hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
睡眠呼吸障害におけるメラトニンの動態と治療への応用に関する研究

【目的】睡眠は、ニューロン活動による神経機構と内因性生理活性物質による液性機構により調節を受けている.一方、閉塞型睡眠時無呼吸症候群(OSAS)は日中傾眠を主症状とし、無呼吸に伴う睡眠の分断化、低酸素血症、高炭酸ガス血症、胸腔内圧陰圧化などにより生理活性物質の日内リズムに異常をきたすことが予想される.本研究では、OSAS患者のメラトニンおよび各種サイトカインの日内変動を調べ、OSASにおける上記生理活性物質の動態異常と臨床症状との関係について検討した.【方法】対象はOSAS患者8例で、全例にsleep studyを行い、無呼吸指数(AI)、経皮的酸素飽和度(SpO2)を求めた.さらに日中覚醒時および睡眠時に経時的に静脈血採血し、メラトニン、TNFα、IL-1β、IL-10を測定し、これらの分泌動態と臨床症状との関連について検討した.日中傾眠については、Epworth sleepiness scale(ESS)を用いて客観的に評価した.また、上記生理活性物質の動態異常が認められた患者に、nasal CPAP治療を行い、治療前後で各指標を比較検討した.【結果】8例中4例で、メラトニンの夜間の生理的上昇のピークが消失し日中の高値を認めた.うち3例はTNF-αも同様の分泌動態異常を示した.この3例は他の5例に比べ、AIが高値でlowest SpO2が低い重症例であり、また、ESSの値が高く日中傾眠の程度も強かった.この3例にnasal CPAP治療を行い、全例メラトニンおよびTNFαの分泌動態が正常化した.IL-1β、IL-10の動態と日中傾眠症状との間に関連はみられなかった.【結論】重症のOSASではメラトニンおよびTNFαの分泌動態の異常をきたし、日中傾眠の発現に関与している可能性が示唆された.【目的】睡眠は、ニューロン活動による神経機構と内因性生理活性物質による液性機構により調節を受けている.一方、閉塞型睡眠時無呼吸症候群(OSAS)は日中傾眠を主症状とし、無呼吸に伴う睡眠の分断化、低酸素血症、高炭酸ガス血症、胸腔内圧陰圧化などにより生理活性物質の日内リズムに異常をきたすことが予想される.本研究では、OSAS患者のメラトニンおよび各種サイトカインの日内変動を調べ、OSASにおける上記生理活性物質の動態異常と臨床症状との関係について検討した.【方法】対象はOSAS患者8例で、全例にsleep studyを行い、無呼吸指数(AI)、経皮的酸素飽和度(SpO2)を求めた.さらに日中覚醒時および睡眠時に経時的に静脈血採血し、メラトニン、TNFα、IL-1β、IL-10を測定し、これらの分泌動態と臨床症状との関連について検討した.日中傾眠については、Epworth sleepiness scale(ESS)を用いて客観的に評価した.また、上記生理活性物質の動態異常が認められた患者に、nasal CPAP治療を行い、治療前後で各指標を比較検討した.【結果】8例中4例で、メラトニンの夜間の生理的上昇のピークが消失し日中の高値を認めた.うち3例はTNF-αも同様の分泌動態異常を示した.この3例は他の5例に比べ、AIが高値でlowest SpO2が低い重症例であり、また、ESSの値が高く日中傾眠の程度も強かった.この3例にnasal CPAP治療を行い、全例メラトニンおよびTNFαの分泌動態が正常化した.IL-1β、IL-10の動態と日中傾眠症状との間に関連はみられなかった.【結論】重症のOSASではメラトニンおよびTNFαの分泌動態の異常をきたし、日中傾眠の発現に関与している可能性が示唆された.【目的】睡眠は、メラトニンや各種サイトカインなどの内因性生理活性物質によって調節を受けている.一方、閉塞型睡眠時無呼吸症候群(OSAS)は、日中傾眠を主症状とし、無呼吸に伴う睡眠の分断化、低酸素血症、高炭酸ガス血症、胸腔内圧陰圧化などにより上記生理活性物質の日内リズムに異常をきたすことが予想される.本研究では、睡眠呼吸障害による上記生理活性物質の分泌動態異常の有無とOSASの臨床症状との関係について明らかにするため、OSAS患者の睡眠中および覚醒時のメラトニンおよび各種サイトカインの分泌動態を調べた.【方法】対象はOSAS患者5例で、被験者に研究の目的と方法を十分説明し、informed consentを得た.睡眠ポリグラフにより無呼吸指数、酸素飽和度の睡眠データを求め、さらに、日中覚醒時および睡眠時に経時的に静脈血採血し、メラトニン、TNF-α、IL-1β、IL-10を測定し、これらの分泌動態と臨床症状との関連について検討した.また、日中傾眠については、Epworth sleepiness scale(ESS)、およびクレペリン作業能力テストを用いて評価した.【結果】5例中2例で、TNF-αの夜間の生理的上昇のピークが消失し日中の高値を認めた.うち1例はメラトニンも同様の分泌動態異常を示した.この2例はESSの値が高く日中傾眠の程度も強かった.残り3例についてはメラトニンおよびサイトカインの動態は正常と同様のパターンをとった.【結論】TNF-αは睡眠時無呼吸により分泌動態の異常をきたし、OSAS患者の日中傾眠の発現に関与している可能性が示唆された.

今後は、同一被験者に経鼻式持続陽圧呼吸(nasal CPAP)の治療を行い、治療前後で上記の動態を比較検討し、無呼吸が直接的にメラトニンおよび各種サイトカインの分泌動態に影響を与えているか否かを検討する予定である.【目的】睡眠は、ニューロン活動による神経機構と内因性生理活性物質による液性機構により調節を受けている.一方、閉塞型睡眠時無呼吸症候群(OSAS)は日中傾眠を主症状とし、無呼吸に伴う睡眠の分断化、低酸素血症、高炭酸ガス血症、胸腔内圧陰圧化などにより生理活性物質の日内リズムに異常をきたすことが予想される.本研究では、OSAS患者のメラトニンおよび各種サイトカインの日内変動を調べ、OSASにおける上記生理活性物質の動態異常と臨床症状との関係について検討した.【方法】対象はOSAS患者8例で、全例にsleep studyを行い、無呼吸指数(AI)、経皮的酸素飽和度(SpO_2)を求めた.さらに日中覚醒時および睡眼時に経時的に静脈血採血し、メラトニン、TNFα、IL-1β、IL-10を測定し、これらの分泌動態と臨床症状との関連について検討した、日中傾眠については、Epworth sleepiness scale(ESS)を用いて客観的に評価した.また、上記生理活性物質の動態異常が認められた患者に、nasal CPAP治療を行い、治療前後で各指標を比較検討した.【結果】8例中4例で、メラトニンの夜間の生理的上昇のピークが消失し日中の高値を認めた.うち3例はTNF-αも同様の分泌動態異常を示した.この3例は他の5例に比ベ、AIが高値でlowest SpO_2が低い重症例であり、また、ESSの値が高く日中傾眠の程度も強かった.この3例にnasal CPAP治療を行い、全例メラトニンおよびTNFαの分泌動態が正常化した.IL-1β、IL-10の動態と日中傾眠症状との間に関連はみられなかった.【結論】重症のOSASではメラトニンおよびTNFαの分泌動態の異常をきたし、日中傾眠の発現に関与している可能性が示唆された.
高プロリン含有成分に着目した新しい海洋有機物動態論の開拓

