hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
固体表面上及び内部領域における水素の量子力学的振る舞いの理論的研究

これまでは、表面領域から表面内部領域にわたる水素の量子状態を探る第一原理量子ダイナミクス計算手法を発展させ、Pd及びPd合金の(111)表面における水素の挙動を調査してきた。本年度はまず、水素原子が表面内部に拡散する前の素反応過程である水素分子の解離吸着反応の活性を、Pd3Ag(111)表面に対して第一原理電子状態計算手法を援用し調べた。このとき、水素分子を表面に対して水平に置き、様々な分子軸配向において、解離吸着の活性化障壁を計算しその活性を評価している。その結果、最も有効な解離吸着反応である、水素分子の重心がtopサイト上にあり、解離した二つの水素原子がホローサイトに解離していく過程においては、活性化障壁なしに反応が進むことがわかった。ここで、純Pd(111)表面上においても解離吸着反応の活性化障壁は0.06eVと、ほぼ無視できるぐらいの大きさである。これは銀で合金化することによって、水素の初期活性に与える影響はほとんどないことを示している。また、水素原子の時間発展シミュレーションコードを拡張させ、表面上から表面内部領域へ水素を入射した時のダイナミクスを計算した。その結果、水素原子が表面上から表面第2,3層間への拡散するために必要と考えられる664meVの入射エネルギーを表面垂直方向に与えた場合、水素原子の波束は表面第2,3層間におけるポテンシャル障壁に反射された。しかし、表面第1,2層間に吸着している状態から運動エネルギーを与えると、波束は典型的な量子効果である回折をしながら表面内部へ広がっていった。次に、Pdナノクラスター表面に対して第一原理量子ダイナミクス計算手法を適用させ、Pdクラスターにおける吸着や拡散反応の格子定数依存性を調べた。その結果、格子定数が増加するにしたがって、吸着エネルギーが増加し、拡散ポテンシャルが減少した。今年度は表面上から表面数層程度に対応する表面内部領域における水素の量子様態を解析する第一原理量子ダイナミクス計算手法を発展させ、Pd及びPd合金表面系に対して適用させた。ここで合金表面モデルとして、Pdと合金原子M(M=Ag,Cu,Ni)を3:1で配合したPd_3Mの(111)表面を用いている。この計算手法をPd(111)適用させた結果、トンネル効果による古典的なポテンシャル障壁(574meV)より低いエネルギー準位で拡散する量子様態が見出された。ここで、トンネル過程による拡散のポテンシャル障壁は308meVである。また、トンネル効果による拡散過程によって水素原子は10^<-14>秒で拡散することがわかった。これはPd表面原子の振動周期が10^<-13>秒であるのに対し、水素原子は格子の振動より速く拡散することを示している。また、Pd_3M(111)表面における量子論的なポテンシャル障壁はPd_3Ag<Pd<Pd_3Cu<Pd_3Niとなっており、これは格子定数の大小関係Pd_3Ag>Pd>Pd_3Cu>Pd_3Niとは逆の傾向を示している。また、Pd微粒子の大きさによって水素吸蔵特性が変化するメカニズムを調べるため、格子定数を変化させながらPd(111)表面及び表面内部領域における水素原子の量子様態を解析した。その結果、格子定数が増えるに従って、吸着エネルギーが増大し、拡散過程におけるポテンシャル障壁が減少することを見出だした。これらは格子定数の増加に伴い水素-金属イオンコア間の距離が大きくなり、クーロン反発相互作用が減少するためと考えられる。また、遷移金属酸化物に対する水素の挙動を調べる第一歩として、遷移金属酸化物が特有に示す強相関効果を考慮することができるLDA+U法の有効性についても調査した。
脳虚血におけるサイトカインシグナル伝達異常機構の解明と新しい脳卒中治療法の開発

我々はリン酸化Stat3が脳虚血巣で発現が亢進している事を見い出し報告した(Neurosci Lett,303:153-156,2001)。そして免疫電顕による検討では、リン酸化Stat3発現細胞は全て神経細胞であり、しかも細胞膜破壊が見られる変性細胞である事を明らかとした。即ち脳虚血の際にはStat3が活性化して神経細胞死を誘導する可能性が示唆された。そこで本研究は、脳虚血という病的状態でのサイトカインシグナル異常と神経細胞死の関係を明らかとし、新しい脳卒中治療法の開発を目的としている。1)初代培養神経細胞や神経膠細胞を用いた機能解析初代培養ラット神経・神経膠細胞にStat3のwild form(St3W)やそのdominant negative form(St3F)をウイルスベクターを用いて強制発現させ、サイトカインシグナル機能を亢進又は抑制させた。神経膠細胞ではSt3Wを強制発現させると明らかに細胞死が誘導された。2)神経細胞とマイクログリアの共培養による両者の相互作用の検討脳虚血の際にマイクログリアは重要な働きをする事はいうまでもない。そこで初代培養神経細胞にウイルスベクターを用いて、St3WとSt3Fを強制発現させた後、マイクログリアと共培養を行い、ニューロン・マイクログリアの相互作用を検討した。その結果St3WとSt3Fを強制発現させるだけでは神経細胞死は誘導されなかった。しかしながら、St3WとSt3Fを強制発現させた後、マイクログリアと共培養させると、神経細胞死が促進された。3)ラット脳虚血モデルでの検討脳定位固定装置を用いてSt3WとSt3Fを発現するウイルスベクターをラットの線条体に注入し、St3WとSt3Fを強制発現させた。翌日中大脳動脈を閉塞させ、24時間後の脳梗塞サイズを検討した。その結果、St3WではSt3Fに比して明らかな脳梗塞サイズの拡大が見られた。以上よりStat3が脳虚血時に重要な働きをしており、更にマイクログリアが虚血性神経細胞死に重要な役割を果たすことが明らかとなった。本年度は以下の研究をおこなった。1)アデノウイルスベクターの調整Stat3のwild formやそのdominant negative form、及びStat3の活性化を抑制する事が知られているCiS3 (cytokine-inducible SH2 protein 3)/SOCS3のアデノウイルスベクターを調整し(ウイルスの増殖、力価の評価)、実験に供した。2)初代培養神経細胞や神経膠細胞を用いた機能解析初代培養ラット神経・神経膠細胞にStat3のwild formやそのdominant negative form、及びCis3/SOCS3をウイルスベクターを用いて強制発現させ、サイトカインシグナル機能を亢進又は抑制させた。

