hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高温電界イオン顕微鏡の製作とその応用

通常の電界イオン顕微鏡は金属系試料先端を曲率半径数十ナノメータにして試料温度を液体窒素温度以下にして、イメジングガスを用いて表面原子1個1個の像を得るものである。一般には試料温度が室温以上であるとイメジングガスの創る像がブレて分解能が落ち、原子の像は得られないと言われていた。研究代表者らは試料温度が赤熱状態でも、また、イメジングガスを用いなくても原子1個1個の像が得られることを発見した。本研究においては高温電界イオン顕微鏡を作製し、その作像の機構を解明するものである。本年度の科学研究費は小額であったが、一部の部品を借用して、何とか高温顕微鏡が完成し高温における原子像を得ることができた。また、その作像機構も試料自身の原子がレッジを登るときにイオン化して作像をすることが明らかになったことは偉大な進展であった。試料温度を上昇させるほど明るい像がえられた。また、低融点の試料ほど明るい像が得られた。倍率は通常の電界イオン顕微鏡と較べて高く、これも低融点試料ほど高いようである。本研究は思わぬ方向へ発展する可能性が得られた。その一つは陽電子顕微鏡として応用できるのではないか、という点である。将来さらにコンピュータ・シミュレーションなどのより高倍率の得られる原理や、イオン化の原理を解明したい。
セルラーニューラルネットワークの完全安定性解析

本年度の研究実績は以下の通りである.3.与えられた平衡点集合を実現するCNNの設計問題は,連想記憶やパターン認識への応用において基本的かつ重要な問題である.これまでに,特異値分解を利用したCNN設計法が提案されているが,その方法では完全安定性が保証されないという問題があった.そこで本研究では,結合を対称にすることにより完全安定性を保証する新しい設計法を提案した.しかしながら,まだ問題点も多く,提案法に改良を加えていく必要がある.4.2個のセルからなるCNNのダイナミクスを詳細に解析し,ある仮定の下で,CNNが完全安定であるための十分条件およびリミットサイクルが存在するための十分条件を新たに与えた.その過程で,2個のセルからなるCNNの完全安定性に関する従来の結果に誤りがあることを明らかにした.この成果は,平成13年度に国際会議等で発表したいと考えている.本研究の今年度の実績は次の通りである.2.海外のある研究者によって与えられていた,遅延特性を有するCNNの完全安定性に関する予想が一般には成立しないことを,反例を与えることにより示した.この予想は,上記1.の十分条件を特殊な場合として含む形になっており,反例は1.の十分条件の一般化を検討する過程で発見されたものである.3.研究代表者が以前に与えたCNNが完全安定であるための十分条件と,他の研究者によって与えられているCNNが大域漸近安定な唯一平衡点を持つための十分条件の関係に着目し,これらを統一的に扱う新しい十分条件を導出した.この成果に関しては,今後細部を検討した上で,平成12年度に国際会議等で発表したいと考えている.本年度の研究実績は以下の通りである.3.与えられた平衡点集合を実現するCNNの設計問題は,連想記憶やパターン認識への応用において基本的かつ重要な問題である.これまでに,特異値分解を利用したCNN設計法が提案されているが,その方法では完全安定性が保証されないという問題があった.そこで本研究では,結合を対称にすることにより完全安定性を保証する新しい設計法を提案した.しかしながら,まだ問題点も多く,提案法に改良を加えていく必要がある.4.2個のセルからなるCNNのダイナミクスを詳細に解析し,ある仮定の下で,CNNが完全安定であるための十分条件およびリミットサイクルが存在するための十分条件を新たに与えた.その過程で,2個のセルからなるCNNの完全安定性に関する従来の結果に誤りがあることを明らかにした.この成果は,平成13年度に国際会議等で発表したいと考えている.
