hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
赤外線センサーの神経機構

(5)ピット膜への血流分布を、墨汁注入法および樹脂注入走査電顕観察法にて調べた。小動脈は、ピット膜の吻側および腹側から数本ずつ入り、膜内にて、数個のTNMを囲む一層のループ状の毛細血管網を形成する。また、ピット膜から出る小動脈はあらゆる方向に向かっていた。本研究は、赤外線という特殊化温覚情報を画像として捉え、視覚情報の有効な補助手段として使っているへビ類の、赤外線センサーのメカニズムの解明することを目的とする。本年度は、ピット膜の血管に焦点を絞り、その血管構築および血流測定実験を行った。1.血管構築:墨汁注入ホールマウント(10例)および、コハク酸脱水素酵素(SDH)と墨汁注入の組み合わせ(4例)、透過電顕(2例)、樹脂注入走査電顕(4例)、計20例の標本作製・観察を行った。(1)墨汁標本では、吻側から35本、腹側から47本の小動脈が、神経束の中を通ってピット膜に入り、毛細血管網を形成していた。毛細血管網は、原則として一層の円形もしくは楕円形のループを形成し、その大きさは前方視領域(膜の尾側部)および、周辺部で小さく、血管網が密な傾向があった。(2)SDH標本からは、一つの血管ループが数個のTNMを囲み、両者は近接していた。(3)透過電顕により、血管の種類を同定し、小動脈は小静脈に比し平滑筋層が発達し、血管内皮細胞が内腔に突出していた。(4)ピット膜、皮膚、網膜、の3ヶ所に、樹脂血管注入を行い、走査電顕で比較観察した結果、ピット膜が最も血管に富み、また毛細血管の像が特異であることがわかった。2.血流測定実験:28例のマムシにピット膜血流を、レーザー血流計を用いて測定した。13例に、はんだごてをあてて血流変化をみた。その結果、(1)熱刺激により、ピット膜へ小動脈から流入する血流量は増加する。(2)ピット膜の血流変化は、熱刺激の方向により異なり、これはピット膜血流が局所的に変化していることを示す。(3)熱刺激受容部位の毛細血管網は拡張し、その血流量は低下するが、熱刺激の当たっていない部位の毛細血管網の血流量は増加することがわかった。
パーキンソン症候群の難治性疼痛と歩行障害に対する脊髄刺激の影響

進行性核上性麻痺(PSP)や進行期Parkinson病(PD)における姿勢反射障害や歩行障害などの運動症状は日常生活動作を著しく低下させる因子であり,有効な治療法は未だ報告されていない.本研究では,これらの疾患に対して頸椎椎体レベルの腹側及び背側硬膜外腔に留置した電極から脊髄の前索及び後索を刺激し,PSPや進行期PDに伴う姿勢反射障害や歩行障害に対する効果を検討することを目的としている.平成29年度から引き続き症例の蓄積を行いSCSの短期的な効果を検討した.SCS施行後3か月での評価では,PSP,進行期PDともに姿勢反射障害および歩行障害の改善が認められた.また,脳血流SPECTでの評価では前頭前野における血流低下の改善と視床における血流増加が認められた.本邦において,近年におけるパーキンソン症候群に対する新規薬物療法や疼痛改善薬の導入により脊髄刺激療法の適応となる症例に蓄積においては当初の予定より遅延したが,これまでに脊髄刺激療法を施行した症例の研究結果をまとめており,学術雑誌への投稿を準備している.人体への脊髄刺激療法の影響について,3次元コンピューター電磁界解析モデルを作成し調査を進めている.また,観血的手技をともなう従来の脊髄刺激療法とは異なり,体外からの経皮的脊髄刺激による脊髄内への電磁界形成の可能性についてもコンピューターモデルを用いてシミュレーションを行う予定である.進行性核上性麻痺(PSP)や進行期Parkinson病(PD)における姿勢反射障害や歩行障害などの運動症状は日常生活動作を著しく低下させる因子であり,有効な治療法は未だ報告されていない.本研究では,これらの疾患に対して頸椎椎体レベルの腹側及び背側硬膜外腔に留置した電極から脊髄の前索及び後索を刺激し,PSPや進行期PDに伴う姿勢反射障害や歩行障害に対する効果を検討することを目的としている.平成29年度から引き続き症例の蓄積を行いSCSの短期的な効果を検討した.SCS施行後3か月での評価では,PSP,進行期PDともに姿勢反射障害および歩行障害の改善が認められた.また,脳血流SPECTでの評価では前頭前野における血流低下の改善と視床における血流増加が認められた.難治性疼痛に対する新規の内服治療薬が導入され,これによって疼痛緩和を得たPSPや進行期PD患者が認められ,SCS治療が選択される症例が減少した.また,進行期PDに対するL-dopa経腸投与など新規治療が本邦で導入され,これらの治療によって運動症状の改善効果とともに疼痛が緩和される症例も確認されており,SCSが選択されない症例があった.進行性核上性麻痺(PSP)や進行期Parkinson病(PD)における姿勢反射障害や歩行障害などの運動症状は日常生活動作を著しく低下させる因子であり,有効な治療法は未だ報告されていない.本研究では,これらの疾患に対して頸椎椎体レベルの腹側及び背側硬膜外腔に留置した電極から脊髄の前索及び後索を刺激し,PSPや進行期PDに伴う姿勢反射障害や歩行障害に対する効果を検討することを目的としている.平成29年度から引き続き症例の蓄積を行いSCSの短期的な効果を検討した.SCS施行後3か月での評価では,PSP,進行期PDともに姿勢反射障害および歩行障害の改善が認められた.また,脳血流SPECTでの評価では前頭前野における血流低下の改善と視床における血流増加が認められた.本邦において,近年におけるパーキンソン症候群に対する新規薬物療法や疼痛改善薬の導入により脊髄刺激療法の適応となる症例に蓄積においては当初の予定より遅延したが,これまでに脊髄刺激療法を施行した症例の研究結果をまとめており,学術雑誌への投稿を準備している.これまでにSCSを施行した症例において,短期から長期観察における疼痛および歩行・姿勢に対する治療効果を解析する.また,SCS施行例と薬物治療例において疼痛および歩行・姿勢などの疾患経過について比較検討を行う.さらには,SCSにおける疼痛や運動症状への影響を詳細に調査するために,SCSの3次元脳幹・脊髄コンピューターモデルを作成し,神経内における電場解析を行う予定である.人体への脊髄刺激療法の影響について,3次元コンピューター電磁界解析モデルを作成し調査を進めている.また,観血的手技をともなう従来の脊髄刺激療法とは異なり,体外からの経皮的脊髄刺激による脊髄内への電磁界形成の可能性についてもコンピューターモデルを用いてシミュレーションを行う予定である.研究結果については解析中であり,学会や雑誌等で詳細な研究成果の報告を行う機会が生じなかった.今年度は研究成果の報告を行うため,それに際して使用する予定とする.2018年度の研究に当たり,当初予定していた支出が抑えられたため,2019年度に研究に併せて使用する.特に,3次元コンピューター脊髄刺激電磁界解析モデルの作成において発展させるための支出に充てる予定である.
トレニアの装飾的花形の誘導過程における分裂組織形成関連遺伝子の役割の解明