結合型アミノ酸(タンパク質やペプチド)は、海洋微生物バイオマスの半分以上を占める最重要の生体高分子であり、海洋炭素・窒素循環の中で重要な役割を果たしている。これまでタンパク質を構成する20種類のアミノ酸のうち唯一の環状2級アミンであり、独特の化学構造を持つL-プロリンは、方法上の制約などもあり大きく見逃されてきたが、近年の研究の結果、L-プロリンを高濃度に含有する有機成分が海洋に広く分布する可能性が指摘されている。本研究では、高プロリン含有成分が海洋の有機物動態の中で果たす役割を明らかにするために、高プロリン含有成分の分析方法の検討を進めるとともに、海洋における分布や動態、起源、蓄積、輸送過程に関わる情報を集積する。そのために、地球化学と微生物学の専門家の学際的な結集により、実験的および観測的研究を実施することで、新しい海洋有機物動態論の開拓に挑戦することを目的とした。H29年度は、本研究の推進の基礎となる、高プロリン含有成分の分析技術として、高速液体ガスクロマトグラフ法(HPLC法)を用いた分析手法についての文献調査と分析システムの検討を行った。その結果、プレカラム誘導体化法によるプロリンの分析が海洋試料については最も効果的であると判断し、分析システムの導入と立ち上げを進めた。また、海洋微生物に含まれるさまざまなタンパク質の中に高プロリン含有成分についての情報を整理した。さらに、文献調査から海洋での各種アミノ酸分布の特性を調べるとともに、研究船航海における試料の採取方法についての検討も進めた。本研究の推進のうえで重要な基盤となる分析システムの導入と立ち上げを行うことができ、また文献調査や予備的な分析を進めることができたため、研究はおおむね順調に進んでいる。H29年度に立ち上げたシステムを用い、環境中でのプロリンの分布についての情報を得るとともに、分布特性と環境因子との関連を解析する。また海洋環境中でのプロリン含有成分の挙動を明らかにするための実験を行い、プロリン含有成分の蓄積と分解に関する基礎的な知見を蓄積する予定である。
欠陥を有するナノ炭素材料の構造最適化に関する理論的研究

本研究では,ナノ炭素材料に格子欠陥を導入することにより形状を変動させ,剛性問題および振動問題における構造最適設計手法の開発を目的とした.まず,分子力学法に基づいてナノ炭素材料の骨組モデルを構築した.次に,この骨組モデルに対してラグランジュ乗数法と随伴変数法を利用し,剛性最大化問題と最小固有値最大化問題を対象に関数空間での定式化を行った.感度関数を理論的に導出し,ナノ炭素材料の分布系形状最適設計を行った.最後に,密度波を活用した手法であるフェーズフィールドクリスタル法と分子動力学法を利用して最適形状上の炭素原子の位置を再配置することにより,格子欠陥があるナノ炭素材料の構造最適設計手法を開発した.欠陥があるグラフェンシート(GSs)およびカーボンナノチューブ(CNTs)の剛性問題および振動問題について構造最適化手法の開発を順調に進めている.1.欠陥を考慮せず,分子力学法と連続体力学を組み合わせることにより,GSs及びCNTsの連続体骨組モデルを構築することができた.次に変分法に基づく骨組構造の構造最適化手法を基にし,GSs及びCNTs等のナノ炭素材料の剛性問題に対する最適化手法を開発した.具体的には,まず,構築したGSs及びCNTsの骨組モデルに対してラグランジュ乗数法と随伴変数法を利用し,その剛性最大化問題を対象に関数空間での定式化を行った.そして、最適性条件と感度関数の理論的な導出によって,欠陥なしのGSs及びCNTsの剛性問題に対する構造最適化システムが完成した.2.GSs及びCNTsの骨組モデルは一般的な骨組構造体と異なり,構造最適化システムを実行する途中で材料定数の変更が必要となる.そこで,構造最適化システムの毎回の繰り返し結果に対してCーC梁の材料定数を原子間のエネルギーとマッチングさせることを試みた.これによりGSs及びCNTsの骨組モデルの構造最適化用のプログラムを完成させた.3.GSs及びCNTsに格子欠陥の導入については,他のソフトウェアが必要となる.これに関しては、来年度の予算を使って購入する予定である.そのため,先にGSs及びCNTsの振動問題についての構造最適化プログラムに着手した.振動問題では,固有周波数最大化問題を対象に関数空間での定式化を行う.そこで、最適性条件と感度関数を理論的に導出し,重根問題を考慮し,欠陥なしのGSs及びCNTsの固有周波数最大化問題について構造最適化システムを完成させた.来年度は格子欠陥の導入を中心とし,欠陥があるGSsおよびCNTsの剛性問題および振動問題について構造最適化システムの開発を行い,実際のGSsおよびCNTs構造設計へ応用する.GSs及びCNTsの骨組モデルに格子欠陥の導入については,他のソフトウェアが必要となる.これに関しては、来年度の予算を使って購入する予定である.そのため,GSs及びCNTsの振動問題についての構造最適化プログラムを先行させた.ナノ炭素材料には正六角形格子構造から外れた欠陥構造が必然的に存在する.ナノ炭素材料に格子欠陥を導入することにより形状を変動させ,剛性問題および振動問題における構造最適化手法の開発を目的として研究を行った.平成27年度に開発したナノ炭素材料の形状設計に対する最適化手法を用いて得られた最適形状は六員環の炭素原子ばかりで構成された曲面プロファイルを持ち,はりの長さが原子間距離よりも長くなるために,分子力学の観点から原子構造におけるポテンシャルエネルギー最小の原理を満たさないので,平成28年度は開発した形状最適化システムを改良しながら,得られた曲面プロファイルに合わせるため,ナノ炭素材料の最適形状に欠陥を導入することにより安定化させる構造最適化手法を開発した.研究実績の概要は下記の通りである.1.格子欠陥なしのナノ炭素材料の最適形状に対する連続体シェルモデルを構築し,密度波を活用した手法であるフェーズフィールドクリスタル法とボロノイ分割法を利用して最適形状上の炭素原子の位置を再配置することにより格子欠陥がある原子モデルを作成するためのプログラムを完成させた.2.分子動力学シミュレーションに基づき,再配置したナノ炭素材料の原子構造に対する緩和計算を行い,格子欠陥がある原子モデルにおいて,ポテンシャルエネルギー最小の原理を満たし,ナノ炭素材料として存在可能な安定の最適構造を求める構造最適化手法を開発した.3.開発した構造最適化手法とナノ炭素材料の形状最適化手法を組み合わせ,設計例題へ適用し,格子欠陥を導入することにより,ナノ炭素材料の構造最適設計手法の有効性を確認した.本研究では,ナノ炭素材料に格子欠陥を導入することにより形状を変動させ,剛性問題および振動問題における構造最適設計手法の開発を目的とした.まず,分子力学法に基づいてナノ炭素材料の骨組モデルを構築した.次に,この骨組モデルに対してラグランジュ乗数法と随伴変数法を利用し,剛性最大化問題と最小固有値最大化問題を対象に関数空間での定式化を行った.感度関数を理論的に導出し,ナノ炭素材料の分布系形状最適設計を行った.最後に,密度波を活用した手法であるフェーズフィールドクリスタル法と分子動力学法を利用して最適形状上の炭素原子の位置を再配置することにより,格子欠陥があるナノ炭素材料の構造最適設計手法を開発した.格子欠陥のないGSs及びCNTsの剛性問題及び振動問題について構造最適化プログラムが完成したので,来年度は格子欠陥の導入を中心とし,欠陥があるGSsおよびCNTsの剛性問題および振動問題について構造最適化システムの開発を完成させる.