財務報告のリアルエフェクトと経営者の報酬契約に関する理論的研究

本年度は、企業の投資決定と資本市場の価値評価の間に双方向の相互作用が存在するとき、組織を効率的にコントロールするためには経営者にどのような報酬契約(業績に対するウェイト付けや報酬ミックスなど)を提示すべきかを検討しようとした。そこでまずは経営者の報酬契約に関する問題を検討するために行動契約理論に依拠した数理モデルを分析した。特にインセンティブ係数が業界平均から乖離しているような場合にエイジェントが心理的なコストを感じる状況を検討した。ここでは、シングルタスクの状況において、あまり乖離が大きくなるとかえってインセンティブ係数をゼロにする(固定給)のケースが望ましくなることを示した。次にマルチタスクの状況において、業績指標間の相関を考慮することで心理的コストを仮定したことで生じる非効率性を緩和できることを示した。次に、資本市場の議論を取り込もうとしたところで、前述の結論は興味深いものである一方でモデルの設定から容易に導出できることであったことに気付いた。すなわち、さほど学術的に貢献度の高い成果であるとはいえないかもしれない。本年度の分析で得られた結果は興味深い一方で、モデルの設定から容易に導出できることであったといえる。そのため、本年度の成果のみでは査読誌にアクセプトされないであろうと思われる。また研究代表者の所属先の変更で研究室の立ち上げに時間がかかったことにより、十分な研究時間を確保できなかった。引き続き経営者の報酬契約について数理モデルに依拠した研究を行なっていくとともに、財務報告がもたらすリアルエフェクトについても検討を行っていく予定である。所属先の変更により、研究室の立ち上げにやや時間がかかったため。来年度国際学会に採択されており、出張旅費に充当する予定である。
向精神薬中毒死と薬物代謝酵素遺伝子多型との関連性の研究

平成12年度の研究では,薬物中毒が疑われた剖検例の薬物代謝酵素Cytochrome P450 (CYP) 2C19の遺伝子型について検討した.その結果,検査した4例から,poor metabolizer (PM)は観察されず,死因と変異型との間に必ずしも直接的な関連は見いだせなかった.平成13年度では,抗うつ剤や抗不整脈薬などの代謝に関与していることが知られているCYP2D6について検討した.CYP2D6は多型が存在し,PMでは活性がほとんどなく,intermediate metabolizer (IM)では活性が低い.日本人のPMに多く観察される変異型はCYP2D6*5及び*14があり,また,日本人ではIMの原因変異遺伝子であるCYP2D6*10の頻度が高いという報告がある.そこで当講座の解剖例で,当該薬物の服用が認められた症例について,CYP2D6*2,*10,*14に共通する変異部位(188nt,4268nt),及びCYP2D6*5では13kbの欠失について分析を試みた.試料として,CYP2D6で代謝を受ける薬物が死因に関与していると考えられた剖検例8例を選び,心臓血から抽出したDNAを材料とし,CYP2D6遺伝子,Exon1/188ntのC→T変異,Exon9/4268ntのG→C変異および13kbの欠失の有無について検索した.その結果,8例中6例で型判定が可能であった.188ntについてはwt/wtが3例,wt/mが1例,m/mが2例,4268ntについてはwt/wtが3例,wt/mが2例,m/mが1例(wt:野生型,m:変異型),欠失についてはwt/wtが4例,wt/delが2例,del/delが0例(wt:野生型,del:欠失型)であった.CYP2D6のPMは,日本人では約1%存在するとされている.今回検査をした症例のうち4例について,PMまたはIMであるとの確定はできないが,CYP2D6の変異遺伝子を持つことが確認できた.通常,薬毒物が死因に関係したと思われるケースでは,薬物分析の結果を基にその摂取量などを推測しているが,このような代謝酵素の遺伝子型を加味することで,より詳細な分析が可能になるものと思われた.