トレニアの花芽内におけるサイトカイニンシグナルの高い部位の空間的、時間的分布が装飾的な花形の形成に及ぼす影響を調べた。その結果、幅広い形、細長い形の副花冠、花弁の鋸歯とも、その誘導部位において高いサイトカイニンシグナルが局在することが必要であることが示された。さらに、副花冠の発生は、このようなサイトカイニンシグナルの局在による花芽分裂組織の拡大、ひいては花托の拡大が原因で起こると考えられた。本年度は、発達中期の花芽の花弁、雄ずい、副花冠等の各花器官ごとに、サイトカイニンによる花形変化の過程における分裂組織形成関連遺伝子の発現とサイトカイニンシグナルとの関係を明らかにすることを目的とした。まず、トレニアから、2種類のKNOXI(TfBP,TfKNAT)、2種類のWUSCHEL(TfWUS1,TfWUS2)、3種類のCLVATA1(TfCLV1-1,TfCLV1-2,TfCLV1-3)の完全長cDNAを単離した。その上で、花芽発達の中期にCPPU処理を行い、花形変化を誘導した花芽の各器官において、定量PCR法により、サイトカイニンシグナルの強さの指標となるタイプAレスポンスレギュレーター(TfRR)遺伝子も含め、発現解析を行った。その結果、いずれの花器官においても、TfRR1の発現はCPPU処理後1日目から誘導された。その後、TfRR1の発現誘導から1日程度遅れてTfWUS2の発現が誘導された。逆に、TfCLV1-2とTfCLV1-3の発現は、CPPU処理後の花弁および雄ずいにおいて抑制された。TfBPおよびTfKNAT発現は、CPPU処理後の花弁では一過的に上昇し、また雄ずいではCPPU処理後5日後から発現が上昇した。以上の結果から、CPPU処理によりまずサイトカイニンシグナルが上昇し、この状態が一定期間続いた後に分裂組織関連遺伝子の発現変化が誘導され、花形変化が引き起こされると考えられた。さらに、WUSCHELとCLVATAはお互い直接的に発現調節に関わることが知られていることから、CPPU処理によるTfWUSの発現誘導およびTfCLV1の発現抑制はこれらの調節関係に合致し、サイトカイニンシグナルがこれらの遺伝子の調節に関与していることを示していると考えられた。本年度は、発達初期中期の花芽において、サイトカイニンの分化を阻害し、内生サイトカイニンを蓄積させるホルクロルフェニュロン(CPPU)を花芽に与えたときの、サイトカイニンシグナルの花芽内における分布と花形変化との関係を明らかにすることを目的とした。まず、サイトカイニンシグナルの強さの指標となるタイプAレスポンスレギュレーター(TfRR1)遺伝子ならびにサイトカイニン酸化酵素遺伝子TfCKX5の発現領域の花芽における分布を、in situハイブリダイゼーション法によって調べた。その結果、雄ずいおよび花弁が未分化な発達初期の花芽では、TfRR1ならびにTfCKX5の発現領域は花芽分裂組織に限られるが、CPPU処理によって、がく片原基にまで拡大した。やや発達が進み、雄ずいの原基が形成されたステージでは、CPPU処理は、幅広い形の副花冠の形成される部位である雄ずい原基の基部で、これらの遺伝子の発現を高めた。さらに発達が進み、花弁が伸長しているステージでは、CPPU処理は、副花冠の原基が形成される花弁の縁辺部で、これらの遺伝子の発現を高めた。また、CPPU処理によってトレニアと同様に副花冠が発生するペチュニアの花芽においても、処理によってタイプAレスポンスレギュレーター遺伝子(PhRR1,2,3)ならびにサイトカイニン酸化酵素遺伝子(PhCKX1,2の発現が花弁で著しく促進され、この現象が普遍性を持つものであることが示唆された。以上の結果から、トレニアの花芽へのCPPU処理によって高いサイトカイニンシグナルが発生する部位は、花芽発達のステージによって異なり、発達初期ではがく片、雄ずい等の原基に、溌達中期では花弁の縁辺部に生じることが明らかとなった。これらの高いサイトカイニンシグナルの発生部位は、CPPU処理によって花弁数の増加や副花冠の形成が誘導される部位と一致しており、これにより分裂組織が異所的に形成され、花形変化を誘導していることが予想された。本年度は、トレニアの花芽内で局所的にサイトカイニン生合成を誘導した組換え体を作り、サイトカイニンシグナルの局在化と花形との関係を明らかにすることを主な目的とした。花芽の萼および花弁で発現誘導するAP1プロモーター、ならびに花弁および雄蕊で発現誘導するAP3プロモーターにサイトカイニン生合成遺伝子をつないだコンストラクト(それぞれAP1::AtIPT4およびAP3::AtIPT4 )をトレニアに導入した。この組換え体では、サイトカイニン濃度ならびにサイトカイニンシグナルの分布が、想定通りの局在性を示していた。また、サイトカイニンシグナルの増加した花弁では、細胞分裂を促進するWUSCHELの発現が高まっていた。

AP1::AtIPT4組換え体では花弁数が増加し、AP3::AtIPT4組換え体では、花弁数が増えるとともに花冠が大型化し、副花冠が形成され、花弁周縁に鋸歯が発生した。つまり、花冠の大型化、副花冠の形成、花弁周縁の鋸歯は、AP3::AtIPT4組換え体だけに認められた。AP3::AtIPT4組換え体に特異的なサイトカイニンシグナルの増加部位は雄蕊であり、これらの形態変化には、雄蕊におけるサイトカイニンシグナルの増加が必要であると考えられた。両組換え体とも、花芽分裂組織の拡大により、花芽の花托部が正常型と比較して拡大していたが、その拡大が、AP1::AtIPT4組換え体では萼辺伸長期まで、AP3::AtIPT4組換え体では、花弁発達の初期段階が起こる花弁伸長期まで続いた。従って、花弁伸長期における花托部の拡大が副花冠の形成を誘導すると考えられた。一方、花冠の大型化および花弁周縁の鋸歯は、花弁伸長期における花弁でのサイトカイニンシグナルの増加によって誘導されると考えられた。当初の予定通り、平成22年度に、花芽発達中期の花芽におけるサイトカイニン応答性遺伝子、分裂組織関連遺伝子の発現状態が明らかになり、平成23年度には、花芽発達初期の花芽におけるサイトカイニン応答性遺伝子の詳細な発現部位の分布を明らかにできた。これらの成果から、CPPU処理による花形変化のメカニズムが順調に明らかになりつつあるため、計画は順調に進展していると判断される。24年度が最終年度であるため、記入しない。計画は順調に進展しており、本計画の基になった作業仮説が順調に証明されつつある。したがって、今後も、当初の計画通り研究を推進する予定である。
シスプラチン耐性卵巣癌細胞株の樹立とその耐性機構の解明(特に蛋白レベルでの相違)