神経膠細胞ではStat3のwild formを強制発現させると明らかに細胞死が誘導された。一方神経細胞では強制発現させても大きな変化は見い出されなかった。3)神経細胞とマイクログリアの共培養による両者の相互作用の検討脳虚血の際にマイクログリアは重要な働きをする事はいうまでもない。そこで初代培養神経細胞にウイルスベクターを用いて、Stat3のwild formやそのdominant negative form、及びCIS3/SOCS3を強制発現させた後、マイクログリアと共培養を行い、ニューロン・マイクログリアの相互作用を検討した。その結果Stat3のwild formを強制発現させた後、マイクログリアと共培養させると、明らかに神経細胞死が促進された。我々はリン酸化Stat3が脳虚血巣で発現が亢進している事を見い出し報告した(Neurosci Lett, 303:153-156,2001)。そして免疫電顕による検討では、リン酸化Stat3発現細胞は全て神経細胞であり、しかも細胞膜破壊が見られる変性細胞である事を明らかとした。即ち脳虚血の際にはStat3が活性化して神経細胞死を誘導する可能性が示唆された。そこで本研究は、脳虚血という病的状態でのサイトカインシグナル異常と神経細胞死の関係を明らかとし、新しい脳卒中治療法の開発を目的としている。1)初代培養神経細胞や神経膠細胞を用いた機能解析初代培養ラット神経・神経膠細胞にStat3のwild form(St3W)やそのdominant negative form (St3F)をウイルスベクターを用いて強制発現させ、サイトカインシグナル機能を亢進又は抑制させた。神経膠細胞ではSt3Wを強制発現させると明らかに細胞死が誘導された。2)神経細胞とマイクログリアの共培養による両者の相互作用の検討脳虚血の際にマイクログリアは重要な働きをする事はいうまでもない。そこで初代培養神経細胞にウイルスベクターを用いて、St3WとSt3Fを強制発現させた後、マイクログリアと共培養を行い、ニューロン・マイクログリアの相互作用を検討した。その結果St3WとSt3Fを強制発現させるだけでは神経細胞死は誘導されなかった。しかしながら、St3WとSt3Fを強制発現させた後、マイクログリアと共培養させると、神経細胞死が促進された。3)ラット脳虚血モデルでの検討脳定位固定装置を用いてSt3WとSt3Fを発現するウイルスベクターをラットの線条体に注入し、St3WとSt3Fを強制発現させた。翌日中大脳動脈を閉塞させ、24時間後の脳梗塞サイズを検討した。その結果、St3WではSt3Fに比して明らかな脳梗塞サイズの拡大が見られた。以上よりStat3が脳虚血時に重要な働きをしており、更にマイクログリアが虚血性神経細胞死に重要な役割を果たすことが明らかとなった。
中学生・高校生のための英語学力診断テストの開発と英語習得に関する研究

本研究は、昭和63年度から平成元年度の2年継続の研究で、わが国の中学生および高校生用を対象とした、英語学力の中心的構成要素と考えられる文型・文法事項に関する学力を評価する英語学力診断テストを開発することを目標とし、さらに可能ならば、その学力テストに基づいて、生徒の英語の学習状況と習得過程を明らかにしようとしている。初年度の研究は、ほぼ計画通りに推進され、中学校に関しては、中学校用英語検定教科書(New Horizon English CourseおよびSunshine English Course)の各課に現れた新出の文型・文法事項を、さらに高等学校に関しては、文部省学習指導要領の〔英語I〕と〔英語II〕に示されている必修の文型・文法事項をもとに「予備テスト」のテスト項目を設定した。中学1年用から高等学校〔英語II〕用まで7種類の「和文英訳」の「予備テスト」を作成し、本研究の協力者の学校で使用している教科書に合わせて実施した。予備テストは語彙の点からも無理のないように考慮し、基本的な用例を選択し、中学生・高校生の答案用紙は、誤答を含めすべてMS-DOS形式でデ-タを作成し、大型汎用コンピュ-タ-に転送してデ-タをソ-ト・集計して基礎資料「英語教育コ-パス」と呼ぶべき「和文英訳例集」を作成した。2年目の平成元年度は、その基礎的資料に基づき、文型・文法事項に関するテストを作成し、中学生と高校生を対象に実施した。このテストはさらに改良する予定である。この「和文英訳例集」やテストの結果から、英語学習者の学力レベルおよび習得の状況を理解することができる。以上のように、基礎資料の作成とテスト処理のために、パソコンと周辺機器をはじめ、各種プログラムやデ-タの穿検孔料にはかなりの金額を費やしたものの、購入した設備・備品は十分に活用でき、極めて有用性が高いものであった。本研究は、昭和63年度から平成元年度に継続する2年計画の研究で、外国語としての英語、あるいは広く言語テストに関する理論的研究を行ない、その研究に基づいて、わが国の中学生および高校生用の英語学力診断テストを開発し、さらに可能な限り、その学力テストに基づいて、中学生・高校生の英語の学習状況と習得過程を明らかにするものである。本研究では、英語学力の中心的構成要素と考えられる文型・文法事項に関する学力を評価するテストの開発を進めている。初年度においては、本研究は、ほぼ計画通りに推進され、言語テストに関する理論的考察を進める一方、市販テストも収集してみた。中学校用英語検定教科書の各課に現れた新出の文型・文法事項を「予備テスト」のテスト項目とすることとし、本プロジェクトの協力者の学校で使用している教科書(例えばSunshine English Course,New Horizon English Course)から選択した。高等学校におけるテスト項目は主として学習指導要領で定められた項目をテスト項目として選択した。文型および文法事項について和文英訳の形式で「予備テスト」を作成し、実施した。予備テストは語彙の点からも無理のないように考慮し、基本的な用例を選択し、中学生・高校生の回答(答案用紙)は、誤答を含めすべてMS-DOS形式でデータを編集・作成し、大型汎用コンピューターに転送してデータをソート・集計して『英語教育コーパス』を作成した。例えば、生徒の誤答の頻度を求めるなど、その資料を整理・分析して、次年度に作成する学力テストの基礎資料を作成した。以上のように、基礎資料を作成するために、パソコンと周辺機器をはじめ、データの穿検孔料にはかなりの金額を費やしたものの、来年度、テストを作成・実施し、改良を加えていくためには、この度購入した設備・備品は十分に活用でき、極めて有用性が高いものであった。

本研究は、昭和63年度から平成元年度に継続する2年計画の研究で英語学力の中心的構成要素である文型・文法事項に関する中学生および高校生の学力を評価するテストの開発の基礎的研究を目的としている。初年度には、中学校用英語検定教科書Sunshine English CourseおよびNew Horizon English Courseから取捨選択した文型・文法事項を中心に生徒の「和文英訳例集」を作成した。これは、生徒の英語表現や誤答の種類と頻度を求めたもので、学力テスト作成の基礎資料である。今年度は、この「英語教育コ-パス」と呼ぶべき「和文英訳例集」をさらに充実させるため、中学校・高等学校の生徒からの反応を継続して入力し、充実を図る一方、これに基づいて、中学1年生用、中学2年生用、中学3年生用、高等学校1年生用[英語I]および高等学校2年生用[英語II]の5種類を作成した。生徒からの和文英訳の反応が多様性に富んでおり、5肢選択形式の文型・文法テストとし、中学生、高校生に実施した。テストの選択肢(錯乱子)の決定に際しては、生徒の和文英訳例が極めて有益であり、妥当性の高い選択肢は必ずしも教師の経験と直感からだけではなく、生徒からの反応を客観的な資料とし、それを判断のひとつの基準として作成するべきであると思われる。テストの実施は、当初から十数名の先生方に依頼を予定していたが、実施時期の遅れからテストの解答を十分に回収するに至らなかった。したがって、日本の中学生・高校生の全国平均というような具体的数字を算出するに至らず、ある特定の学年・クラスの英語習得の傾向が、ある程度明らかになったに過ぎないものである。教授法・指導技術の記述はないにしても、和文英訳や多肢選択方式のテストの結果から、生徒の英語学力(文型・文法力)のある程度の傾向と特徴は把握できたものと考えている。
インド密教流派形成史におけるマンダラ儀礼の綜合的研究