【緒言】CYP2C19は、ジアゼパムなど多種類の薬物代謝に関与しているとされている。今年度は、これらの薬物を服用し、その中毒が疑われた剖検例についてCYP2C19の遺伝子型を検討した。【材料および方法】薬物中毒群として死因に薬物(ジアゼパム、フェノバルビタール)が関与していると考えられた剖検例4例、対照群として21例について、血液から抽出したDNAを材料とした。型判定はMoraisら^<1)>の方法にしたがってCYP2C19遺伝子、Exon4およびExon5に存在する一塩基置換をPCR-RFLP法で検出し、wild type(wt)とmutant(m)の型判定を行った。【結果および考察】対照群は、wt/wtが9例、wt/m1が5例、wt/m2が5例、m1/m2が1例、m1/m1が1例、m2/m2が0例であった。薬物中毒群では、wt/wtが2例、wt/m1が1例、wt/m2が1例であり、m1/m2、m1/m1、m2/m2については検出されなかった。CYPの表現型は正常な代謝を示すextensivemetabolizers(EM)と代謝能が極めて低いpoormetabolizers(PM)の2つに分けられ、CYP2C19では、PMのほとんどが、m1/m2、m1/m1、m2/m2の型を持つとされている。今年度の研究では、検査した4例から、この型を持つものは観察されず、死因と変異型との間に必ずしも直接的な関連は見いだせなかった。しかしながら、この4例は、ジアゼパムやフェノバルビタール以外の薬物も同時に検出されていることから、来年度は、CYP2C19以外の分子種とそれに対応する薬物による中毒例についても検討を加えたい。平成12年度の研究では,薬物中毒が疑われた剖検例の薬物代謝酵素Cytochrome P450 (CYP) 2C19の遺伝子型について検討した.その結果,検査した4例から,poor metabolizer (PM)は観察されず,死因と変異型との間に必ずしも直接的な関連は見いだせなかった.平成13年度では,抗うつ剤や抗不整脈薬などの代謝に関与していることが知られているCYP2D6について検討した.CYP2D6は多型が存在し,PMでは活性がほとんどなく,intermediate metabolizer (IM)では活性が低い.日本人のPMに多く観察される変異型はCYP2D6*5及び*14があり,また,日本人ではIMの原因変異遺伝子であるCYP2D6*10の頻度が高いという報告がある.

そこで当講座の解剖例で,当該薬物の服用が認められた症例について,CYP2D6*2,*10,*14に共通する変異部位(188nt,4268nt),及びCYP2D6*5では13kbの欠失について分析を試みた.試料として,CYP2D6で代謝を受ける薬物が死因に関与していると考えられた剖検例8例を選び,心臓血から抽出したDNAを材料とし,CYP2D6遺伝子,Exon1/188ntのC→T変異,Exon9/4268ntのG→C変異および13kbの欠失の有無について検索した.その結果,8例中6例で型判定が可能であった.188ntについてはwt/wtが3例,wt/mが1例,m/mが2例,4268ntについてはwt/wtが3例,wt/mが2例,m/mが1例(wt:野生型,m:変異型),欠失についてはwt/wtが4例,wt/delが2例,del/delが0例(wt:野生型,del:欠失型)であった.CYP2D6のPMは,日本人では約1%存在するとされている.今回検査をした症例のうち4例について,PMまたはIMであるとの確定はできないが,CYP2D6の変異遺伝子を持つことが確認できた.通常,薬毒物が死因に関係したと思われるケースでは,薬物分析の結果を基にその摂取量などを推測しているが,このような代謝酵素の遺伝子型を加味することで,より詳細な分析が可能になるものと思われた.