我々は、シスプラチン0.4μg/mlに卵巣癌細胞株を持続接触させることにより、シスプラチン耐性ヒト卵巣癌細胞株を樹立した。シスプラチン耐性株(HAC2/0.4)の親株(HAC2/P)に対する耐性度は、感受性試験としてMTTassay法を用いた場合、約7.6倍であった。細胞内解毒に関与するとされるグルタチオン-S-トランスフェラーゼπ活性( Griffithの方法により測定)、シスプラチンの原子吸光法を用いた取り込み実験においても耐性細胞および親株に、有意な差は認められなかった。C-myc癌遺伝子は、これを移入した細胞が多剤耐性を獲得したとする報告を認めるが、薬剤耐性獲得に重要な役割を演じていると思われる。今回の実験でNorthern blot analysisにより親株および耐性株においてc-myc癌遺伝子の発現には有為な差は認められなかった。耐性細胞におけるグルタチオン含量は(Griffithの方法により測定)、親株に比べ約3.0倍と高値を示したが、細胞内glutathioneを枯渇するとされるBSOを用いた実験では、シスプラチンに対する耐性株のBSO使用時における50%細胞増殖阻止濃度(IC50)は、親株のBSO未使用におけるIC50値に達しなかった。耐性細胞のヒトmethallothioneine geneの発現をNorthern blot.analysisにより親株と比較したところ、耐性細胞において明らかに発現は増大していた。アルカリ抽出法によって、DNAcross linking及びDNArepairを比較したところ、親株及び耐性株において有為な差は認められなかった。これらの事実より、今回樹立されたシスプラチン耐性株のシスプラチンに対する耐性獲得機構には、methallothionein geneの発現並びに細胞内解毒蛋白であるglutathioneが関与しているとおもわれた。
東南アジア沿岸域における有害赤潮原因藻類の分布特性

東南アジア沿岸域における新規有害藻類の分布を現地研究者と連携して調査し,出現種の微細構造観察と分子系統解析を行った。Cochlodinium polykrikoidesの新たな出現をインドネシアのランプン湾で確認し,種内系統群を特定した。Amphidiniumは小型種が東南アジア沿岸域に広く分布することを確認した。2014年にジョホール海峡に出現した有害種Karlodinium australeを同定し,東南アジアにおける類縁種K. decipiensの分布を確認した。Chattonella sp.の出現をマレーシア,タイ,インドネシアで確認し,作成した培養株を用いて細胞内微細構造を比較した。東南アジア沿岸域における有害藻類の分布調査をマレーシア・クチンのマレーシア大学サラワク校を活動拠点として周辺海域で開始し,海外研究協力者には有害藻類の出現情報と観察試料の提供を依頼した。有害赤潮原因種Cochlodinium polykrikoidesのAmerican ribotypeの出現が確認されているボルネオ島ではクチン沿岸,半島側ではポートディクソンを訪問して現地研究者と同研究室の大学院生と共同で,植物プランクトンと堆積物の採集を行った。この調査でC. polykrikoidesの出現は確認されなかったが,共同研究者がシンガポールで採集した試料から新たに同種を検出した。また,インドネシアからはランプン湾での同種の赤潮と漁業被害の情報を得て,現地研究者に培養株作成を依頼している。採集もしくは譲受した天然試料の中で比較的生存率の高かった渦鞭毛藻Amphidiniumspp.の同定と分布調査を開始した。現在までに入手しているインドネシアとベトナム産試料も含め,訪問したマレーシアとフィリピン,そして周辺海域であるパラオ諸島産の培養株を確立し,形態観察とLSU rDNA配列に基づく分子系統解析を行った。現在までの形態と系統の比較からは,A. thermaeumとされる種(系統群)が東南アジアと周辺海域に広く分布すること,そしてベトナムのニャチャン産の試料は現在までに報告がない未記載の系統であることを確認している。その他の有害種では,シンガポール周辺海域で新たにKarenia sp.が赤潮を形成して漁業被害を出している情報を得た。関連するプロジェクトであるアジア研究教育拠点事業では国際セミナーをタイのチェンマイで開催したが,この中で研究成果の発表を行うとともにグループ会議を開催した。有害藻類の出現情報を交換し,東南アジアにおける有害藻類研究者ネットワークを強化した。2014年2月にジョホール海峡で赤潮による魚類斃死が発生し,マレーシアの研究協力者と共同で走査電顕と分子系統解析による種同定を行った。原因種が渦鞭毛藻Karlodinium australeであったことを特定して論文報告した。これは本種による初めての赤潮被害報告となる。2015年2月にも同種の赤潮が発生し,この試料をシンガポールの研究協力者より入手して種同定を進めているが,K. australeに加え,海産woloszynskia類も赤潮形成と漁業被害に関わったことが分かってきた。2014年10月にはインドネシアの研究協力者とランプン湾の合同調査を行った。Cochlodiniumの赤潮が2012年以降に確認されていることから,培養株作成と種同定,そして分子系統解析による種内系統群の特定を進めた。観察の結果,ジャカルタ湾ではC. fulvescens,ランプン湾ではC. polykrikoidesの出現が確認された。C. polykrikoidesの培養株を作成して種内個体群を特定した。渦鞭毛藻Amphidiniumの同定と分布調査を進めている。作成した約50株の培養株を用いて細胞鱗片の有無を透過電顕観察により確認した。現在までに鱗片が確認されているA. cupulatisquamaとA. massartiiの他,系統的位置の異なる1株からも未報の形状の細胞鱗片を確認した。関連プロジェクトIOC/WESTPAC-HABでは4月にWESTPAC国際科学シンポジウムの中で有害藻類セッションとワークショップを開催し,東南アジアにおける有害藻類研究者ネットワークを強化した。この中で日本とマレーシアの大学院生の発表が優秀若手研究者賞を,研究分担者が特別研究者賞を受賞した。若手研究者の育成を目的として,現地と日本の大学院生もしくは若手研究者が全ての調査に参加している。2014年に引き続き,2015年にもジョホール海峡で渦鞭毛藻Karlodinium australeの赤潮による魚類斃死が発生したことから,シンガポールの研究協力者より海水試料を入手して走査電顕観察を行った。DNA解析では海産woloszynskia類も赤潮を形成した情報を得たため入手した海水試料からの分離を試みた。2015年10月にインドネシアの研究協力者と合同でランプン湾を調査した。同湾では2012年よりCochlodinium polykrikoidesによる赤潮の出現が確認されており,今年度にも同種の赤潮が確認された。本調査では,海底堆積物試料の採集を行い休眠細胞の分離を試みた。12月には現地研究協力者を日本へ招聘し,国際セミナーを開催することで被害状況を含めた情報交換を行った。作成した底生性渦鞭毛藻Amphidiniumの培養株のうち,53株についてLSU rDNAに基づく分子系統解析を進めた結果,38株が同属の既記載種であることが分かり,未記載種の多くは,A. massartiiなどの小型種3種と近縁であることが示された。