開発した構造最適化システムを設計例題へ適用し,その効果を確認すると共に,論文化と学会発表を進める.設計工学計算力学国内学会参加費用の差額発生と一つのソフトの購入を行わなかったため.国際会議の参加、及び新しいソフトの購入に充てる.
WebGIS３次元地質モデラーを効率的に活用するための地層対比支援システムの開発

都市部の地下表層部の地質体分布を表す3次元地質モデルは、主にボーリング柱状図のデータから構築される。モデル構築の際に最も時間を要するのは、地質学の専門家の判断が必要な地層の対比・区分の作業である。本研究の目的は、この対比作業を効率良く行えるよう支援する方法の検討・開発であり、これにより多くの3次元地質モデルの構築・発信を可能にする。最終年度は、地質境界面の推定方法の改良に重点をおいた。ボーリングデータの最下部の地質体の底面の標高は、その下位の地質体との境界面がその標高よりも下にあるという重要なデータである。この種のデータを満たす境界面の推定には、パラメータを変化させた繰り返し計算が必要であり、一般に比べて数十倍の計算時間を要する。また、データの充足度や結果の図等を用いた適切なパラメータの決定プロセスが必要である。このため、地層の対比結果を短い時間でモデルに反映して評価することは難しい。この解決策として、パラメータによる結果の変化を予測することにより、繰り返し回数を減らすとともに、誤差の変化量等を設定することでパラメータを自動的に決定する方法を開発した。現時点では、多様なパターンのデータでの検証やリアルタイムの処理などの課題が残るが、地質境界面の推定方法は大幅に改善できた。研究期間全体を通じて、1地層の対比に主に用いる岩相、N値、および、鍵層等をわかりやすく表示するための多様な表示方法、2N値の3次元空間補間結果の断面や対比結果の概略的な地質境界線・断面などの対比の補助となる作業画面の背景の表示方法、3対比結果の論理的矛盾の評価方法、4地質境界面の効率的な推定方法などの検討・開発等を実施した。また、これらの成果の一部を国内外の学会で発表した。本研究の目的は、地質学の専門家の判断が必要なために、多大な時間を要しているボーリング柱状図の情報(粒度組成などの岩相や地盤の硬さを表す指標であるN値など)を用いた地層の対比や区分の作業(データの分類)を効率良く行える支援システムを開発することである。これにより、多くの3次元地質モデルの構築・発信を可能にする。本年度(初年度)の主な成果はつぎの通りである。なお、これらの成果の一部を国内外の学会で発表した。1.理論的な基礎の確立:地層の対比を補助する情報を生成するために、対比に用いられている地質学の知識、および対比する際に必要な情報の整理を進めた。従来の規格化されたボーリング柱状図の表示方法以外の表示方法の可能性について検討した。幾つかのボーリングデータから概略的な3次元地質モデルを作成し、地質断面図を作成して対比画面の背景に表示し、作業を補助することなどの対比作業の基本的な進め方を検討した。対比を行うたびに新しく追加される情報が、3次元地質モデルの基本である地質構造の論理モデルと矛盾しないかを理論的に評価する原理を検討した。2.システム開発:対比作業の進行に合わせて、3次元地質モデルを短時間で再構築するための、地質境界面の推定法の効率化・高速化の方法を検討した。データ密度に応じて格子数や節点を自動的に最適化することと、マルチスレッド処理により計算自体を高速化することで対応することにした。マルチスレッド処理については、推定するデータ数や格子数による高速化への影響を見積もることができ、さらに改善すべき点が明確にできた。システム開発の基本となるサーバを構築した。本年度の研究実績の概要で示したように、本研究を進める中で重要な課題である次の3点が当初の計画通りに進んだ。1.地層対比を補助する情報を生成するための検討(対比の基本となる知識や情報の整理、ボーリングデータの表示方法の再検討、対比作業の再検討、概略的に構築した3次元地質モデルの地質断面の補助情報化の検討など)。2.対比結果の論理的整合性を評価するための検討(対比作業の進行に合わせた、データチェックの原理の検討)。3.データ密度に対応した高速な地質境界面推定法の開発(格子・節点の適切配置とマルチスレッド化による高速化など)。これらの成果は、より詳細な検討や具体的な方法の開発が必要ではあるが、基礎部分の検討はできたものと考える。このことから、おおむね順調に進展していると判断した。我々の生活を支える地下の地質体の空間分布を表す3次元地質モデルは、都市部では主にボーリング柱状図の情報をもとに地層を対比・区分した結果から構築される。地層の対比や区分の作業は、地質学の専門家の判断が必要なために、多大な時間を要している。本研究の目的は、この作業を効率良く行える支援システムを開発することである。これにより、多くの3次元地質モデルの構築を可能にする。本年度(2年度)の主な成果はつぎの通りである。1.理論的な基礎の確立:地層の対比は、主に岩相(粒度組成など)、N値(地盤の硬さを表す指標)、および、鍵層(貝・腐植混じりや火山灰等)を用いる。これらをわかりやすく表示するために、従来の規格化された表示方法とは異なるボーリング柱状図の表示方法を検討・作成した。対比の補助となるように、N値を3次元空間補間した結果の断面や対比を終えたデータから推定した概略的な地質境界線・断面などを、対比作業画面の背景として表示する方法の検討・開発を行った。