転居転勤の経営合理性と社会的受容に関する研究

平成30年度は、主に以下の2つの論点についての調査・研究を行い、その成果を発表した。第一に、人事部門の役割の戦後史についての研究である。異動の問題を考察するには、その意思決定において重要な役割を果たしている人事部門についての分析が欠かせない。「個別人事における人事部門の役割ー戦後史研究の視点から」(『日本労働研究雑誌』2018年)においては、高度成長期の過程において人事部が社内における異動あるいは関係会社への出向・転籍に関する権限を強めていく過程を明らかにした。また、人事部門によるラインへの発言力の源泉がその情報力にあり、その情報を収集する具体的方法などについても事例調査を通じて明らかにした。ここでは主に元日本鋼管の人事部長への聞き取りと同社に関する一次資料を収集し、そのミクロ的分析を行った。第二に、請負会社関係についてである。日本企業は、「企業グループ」あるいは「系列」などのと表現されるように、人の異動や長期相対取引を通じて他企業と密接な関係を構築している。大手製鉄メーカーは多くの請負会社を持つことで知られており、請負会社に対して、現場レベル、そして経営者レベルで、人材を送っている。"AComparison of Subcontracting Work between Japanese Electrical Machinery and Steel Industries", [産業関係研究, 2019]では、そうした鉄鋼業の請負関係の形成過程を明らかにした。また、電機産業の請負関係との対比も行い、電機産業では、今後短期間でそうした請負関係を形成することが困難であることを明らかにした。本年度は、それらを通じて日本企業における社内外の異動に関する諸論点の検討を行った。2つの論説を公刊し、一つの学会発表を行うことができ、順調に研究成果をあげたと言える。その内容は下記のとおりである。論説の一つ目は「個別人事における人事部門の役割ー戦後史研究の視点から」(『日本労働研究雑誌』698号、2018年)である。ここでは、異動やその前提となる人事評価などのいわゆる個別人事に関する人事部門の権限について明らかにした。学会発表の内容は、二つ目の論説に対応している。今後は企業間関係について研究を重ねていく予定である。日本企業における異動を明らかにするうえでは、関連会社との人的関係についての分析が欠かせない。関連会社との関係性は、業界によって大きく異なる。それらを理論的に整理する必要がある。また、研究の最終年度であり、これまでの調査結果のインプリケーションをより明確にするためにも、より広い産業における企業間関係についての研究が必要となる。研究方法は先行研究のサーベイと理論構築が中心となる。平成28年度は、地方銀行と保険会社の雇用管理を調査した。正社員の転居転勤は日本の雇用システムの特徴であり、人材育成や雇用量の調整において重要な意味を持つと考えられてきた。しかし現在、女性の活躍推進とワークライフバランスの要請が高まっており、企業にはそれへの対応が求められている。そこで今年度は、転勤が多いことで知られる金融業の雇用管理を取り上げ、とくに近年導入が進んでいる地域限定正社員の活用に注目した。主な発見事項は以下の通りである。第一に、地域限定正社員の活用実態については、調査企業は、いずれも地域限定正社員を積極的に活用する方向で人事制度の改訂を進めていた。しかしその進捗には一定の差があり、地方銀行A社とB社の地域総合職は、今のところ、補完的な位置づけにあり、家庭の事情で転勤ができなくなった総合職への対応や一般職の優秀層の活用などの目的で活用されていた。それに対して、地方銀行C社やE社ではそうした活用を超えて、地域総合職が従業員区分の柱の一つとなっていた。こうした違いは、地域限定正社員の活用の歴史の長さによるものであることをが明らかになった。第二に、総合職の移動のメカニズムについて検討した。各社の人事担当者は、ワークライフバランスの点は別として、人材活用の観点からは、幅広い異動が効果的であると認識していた。異動を通じて、多くの上司や同僚からノウハウを吸収し、多様な顧客を扱うことで成長することができると考えられていた。異動に伴う関係性や情報の喪失については、引継ぎで対応しうる範囲のものととらえられていた。しかしその反面で、生命保険会社の事例では、同じ職場に長く勤め続けることのメリットについても発見することができた。平成28年度は金融機関への調査を通じて移動のメカニズムや地域限定社員の活用のあり方についての検討を進めることができた。