未記載種は,特異的な形状の鱗片やピレノイドを複数もつ株などは上述3種と識別されたが,それら以外は形態形質のみからの識別は困難であった。なお,A. massartiiについては複数株について鱗片の有無を確認した結果,同じ形状の鱗片が確認された。現地調査には若手研究者が参加することで育成を進めた。11月にはインドネシア,マレーシア,ベトナムからの若手研究者が日本に滞在して共同研究を進めたほか,アジア研究協力拠点事業で2月に開催した国際セミナーに研究者を招聘して有害藻類研究に関する情報交換を行い,東南アジアにおける有害藻類研究者ネットワークを強化した。前年度はインドネシア・ランプン湾における有害赤潮原因渦鞭毛藻Cochlodiniumの出現情報を入手して培養株を作成し,形態観察と分子系統解析により種内個体群の特定したため,今年度は同種の初出現と赤潮被害に関する論文発表を行った。10月には現地調査を行い,同種のものと思われる休眠細胞の分布情報を入手した。さらに2月には共同研究者を日本に招聘して,Cochlodiniumによる漁業被害の情報を入手することができた。マレーシア・シンガポール間のジョホール海峡における有害赤潮による魚類大量斃死の情報を入手して原因種がKarlodinium australeであることを特定している。2年連続で2月に同種赤潮が出現したが,2016年には現在のところ同種の出現は確認されていない。出現に関する詳細な情報は2月の国際セミナーで発表した。同種や近縁種からは休眠細胞の形成が報告されておらず,継続的な出現の原因は明らかでない。同海域には本種だけでなくChattonellaなどの出現も確認されているため,有害赤潮出現の情報収集を継続する。底生性渦鞭毛藻Amphidiniumの多くの種は形態観察のみからの種同定が困難であるため,東南アジアに出現する本属構成種の組成や分布は明らかでなかったが,包括的な試料採集と分子系統解析を併用した種同定により分布の現状が明らかとなってきた。特に小型Amphidiniumの3種と,これらの系統地理に関する情報が多く取得できてきたことから,前年度に発見した新たな細胞鱗片の形態と合わせてEASTHAB等で報告した。東南アジアで特に対象海域としているインドネシア,マレーシア,フィリピン,タイ,ベトナムの5カ国を訪問し,11月には若手研究者の招聘,2月には国際セミナーを行うなど,有害藻類に関する情報交換と研究に関する議論を通して国際研究者ネットワークを強化している。インドネシアのランプン湾で有害種Cochlodinium polykrikoidesの調査を8月に行い,本種が2012年以降ランプン湾に定着していることを確認している。本種赤潮出現海域では休眠シストの探索を目的として海底堆積物の採集を行った。赤潮試料中にhyaline cystの出現は確認されたものの,発芽実験を含む海底堆積物中からの探索では,休眠シストは確認されていない。ベトナム北部沿岸で4月に魚類斃死が発生し,現地調査を行った。現地研究者より入手した試料より赤潮の出現は確認されたが,細胞の保存状態が良好でなく同定には至らなかった。
高速逐次視覚呈示(RSVP)を用いた視覚的注意の発達過程の検討

これまで注意と意識の関係を調べた成人の研究は多く行われており、どのようにして意識が生じるのか、また意識あるいは注意のプロセスが相互に影響しあうのか、独立して存在し得るのかについては現在議論が進んでいる。一方で、乳児を対象に注意・意識の関係を発達的に調べる研究までには至っておらず、その意識の発生メカニズムについての詳細な検討は行われていない。本研究では行動指標だけでなく、EEGを用いた電気生理学的指標も計測することで、実験で得られる結果を包括的に検討し、乳児の注意・意識の統合的なモデルを考察する。
植物の細胞分裂の制御機構

(1)タバコサイクリンD遺伝子のプロモーター領域にGUS(β-glucuronidase)を連結してタバコ植物で形質転換体を作出した結果、GUSの組織染色により根端や側根の分裂組織で発現が見られ、プロモーター領域に分裂組織での発現に必要なシス因子が含まれることが示された。(2)タバコサイクリンDにGFP(green fluorescent protein)を融合させて、CaMV35Sプロモーター制御下で形質転換BY-2細胞を作出し、細胞内局在性を解析した。野生型との融合GFPは主に核に局在したが、191番目のスレオニンをアラニンに置換した変異体(T191A)では主に細胞質に局在した。次に、グルココルチコイド誘導発現系を構築し、dexamethasone処理により誘導発現させて洗浄後のタンパク質の安定性を解析した結果、296および300番目のセリンをアラニンに置換した変異体(S296,300A)では野生型より安定だが、T191Aでは野生型よりも安定性が低下していた。またS296,300Aの誘導発現により細胞の増殖速度が顕著に速くなることが分かった。(3)グルココルチコイド誘導発現系によりタバコRbのすべてのリン酸化部位をアラニンに置換した変異体を形質転換したBY-2細胞を作出した結果、dexamethasone処理によるタバコRbの誘導発現によって細胞の増殖が遅くなった。また、タバコRbに対する特異抗体を精製してWestern解析した結果、BY-2細胞の増殖期では約113kDaにバンドが検出されたが増殖停止期では検出されなかった。mRNAは常にほぼ同程度存在することから、タバコRbタンパク質は転写後に発現制御されることが示唆された。(4)BY-2細胞を用いた一過性の発現解析により、量依存的なタバコRbによるE2Fの転写活性化の抑制を支持する結果が得られた。
力学計測に基づく靴の滑り防止システムの構築