また、作業の進行に合わせて、それまでの結果と新たに追加された結果の論理的矛盾をリアルタイムにチェックする方法を確立した。2.システム開発:N値の分布を3次元に空間補間する方法を検討し、プログラムを開発した。対比の結果を背景の地質境界線、あるいは、地質断面に反映させることを可能にするために地質境界面推定法の効率化・高速化の方法を引続き検討した。効率化に関しては節点の設定方法やパラメータの設定等も含めて概ね検討を終えた。高速化に関しては、推定法の中の解法の一部を変更することにより改善はできたが、引き続き検討することになった。これらには、初年度に構築したサーバ等を用いた。本年度(2年度)の研究実績の概要で示したように、本研究を進める中で重要な課題である次の点が当初の計画通りに進んだ。1.地層対比のための基本情報や補助する情報を選定し、それらの表示方法を検討し、具体的な表示例を示すことができた。対比の基本情報としては、岩相、N値、および、鍵層等を選定し、これらをわかりやすく示す、いくつかの表示方法が開発できた。また、対比を補助する情報としては、N値のデータを補間して得られた3次元空間分布の断面図、および概略的な3次元地質モデルから作成した地質境界線や断面を選定し、それぞれを表示する方法が開発できた。2.対比作業の進行に合わせて、それまでの対比結果と新規に追加したデータの論理的整合性を地質構造の論理モデルの基本的な考えに基づいて評価する方法を確立した。3.地質境界面推定方法の効率化と高速化に関しては、データ密度に合わせた節点の適切配置の方法により、効率化が進むとともに結果的には速度も速くなった。また、並列化に向けた境界面推定法の中の解法自体の改良により、一部の高速化は実現した。これらの成果は、最終的な完成に向けた改良やシステム化が必要ではあるが、基礎部分の確立はほぼできたものと考える。このことから、おおむね順調に進展していると判断した。都市部の地下表層部の地質体分布を表す3次元地質モデルは、主にボーリング柱状図のデータから構築される。モデル構築の際に最も時間を要するのは、地質学の専門家の判断が必要な地層の対比・区分の作業である。本研究の目的は、この対比作業を効率良く行えるよう支援する方法の検討・開発であり、これにより多くの3次元地質モデルの構築・発信を可能にする。最終年度は、地質境界面の推定方法の改良に重点をおいた。ボーリングデータの最下部の地質体の底面の標高は、その下位の地質体との境界面がその標高よりも下にあるという重要なデータである。この種のデータを満たす境界面の推定には、パラメータを変化させた繰り返し計算が必要であり、一般に比べて数十倍の計算時間を要する。また、データの充足度や結果の図等を用いた適切なパラメータの決定プロセスが必要である。このため、地層の対比結果を短い時間でモデルに反映して評価することは難しい。この解決策として、パラメータによる結果の変化を予測することにより、繰り返し回数を減らすとともに、誤差の変化量等を設定することでパラメータを自動的に決定する方法を開発した。現時点では、多様なパターンのデータでの検証やリアルタイムの処理などの課題が残るが、地質境界面の推定方法は大幅に改善できた。
変異CALR遺伝子による骨髄増殖性腫瘍の発症メカニズムの解明

骨髄増殖性腫瘍(myeloproliferative neoplasms ; MPN)は、造血幹細胞に遺伝子変異が生じ、一系統以上の骨髄系細胞がクローナルに増殖する腫瘍である。MPN患者の一部に共通して、分子シャペロンであるCALR遺伝子にフレームシフト変異が見いだされる。この変異により、野生型には存在しない新たなアミノ酸配列が変異CALR蛋白質に付加される。しかし、変異型CALR蛋白質のMPN発症における役割については、全く解明されていない。そこで、野生型のCALR蛋白質が、分子シャペロン以外の機能として、細胞外に排出されて、免疫細胞に働きかける機能を有することに着目し、本研究課題では、変異型CALR蛋白質が細胞外に排出される可能性や、排出された変異型CALR蛋白質の機能について明らかにする目的で研究を行った。まず、変異型と野生型のCALR遺伝子をトランスフェクションによりHEK293T細胞に導入、発現させ、培養上清を回収、濃縮した後、SDS-PAGE電気泳動を行い、イムノブロット法により、培養上清中の変異型CALR蛋白質を解析した。すると、培養上清中にこれらの蛋白質が発現していることが明らかになった。そこで、このような現象が血球系細胞でも見られるかどうか、UT-7細胞株を使って同様の解析を行ったところ、同様のデータが得られた。次に、このような変異型CALRを含む培養上清が、血球細胞の細胞増殖能を亢進するかについてUT-7細胞株を用いて増殖アッセイを行ったところ、増殖を促進する効果は見られなかった。以上のことから、変異型CALRは細胞がで機能を有する可能性は示唆されたが、増殖促進効果はないことが明らかになった。
口腔癌幹細胞の同定と癌幹細胞の細胞周期維持逸脱による新規癌根絶戦略の開発

癌治療の抵抗性の原因は,癌幹細胞にあると考えられている.近年,口腔癌の癌幹細胞に関する基礎的研究が国内外で活発に行われるようになり,新しい癌幹細胞の治療抵抗性に係る分子が報告されつつあるが,未だ癌幹細胞を標的とした治療法の開発には至っていないのが現状である.その要因の一つは,口腔癌幹細胞の同定に至っておらず,周囲の微小環境(癌幹細胞ニッチ)に関しても不明な点が多いことである.そこで癌幹細胞の性質である「細胞周期の静止性」を解明し,癌幹細胞を標的とした新しい癌治療法の確立には,癌幹細胞を分離・同定し,特性を明らかにすることが非常に重要である.本研究では,口腔癌の癌幹細胞の分離・同定を試み,細胞周期G0期維持因子を特定する.次に,G0期を維持する分子や癌幹細胞ニッチ構築を阻害して,癌幹細胞の細胞周期を再活性化すれば従来の化学療法や放射線治療による効果が期待され,G0期維持因子阻害剤を用いて口腔癌幹細胞を標的とした新たな癌治療法の開発が目的である.本年度は,抗癌剤や放射線で治療されたが腫瘍が残存している口腔癌患者の臨床検体と前治療なしに手術を受けた患者の臨床検体をDNAマイクロアレイで解析し,遺伝子の発現の違いを比較することで,口腔癌幹細胞マーカーやG0期維持因子を明らかにすることを計画していた.しかし,抗癌剤や放射線で治療されたが腫瘍が残存している口腔癌患者の臨床検体数が少なく,十分な解析に至っていない.癌治療の抵抗性の原因は,癌幹細胞にあると考えられている.近年,口腔癌の癌幹細胞に関する基礎的研究が国内外で活発に行われるようになり,新しい癌幹細胞の治療抵抗性に係る分子が報告されつつあるが,未だ癌幹細胞を標的とした治療法の開発には至っていないのが現状である.その要因の一つは,口腔癌幹細胞の同定に至っておらず,周囲の微小環境(癌幹細胞ニッチ)に関しても不明な点が多いことである.そこで癌幹細胞の性質である「細胞周期の静止性」を解明し,癌幹細胞を標的とした新しい癌治療法の確立には,癌幹細胞を分離・同定し,特性を明らかにすることが非常に重要である.本研究では,口腔癌の癌幹細胞の分離・同定を試み,細胞周期G0期維持因子を特定する.次に,G0期を維持する分子や癌幹細胞ニッチ構築を阻害して,癌幹細胞の細胞周期を再活性化すれば従来の化学療法や放射線治療による効果が期待され,G0期維持因子阻害剤を用いて口腔癌幹細胞を標的とした新たな癌治療法の開発が目的である.本年度は,抗癌剤や放射線で治療されたが腫瘍が残存している口腔癌患者の臨床検体と前治療なしに手術を受けた患者の臨床検体をDNAマイクロアレイで解析し,遺伝子の発現の違いを比較することで,口腔癌幹細胞マーカーやG0期維持因子を明らかにすることを計画していた.しかし,抗癌剤や放射線で治療されたが腫瘍が残存している口腔癌患者の臨床検体数が少なく,十分な解析に至っていない.
咬合支持(歯の欠損分布)とAlzheimer型老年痴呆発症の関連に関する研究