イメージの操作術と言うべきマンダラ観想法(成就法)はマンダラ儀礼と不可分の関係にあるが,両者の関係が充分に解明されているとは言えない。この直接的な要因の一つに,サンスクリット原典の多くが未だ未刊行であることが挙げられよう。写本に備わる個別の情報をテクスト及び画像データ化し情報が互いに共有できる研究環境を構築しつつ,第一に信頼すべき校訂テクストの制定ならびに訳注の作成が求められる。申請者は,平成22年度より資料の収集を行うとともに,内容を解析しつつ文献のデータベース化作業に取り組んだ。データベースについては,平成23年2月末の時点ですでに研究の主軸となるディーパンカラバドラの『四百五十頌』関連文献の当該作業を為し終え,成果を学会で発表し,論文のかたちに纏めた。また,成果の一部を申請者自身が企画・立案したシンポジウムにおいて発表したが,これについてもプロシーディングのかたちで刊行することが決定済みである。当初の研究計画においては,平成23年度より作業の困難が見込まれるアバヤーカラグプタの『ヴァジュラーヴァリー』の解析・データベース化作業に取り組むことになっていたが,作業の進展にともなって計画を前倒しし内容の一部はすでに発表し論文に纏め,データ化作業を完了した。また,『ヴァジュラーヴァリー』の解析作業と共に,同書と密接な関係をもつアバヤーカラグプタの『サンプタタントラ』注『アームナーヤマンジャリー』の解析作業をも平行して進めた。サンスクリット写本ならびにチベット語資料によって伝えられるインド密教諸文献を収集・精査し,『秘密集会タントラ』Guhyasamajatantraを中心とするタントラ儀礼の伝承・形成過程を明らかにする。同タントラを奉ずる諸流派の中でも最古層と看做されるジュニャーナパーダ流の典籍を中心に扱う。特にディーパンカラバドラ(Dipankarabhadra)の『秘密集会マンダラ儀軌「四百五十頌」(Guhyasamajamandalavidhi-Sardhatrisatika)』の解読を通して,プラティシュター(尊像奉納)儀礼などのマンダラ儀礼及び,儀礼に関連する教理内容の解析を行う。インド・チベット文化圏に残された遺跡・寺院に関して,過去に蓄積されてきた考古学,図像学,建築学的研究を必要に応じ文献資料と随時対照させることによって,マンダラ儀軌が備える様々な役割について多角的に考察し,インド密教教理の更なる解明を目指す。現在『四百五十頌』の内容構成と伝承過程について,解析・校訂作業を進めている。ラトナーカラシャーンティとヴィタパーダによる二つの『四百五十頌』注,アバヤーカラググプタの『ヴァジュラーヴァリー』,プトゥン,ツォンカパの著作をも随時参照し,より精密な校訂作業を目指す。プラティシュター儀礼とマンダラ観想法との関係性を探るために,ジュニャーナパーダの生起次第である『普賢成就法』・『四支成就法普賢母』,さらに,両書に対するシュリーパラヴァジュラ,サマンタバドラ,タガナ,ヴィタパーダ各注をも随時参照し,生起次第とプラティシュター解析を進めている。その過程で,これらの四注がいずれも『四百五十頌』の強い影響力を受けたことが明らかになってきた。また,『四支成就法普賢母』を構成する各偈の正しい配列と欠損した部分がいずれもヴィタパーダ注より復元し得ることも明らかになった。
ボルタンメトリックセンサーによるフリーデル氏複塩桁出反応の追跡

近年、海砂の使用量の増大とともに、鉄筋コンクリート構造物の腐食、崩壊が目立ち、「塩害」といわれる重大な社会問題を引き起こしている。これは、塩化物そのものはコンクリートの硬化を促進させるが、他方で内部の鉄筋を発錆腐食されるためである。コンクリート中に混入した塩化物は、フリーデル氏複塩を生成し、時間とともに硬化していく。本研究においては、ボルタントリックセンサーを用いてコンクリート中のこのようなフリーデル氏複塩の溶存状態ならびに折出過程に注目し、強アルカリ性環境下における塩化物の管理分析法を研究した。1.微小銀電極を用いたボルタントトリックセンサーが、強アルカリ性環境下(pH13以上)でのコンクリート中の塩化物の局所濃度に精度良く応答することを見出しているので、このセンサーを用いてセメントペースト中の塩化物濃度とセメントのブリージング量との関係を調べた。新しく調整したセメントペースト中の塩化物濃度は、始めの2時間位は大きく変化を示さなかったが、セメントの凝結が始まると段々に減少し始めた。しかし、この変化は予想以上に小さくセメントメーカーによる差が大きかった。2.インテリジエントポンプを用いて、フローインジェクション分析装置を組み立て、セメントの水和、凝結にともなう塩化物濃度を調べた。塩化物イオンと置換反応する物質を分散剤とともにカラムに結め、置換反応で生成した物質の量を測定し、塩化物の量を評価した。再現性、分析精度とも良く、フリーデル氏複塩の分析に有効であることを確認した。試験サンプルが極く少量でよいことから、塩化物劣化コンクリートのコア抜き取り量が少なくて済むことが考えられ、コンクリートの管理分析法としても有効な方法と考えられる。
言語接触論から見た日本語の多様性に関する総合的研究