表記システムの構築のために(株)キスラーの床反力計,(株)ニッタの圧力分布測定装置を用いて平成10年から研究を進め最終年度を終えた、得られた研究成果を以下に示す.床反力計による複数の測定データをMS-Excelで読み込みマクロを用いて,接線力比の描画,滑り危険度の表示,滑り易い時期の特定等を行うプログラムを作成した.これにより昨年に引き続き,荷物を持ったときの滑り易さの他,曲進時の滑り易さ,階段昇降時の滑り易さを調べた。足圧測定プログラムに関しては,複数の被験者に対する数試行分の任意時間における平均圧力分布を求めるプログラムを制作し,利用の利便性を考えマニュアルを作成した.上記の2プログラムにより、今年度も或る被験者の滑り易い時機を特定し、その圧力分布状態から防滑材の配置を決定した。それに基づき別途開発を試みている産業廃棄物を利用した防滑材を貼り付け防滑靴を製作した。防滑性能の評価方法に関しては,歩行中の防滑性能を調べるため,腰部の加速度波形を測定して波形の変化から滑りの状況を把握してきた.測定した加速度波形の精査を行い,周波数の第3主成分の比で検討したところ.試し履き官能検査と素材摩擦係数の相関を上回る相関係数を得ることができた.なお,前述した産業廃棄物を利用した防滑材については粒度,混入割合,トレッド形状等未整理なこともあり,高い防滑性は確認できなかった.表記システムの構築のために(株)キスラーの床反力計,(株)ニッタの圧力分布測定装置を用いて平成10年から研究を進め最終年度を終えた、得られた研究成果を以下に示す.床反力計による複数の測定データをMS-Excelで読み込みマクロを用いて,接線力比の描画,滑り危険度の表示,滑り易い時期の特定等を行うプログラムを作成した.これにより昨年に引き続き,荷物を持ったときの滑り易さの他,曲進時の滑り易さ,階段昇降時の滑り易さを調べた。防滑性能の評価方法に関しては,歩行中の防滑性能を調べるため,腰部の加速度波形を測定して波形の変化から滑りの状況を把握してきた.測定した加速度波形の精査を行い,周波数の第3主成分の比で検討したところ.試し履き官能検査と素材摩擦係数の相関を上回る相関係数を得ることができた.なお,前述した産業廃棄物を利用した防滑材については粒度,混入割合,トレッド形状等未整理なこともあり,高い防滑性は確認できなかった.力学計測に基づく靴の滑り防止システムの構築のために(株)キスラーの床反力計,(株)ニッタの圧力分布測定装置をそれぞれ1台導入し,各機器の通常稼働を実現した後,研究を進めた.得られた研究実績の概要は以下のとおりである.(1)一般的な足圧測定において,提供されるプログラムは複数トライアルの足圧分布データを基本統計処理および表示を行う形となっていないため複数トライアルのデータで統計処理を行い,診断・判定を行う必要がある.そのため,圧力中心点と進行方向を一致させて複数歩の圧力データを重ね合わせて平均化するプログラムを制作した.凹凸差の大きいブロック状のトレッドパターンの靴底で複数回測定した結果,各センサ圧力値の標準偏差の変動状況から,最低4歩分のトライアルを行うことで平均的圧力分布を特定することができた.(2)床反力データの詳細な検討から,両脚支持期の後半期における滑り,すなわち前方足の踵接地に引き続く後方足の爪先離れに前後して起きる前方足の足底接地時近傍での滑りが,上体が後方へ落下し下肢が前方で上昇する腰部中心の回転運動につながり非常に危険であることをほぼ突き止めた.なお,歩行中の接線力比ベクトル軌跡を描画し,滑り危険度を計算・表示する既開発プログラムの本システムへの組み込みについては,(株)キスラーの床反力解析プログラムが扱うのが単一データであったため,メーカ提供プログラムと既開発解析プログラムとのインターフェイスの概念設計を行った.表記システムの構築のために昨年度導入した(株)キスラーの床反力計,(株)ニッタの圧力分布測定装置を用いて研究を進めた.得られた研究成果の概要は以下のとおりである.足圧測定プログラムに関して,昨年度には全体圧力分布の平均化手法を提案して,凹凸の激しい靴底でも4試行分のデータで平均化すると良いことを示した.今年度は提案した手法を応用して瞬間圧力分布に対する平均化を行った.3名の被験者に対して時間20%,40%,60%,80%における3試行分のデータを平均した瞬時圧力分布の比較を行い,それぞれの特徴を観察することができた.床反力計による測定データから,両脚支持期における滑りから転倒への進展に対してプロセスを明らかにし,加えて歩行中に見られる踵接地時の「振り下ろし」と爪先離れ時の「引き摺り」現象がそれぞれ滑り防止や転倒防止に利活用し得ることを確認することができた.

防滑性能の評価方法に関して,単に素材の摩擦係数で評価するのではなく,歩行中の靴底の防滑性能を調べるため,身体の加速度波形を測定して波形の変化から滑りの状況を把握してきた.今年度は波形の周波数分析を行い,主たる周波数成分の量的な比較で防滑性能の差違を表現できるかを検討した.その結果滑りに対する官能検査,素材の摩擦係数などと相関係数で0.6から0.7と高い相関があることを確認した.そのことから客観的評価に利用しうる感触を得ることができた.表記システムの構築のために(株)キスラーの床反力計,(株)ニッタの圧力分布測定装置を用いて平成10年から研究を進め3年目を終えた、得られた研究成果を以下に示す.足圧測定プログラムに関しては,複数の被験者に対する数試行分の平均化データにより、圧力中心位置の推移から個人差、足底部の接触面積の比較から左右差を確認した。床反力計による測定データから,荷物を持ったときの滑り易さを調べた。個人差が大きく明確な関係を確認することはできなかったが、荷物を持つことにより滑り易くなることが確認された。また左右差も窺えた。防滑性能の評価方法に関して,依然として有効な指標である摩擦係数を評価するためにアルミ製足形1足を利用した測定器具を製作した。また、歩行中の靴底の防滑性能を調べるため,腰部の加速度波形を測定して波形の変化から滑りの状況を把握してきた.昨年と同様に,主たる周波数成分の量的な比較で防滑性能の差違を表現できるかを検討した.その結果昨年と比べて相関係数など低くなったが、滑りに対する官能検査,素材の摩擦係数などと高い相関があることを確認した.そのことから客観的評価に利用しうる感触を得ることができた.なお、今年度は或る被験者に対する床反力測定、圧力分布測定を行い、滑り易い時機を特定し、その圧力分布状態から防滑材の配置を決定した。それに基づき防滑材を貼り付け防滑靴を製作した。その靴に対して前述した摩擦係数測定、加速度測定を行い防滑効果の評価を行ったところ全ての評価において最上位の結果を得た。表記システムの構築のために(株)キスラーの床反力計,(株)ニッタの庄力分布測定装置を用いて平成10年から研究を進め最終年度を終えた、得られた研究成果を以下に示す.床反力計による複数の測定データをMS-Excelで読み込みマクロを用いて,接線力比の描画,滑り危険度の表示,滑り易い時期の特定等を行うプログラムを作成した.これにより昨年に引き続き,荷物を持ったときの滑り易さの他,曲進時の滑り易さ,階段昇降時の滑り易さを調べた.足圧測定プログラムに関しては,複数の被験者に対する数試行分の任意時間における平均圧力公布を求めるプログラムを制作し,利用の利便性を考えマニュアルを作成した.上記の2プログラムにより、今年度も或る被験者の滑り易い時機を特定し、その圧力分布状態から防滑材の配置を決定した。それに基づき別途開発を試みている産業廃棄物を利用した防滑材を貼り付け防滑靴を製作した。防滑性能の評価方法に関しては,歩行中の防滑性能を調べるため,腰部の加速度波形を測定して波形の変化から滑りの状況を把握してきた.測定した加速度波形の精査を行い,周波数の第3主成分の比で検討したところ,試し履き官能検査と素材摩擦係数の相関を上回る相関関数を得ることができた.なお,前述した産業廃棄物を利用した防滑材については粒度,混入割合,トレッド形状等未整理なこともあり,高い防滑性は確認できなかった.
1930-40年代日本に於けるセザンヌ解釈誕生の環境