アルツハイマー型老年痴呆の危険因子の一つに歯の喪失があげられ,歯の喪失による咀嚼障害は全身機能の低下や高次脳機能障害に関連があるとする疫学的報告はなされているが,これらを証明する実験的研究は少ないのが現状である.本研究では咬合支持の喪失とアルツハイマー型老年痴呆との関連を明らかにすることを目的とした.前年度ではマウスにおける臼歯の喪失が空間記憶学習能の低下と脳細胞に変性を生じさせることを明らかにした.本年度は,新たに咬合支持の喪失と加齢による観点から行動学的,組織学的に比較検討した.当初計画の疫学調査は基礎的知見のデータ収集後に行うこととし,本年度においても見送った.生後12週齢(成熟群)および30週齢(老齢群)のddY系雄性マウスを上顎両側臼歯,下顎両側臼歯,上下顎両側臼歯を抜歯した実験3群と非抜歯の対照群を加えて各4群を設定した.抜歯後1週,7週,20週に8方向放射状迷路実験を行い,実験終了後,各実験群と対照群のマウスから脳を抽出し,海馬錐体神経細胞数を計測した.その結果,成熟,老齢群ともに対照群に比較した実験群の空間記憶学習脳には低下を認め,加齢による影響よりもむしろ臼歯の喪失による影響が大きかったものと推察された.一方,脳細胞のレベルでは臼歯の喪失だけでなく,加齢現象も影響することが明らかとなり,なかでも上顎臼歯の喪失は空間記憶学習能の低下のみならず,脳細胞の変性・脱落に最も強く反映したと推察された.以上より,咬合支持の喪失はアルツハイマー型老年痴呆の主要病態にあげられる学習記憶障害に影響を及ぼすことが明らかとなった.しかし,その作用機序に関してはなお不明な点が多く存在することから,今後の検討課題となった.アルツハイマー型老年痴呆の危険因子の一つに歯の喪失があげられるが,その科学的根拠はないことから本研究では,咬合支持とアルツハイマー型老年痴呆の関連を明らかとすることを目的とした.当初計画の疫学調査は基礎知見を得た後に行うこととし,本年度は,まず,歯牙欠損の分布状態の違いが脳機能にどのような影響を及ぼすかを,マウスの空間記憶学習能と脳細胞の変性から検討した.1.空間記憶学習能を,4週齢(幼若群),7週齢(成熟群),82週齢(老齢群)のddY系マウス雄と雌各10匹ずつ計180匹について,多重迷路,8方向放射状迷路および水迷路装置を用い,課題習得と想起記憶に及ぼす影響を検討した結果,空間記憶学習能の評価には8方向放射状迷路装置が有用で,週齢では成熟期から老齢前期,また雌よりも雄の方が実験に適していた.2. 30週齢ddY系雄性マウス(40匹)を,上顎両側臼歯部抜歯,下顎両側臼歯部抜歯,上下顎両側臼歯部抜歯の3群(各10匹)と非抜歯の対照群(10匹)に分け,抜歯後1週,7週,20週番に8方向放射状迷路装置を用いて空間記憶学習能を観察した.病理組織学的観察は抜歯後20週目の迷路実験終了後,海馬を含む7μm前頭断連続切片を作製,Nissl染色を行い,海馬錐体神経細胞数を観察した.その結果,実験群は対照群より空間記憶学習能が低下し,病理組織学的には,実験群の海馬錐体神経細胞数は対照群より有意に少なかった.これらの所見は特に,上顎抜歯群で著明であった.以上より,マウスにおける長期間におよぶ臼歯の喪失は空間記憶学習能を低下させ,脳細胞に変性を生じさせた.また,歯牙欠損の分布状態の違いによっても異なる影響が生じることが明らかとなった.アルツハイマー型老年痴呆の危険因子の一つに歯の喪失があげられ,歯の喪失による咀嚼障害は全身機能の低下や高次脳機能障害に関連があるとする疫学的報告はなされているが,これらを証明する実験的研究は少ないのが現状である.本研究では咬合支持の喪失とアルツハイマー型老年痴呆との関連を明らかにすることを目的とした.前年度ではマウスにおける臼歯の喪失が空間記憶学習能の低下と脳細胞に変性を生じさせることを明らかにした.本年度は,新たに咬合支持の喪失と加齢による観点から行動学的,組織学的に比較検討した.当初計画の疫学調査は基礎的知見のデータ収集後に行うこととし,本年度においても見送った.生後12週齢(成熟群)および30週齢(老齢群)のddY系雄性マウスを上顎両側臼歯,下顎両側臼歯,上下顎両側臼歯を抜歯した実験3群と非抜歯の対照群を加えて各4群を設定した.抜歯後1週,7週,20週に8方向放射状迷路実験を行い,実験終了後,各実験群と対照群のマウスから脳を抽出し,海馬錐体神経細胞数を計測した.

