞がIL-7を産生していることを明らかにした。その機能を調べるため、IL-7コンディショナル・ノックアウト(cKO)マウスを用いて内皮細胞特異的にIL-7を欠損させ、末梢T細胞の維持・動態と骨髄内B細胞分化について解析を進めた。まずT細胞のhomingに関わるintegrinの発現を調べた結果、内皮特異的IL-7欠損マウスでは、末梢血中のT細胞で顕著な発現変化があることが判明した。従って、このintegrin発現変化が、二次リンパ組織内T細胞数が減少する原因の一つであることが示唆された。また、骨髄の血管内皮細胞はB細胞分化に一定の寄与があることを明らかにし、逆にリンパ管内皮由来IL-7は骨髄内に流入して造血に影響を及ぼすことがないことを確かめた。従って、血管内皮細胞から産生されるIL-7は、リンパ球の分化や組織内分布に重要な役割を果たしていることが判明した。一方で骨髄においては、血管内皮細胞以外にもIL-7を産生する他のストローマ細胞を同定した。今後は、これら他の骨髄ストローマ細胞が産生するIL-7の寄与も包括的に解析することで、B細胞が分化する場の研究を更に発展させることが出来ると考えられる。そこでIL-7タンパク質を可視化するため、IL-7-GFPノックインマウスを作製し、各臓器の組織切片の解析を進めた。その結果、特定のリンパ組織に存在する内皮細胞がIL-7を産生していることが明らかになった。さらに、その機能を調べるためIL-7コンディショナル・ノックアウト(cKO)マウスを作製し、内皮細胞特異的にIL-7を欠損させた。フローサイトメトリーを用いた表面抗原解析を進め、骨髄、胸腺、末梢リンパ組織および末梢血に存在するリンパ球を調べた結果、細胞数に顕著な変動があることが判った。また、骨髄におけるB細胞分化に与える影響を調べるため、未熟なpre-pro B細胞、pro B細胞、pre B細胞(FractionAE)の各集団についても解析を行った。胸腺においては、T細胞の分化と成熟に関して異常の有無を検討した。さらに内皮細胞特異的IL-7欠損マウスから末梢T細胞を単離し、野生型マウスに移植することによって、成熟T細胞のhoming機能に影響を与えているかどうかを明らかにした。また、リンパ球細胞内Bcl2等の発現を測定し、内皮細胞が産生するIL-7がリンパ球のsurvivalに影響を与えているか検討した。以上の結果、内皮細胞から産生されるIL-7は、リンパ球の分化や組織内分布に著しく影響を及ぼしていることが判明した。当該年度に計画していた、内皮細胞特異的IL-7欠損マウスの表現型解析は、ほぼ予定通りに実施することが出来、期待した成果が得られた。内皮細胞から産生されるIL-7は、リンパ球の分化や組織内分布を決定する重要な機能があることを示すことが出来た。従って次年度は計画通りに、内皮細胞由来IL-7と骨髄造血を担う免疫微小環境との関わりを検討し、末梢T細胞の維持や動態メカニズムの解析を進めることが可能となった。内皮細胞特異的IL-7欠損マウスの骨髄において、細胞数の変動が大きいB前駆細胞と、IL-7を産生する血管内皮細胞との接触について、免疫組織染色法により定量的に検討する。

血管の外側(骨髄に面する側)との接触の頻度が高く、有意差が見られた場合は、血管内皮がその亜集団の『niche』であることが示唆される。一方、リンパ球数の変動原因としては、より未分化な細胞であるCLP (common lymphoid progenitor)の数が変化していることも考えられるため、これに対するIL-7の影響も検討する。また、リンパ管内皮細胞から特異的にIL-7を欠損させたマウスの解析も進め、リンパ管内皮由来IL-7と血管内皮由来IL-7について、機能に重複や特徴的な差があるかどうか検討する。次に内皮細胞特異的IL-7欠損マウスについて、各臓器内と血液中のIL-7タンパク質をELISA法により定量し、局在・循環しているIL-7タンパク質の量が減少していることを確かめる。更に、homingの機能に関連する様々なケモカイン受容体やインテグリンの発現に対して、内皮細胞由来IL-7が影響を与えているかどうか網羅的に解析を進める。またin vivoイメージング法を用いて、リンパ組織へのhomingの動態に変化があるかを検討する。次年度使用額は当該年度所要額の1割未満であるため、ほぼ計画通りの支出であった。次年度も当該年度同様の配分で支出を行う予定であり、翌年度以降に請求する研究費と合わせて直接経費の殆どを消耗品購入に充てる。特にフローサイトメーターを用いた解析に多種類の抗体が必要となる。また切片染色やin vivoイメージングにも多数の抗体を使用する。更に純系マウスを用いた細胞移植の実験を計画しているため、マウス個体購入に費用が必要となる。実験用器具として、チューブ、チップ、注射筒、組織切片用スライドガラスなどの消耗品を購入予定としている。また、実験全般に用いるアルコール類や、移植実験に用いる細胞内染色用蛍光試薬などが必要な実験試薬である。その他は、他大学の研究協力者との打ち合わせや、学会発表に旅費として充てる予定である。研究代表者が所属する京都大学ウイルス研究所には、本研究で必要となる大型機器がほぼ全て備えられており、その他必要となるin vivoイメージング装置については、大阪大学免疫学フロンティアセンターに研究協力を得ている。
情報科学の方法を応用したスピングラスの理論的研究