1930-40年代日本に於けるセザンヌ解釈に関して、平成10-13年度文部科学省科学研究費基盤研究(c)(2)『1930-40年代日本のセザンヌ受容』(報告書)で示した、この時期に於けるセザンヌ論のデータ・ベース化に基づいて、1930-40年代で支配的であった二つのセザンヌ解釈、「写実」と「造型」のセザンヌ解釈が誕生した思想環境を調査した。それぞれ「写実のセザンヌ受容」(京都工芸繊維大学工芸学部紀要『人文』52号掲載)、「造型のセザンヌ受容」(同53号掲載)として纏め発表した。これらの研究を遂行するにあたって、平成15年10月21日独立行政法人文化財研究所(東京)美術部広領域室長山梨絵美子氏に「日本近代美術とアジア美術」、平成16年1月10日大手前大学人文科学部教授辻成史氏に「素描歴史の風景:むさしの、そして『武蔵野』まで」、平成16年7月1日、2日にパリ第1大学名誉教授ジャン・クロード・レーベンシュテイン教授に「パレルゴンとマニエール」、「セザンヌに於けるエチュードの概念」と題してそれぞれ講演会を依頼し、当該研究に関するデイスカッションをし、専門知識の提供を受けると共に研究の公益性を計った。また、平成15年9月にはフランス共和国オルセイ美術館他で当該研究に関する資料調査を行った。同年10月にはポーラ美術館で調査を行った。以上の成果は、研究成果報告書『1930-40年代日本に於けるセザンヌ解釈誕生の環境』として纏めた。平成10-13年度文部科学省科学研究費補助金基盤研究(C)(2)の報告書『1930-40年代日本のセザンヌ受容』で行ったデータ・ベース化の作業結果を基に、1930-40年代に、日本では主に「写実」と「造型」のセザンヌ像が形成された事を突き止めた。本年度は、この内、写実のセザンヌ受容について、国内外で資料の捕捉収集を行いながら、考察を進め、その成果を、京都工芸繊維大学工芸学部紀要『人文』52号に、「写実のセザンヌ受容」と題して発表した。9月、パリ、オルセイ美術館資料室で、セザンヌ関連資料を収集、また、同館他で、セザンヌ作品の調査を行った。10月には、最近美術館として公開されたポーラ美術館のセザンヌ・コレクションを同館収蔵庫で、特別の許可を得て、調査し、資料を収集した。また、10月、国立文化財研究所美術部広領域研究室長、山梨絵美子氏を京都工芸繊維大学に招聘し、「日本近代美術とアジア美術との関係」と題して、平成16年1月には、大手前大学人文科学教授/大谷記念美術館館長、辻成史氏を招聘して、「素描歴史の風景:むさしの、そして『武蔵野』」と題して講演会をそれぞれお願いし、当該研究についての意見交換、情報交換を行った。また、これは公開性の講演会とし、広く学内外の研究者、学生にも聴講してもらい、公益性を計った。平成16年2月には、ブリヂストン美術館で講演会を依頼され、「セザンヌの素描と身体」と題して、研究成果の一部を発表した。裏面に記載したように、上記『人文』52号以外に、幾つかの出版物によって、研究成果を公開した。1930-40年代の日本に於けるセザンヌ解釈に関して、平成10-13年文部科学省科学研究費基盤研究【○!C】(2)『1930-40年代

日本のセザンヌ受容』(報告書)で示した、この時期に於けるセザンヌ論のデータ・ベースに基づいて、1930-40年代に支配的であった「写実」と「造型」のセザンヌ解釈のうち、「写実」のセザンヌ解釈は平成15年度論考として纏めたため、平成16年度は「造型」のセザンヌ解釈を中心に調査、論文として纏めた。平成10-13年度に蒐集した資料に加えて、「造型」批評の思想的環境となった、欧米と日本に於ける「抽象芸術論」さらには「抽象芸術論」基盤となった「機械美学」に関する同時代の評論、研究を全国各地の図書館から蒐集し、「造型」のセザンヌ解釈が具体的にどのようなものであり、又其れを支えていた「抽象芸術論」の発生と展開を調査した。其の成果は、京都工芸繊維大学工芸学部紀要『人文』53号(2005年3月)に掲載した。平成16年7月には、パリ第1大学名誉教授、ジャン・クロード・レーベンシュティン教授を招聘し、当該研究に関してデイスカッションし、専門知識の提供、助言を受けた。又、教授には滞在中、京都工芸繊維大学で講演会を依頼した。「パレルゴンとマニエール」、「セザンヌのエチュードの概念」という二つの講演会を行って貰い公開制として、研究の公益性を計った。平成15-16年度、2年間に及ぶ研究のまとめとして、平成15年度に纏めた「写実のセザンヌ受容論」、平成16年度に執筆した「造型のセザンヌ受容」とレーベンシュテイン教授の講演会テキストを収録した研究成果報告書を3月末に発刊した。限定200部で出版し、国内外の近代美術史研究者、国内外の主要大学図書館に送付し、研究の公開を計ると共に、関係研究者と今後、この間題に関して討論するための素材提供を行った。
癌幹細胞を標的とした癌化学療法の探索

各種培養細胞株中にSP細胞が存在することを発見し、それらが、がん幹細胞様の性質(自己複製能、高い造腫瘍性、治療抵抗性)を有することを確認した。薬剤抵抗性のSP細胞を抗がん剤感受性化させるために、我々のグループがこれまで、抗がん剤多剤耐性克服薬として臨床試験を行ってきた、ABCトランスポーター阻害剤を併用したところ、SP細胞由来の腫瘍にも顕著な腫瘍縮小効果が得られた。さらにSP細胞とnonSP細胞を比較し、発現解析を行った結果、SP細胞に共通して過剰発現する蛋白質および、microRNAを同定した。我々の保有する種々の癌細胞株中に、SP細胞(癌幹細胞を濃縮することができると報告されている)が存在することを確認した。いくつかの細胞株より分けられたSP細胞は、がん幹細胞としての性質(自己複製能、高い造腫瘍性)を有することが確認され、さらに種々抗がん剤に耐性を示すことを明らかにした。このSP細胞中に発現する、抗がん剤排出に関わるトランスポーターを定量RT-PCR法により網羅的に解析した結果、細胞株間で共通した発現上昇を示すトランスポーターを2つと、細胞株により差のある発現変化を示すものを複数同定した。現在、共通した発現上昇を示すトランスポーターに対する抗体を作成中であり、このトランスポーターが新規癌幹細胞マーカーとなる可能性を探索している。また、SP細胞で、共通して発現変化の見られる遺伝子を探索するために、4細胞株より分離したSP細胞よりmRNAを抽出し、マイクロアレイを用いて遺伝子発現解析を行った。その結果、共通して発現変化が見られる遺伝子を複数同定した。そのなかで、細胞膜上に発現するとされている遺伝子について、抗体を作成中であり、癌幹細胞を濃縮できるかどうかを検討していく予定である。また、その他の遺伝子についても、解析を進めている。また、SP細胞もしくはnon SP細胞をマウスに移植し腫瘍を形成させ、抗がん剤での治療実験を行った結果、SP細胞由来の腫瘍の方が治療抵抗性を示した。現在、トランスポーター阻害剤と抗がん剤の併用による治療実験を行っている。がん幹細胞様の性質(自己複製能、高い造腫瘍性)を有することを確認したSP細胞およびnonSP細胞を免疫不全マウスに移植し、抗がん剤での治療実験を行った結果、SP細胞由来の腫瘍の方が治療抵抗性を示したが、我々のグループがこれまで、抗がん剤多剤耐性克服薬として臨床試験を行ってきた、ABCトランスポーター阻害剤を併用したところ、SP細胞の抗がん剤感受性を亢進させ、SP細胞由来の腫瘍にも顕著な腫瘍縮小効果が得られた。このABCトランスポーター阻害剤は、これまで、ABCB1およびABCC1の阻害剤として開発が進められてきたが、本研究において、SP細胞で過剰発現するABCG2の阻害活性も有することを見出し、in vitro, in vivoにおいて証明した。(ここまでの結果は論文にまとめ、報告している。)また、他にSP細胞に過剰発現をしているABCトランスポーターが無いかどうかを網羅的に解析したところ、ABCG2に加えて、あるABCトランスポーターが、様々な細胞株に共通して過剰発現していることを見出した。このABCトランスポーターに対する抗体の作製を試みたが、細胞外領域が極端に小さく、糖鎖修飾を受けており、作製できなかった。このABCトランスポーターの発現は乳がんの予後と逆相関するとの報告もあり、今後更なる解析が必要であり、検討中である。また、SP細胞で共通した発現上昇を示す遺伝子群を同定するために、乳がんを中心に4細胞株より分離したSP, nonSP細胞よりmRNAを抽出して、マイクロアレイ解析を行った。その結果、SP細胞の生存シグナルに関係すると思われる転写因子の過剰発現と、その他に、あるmicroRNAの過剰発現を見出した。現在、その同定したmicroRNAについて標的タンパク質の探索および、SP細胞における発現上昇機構、miRNA発現の意義について検討している。
カーボンナノクラスターのドーピングによる新素材開発の基礎研究