本研究では、国際的にも大いに多様化の進んでいる日本語のバリエーションの問題について、言語類型論(Language Typology)、言語接触論(Contact linguistics)の立場から包括的に考察を試みた。具体的には、格やとりたて構造に関する言語項目調査について、諸方言に適用できる「統一した調査票」の改善についての検討を行った。また、ボリビア共和国サンタクルス県オキナワ移住地を対象とする言語的日常実践を描くエスノグラフィー的研究や、ドイツをフィールドワークとする、言語接触論的観点からの在外駐在日本人の言語生活調査を実施した。1)研究分担者・研究協力者に対し、研究テーマに関する一層のコンセンサスを得るべく、韓国等から研究者を招聘し、ハイネ、クライン等の言語接触論関係文献に中心とした、一部公開の文献講読会を定期的に実施した。2)かかる準備を経て、言語接触論に基づく日本語学研究方法論の構築を試みた。また、従前の調査研究をふまえた、格やとりたて構造に関する言語項目調査について、東北から沖縄に至るまでの諸方言に適用できる、言語学的ならびに社会言語学的方法論に基づく「統一した調査票」の改善についての検討を行った。3)さらに調査研究の充実を図るべく、研究協力者との連携のもと、ブラジル連邦共和国南マットグロッソ州カンポグランデ市の沖縄系コミュニティ、ならびにボリビア共和国サンタクルス県オキナワ移住地を対象に、そのコミュニティの形成過程を踏まえた上で、コミュニティの生活世界とそこでの言語的日常実践を描くエスノグラフィー的研究を実施した。4)トリア(ドイツ)における在留邦人の言語生活調査およびコードスイッチングを中心とする談話録音調査を実施した。ブラジル、ボリビア、ドイツにおける言語生活調査票は共通したかたちにしているため、今後比較対照を行う予定である。また談話録音調査の文字化を一部実施した。本年度では、言語理論と言語事実とが乖離しない総合的研究組織の構築を図るべく、「言語接触論に基づく日本語学研究方法論の構築」班、「脱中心性の視点と日本語一複数の日本語としての方言一」班、「社会移動と言語接触一在外社会の日本語一」班をそれぞれ中心としつつ相互連携した組織を構成し、研究会等を通して以下の理論と事実の比較検討を行った。「言語接触論に基づく日本語学研究方法論の構築」班においては、(1)本研究総括としての国際・国内研究報告会の運営・実施、(2)言語接触論(方言接触論含む)関係研究文献調査、(3)言語接触論(方言接触論含む)関係文献講読をふまえた日本語学的研究方法論の構築について検討を行った。特に、日系及び沖縄系移民社会に関する文献調査に重点を置いて実施した。「脱中心性の視点と日本語一複数の日本語としての方言一」班においては、(1)調査研究体制の組織化、(2)ブロック型組織に基づいた方言全国調査、(3)方言調査を中心とした国内研究報告会の運営・実施を担当した。沖縄や西日本における方言接触に重点を置いて実施した。「社会移動と言語接触一在外社会の日本語一」班においては、ドイツをフィールドワークとする、言語接触論的観点からの在外駐在日本人の言語生活調査を実施した。
抗癌剤誘発脱毛に対する抗酸化物質ＤＨＬ－ＨｉｓＺｎＮａの有用性の検討

抗がん剤治療時の脱毛は患者のQOLを著しく低下させ治療コンプライアンスにも関わる。本研究は、抗がん剤誘発脱毛に対する新規抗酸化剤を用いた治療法の開発に関する、臨床応用を視野に置いた戦略的研究である。われわれはこれまでに新規αリポ酸誘導体DHL-HisZnNa、新規ビタミンE誘導体ESeroS-GS、及びETS-GSが動物実験において、抗がん剤誘発脱毛を抑制することを示した。また、これら新規抗酸化剤は、抗がん剤のもつ抗がん作用を減弱することなく、むしろ抗酸化剤が抗腫瘍効果を有することを明らかにした。[背景]われわれはこれまでに、抗酸化剤であるDHLHisZn-NaとESeroS-GS(新規ビタミンE誘導体)が、抗がん剤誘発脱毛予防効果、抗腫瘍効果を有することを示した。昨年度に引き続き、新規ビタミンE誘導体の抗がん作用メカニズム解明の為の基礎実験を行った。[目的]ビタミンE誘導体(ETS-GS)のヒト胃癌細胞における増殖抑制への影響およびそのメカニズムの解明[方法]1細胞増殖抑制2Caspase3/7 33-メチルアデニン4電子顕微鏡[結果]1in vitro細胞増殖抑制効果→ETS-GSは胃癌細胞株MKN45Pに対し、濃度依存性に増殖抑制効果を示した。正常細胞である線維芽細胞では明らかな増殖抑制効果を認めなかった。2胃癌細胞株MKN45PにETS-GSを添加した場合のCaspase3/7値は、コントロールと比較し、有意に低値だった33-メチルアデニンを添加した場合、いずれの濃度でも「ETS-GSによるMKN45Pの増殖抑制」が抑制されていた。4電子顕微鏡にて、オートファジーの所見を認めた。→24によりオートファジーの関与が示唆された。[結論]ETS-GSはヒト胃癌細胞に対し増殖抑制効果を示した。その機序として、オートファジーによる非アポトーシス細胞死の関与が示唆された。抗がん剤治療時の脱毛予防や治療法の開発は早期に解決すべき課題である。これまでに新規αリポ酸誘導体DHLHisZn-Na(以下ALAD)がラット抗がん剤誘発脱毛モデルにおいて、脱毛を抑制することを示した。今回ALADが抗がん剤の効果を減弱させないか確認するため、乳癌細胞を用いて抗がん剤パクリタキセルに対するALADの影響を検討した。パクリタキセルのみ投与した群、パクリタキセルとALAD5μM併用群、パクリタキセルとALAD50μM併用群で検討すると、ALADの濃度による細胞減少率に有意差は認めず、ALADが抗がん作用に影響しないことが示された。ALADはそれ自体に非アポトーシス性の細胞周期停止効果による細胞増殖抑制効果があることもヒト大腸癌HT-29の培養細胞および、HT-29によるマウス皮下腫瘍モデルにおいて報告した。ALADと同様にわれわれが開発した抗酸化剤である新規ビタミンE誘導体ESeroS-GSの脱毛抑制効果も検討した。ラット抗がん剤誘発脱毛モデルにおいて、ESeroS-GS1%塗布群で最も強く脱毛抑制効果を認めた。毛根組織の検討では、抗がん剤投与群で見られた炎症細胞浸潤がESeroS-GS塗布群では著明に抑制されていた。またESeroS-GSの腫瘍増殖抑制効果も検討した。ESeroS-GSはヒト胃癌細胞(MKN45、MKN45P、MKN7、KatoIII)に対し濃度依存性に増殖抑制効果を示した。ヒト線維芽細胞への増殖抑制効果は認めなかった。脱毛抑制効果を発揮しながら,抗がん剤の効果を減弱させず、むしろ抗腫瘍効果を有するDHLHisZn-Na、ESeroS-GSは,抗がん剤誘発脱毛予防、治療における新たな治療戦略として期待される。抗癌剤治療時の脱毛は患者のQOLを著しく低下させ治療コンプライアンスにも関わる。本研究は、抗癌剤誘発脱毛に対する新規抗酸化剤を用いた治療法の開発に関する、臨床応用を視野に置いた戦略的研究である。われわれはこれまでに新規αリポ酸誘導体DHL-HisZnNa、新規ビタミンE誘導体ESeroS-GS、及びETS-GSが動物実験において、抗癌剤誘発脱毛を抑制することを示した。また、これら新規抗酸化剤は、抗癌剤のもつ抗癌作用を減弱することなく、むしろ抗酸化剤が抗腫瘍効果を有することを明らかにした。【DHL-HisZnNa】1. AraCを用いたラット抗癌剤誘発脱毛モデルにDHL-HisZnNa(1%)を皮膚塗布した結果、炎症細胞が大きく減り、脱毛につながる毛根や毛幹の破壊が抑えられた(Hagiwara. Surgery Today 2011)2.ヒト