その結果,成熟,老齢群ともに対照群に比較した実験群の空間記憶学習脳には低下を認め,加齢による影響よりもむしろ臼歯の喪失による影響が大きかったものと推察された.一方,脳細胞のレベルでは臼歯の喪失だけでなく,加齢現象も影響することが明らかとなり,なかでも上顎臼歯の喪失は空間記憶学習能の低下のみならず,脳細胞の変性・脱落に最も強く反映したと推察された.以上より,咬合支持の喪失はアルツハイマー型老年痴呆の主要病態にあげられる学習記憶障害に影響を及ぼすことが明らかとなった.しかし,その作用機序に関してはなお不明な点が多く存在することから,今後の検討課題となった.
新しい二酸化炭素固定化反応系の構築-二酸化炭素固定化能を有する新規融合酵素(乳酸脱水素酵素-リンゴ酸酵素)の創出-

本研究では,まず二酸化炭素固定能を有するPseudomonas diminuta由来リンゴ酸酵素遺伝子を獲得することを目指した.リンゴ酸酵素遺伝子をクローニングするためにまず本酵素のアミノ酸配列を調べることを試みた.現在までのところN末端アミノ酸配列10残基(H_2N-TDKMTPQAAL)が明らかとなった.現在,内部アミノ酸配列解析を試みている.そこで,アミノ酸配列解析と平行してショットガンクローニング法ならびにPCR法を行った.ショットガンクローニング法では,形質転換体が現在のところ得られていない.PCR法では,他生物種由来リンゴ酸酵素間で相同性の高い部分からPCRプライマーを設計することによりPCR増幅を行った.その結果,630塩基対の増幅断片が得られた.この増幅断片をプラスミドベクターに組み込み,大腸菌を形質転換し,このDNA断片の塩基配列を解析した.次に,これをプローブとしてサザンハイブリダイゼーション解析を行った結果より,Pst Iを用いてサブゲノムライブラリーの作製を行うことを決定した.今後は,リンゴ酸酵素遺伝子の獲得を目指し,まずサブゲノムライブラリーの作製を行い,コロニーハイブリダイゼーションにより目的遺伝子を含むクローンの選抜,遺伝子の塩基配列解読を試みる予定である.本研究では,まず二酸化炭素固定能を有するPseudomonas diminuta由来リンゴ酸酵素遺伝子を獲得することを目指した.リンゴ酸酵素遺伝子をクローニングするためにまず本酵素のアミノ酸配列を調べることを試みた.ところが,現在までのところアミノ酸配列を解析するまでには至っていない.そこで,アミノ酸配列解析と平行してショットガンクローニング法ならびにPCR法をおこなった.ショットガンクローニング法では,形質転換体が現在のところ得られていない.PCR法では,他生物種由来リンゴ酸酵素間で相同性の高い部分からPCRプライマーを設計することによりPCR増幅を行った.その結果,630塩基対の増幅断片が得られた.この増幅断片をプラスミドベクターに組み込み,大腸菌を形質転換した.その結果,目的断片を含む形質転換体の獲得に成功した.今後,この増幅断片の塩基配列を解析したのち,この増幅断片をプローブとして用いてリンゴ酸酵素遺伝子の獲得を試みる予定である.また,アミノ酸配列解析ならびにショットガンクローニング法もこれと平行しで行う.本研究では,まず二酸化炭素固定能を有するPseudomonas diminuta由来リンゴ酸酵素遺伝子を獲得することを目指した.リンゴ酸酵素遺伝子をクローニングするためにまず本酵素のアミノ酸配列を調べることを試みた.現在までのところN末端アミノ酸配列10残基(H_2N-TDKMTPQAAL)が明らかとなった.現在,内部アミノ酸配列解析を試みている.そこで,アミノ酸配列解析と平行してショットガンクローニング法ならびにPCR法を行った.ショットガンクローニング法では,形質転換体が現在のところ得られていない.PCR法では,他生物種由来リンゴ酸酵素間で相同性の高い部分からPCRプライマーを設計することによりPCR増幅を行った.その結果,630塩基対の増幅断片が得られた.この増幅断片をプラスミドベクターに組み込み,大腸菌を形質転換し,このDNA断片の塩基配列を解析した.次に,これをプローブとしてサザンハイブリダイゼーション解析を行った結果より,Pst Iを用いてサブゲノムライブラリーの作製を行うことを決定した.今後は,リンゴ酸酵素遺伝子の獲得を目指し,まずサブゲノムライブラリーの作製を行い,コロニーハイブリダイゼーションにより目的遺伝子を含むクローンの選抜,遺伝子の塩基配列解読を試みる予定である.
建築の地域性概念の成熟に関わる「ことば」と「かたち」に関する研究

本年度は以下のように研究を実施した(2回の全体研究会合、メイルによる意見交換、新潟市・沖縄県那覇市・徳島県脇町のフィールド調査、各研究分担者による個別研究)。1.地域性を意識した建築の作品発表や建築的主張を経時的に整理し、それぞれの概念(ことば)について、差異を明確にした。2.上記の概念整理と対応する建築デザインにおける顕著な表現(かたち)との関係に着目し、個別分析を行った。3.個別分析を持ち寄り、討議し、地域性概念の成熟に関わる「ことば」と「かたち」を分析した。(1)昨年度に設定した研究フレームより以下のキーワードに基づく分析を行った。モダニズム批判と地域性、コンテンポラリーヴァナキュラー、サイトプランニング、現代性と地域性、ヴァナキュラーと工業材料、ランドスケープと地域性、キッチュとポピュリズム、都市のコンテクスト、災害復興過程、参加論とワークショップ手法、創造的地域主義(2)上記キーワードに関連する個別事例研究として、新潟市・那覇市・徳島県美馬郡地域、神戸市、和歌山市、北九州市、長崎市、フィリピン山岳集落等の事例採取と分析を行った。(3)個別研究を総合することで、地域性概念が国際建築様式に対する概念として登場した70年代以降、様々な建築設計思想や社会的要請の変動と連動し輻輳しながら成熟し、建築デザインの方向を示す主要な概念として、「ことば」と「かたち」の対のあらわれとして展開し続けることを明らかにした。本年度は以下のように研究を実施した(4回の研究会合、兵庫県但馬地域・沖縄へのフィールド調査、各研究分担者による個別研究)。1.地域性を意識した建築の作品発表や建築的主張を収集し、それぞれの概念(ことば)について、分析をおこない差異を明らかにし、経時的に整理する。2.また、その概念(ことば)と建築デザインにおける顕著な表現(かたち)との関係に着目し、それぞれに特徴的な要素を抽出する。3.上記により重要性があると判断できる事例を検討し、フィールドワーク調査を行う。(1)以下の研究フレーム、課題設定を行った。「地域性に関する概念の提出」、「地域性に関する主張の経時的な分析考察(年表の作成)」、「地域性に関する概念(ことば)の辞典(「ことば」毎に「かたち」「地域」を整理)」、「地域におけるスタディ」(2)地域性に関わる具体的テーマとして、ことばと概念、建築家と地域、地域性と普遍性、現代と地域性、参加・ワークショップと地域性を設定し、議論・検討した。(3)フィールドとして、新潟県川西地域、兵庫県但馬地域、和歌山、徳島県美馬郡地域、長崎、沖縄等が検討され、研究を進めた。(4)地域性に関する概念について、戦後の日本の建築デザイン思潮を対象に限定し、地域性に関する論説と建築作品を対象として詳細な分析を行い、国際建築に対する地方性概念として提出された地域性概念がどのように発展し成熟したかという過程を明らかにした。
着脱自在な構造を有する複雑管内探査用球状型アクチュエータ群の開発