近年その活用が拡大している地域限定正社員の採用、活用、あるいは総合職との職域の違いなどを明らかにした。また、総合職の転勤のメカニズム、その人事材育成上の意義を明らかにした。その成果は、香川大学経済研究所のワーキングペーパーにまとめた。また、以上の検討を通じて、今後の課題が浮き彫りになってきた。地域限定社員の職域は広がっていたのであるが(たとえば従来総合職の仕事であった法人営業を地域限定社員が担っていた)、高いスキルを求めるほど、人材育成上の課題が顕在化するに違いない。なぜなら、従来の熟練形成においては、幅広く異動し、多様な職場環境を経験することが重要であったのであれば、地域限定正社員の育成には一定の制約があると考えられるからである。本調査の主目的である転居転勤の経済合理性という論点は、逆説的であるが、転居転勤できない従業員の育成や活用の制約を見極めることによって、明らかにすることができると考えられる。2017年度は、小売業を中心に事例調査を進めた。

調査対象各社の雇用ポートフォリオ、配置管理、人材育成などについて検討し、一定の研究成果を得ることができた。同時並行的に、来年度以降の研究対象である製造業についても、文献収集、資料調査等の準備を進めた。小売業の調査においては、特に下記の点を明らかにすることができた。第一。総合職の異動の決定要因に関しては、スーパーでは管理職になるために必要な業務の種類、本人の成長にとって必要な店舗規模や管理職能のレベルなどが強く考慮されていた。アパレル専門店においても、それが決定要素の一つではあるが、店舗業績の向上が優先されており、売上の落ち込んでいる店舗の強化を目的とした配置管理が行われていた。第二。いずれの企業においても、地域職社員の活用が進展していることが確認できた。地域職社員が、店長はもちろん、10程度の店舗を統括するエリア長にまで昇進する企業も見られた。地域に限定した雇用形態の広がりについては広く知られているところであるが、その活用がここまでに至っているという点については、意義のある発見と考えられる。第三。総合スーパーではパートを売場長にまで昇進させることが一般的となっているが、そのように基幹化したパートを店舗間異動させられないことのデメリットが人事部に認識されていることも確認できた。非正規の基幹化が進めばこの点がいっそう人的資源管理上の課題となると考えられる。今回の調査企業の中には、パートを通勤可能圏内で店舗間異動させている例も見られたが、こうした動向については今後も注視していきたい。2017年度は、総合スーパー3社、アパレル専門店2社から協力を得て、事例調査を実施することができた。従業員の異動の問題を検討する本研究において、幅広く店舗を展開する小売業は重要な位置を占めている。小売業の場合、地域職社員やパートの活用が進んでおり、そうした異動に地理的制約のある従業員の配置管理について明らかにすることが肝要となる。2017年度の調査において、総合職だけではなく、そうした従業員の配置管理について明らかにできたことは成果の一つであった。なお、この研究成果については、香川大学のワーキングペーパーにまとめている。また、2018年度は製造業について検討を進めるが、その準備作業を同時並行的に進めることができた。平成30年度は、主に以下の2つの論点についての調査・研究を行い、その成果を発表した。第一に、人事部門の役割の戦後史についての研究である。異動の問題を考察するには、その意思決定において重要な役割を果たしている人事部門についての分析が欠かせない。「個別人事における人事部門の役割ー戦後史研究の視点から」(『日本労働研究雑誌』2018年)においては、高度成長期の過程において人事部が社内における異動あるいは関係会社への出向・転籍に関する権限を強めていく過程を明らかにした。
温暖化による雨氷・着氷現象激増の影響と陸域・海域における雨氷・着氷発生予測研究