乳癌細胞を用いたvitroの系で、DHL-HisZnNaはパクリタキセル(5-50μM)の抗腫瘍効果に影響せずヒト大腸癌HT-29細胞、マウス皮下腫瘍モデルで細胞増殖抑制効果を示した(非アポトーシス性の細胞周期停止効果)【ESeroS-GS】1.ラット抗癌剤誘発脱毛モデルにDHL-HisZnNaを皮膚塗布した結果、脱毛が抑制された2.ヒト胃癌細胞(MKN45, MKN45P, MKN7, Katolll)に対し濃度依存性に増殖抑制効果を示した3.正常細胞(ヒト繊維芽細胞)へは作用せず【ETS-GS】1.胃癌細胞(MKN45P)に濃度依存性に増殖抑制効果を示した(機序としては、Caspase3/7、3MA,電子顕微鏡所見の結果からオートファジーの関与が示唆されている)2.正常細胞(ヒト繊維芽細胞)へは作用せず上記動物実験、基礎研究のデータに加え、毒性試験等も行い、現在実用化を目指し臨床試験が進行中である。医歯薬学「脱毛予防効果メカニズムの解明」より先に、当該抗酸化剤が有する抗腫瘍効果のメカニズム解明を優先させている。少なくとも抗酸化剤である本治療薬が、本来の主目的である抗がん剤の抗腫瘍効果を減弱させないこと、むしろ促進させることを基礎研究にて明らかにした。まもなく開始する臨床試験(抗がん剤誘発脱毛防止剤開発試験)と平行して、脱毛予防効果メカニズムの解明を行う。ラット抗がん剤Ara-C誘発脱毛モデルにおいて、DHLHis-Znの脱毛抑制効果を示している。平成24年度の研究予定であった他の抗がん剤による脱毛にも効果があるかの検討は未だ達成できていないが、同じく抗炎症効果を有する新規ビタミンE誘導体ESeroS-GSについても同モデルを使用して、脱毛抑制効果を明らかにした。DHLHis-Znについては抗がん剤の効果を減弱させず、むしろ抗腫瘍効果を有することを示し、ESeroS-GSは濃度依存性のがん細胞への増殖抑制効果、ヒト線維芽細胞へは影響を与えないことを示した。脱毛予防効果メカニズム解明ーDHLHisZn-Naが毛根の幹細胞に与える影響を検討する。(1)他の抗がん剤による脱毛にも効果があるのか否かの解明;生後8日のWistarラットに抗がん剤(タキソール、シスプラチン、アドリアマイシン、マイトマイシンC、イリノテカン)を15 mg/kg/dayで7日間、腹腔内投与を行い脱毛を誘発する。また、治療群として、DHLHZnの腹腔内投与群(100、10、1、0.1、0.01 mg/kg/day)と塗布群(ワセリンを基剤とし、0、0.5、1、5、10%)を設定し、12日間投与する。13日目に犠死させ、治療効果判定を行う。(2)脱毛予防効果メカニズムの解明:抗がん剤投与後の毛根細胞のトランスクリプトーム解析とパスウェイ解析によるシグナル伝達解析。抗がん剤投与前後のラット皮膚組織からlazer-captured microdissection(LCM)を用いて毛根細胞を切り取り、total RNAを抽出する。100ngのtotal RNAを用いてAgilent社のマイクロアレイで解析する。1)バイオアナライザー(Agilent社製)を用いて抽出したRNAの質を評価。2)microRNA labeling reagent andHyb kitを用いてmicroRNAをラベルし、ハイブリダイズする。アレイをwash後、レーザースキャナーでシグナルを検出する。
筋強直性ジストロフィーの分子機構解明

3'側非翻訳領域やイントロン領域に遺伝子変異があり、通常の遺伝病の概念では説明できない筋強直性ジストロフィー(DM)の発症機構を解明することが当申請における課題である。遺伝子変異はCTGトリプレット・リピートやCCTGクゥアドラプル・リピートの異常伸長で説明されるが、翻訳産物に変異が入らないにもかかわらず優性の形式で発症するため、ゲノム発現機構のレベルで発症の原因が潜んでいる可能性がある。また症状が全身に渡っており、表現型としての症状には多岐にわたる遺伝子の異常が考えられる。これまでに私は、DMモデル細胞を用いたマイクロアレイ解析を行っており、リピート伸長下で発現量の変化する遺伝子群の探索を行ってきた。当該年度における研究の結果、リピート伸長下で発現量の減少した遺伝子群の中には転写因子AP-1の認識配列を持つものが多いことが分かった。更にプロモーター活性を測定するルシフェラーゼアッセイを行い、マイクロアレイの結果を生化学的にフィードバックして検証を行ったところ、確かにAP-1の活性が減少していることが示された。同時にリピートRNAに結合するRNA結合タンパク質を用いたスプライシングアッセイを行い、これらRNA結合タンパク質の機能を明らかにした。今回の研究により、DM発症の第一義にはRNA結合タンパク質が関与しており、表現型としてAP-1の下流にある遺伝子の関与が示唆されることが明らかになった。
流動層熱交換器における伝熱面近傍の粒子温度の可視化

流動層熱交換器において伝熱面と流動粒子間のふく射伝熱は,伝熱面近傍の粒子温度に強く依存することが知られている.本研究では,その熱伝達特性を把握するために,流動層に挿入した加熱伝熱面近傍の粒子温度を赤外線温度画像装置で可視化した.ここでは,伝熱面極近傍の粒子温度を流動状態を乱さず可視化するために,赤外線温度画像装置の検知波長である35μmの赤外線に対して透明な伝熱面を用いて,その背面から流動粒子を観察した.この際,伝熱面の加熱には赤外線温度画像装置の視野をさえぎらないために,波長10.6μmの炭酸ガスレーザーによる加熱を行った.このため,伝熱面には画像装置の検知波長である35μmの赤外線を透過し,10.6μmの炭酸ガスレーザーを吸収する弗化カルシウム(CaF2)を用いた.以上の実験装置・方法により,空塔速度,粒子径および光学的性質の異なる粒子材料をパラメータに,それらが伝熱面近傍の粒子温度に与える影響を調べた.その結果,伝熱面近傍の粒子温度は粒子径に強く依存することが明らかとなった.粒子は伝熱面に接触することによって非定常に加熱されるが,小径粒子ほど熱容量が小さく,温度が高くなる.このことから,温度の高くなる小径粒子では放射するふく射が大きくなり,伝熱面とのふく射熱交換を抑制することが明らかになった.流動層熱交換器において伝熱面と流動粒子間のふく射伝熱は,伝熱面近傍の粒子温度に強く依存することが知られている.本研究では,その熱伝達特性を把握するために,流動層に挿入した加熱伝熱面近傍の粒子温度を赤外線温度画像装置で可視化した.ここでは,伝熱面極近傍の粒子温度を流動状態を乱さず可視化するために,赤外線温度画像装置の検知波長である35μmの赤外線に対して透明な伝熱面を用いて,その背面から流動粒子を観察した.この際,伝熱面の加熱には赤外線温度画像装置の視野をさえぎらないために,波長10.6μmの炭酸ガスレーザーによる加熱を行った.このため,伝熱面には画像装置の検知波長である35μmの赤外線を透過し,10.6μmの炭酸ガスレーザーを吸収する弗化カルシウム(CaF2)を用いた.以上の実験装置・方法により,空塔速度,粒子径および光学的性質の異なる粒子材料をパラメータに,それらが伝熱面近傍の粒子温度に与える影響を調べた.その結果,伝熱面近傍の粒子温度は粒子径に強く依存することが明らかとなった.粒子は伝熱面に接触することによって非定常に加熱されるが,小径粒子ほど熱容量が小さく,温度が高くなる.このことから,温度の高くなる小径粒子では放射するふく射が大きくなり,伝熱面とのふく射熱交換を抑制することが明らかになった.
極限磁性スピンナノ構造体の創製