(1)フラーレン構造をもつ最少単位として注目されている炭素クラスターC_<20>のさまざまな異性体の安定性と構造を系統的に理論計算で明らかにすることにより、最近の実験で提案されているC_<20>フラーレンの存在を確認した。(2)フラーレンの骨格炭素を同族のケイ素で置換した球状クラスターには、高周期元素特有の新規な電子特性が期待されている。しかし、ケイ素は炭素と異なりsp^2混成を非常に嫌うので、どのような遷移金属をドープすると、どのサイズのケイ素クラスターまで球状のカゴ構造が安定化されるかを系統的に明らかにした。(3)遷移金属を内部ドープしたケイ素クラスターとゲルマニウムクラスターの構造と電子特性の類似点と相違点を理論計算により明らかにした。(4)炭素ナノチューブの内部空間をC_<60>フラーレンやC_<20>フラーレンでドープしたときのバンド構造の特徴と伝導性を明らかにした。また、フラーレンを内包できる炭素ナノチューブの最少半径を明らかにした。(5)現在、フラーレンの1次元ポリマーと今属内包フラーレンでドープされた炭素ナノチューブの構造と電子特性を解明中である。
口腔“S.milleri"の血小板凝集能に関する研究

今後は、菌体の表層に存在する血小板凝集因子、血漿中の補助因子についての検討が必要である。また、感染性心内膜炎の病因に関連すると思われる他の現象(fibronectin結合能、laminine結合能など)についても検討すべきである。
低温プラズマを利用した高圧希薄・希釈予混合気の着火制御

低温プラズマ放電による着火促進効果を調べるため,常温・大気圧雰囲気下で低温プラズマ放電の分光分析を行い,プラズマの放電により生成される化学種を調べた.使用した放電プラグには4極の放電電極を有する.低温プラズマ放電とアーク放電を比較すると,低温プラズマに置いては,酸素イオンが検出されるが,従来の点火システムを用いたアーク放電においては検出されなかった.これより,酸素イオンの生成が,低温プラズマ放電による着火促進要因であると推察される.ただし,酸素イオンの検出信号のS/N比は低いことが課題として残っている.低温プラズマ放電による着火促進効果を調べるため,常温・大気圧雰囲気下で低温プラズマ放電の分光分析を行い,プラズマの放電により生成される化学種を調べた.使用した放電プラグには4極の放電電極を有する.低温プラズマ放電とアーク放電を比較すると,低温プラズマに置いては,酸素イオンが検出されるが,従来の点火システムを用いたアーク放電においては検出されなかった.これより,酸素イオンの生成が,低温プラズマ放電による着火促進要因であると推察される.ただし,酸素イオンの検出信号のS/N比は低いことが課題として残っている.非平衡プラズマを利用した自着火制御に着目し,非平衡プラズマの放電パターン制御によりプラズマ内の化学種濃度を変化させ,予混合気の自着火時期を制御する技術を確立することを目的としている.非平衡プラズマの放電パターンが着火と火炎伝播燃焼に与える影響を明らかにするため,定容燃焼容器内の予混合気中に非平衡プラズマを放電し,生成されるO3濃度の計測,火炎伝播と自着火の高速度直接撮影およびシュリーレン撮影,放電の分光計測を行った.実験では,実燃焼容器内相当の高温・高圧場を実現するために,容器内に充填した予混合気をスパークプラグにより点火し,火炎伝播燃焼をさせる.伝播火炎が到達する前の未燃予混合気の自着火過程を観察することにより,高温高圧場における自着火特性に及ぼす低温プラズマの影響を調べた.実験により得られた知見を以下にまとめる.非平衡プラズマの放電パルス数が多いほど,また放電回数が一定のもとでは放電周期が低いほど生成されるO3濃度が高い.また,雰囲気圧力が低いほど,雰囲気酸素濃度が高いほど,生成O3濃度が高くなる.燃料を含む予混合気中に非平衡プラズマを放電した場合,空気雰囲気中で放電した場合に比べて,生成O3濃度が低くなる.燃料によりO3生成が抑制される,あるいは生成されたO3を燃料が消費することが示唆される.非平衡プラズマにより生成される化学種を調べるため,非平衡プラズマの発光スペクトルの分光計測を試みた.非平衡プラズマを放電しても,本実験で用いた光学系では,非平衡プラズマにより生成される化学種を特性し得るような特徴的なスペクトルは観察できなかった.都市ガスを燃料とした火花点火機関に低温プラズマ繰り返し放電点火システムを適用し,低温プラズマ放電が希薄燃焼限界に及ぼす影響を調査した結果,従来の自動車用点火システム(CIC)の約半分の投入エネルギーで同等の希薄限界を得ることができた.また,投入エネルギーをCICとほぼ等しくしたとき,希薄限界を向上することができた.さらに,パルス周波数が希薄限界に影響を及ぼし,パルス周期125μs近傍で最も限界が向上する可能性があることを示した.次に,低温プラズマ繰り返し放電点火の効果を都市ガス燃料と比較するためにガソリン・エタノール混合ガソリンを燃料として同様に試験を行った.この結果,希薄限界は都市ガスが最も薄く,次いでE85,E10,ガソリンという順となり,オクタン価が高い燃料ほど希薄限界の拡大効果が高いことがわかった.CICと比較すると,PPIでは燃料種により希薄限界が大きく異なった.このことは,低温プラズマ放電点火の着火促進機構が,活性ラジカル生成による酸化反応の促進であることを示唆している.そこで,PPIによりOラジカルが生成すると仮定し,燃料種別に着火遅れの計算を行った結果,CH4,E85ではOラジカルによる着火遅れの短縮効果が大きくなった.PPIは,ガス燃料およびエタノール燃料を用いたエンジンの希薄限界向上に有効であると考えられる.熱工学低温プラズマ放電システムの構成と実機関の燃焼室内相当の高温・高圧雰囲気場を形成する手法を確立することに時間を要したため.また,低温プラズマ放電時に生成される化学種の分光計測が当初の予測よりも困難であったため.分光計測の計測領域を拡大するなど,計測技術の確立を目指すとともに,燃焼の高速度直接撮影,シュリーレン撮影に加えて数値シミュレーションなどを取り入れることにより,研究の進捗を加速する予定である.
組合せ最適化手法を用いた微分代数方程式の最適モデリング