情報科学とスピングラス理論の関係について系統的に検討した。符号分割多重通信方式の統計力学的取扱をしている研究の問題点を調べた。当該研究で導かれている結論のうちの主要部分が、レプリカ法を用いずに導けることを示し、結論の妥当性についての数学的基礎を確立した。加えて、レプリカ対称解の安定性の議論を精査し、最適復号条件の下では相空間の構造が複雑にはならないことを証明することにより、レプリカ対称解の局所安定性を超えた解の安定性を確立した。またNP完全問題のひとつである部分和問題について、統計力学の立場からの従来の研究の問題点を指摘した。エントロピーとエネルギーの関係についてのある仮定が実際には満たされてないことを示し、その点を改善すると結論がどう修正されるかを導いた。該当する従来の研究は、これまで部分和問題の厳密解だと考えられてきたが、本研究によって重要な誤りが含まれることが明らかになり、この種の問題に統計力学の手法を適用する際に注意するべき点が解明された。次に多体相互作用を持つスピン系における強磁性的相互作用と相図の構造の関連を、可解模型を厳密に解くことにより研究した。その結果、スピングラス的な相互作用の部分と強磁性的相互作用の部分の相対的な比が、各相(常磁性相、強磁性相、スピングラス相等)の出現に大きく影響を与えることが明らかになった。さらに、2次元スピングラスの持つ対称性をレプリカ法により研究し、多重臨界点の位置についての予想を提出した。情報伝送の基本的手法である誤り訂正符号をスピングラス理論として再解釈することにより、情報科学(特に情報理論)で明らかにされている様々な結果がスピングラスの立場からどう解釈されるかについて、既存の知識の徹底した調査を行った。より具体的に書けば、情報理論の諸定理を適切な対応関係に基づいてスピングラスの言葉に翻訳し、それぞれについて統計力学の立場からの有用性について検討を行った。かなりの部分は、情報科学としての重要性とスピングラス理論としての重要性の間に開きがあることが明らかになった。例えば、シャノンの通信路符号化は、復号が完全に成功するための条件を与えるものであるが、これをスピングラスの理論の枠組みの中で再解釈すれば、完全強磁性解の存在条件に相当する。信号の復号は完全でなければ、価値が著しく低下するが、強磁性体では磁化が最大値を取らなくても重要な意義がある。関連した問題として、スピン系における量子効果とランダムネスの競合の問題を、無限レンジ模型を厳密に解くことにより研究した。その結果、相図の構造の定性的な決定には量子効果は積極的な役割を果たしてないことが明らかになった。それにもかかわらず、このモデルにおける低温の相図には種々の臨界現象の典型例が数多く見られ、フラストレーションとランダムネスの競合のみであっても自明でない現象が生起することが確認された。情報科学とスピングラス理論の関係について前年度に引き続き検討した。まず、NP完全問題のひとつである部分和問題について、統計力学の立場からの従来の研究の問題点を指摘した。さらに、符号分割多重通信方式の統計力学的取扱をしている研究の問題点を調べた。

加えて、レプリカ対称解の安定性の議論を精査し、最適復号条件の下では相空問の構造が複雑にはならないことを証明することにより、レプリカ対称解の局所安定性を超えた解の安定性を確立した。関連した問題として、多体相互作用を持っスピン系における強磁性的相互作用と相図の構造の関連を、可解模型を厳密に解くことにより研究した。その結果、スピングラス的な相互作用の部分と強磁性的相互作用の部分の相対的な比が、各相(常磁性相、強磁性相、スピングラス相など)の出現に大きく影響を与えることが明らかになった。情報科学とスピングラス理論の関係について前年度に引き続き検討した。符号分割多重通信方式の統計力学的取扱をしている研究の問題点を調べた。当該研究で導かれている結論のうちの主要部分が、レプリカ法を用いずに導けることを示し、結論の妥当性についての数学的基礎を確立した。加えて、レプリカ対称解の安定性の議論を精査し、最適復号条件の下では相空間の構造が複雑にはならないことを証明することにより、レプリカ対称解の局所安定性を超えた解の安定性を確立した。またNP完全問題のひとつである部分和問題について、統計力学の立場からの従来の研究の問題点を指摘した。エントロピーとエネルギーの関係についてのある仮定が実際には満たされてないことを示し、その点を改善すると結論がどう修正されるかを導いた。該当する従来の研究は、これまで部分和問題の厳密解だと考えられてきたが、本研究によって重要な誤りが含まれることが明らかになり、この種の問題に統計力学の手法を適用する際に注意するべき点が解明された。次に多体相互作用を持つスピン系における強磁性的相互作用と相図の構造の関連を可解模型を厳密に解くことにより研究した。さらに、2次元スピングラスの持つ対称性をレプリカ法により研究し、多重臨界点の位置についての予想を提出した。