90度エルボ管およびT字部を有する内径40mmから50mmの複雑な小口径の配管内を,搭載したCCDカメラで,自由に検査が可能な電磁アクチュエータを開発した.更に,内径100 mmの大口径配管内を走行可能なアクチュエータも試作し,大小2つの電磁アクチュエータをドッキングし,その着脱可能な構造についての検討を行った.これら2つのアクチュエータ群を用いて,配管内を走行させた.本電磁アクチュエータ群は,複数の電力増幅器と信号発生器およびパソコンのみで管内検査が可能であることを明らかにした.科学研究費交付期間の3年間において得られた結果は,海外雑誌5,国外発表3,国内発表2として纏めた.従来の研究において,内径25 mm程度の複雑な管内を走行可能なツールに関する研究は,殆ど報告されていない.本研究では,原子炉管内の点検・検査を行うために,CCDカメラを搭載した管内探査用の球状型アクチュエータ群を開発し,アクチュエータ本体と非常に簡略された機器のみで小口径の複雑な配管内を自由に探査可能なシステムを確立することにある.平成24年度は,2個のカメラと4個のLEDを搭載し,分岐部を多数有する内径40 mmから50 mmの管内を長距離にわたり走行可能なアクチュエータを開発した.本アクチュエータは,3個の振動体を本体フレームに直交させて取り付け,各振動体へ入力する電力の位相を変化させることで,本体を管内で直進,回転,ターン運度できることを確認した.また,振動体上部に取付けた薄いプラスチックシートと自然ゴムとを組み合わせた2層推進材の形状を最適化することにより,パッシブ対処ながら管内径が40 mmから50 mmに変化しても安定に走行ができることを明らかにした.試作したアクチュエータにおいて,推進部の電磁石に0.268 Aの電流を流した場合,0.7 Nの牽引力で垂直上昇速度8 mm/sの推進特性が得られた.また、本アクチュエータはT字の分岐部を垂直方向に,10 mm/s以上の速度でスムースに走行可能であることを確かめた.またアクチュエータは,約10 mの長さにわたり複雑な管内を目視にて検査が可能であることを確認した.更に,分岐管内走行には対処できないが,内径23mmから30mmの複雑管内を走行可能な小型アクチュエータ群も試作した.本アクチュエータ群は,U字管内を30mm以上の速度で走行することを確認した.なお,本年度において得られた結果は,論文2,国際会議プロシーディングス1として纏めた.平成23および24年度で試作した,小口径アクチュエータの走行原理を適用しても大口径管内走行には対処させることができない.平成25年度では,電磁力を用いて振動系を励振させ,生じる慣性力を推進力として有効利用する新たな手法に取組んだ.アクチュエータ本体支持部に永久磁石を設置し,振動体を傾斜することにより発生する慣性力で,支持部の保持力を周期的に変化させて一方向移動を実現することを明らかにした.また,本移動原理により平面は勿論,円筒などの曲面上を走行可能で,減速器などの付加的装置を必要としないことを予備実験において確かめた.この原理を適用して,電磁振動体4個を配置し,大口径の配管内を往復移動が可能な電磁アクチュエータを設計した.寸法は,全長40 mm,外径100 mm,総質量は約60 gで,内径100 mm以上での管内走行が可能である.また,本アクチュエータの中心部付近に空洞部を設けて,平成23および24年度で試作した内径35 mmの小口径配管内走行用アクチュエータを本体内に挿入した.更に,永久磁石を用いた大小2つのアクチュエータについての着脱構造について検討を行った.大口径用のアクチュエータの走行特性を実機試験により測定した.入力0.3 W(入力電圧2 V,入力電流0.16 A)の電力をアクチュエータに入力した場合,本アクチュエータは100 gの質量を牽引しても垂直上昇することが確認された.最後の集大成として,大小異なる2つのアクチュエータを結合させたアクチュエータ群を用いて,配管内を走行させた.本電磁アクチュエータ群は,複数の電力増幅器と信号発生器およびパソコンのみで管内検査が可能であることを明らかにした.本年度の成果は,海外雑誌1,国内講演発表1として纏めた.科学研究費交付期間である平成23年4月から平成26年3月までの3年間において得られた結果は,海外雑誌5,国外発表3,国内発表2として纏めた.90度エルボ管およびT字部を有する内径40mmから50mmの複雑な小口径の配管内を,搭載したCCDカメラで,自由に検査が可能な電磁アクチュエータを開発した.更に,内径100 mmの大口径配管内を走行可能なアクチュエータも試作し,大小2つの電磁アクチュエータをドッキングし,その着脱可能な構造についての検討を行った.これら2つのアクチュエータ群を用いて,配管内を走行させた.本電磁アクチュエータ群は,複数の電力増幅器と信号発生器およびパソコンのみで管内検査が可能であることを明らかにした.科学研究費交付期間の3年間において得られた結果は,海外雑誌5,国外発表3,国内発表2として纏めた.

原子炉などの誤りが許されない配管の保守点検においては,超音波探傷検査などによる管外部から管内部の状況を推定する手法ではなく,管内部より複雑な壁面の状態を直接観察できる管内検査ロボットを必要としている.従来の研究において,内径20 mm以下の複雑な管内を走行可能なツールに関する研究は,殆ど報告されていない.本研究では,原子炉管内の点検・検査を行うために,CCDカメラを搭載した管内探査用の球状型アクチュエータ群を開発し,アクチュエータ本体と非常に簡略された機器のみで小口径の複雑な配管内を自由に探査可能なシステムを確立することにある.平成23年度は,90度のエルボ部を多数有する内径23 mmから30 mmの管内を長距離にわたり走行可能なアクチュエータを開発した.一般に,曲がり管のエルボ部は絞り込まれているため,入り口および出口とエルボ部の内径は異なる.アクチュエータがスムースに曲がり管内を走行するためには,異形管対策が必要となる.本研究では,アクチュエータに取付ける推進材として薄いプラスチックシートと自然ゴムとを組み合わせた2層複合材の形状を最適化することにより,パッシブ対処ながら管内径が23 mmから30 mmに変化しても安定に走行ができることを明らかにした.また,磁場解析と振動解析を行い,走行時における牽引特性を向上させる磁気回路の検討を行った.試作したアクチュエータにおいて推進部の電磁石に0.2 Aの電流を流した場合,0.22 Nの牽引力で垂直上昇速度23 mm/sの推進特性が得られた.また、設計したアクチュエータを2個結合したアクチュエータ群についての検討も行い,その走行特性を測定した.アクチュエータ群は約0.5 Nの牽引力を発生しながらで30 mm/sの速度で垂直上昇することを確認した.なお,本年度において得られた結果は,論文1,国際会議論文1として纏めた.平成24年度は,2個のカメラと4個のLEDを搭載し,分岐部を多数有する内径40 mmから50 mmの管内を約10mの距離にわたり,管内の損傷状態を検査可能なアクチュエータを開発した.3個の振動体を本体に直交させて取り付け,各振動体へ入力する電力の位相を変化させることで,アクチュエータを管内で直進,回転,ターン運度できることを確認したが,分岐管走行用アクチュエータでは筐体が大となり,内径25 mm程度の管内検査には未だ適用できない状態にある.ただし,内径23mmから30mmのエルボ管内の走行に対処可能なアクチュエータ群の走行原理は確立できており,上述のT字分岐管対応型との連携をうまく図り,より小型化を目指す工夫が必要である.また,内径100mmを越えるアクチュエータの開発にも着手した.小型アクチュエータと同様の動作原理では,本体の自重によりアクチュエータが走行不能に陥ったため,新たな走行原理で管内を移動可能なアクチュエータを開発中である.よって,小口径用アクチュエータについては,形状の小型化は申請書通りには進んでいないが動作原理の確立は完全に図れており,概ね順調に進展していると思われる.本アクチュエータの推進部はφ7 mm,全長20 mmで作製され,申請書通り推進部の体積は約2/3程度に軽減した.本アクチュエータの推進特性を向上させるための磁場解析を行い,振動体の励振力を増加させる検討を行った.電磁石に0.2 Aの電流を流した場合,0.22 Nの牽引力で垂直上昇速度23 mm/sの推進特性が得られた.本アクチュエータでは,推進部の駆動と往復化のために,外径0.1mmの被覆銅線を合計5本用いている.銅線を25 mまで延長した場合の総質量は12.5g(0.12N)であるため, 1個のアクチュエータでも25 mの距離を検査することは可能である.ただしアクチュエータ電磁石への入力電流が0.2 Aでは,電磁石の発熱の問題があり,アクチュエータを長時間駆動することはできなかった.
力学系とスケール極限を用いた異常拡散の探索と拡散制御理論の構築