寒冷な大気状態で降る雨や霧雨(着氷性降水)が付着凍結する雨氷現象は、森林被害や構造物・送電設備の倒壊被害を発生させる。本研究では、日本における着氷性降水の気象学的および気候学的な特徴の解明を目的として、(1)気候学的な特徴の把握(総観規模の特徴)、(2)発生条件の形成過程の解明(局地規模の特徴)、(3)大気の熱力学的構造の解析(雲物理規模の特徴)の観点から解析と研究を行った。そして、着氷性降水の発生予測手法を提案し、地上降水種(降雪・雨氷・凍雨・雨等)の地域分布の予測手法の可能性を示した。(1)では、中部地方以北の内陸山間部と関東地方以北の太平洋側平野部で着氷性降水の発生率が高く、着氷性降水の発生に関する季節変化と経年変化、地上気圧配置の特徴について示した。(2)では局地解析より、内陸山間部では盆地地形による寒気滞留が発生気象条件の形成に寄与し弱風下で発生し、太平洋側平野部では内陸からの局地的な寒気移流が関与して風を伴って発生するのが特徴である。この違いにより、太平洋側平野部では雨氷表面における負の熱フラックスが大きく、雨氷が発達しやすい大気状態にある。(3)では、熱力学的な理論計算により降雪粒子の融解条件と雨滴の凍結条件を求め、これと地上の露点温度の条件から着氷性降水の発生を予測する方法を提案した。推定された地上降水種の地域分布は、関東平野の事例における実際の降水種の地域分布に良く一致した。本研究では、着氷性降水の現象解明から発展して予測手法へ導く極めて独創性のある研究成果であると考えています。雨氷・着氷とは、過冷却の雨滴が、樹木、地上の構造物や航空機等に付着して凍結する現象で、人間活動に重大な被害を与える気象雪氷災害の一つである。その発生は、上空の暖気層で雪片が融解し、地上付近の寒気層で冷やされて過冷却雨滴となって地物に付着凍結する。本研究では、その予測手法の確立を目標としている。平成16年度の計画は以下の3項目であり、概ね予定した計画通りに進展している。(1)熱力学的環境の解明・2004年7月、国際学会で発表;イタリア・ボローニャ、米国・ポートランド。・熱力学的な考察;雪片の融解、雨滴の凍結や過冷却機構を、観測事実と理論的考察に基づき考察した。・発生の判別指標;上記結果より、熱力学的な発生判別パラメータを策定。上空の暖気層(融解層)と地上付近の寒気層(再冷却層)の2つの気象条件を統合した総合的な指標の策定を行った。(2)気候学的特徴の解明・日本気象学会誌に論文投稿準備中、日本雪氷学会に投稿。・発生の地域分布;地上気象観測資料から雨氷着氷の発生率の分布を求め、雨氷着氷の高頻度地域を特定した。海洋域では、4次元同化データや衛星リモートセンシングデータを活用し、雨氷着氷発生の熱力学的な判別指標を用いて解析を行う。・地域特性の解明:発生率の高い地域において、雨氷着氷発生の気象条件の形成過程について調べ、局地気象現象との関連性について明らかにする。・気候特性の解明:季節性、経年変動、将来の地球温暖化による影響について調べる。(3)予測手法の構築・上記結果から、雨氷着氷発生の短期予測や長期的な気候予測手法の提案を考察中。特に、海洋域の着氷現象における雨氷着氷の影響評価も行い、その重要性について指摘できる観測データの収集中である。以上、16年度中の計画の75%程度の成果を挙げた。また、研究分担者の松下拓樹君は、これらの成果に基づいて、平成17年度中に学位審査を行う予定である。
光電子分光法による機能性有機薄膜／無機材料基板界面の電子状態の研究

高効率の光増倍素子材料として注目されている有機物ナフタレンテトラカルボン酸(1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride;NTCDA)について、仕事関数の異なる金属面上に有機薄膜を作製した場合の、有機薄膜/金属界面での電子構造について、光電子分光法を用いて調べた。その結果、AuやAgなどの不活性な金属上にNTCDAを蒸着した場合には、金属のフェルミ準位に対するNTCDAの最高被占有分子軌道(HOMOバンド)のエネルギー位置が、金属の種類にかかわらず、約1.7eV深い位置になり、ほぼ一定になることがわかった。このとき、金属表面から有機薄膜一層目への電荷移動が生じていると考えられるが、異なる金属間で、なぜHOMOバンドの位置が同じになるかについては、今後のさらに研究を進める予定である。一方、活性な金属であるIn表面上にNTCDAを蒸着した場合には、Inの有機薄膜中への拡散により形成したと思われるギャップ内準位が観測された。これは、NTCDAと構造の似ている有機分子ペリレンテトラカルポン酸(3,4,9,10-perylene tetracarboxylic dianhydridc;PTCDA)の薄膜をIn上に形成した場合にも観測されている。さらに、発光材料として注目されているPTCDAとNTCDAの二層膜を作製し、これら二つの有機薄膜のエネルギー準位の関係について、光電子分光法を用いて調べた。その結果、PTCDA上にNTCDAを蒸着した場合も、その逆順に蒸着を行った場合も、二層膜間では、各々の有機物のHOMOバンドのエネルギー位置がほぼ一致して揃うことがわかった。この結果は、PTCDAとNTCDAから成る量子井戸に対する電気的測定の結果と矛盾しない。