新たな高飽和磁化材料探索を念頭に、準安定窒化鉄相に着目しそのナノ粒子化技術、および、鉄基ナノ粒子の集合体化技術の構築を行った。最適な原材料を合成し、プロセス条件の最適化を行うことで、234emu/gの飽和磁化を有する単相の窒化鉄ナノ粒子の獲得に世界で初めて成功した。また、粒径10nm程度の鉄ナノ粒子を用いて、ナノ粒子共凝集法を新たに考案することで、充填率を0.5%から40%まで制御可能な集合体プロセス技術の確立に成功した。低消費電力かつ高性能な電子部品・電気機器の革新的な特性向上を意図して、高飽和磁化を有するナノサイズのスピンナノ構造体(ナノ粒子)、特に、準安定相ながち2.4テスラの高飽和磁化の達成が見込める窒素濃度11at.%の窒化鉄について、高い再現性を有する直接合成手法あるいは間接合成手法の確立を目指す。また、スピンナノ構造体の凝集状態あるいは分散状態を精密制御する集合体形成技術の段階的構築を通して、高飽和磁化ナノ粒子集合体の新たな応用展開の可能性を探査する。直接合成に関しては、鉄ペンタカルボニルを原材料とした熱分解法において反応系に新たにアンモニアガスを添加し、窒化鉄ナノ粒子の獲得を試みた。電子顕微鏡観察および電子線回折技術、ならびに飽和磁化をはじめとする磁気特性評価技術を駆使し、反応温度や反応時間、均一窒化のためのアンモニア導入方法を詳細に検討した結果、平均粒径約10nmで部分的にFe_3N相あるいはFe_4N相からなる窒化鉄ナノ粒子を溶液中に分散させた状態で生成させることに成功した。一方、ナノ粒子の凝集状態のプロセス技術の構築では、界面活性剤で覆われた粒径9nmの純鉄ナノ粒子をモデル粒子として用い、乾燥後、圧縮成型することにより粒子密度の高充填化を図った。その結果、体積充填率3040%まで高充填化した高充填純鉄ナノ粒子集合体を数ミリ角で作製することに成功した。純鉄ナノ粒子は集合体内で自己組織化的に配列しており、その保磁力は磁気的に孤立した純鉄ナノ粒子分散溶液に比べ小さく、高充填化により磁気的にソフト化することを初めて見出した。これは純鉄ナノ粒子間で働く強い磁気双極子相互作用に起因するものと考えられる。磁性ナノ粒子の集合体では、ナノ粒子間に働く磁気双極子相互作用の影響によりバルクや磁気的に孤立した粒子とは大きく異なる磁気秩序を発現することが知られているが、その詳細な発現メカニズムはまだ明らかになっていない。このため、磁気双極子相互作用の強さを系統的に変化させた試料において磁気評価を行う必要があり、粒子を母材内に均一に分散し、かつ、粒子濃度を広範囲で制御する手法が必要となる。本年度、Feナノ粒子と非磁性体であるAuナノ粒子を同時に凝集させる"ナノ粒子共凝集法"を新たに考案し、Fe/Auナノ粒子集合体の作製を試みた。Fe/Auナノ粒子集合体の透過型電子顕微鏡を用いた断面観察像に対する組成分析の結果、Feナノ粒子は凝集することなく集合体全体にランダムに分散していることが分かった。結果として、本提案新規手法を用いてナノ粒子共凝集法を用いて平均粒径8.2nmのFeナノ粒子を0.543%の範囲で濃度調脚することが可能となった。Fe/Auナノ粒子集合体の5Kでの保磁力ならびに飽和磁化で規格化した残留磁化のFeナノ粒子濃度依存性から、Feナノ粒子濃度が10%を超える領域では、ナノ粒子の磁気モーメントが磁気的に強く連結し、連鎖的な磁気反転を誘起することによって優れた軟磁気特性が発現することが分かった。集合体の磁気特性は磁性ナノ粒子の本質的な磁気異方性と集合体化によってもたらされる磁気双極子相互作用の競合によって決定づけられることが明らかとなった。α"-Fe_<16>N_2相の窒化鉄は1972年に薄膜形態としてその存在が提唱さていたものの、窒化鉄の粉末として単相かつ高い再現性で得ることはできなかった。また、従来合成法では不純物や混合物を多く含んでいたため飽和磁化などの実験データの信頼性に乏しかった。本研究では、最適な原材料を合成し、それを用いてほぼα"-Fe_<16>N_2単相の窒化鉄ナノ粒子が得られる前駆体の合成技術を構築した。結果として、グラムオーダーでの高い合成再現性を確認している。X線を用いた結晶構造解析から、窒素原子が歪んだ鉄の結晶構造中で秩序を持って配列していることを意味する超格子回折が多数観察されており、合成した窒化鉄ナノ粒子はα"型の結晶構造であることを確認した。また、詳細な磁気測定から、飽和磁化値は50Kにおいて230emu/g、室温においても221emu/gを示し、薄膜形態の値(240emu/g)と同程度となっている。