分担者の秋元は異常拡散現象の理解に向けてこれまでに引き続き精力的に研究を進め、顕著な成果を挙げた。2016年度に本研究費を用いて日本に招聘した異常拡散現象の専門家であるRalf Metzler氏(University of Potsdam)らとの2編の共著論文を含む、複数の論文を査読付き国際学術雑誌に発表した。同じく分担者の佐々田は異常拡散現象とスケール極限の関連について顕著な成果を挙げ、複数の論文を査読付き国際学術雑誌に発表した。代表者の高橋は、可算マルコフシフトとよばれる非コンパクト空間上の力学系の大偏差原理を証明し、この結果をまとめた論文を査読付き国際学術雑誌に発表することができた。また、8月から9月にかけて3週間、カオス力学系研究の大家であるJames A. Yorke氏(University of Maryland)を訪問し、異常拡散現象などについて議論を重ねた。この間、Yorke氏とYorke氏の元で在外研究に従事している斉木吉隆氏(一橋大学)とともにheterogeneousなカオス力学系の極小モデルについて議論し、そのエルゴード性を証明することに成功した。本共同研究の成果をまとめた論文を近日中にしかるべき学術雑誌に投稿する予定である。本研究費を用いて2019年3月に非双曲力学系の専門家であるPierre Berger氏(Universite Paris 13)を含む7名の研究者をフランスから招聘し、「Real and complex dynamics Henon's maps」と題する国際研究集会を5日間に渡り慶應義塾大学で行った。講演数を絞り、非公式な議論に多くの時間を割く形式をとったにもかかわらず30名以上の参加があり、盛況であった。エノン写像などの非一様双曲的力学系と、異常拡散現象の関連についても議論が行われ、有意義な研究集会となった。研究分担者の秋元、佐々田は異常拡散現象に関する成果を論文という形で順調に挙げており、研究代表者の高橋は、研究分担者らとの議論を通じて異常拡散現象に対する理解を深めることができた。また可算マルコフシフトの大偏差原理の研究において、確率論の専門家である分担者の佐々田との集中的な議論がきわめて有効であった。これらから総合的に判断して、研究はおおむね順調に進展しているといえる。可算マルコフシフトや可算マルコフ連鎖といった非コンパクト性を持つモデルは、異常拡散を含む多様な現象を記述できる可能性を持つと考えられる。延長期間となる次年度は、前年度に高橋が得た可算マルコフシフトの大偏差原理を、可算マルコフ連鎖に拡張するための研究を行う。可算マルコフ連鎖では、非コンパクト閉集合を考慮しない弱い意味での大偏差原理が常に成立することはすでに知られている。従って、「測度の指数的緊密性」を証明することができれば、非コンパクト閉集合を扱うことができ、完全な大偏差原理を得ることができる。可算マルコフシフトでは「測度の指数的緊密性」を示すことに成功しており、この手法を可算マルコフ連鎖に拡張することを目指す。初年度は主として代表者、分担者が個別に研究を進めた。高橋は、エルゴード最適化理論の研究プロジェクトにおいて開発したC1級の摂動スキームを応用することで、開放系のエスケープ率に関するEckmannとRuelleの予想の新しい反例を構成できることを発見した。このことは、異常拡散現象が低次元離散力学系の範疇においても見られることを示しているように推察され、現在は論文を準備中である。秋元は、これまでに異常拡散を示すいくつかの確率モデルを用いて、平均2乗変位のエルゴード特性を示し、成果を挙げた。佐々田は、確率的摂動を受けるハミルトン系の解析に取り組み、新しいタイプの異常拡散現象を示すクラスが存在することを発見した。また、このクラスに属する系のカレント相関関数の減衰の冪指数とスケーリング指数との関係が自明ではないことも発見した。これらの成果をまとめた論文を準備中である。当初の研究計画には含まれていなかったエルゴード最適化理論の研究から異常拡散に関連する現象が発見されるなど、予想外の展開があり、今後の発展が大いに期待される。その一方で、当初の計画であった確率論でのスケール極限と力学系理論による異常拡散現象の解析は大きくは進展していない。これらの状況より総合的に判断して、本研究計画はおおむね順調に進展していると言える。カオス拡散のスケール極限により異常拡散方程式を記述する「異常拡散方程式」を導出すること、およびその拡散のスピードを制御することを目指して研究を行った。2年目も代表者、分担者が個々の専門性を生かし、個別に研究を進めた。高橋は可算マルコフシフトとよばれる非コンパクトな空間上の力学系についてGibbs測度の存在を仮定した上で大偏差原理を示すことに成功した。佐々田は1次元調和振動子鎖に確率的摂動を加えた系のエネルギーの異常拡散の指数の精密な解析を行った。秋元は不均一な環境下での拡散モデルについて、拡散係数の時間変化の解析を行った。代表者、分担者個々に研究成果を出しつつあるが、それらの融合はあまり進んでおらず、当初の計画であった「確率論でのスケール極限と力学系理論の融合による異常拡散現象の解析」はそれほど進展してはいない。しかし、3月のミーティングでは力学系的手法を用いたcountable Markov chainの大偏差原理の証明や、拡散性が時間とともに揺らぐ過程をランダム力学系として定式化したときの力学系理論の構築など、いくつかの有望な融合課題が見い出されており、今後の展開への期待も込め総合的に判断して「おおむね順調に進展している」といえる。