数値シミュレーションに現れる多くの動的システムは,微分代数方程式(DAE)を用いて記述される.数値シミュレーションの精度向上のために, DAEに対する数値解法が盛んに研究されている.しかし,解の精度をさらに高めるためには,解く技術だけでなく,どの式を解くかが重要な問題になる.本研究課題では,与えられた動的システムの構造情報を利用することで,数値的に解きやすいDAEを導出する手法を開発した.数値シミュレーションに現れる多くの動的システムは,微分代数方程式(DAE)を用いて記述される.数値シミュレーションの精度向上のために, DAEに対する数値解法が盛んに研究されている.しかし,解の精度をさらに高めるためには,解く技術だけでなく,どの式を解くかが重要な問題になる.本研究課題では,与えられた動的システムの構造情報を利用することで,数値的に解きやすいDAEを導出する手法を開発した.本研究課題の目的は,組合せ最適化手法の数値解析への応用である.本研究では,混合多項式行列の小行列式の最大次数を計算する組合せ緩和法を構築した.行列束のKronecker標準形は多項式行列の小行列式の最大次数によって特徴付けられるため,本アルゴリズムによりKronecker標準形の効率的な計算法が導かれる.Kronecker標準形は,制御理論,微分代数方程式論などの多くの分野で重要な役割を果たす.Kronecker標準形の計算法は,アルゴリズムの高速化および数値誤差に対する安定性を目指して,主に数値解析の分野で研究されてきた.一方,組合せ緩和法は,組合せ的なアプローチを取り入れることで数値計算の負担を減らすという,数値計算と組合せ的手法を融合した方法である.組合せ緩和法では,組合せ的なアルゴリズムを用いて解の暫定値を求め,その妥当性を確認するステップにおいてのみ数値計算を行う.大部分で組合せ的なアルゴリズムを用いるため効率的で数値誤差に強いだけでなく,所与の行列束の疎性を保つこともできる.本研究では,室田(1995)により多項式行列に対して提案された組合せ緩和法を,マトロイド理論を用いることで混合多項式行列に拡張した.混合多項式行列は正確な数値と独立パラメータを区別する行列であり,室田(1987)により提唱されて以来,物理システムを記述する有用な数学的道具として発展してきた.本研究により,混合多項式行列を係数行列とする微分代数方程式の指数を効率的に計算することが可能となる.さらに,本手法を線形付値独立割当問題に適用し,新たなアルゴリズムを導いた.本アルゴリズムは定数同士の基本演算しか必要としないため,多項式同士の演算が必要であるという既存研究の欠点を克服している.本研究成果は査読付国際会議Integer Programming and Combinatorial Optimizationに採択され,2011年6月に発表予定である.本研究課題は,回路シミュレーションにおいて「数値計算の観点からみてもっとも解きやすい微分代数方程式」を自動的に導出する手法の確立を目指している.現在もっとも主流な回路解析法である修正節点解析は,回路シミュレータSPICEに導入されている一方で,数値計算の観点からみると最適な解析法ではないことが知られている.そこで,申請者は伝統的な解析法である混合解析に着目し,混合解析から導出される微分代数方程式(混合方程式)を対象として研究を行ってきた.微分代数方程式の数値的難しさの指標として,指数が定義されている.昨年度までの研究では,混合方程式の指数が0および1となる回路の構造的特徴付けを与え,この構造的特徴づけに基づく指数最小化法を提案した.本成果は,数値計算の分野における国際的な学術雑誌であるMathematics of Computationに今年度掲載された.今年度の研究では,上記の成果をさらに発展させ,混合方程式の指数が2以下となる回路の構造的特徴付けを与えた.一般に,従属電源を含む回路は指数が大きくなることが知られているが,本研究により,多くの回路が指数2以下になることが明らかになった.さらに,修正節点解析を適用すると指数3になることで知られている回路が,混合解析を用いると指数2になることを示した.本研究の成果を,昨年度までに得られた指数0と1に対する構造的特徴付けと組み合わせることにより,混合方程式の指数が0/1/2/3以上のいずれになるかを高速に判定することができ,回路設計の際に高い指数を避けることができる.回路や数値解析の分野に現れる問題に対して組合せ最適化手法を用いている点が本研究の特徴である.
中性子散乱によるアクチナイド物性研究

本年度の中性子散乱研究班の活動は以下に掲げるように多岐にわたっている。1)特別推進科研費で購入した中性子散乱用稀釈冷凍機で恒常的に10mK以下に試料を冷却するための運転手順を整備した。この作業は世界中でもなかなか成功率が低いので、我々としてはその成功率を高くするための運転マニュアル作りを目指していて、一応成功を見た。今後は、原子炉内に運んでも問題なく実行することができるように、準備をする。Ce(CuAg)_6を用いて帯磁率の測定をして約100mK付近に異状があることを見つけた。2)高エネルギー磁気励起は我々の中性子散乱研究班にとっては、将来も含めて重要な研究テーマである。この目的に適したチョッパー型中性子分光器を高エネルギー物理学研究所中性子散乱施設(KENS)に設置した。本年度は装置の完成と試運転に費やされ、来年以後の本格的な研究に備えている。3)希土類化合物PrCo_2Si_2、TbNi_2Si_2というTh_3Si_2型単結晶の高磁場下の磁気構造相転移を研究した。この系はアクチナイド化合物と性質が酷似しているので、将来の重点領域の試料作成班から持ち込まれる単結晶を使っても同様の研究ができる。結晶場と異方性によって自由度が制限されるために、磁場をかけると非連続的にスピンフリップするために非常に複雑な磁気構造を示す。この磁気秩序状態を直接中性子回折で見ることを試みた。4)重い電子(ヘビーフェミオン)の代表であるCeCu_6のCuをAg・Auに置換した単結晶について引続き研究を進めている。非常に異方性の強いCeCu_6の中性子非弾性実験を行った。結果は磁化最容易軸(a^*)方向の磁気励起は準弾性散乱が強いのに対して、磁化用難軸(b^*,c^*)については、幅の広い非弾性散乱のみ観測された。