また、従来のバルク形態の純鉄の飽和磁化値220emu/g(50K)および218emu/g(室温)を上回ることからも、その高い生成率を確認できる。一方、粒径を3.5nmから22nmまで系統的に変化させた純鉄ナノ粒子の3次元自己組織化集合体において、それらの磁気共鳴周波数、ならびに、有効異方性磁界との関係を詳細に検討した。その結果、磁気共鳴周波数が極小となる粒径(8nm)が存在し、この粒径を境界として小粒径領域と大粒径領域において、磁気共鳴周波数を決定する異方性磁界が、それぞれ、熱磁界と磁気双極子相互作用磁界で説明可能であることを示した。窒化鉄ナノ粒子の凝集・分散状態と磁気特性との相関把握のため、磁気トルク法を用いた回転ヒステリシス損失解析を行った。その結果、回転ヒステリシス損失が粒子の凝集・分散状態に敏感であり、現状の窒化鉄ナノ粒子分散集合体において個々の粒子が必ずしも完全に磁気的に孤立した状態にはなっていないことが明らかとなった。今後、分散プロセス、ならびに、集合体プロセスの最適化によって個々の窒化鉄ナノ粒子が完全に分散した磁気的孤立化の実現が期待される。窒化鉄相の高熱耐性化を念頭に、Feとの二元相図において高温領域までbcc固溶体を形成可能なCrに着目し、超高真空スパッタ法を用いてα'-(Fe-Cr)-N薄膜を作製し、その磁化の温度依存性を詳細に調べた。その結果、CrでFeサイトを10at%以上置換した試料では、α'相からbcc-Fe-Cr相およびγ'-(Fe-Cr)4N相への相分離を示す温度は400°C以上となっており、Cr置換しない場合に比べ2倍以上高温化していることが分り、窒化鉄相の高熱耐性化に成功した。高充填磁性ナノ粒子における粒子配列効果と磁気特性との相関を調べるため、平均粒径20nmのFe-Co合金ナノ粒子を適量のスチレンモノマーと混合し、50kOeの外部磁場中でポリマー化させた。電子顕微鏡の断面観察から、Fe-Co合金ナノ粒子が最密に配列している隙間に幅20-30nmで長さ数マイクロメートルのポリスチレン部分が形成され、その長さ方向が外部磁場方向であるようなナノ組織が観測された。このようなナノ組織は一軸的な磁化過程を示し、3.8x10^5erg/ccの一軸磁気異方性エネルギーを有していることが分かった。以上より、ナノ組織は集合体プロセス中に印加する外部磁場に敏感であり、今後、窒化鉄ナノ粒子集合体の磁気特性を議論する際には、結晶軸配向による一軸磁気異方性の向上とナノ組織を分離して評価する必要があることが分かった。さらなる高特性化を念頭に、窒化鉄相に第三元素を添加した窒化鉄をナノ粒子化した際に、飽和磁化をはじめとする磁気物性値を厳密に評価することが重要となる。そのため、ナノ粒子との比較校正試料として窒化鉄を含む鉄基薄膜試料が重要となる。本年度では、超高真空スパッタ法を用いて、窒素濃度11at.%において結晶構造中の鉄原子サイトを第三元素で置換した窒化鉄薄膜の結晶構造と飽和磁化の相関を詳細に調べた。ここで、第三元素として、貴金属元素の白金を選択した。窒素濃度および白金置換濃度を系統的に変化させた窒化鉄薄膜のX線回折結果から、α'相に起因する回折を観測し、同じ窒素濃度においても白金置換濃度の増加とともにα'相の安定性が低くなり、γ'相が生成されることが分かった。また、白金置換したα'相の格子定数aおよびcは無置換の場合とほぼ同様の変化を示すものの、白金置換によるc軸の伸張の効果は少なくなり、窒素濃度11at.%では、白金濃度によらずc軸長は一定の値となることが分かった。このような窒素濃度11at.%の白金置換した窒化鉄薄膜における1金属原子当たりの平均飽和
高弾性非晶質薄膜の開発

ガラスの弾性率を向上させるには,強い結合力をもつアルミナ,チタニアや希土類酸化物を主成分とし,密なガラス構造を形成することが必要であるといわれている。しかしながら,アルミナ,チタニアや希土類酸化物を通常の溶融法でガラス化することが困難であるため,高弾性率を有するガラスを得るためには,他のガラス作成法を採用することが必要である。そこで,本研究では,気相を通して非晶質を作成する方法の一つであるスパッタリング法を用いて非晶質薄膜を作成し,高弾性率をもつ非晶質薄膜の開発を試みた。一般に,酸化物中の酸素を一部窒素に置換するとその弾性率が著しく増大することが知られているため,溶融法では作成することができないAl_2O_3中の酸素の一部を窒素で置換したAl-O-N系の非晶質薄膜を,高周波スパッタリング法により作成し,その弾性率を振動リード法により測定した。しかしながら,Al_2O_3のヤング率が122GPaであるのに対し,AlNの増加にともないヤング率は減少し,約50mol%AlNで極小を示した。これは約50mol%AlN以下の組成では,6配位のAl^<3+>が減少,4配位のAl^<3+>が増加することによる配位数の低下が,窒素置換による弾性率増加の効果を打ち消したためであると考えられる。したがって,いかに陽イオンを高配位状態に保ったまま非晶質にできるかが,高弾性率を得るための条件となる。いま,Al_2O_3-TiO_2系非晶質膜において,約80mol%TiO_2以上の組成で,すべての陽イオンが6配位状態で存在することが報告されている。そこで,高周波スパッタリング法によりAl_2O_3-TiO_2系非晶質薄膜を作成し,弾性率の測定を行った。その結果16Al_2O_3・84TiO_2の組成の非晶質膜でいままでに報告されているどの酸化物ガラスよりも高いヤング率175GPaが得られた。このヤング率の値は,ガラス中で最高のヤング率をもつSi-Y-Al-O-N系オキシナイトライドガラスの値にほぼ匹敵するものである。一般に、酸化物中の酸素を一部窒素に置換するとその弾性率が著しく増大することが知られているため、Al_2O_3中の酸素の一部を窒素で置換したAlーOーN系の非晶質薄膜を作成し、その弾性率を振動リ-ド法により測定した。しかしながら、Al_2O_3のヤング率が122GPaであるのに対し、AlNの増加にともないヤング率は減少し、約50mol%AlNで極小を示した。これは約50mol%AlN以下の組成では、6配位のAl^<3+>が減少、4配位のAl^<3+>が増加することによる配位数の低下が、窒素置換による弾性率増加の効果を打ち消したためであると考えられる。したがって、いかに陽イオンを高配位状態に保ったまま非晶質にできるかが、高弾性率を得るための条件となる。

いま、Al_2O_3ーTiO_2系非晶質膜において、その化学シフトから約50mol%TiO_2からAl^<3+>の配位数は平均5から6へ、Ti^<4+>の配位数は4から6へ変化しはじめ、約80mol%TiO_2以上の組成では、すべての陽イオンが6配位状態で存在することが報告されている。そこで、高周波スパッタリング法で作成したAl_2O_3ーTiO_2系非晶質膜の密度を測定し、陽イオンの配位数変化との関係について考察した。非晶質膜の密度は、約50mol%TiO_2で極小を示した。組成と密度から求められる平均原子容は、約50mol%TiO_2で極大を示し、約80mol%TiO_2で極小を示した。この平均原子容の組成依存性は、陽イオンの配位数変化によく対応している。平均原子容が、約50mol%TiO_2から80mol%TiO_2の間で減少するのは、この間に陽イオンの低配位から高配位状態に変化し、構造が密になるためであると考えられる。今後は、高周波スパッタリング法により作成したAl_2O_3ーTiO_2系非晶質膜の弾性率を共振法、振動リ-ド法により測定する予定である。Al_2O_3やTio_2は、酸化物結晶の中でも非常に高い弾性率を示すことが知られている。いま、Al_2O_3-TiO_2系非晶質膜において、TiO_2の増加にともないAl^<3+>、Ti^<4+>の配位数が低配位から高配位状態へ変化することが報告されている。いま、陽イオンを高配位状態に保ったままで非晶質化することが高弾性率を有する非晶質薄膜を得るための条件の一つであることから、本年度は、高周波スパッタリング法で作成したAl_2O_3系非晶質薄膜について密度と弾性率の測定を行った。また、それらの物性の変化と陽イオンの配位数変化との関係についても考察した。ターゲットには、Al_2O_3、Tio_2粉末を所定の組成に秤取、混合し、加圧成形したものを用いた。ガス組成はAr(75%)-O_2(25%)で、高周波出力100Wでスパッタリングを行った。得られた非晶質膜の組成は、Al、Tiの特性X線の強度から決定した。密度は、浮遊法で、ヤング率とポアソン比は、振動リード法と共振法で測定することにより求めた。非晶質膜の密度は、TiO_2が約50mol%で極小を示した。一方、ヤング率は、TiO_2が50mol%、80mol%で各々極小、極大を示し、50mol%TiO_2付近から急激に増大することが認められた。また、体積弾性率や剛性率もヤング率と同様な組成依存性を示した。これらの組成依存性は、膜中のAl^<3+>の配位数が50mol%TiO_2付近で5から6へ、Ti^<4+>の配位数が4から6へと変化することで説明された。したがって、50mol%TiO_2付近からの弾性率の急激な増加は、非晶質膜中に存在する陽イオンが低配位状態から高配位状態へ移ったことにより、非晶質の構造が密な構造に大きく変化したためであることが分かった。さらに、16Al_2O_3・84TiO_2の組成の非晶質膜でいままでに報告されているどの酸化物ガラスよりも高いヤング率175GPaが得られた。このヤング率の値は、ガラス中で最高のヤング率をもつSi-Y-Al-O-N系オキシナイトライドガラスの値にほぼ匹敵するものである。
高階パンルベ方程式の完全WKB解析

高階パンルベ方程式に対する完全WKB解析を確立することを目的に、1.高階パンルベ方程式とそれに付随するLax pairのStokes幾何の解析、2.高階パンルベ方程式に対する自由パラメータを含んだ形式解の構成、3.(単純)変わり点における構造定理の確立、という3つの課題に取り組み、それぞれ次の成果が得られた。まず1.のStokes幾何の解析に関しては、Lax pairの構造が最も簡明なI型の高階パンルベ方程式の階層に対して、Stokes図形の完全な記述が得られた。他方、大学院生の佐々木俊介君が指摘したように、Lax pairのサイズが大きい野海・山田方程式系の場合にはLax pairの仮想的変わり点等も非線型方程式のStokes図形の決定に関与してくる。この問題については、本多尚文(北大理)氏を中心として始まった共同研究により、「tree構造」といったグラフ理論的な言葉を用いてこうしたLax pairの仮想的変わり点やnew Stokes curveが果たす役割を表現できることがほぼ明らかになった。次に2.については、2階の場合に用いたHamilton系のBirkhoff標準形への変換を利用する方法を高階方程式にまで拡張することにより、インスタントン型形式解を構成することに成功した。これにより、I型方程式の階層のようにHamilton系としての表現が知られている高階パンルベ方程式に対して、自由パラメータを含んだ特異摂動型の形式解が得られた。最後に3.の構造定理に関しては、付随するLax pairのサイズが2の揚合に得られていた第1種の単純変わり点における自由パラメータを含まない形式解に対する構造定理を、Lax pairのサイズが大きい野海・山田方程式系にまで拡張した。今後は、高階パンルベ方程式の接続問題を具体的に解くために、自由パラメータを含む形式解に対する構造定理の確立、特に第2種の変わり点における解析が重要な課題となるであろう。本年度はまず、構造定理を確立するための準備として、高階Painleve方程式とそれに付随するLax pairのStokes幾何の解析を河合隆裕(京大数理研)氏らと共同で行った。最初にLax pairのサイズが2で構造が最も簡明なI型の高階Painleve方程式の階層を考察し、この場合には高階Painleve方程式の(仮想的変わり点を含む)Stokes図形のほぼ完全な記述を得ることに成功した。続いて、大学院生の佐々木俊介君を中心として、付随するLax pairのサイズが3以上となる高階Painleve方程式の典型例である野海・山田方程式系の解析に取り組み、こうしたLax pairのサイズが大きい場合には、Lax pairの仮想的変わり点やnew Stokes curveが野海・山田方程式系のStokes図形の決定にも深く関わっていることが明らかにされた。このLax pairの仮想的変わり点が果たす役割は真に絶妙で、かつ非常に大域的である。こうしたLax pairの仮想的変わり点と高階Painleve方程式の接続公式との関連を論じることは、今後の重要な課題である。「本年度の研究実施計画」では、本年度の具体的な目標として、(i)高階パンルベ方程式に対する自由パラメータを含んだ(インスタントン型)形式解の構成、(ii)そうした形式解に対する構造定理の確立、の2つを挙げた。このうち、(i)のインスタントン型形式解を構成することに成功した(現在論文を準備中)。実際の構成は、2階の場合に用いたHamilton系のBirkhoff標準形への変換を利用する方法を、高階方程式にまで拡張することによりなされる。すなわち、まず方程式をHamilton系の形に表現した上で、そのBirkhoff標準形への変換を特異摂動的に構成する。

Birkhoff標準形に対しては解が明示的に求まるので、これにより高階パンルベ方程式の形式解が構成されたことになる。今のところ形式解の構成が完全に確かめられたはI型高階パンルベ方程式の階層に限られるが、Birkhoff標準形への変換の存在は一般的な状況で示されたので、他の高階パンルベ方程式についても(Hamilton系の形に表現することさえできれば)形式解の構成は達成されたと考えられる。この研究成果を、平成17年7月に京都大学で開催された国際研究集会「Algebraic Analysis of Differential Equations」等で報告した。さらに、付随するLax pairのサイズが大きい高階パンルベ方程式の典型例である野海・山田方程式系のStokes幾何の解析について、本多尚文(北大理)氏を中心に共同研究を開始した。まだ最終結果には至っていないが、Lax pairの仮想的変わり点やnew Stokes curveが果たす役割を、「tree構造」といったグラフ理論的な言葉を用いて表現及び解釈できることがほぼ明らかになった。今後は、高階パンルベ方程式の接続問題を具体的に解くために、今回構成に成功したインスタントン型形式解に対する構造定理の確立、特に第2種の変わり点における解析が、重要な課題となるであろう。