MMP-2(ゼラチナーゼA)の関節組織破壊における役割

1)MMP-2はRA滑膜組織の表層細胞下層における線維芽細胞に局在し、MMP-1やMMP-3が表層細胞から産生されるのと対照的であった。2)TIP-2もMMP-2と同様に表層細胞下層の線維芽細胞に局在していた。ProMMP-2は培養液中でTIMP-2と複合体を形成することから、両者が線維芽細胞中に共存することは、細胞内での複合体形成の可能性を示唆している。4)RA滑膜細胞を初代培養すると培養液中に活性型MMP-2の出現があり、コンカナバリンA処理で活性化が強く促進された。一方、MT-MMPのmRNAレベルはコンカナバリンA処理で6倍増強した。また、その細胞膜成分はproMMP-2を活性化し、TIMP-2を加えると活性化の阻害がみられた。以上のデータは、MMP-2がRAの滑膜組織で産生され、MT-MMPによる活性化後に関節組織破壊に関与する可能性を示唆している。また、その活性化はTIMP-2で調節されていると考えられる。MMP-2,TIMP-2,MT-MMPのmRNAレベルでの発現をみるためin situ hybridizationを現在遂行中である。
計算ホモロジーによる流れ場構造解析法の開発とその乱流現象への応用

昨年度の課題であった,計算ホモロジーによる楕円型の不動点の検出の精密化に取り組み,データ構造の見直しなどを行うことで,比較的簡単な流れ場における検出は可能になったしかし,ターゲットとする乱流のような構造からすべての不動点を抜き出すには,数値計算精度の向上などがさらに必要であることもわかった.このアルゴリズムを二次元のクエット流に対して応用した.この流れにおいては乱流状態があるかどうかも不明であるため,数値実験を多数繰り返すことが必要であった.その結果,最終状態としての乱流状態は確認されず,時間発展初期に乱流遷移領域時間があることが分かったので,これに対してアルゴリズムを適用して検出を試みた.乱流が発達する状態では多くのサドル型の停留点構造が発生するが,乱流が減衰していくにつれその数は減り,最終的一には定常解に漸近する過程で大きな楕円型の流れが残るのみとなった.それらの停留点の統計的性質も調べたが,そこから有効な情報を抜き出すことは困難であった.ただし,壁付近でのサドル停留点の生成が乱流遷移中の複雑運動に寄与していることがわかった.上記の研究成果について論文誌などへの公表には至らなかったものの,今後はここで開発された数値アルゴリズムを様々な流れに応用することで,萌芽研究の成果を活かしたい.この研究をすすめる過程で,カオス的流れや乱流形成に関わる流れ方程式の特異渦構造の形成などの理論的・数値的成果は多数得られた.これらの流体方程式の流れに対して計算ホモロジーを使ったさらなる解析を進め,複雑流体現象の理解を深めることが可能になった.研究実施計画に基づいて,計算ホモロジーを用いた二次元流れ場の位相構造解析アルゴリズムの検討を行った.まずは,与えられた簡単な流れ場(定常流)について計算ホモロジーを用いた特徴付けを行った.流れの淀み点に対応する双曲型不動点の検出は可能になったが,本アルゴリズムの最大の困難である楕円型の不動点の検出について,時間方向を複素化して対応する「時間複素化法」を実装して対応しているが,正確さという面で現在のところ期待した結果にまでは至っていない.原因はいくつか考えられるが,格子点データの階層構造の見直しなどが必要であると思われる.・また,5月にSIAMの研究集会「SIAM Conference on Application of Dynamics」に参加し,現在の研究内容について発表するとともに,計算ホモロジーに関する国内外の研究者との研究打ち合わせや,関連する話題の専門知識の提供を受けた.特に計算ホモロジーの応用に関するセッションでは本研究計画にも役立つところが多かった.これに合わせて,流れ場解析のターゲットとなる乱流の理論や数値計算に関する研究を行った.特に二次元の壁乱流の数値計算の実行を推進し,壁近傍で発生する乱れた流れ場の統計的研究が進んでいる.一方で,乱流理論の確率過程論に基づく定式化について研究協力者とともに,数値計算から得られる流れ場からどのような統計性質が導出され,これが計算ホモロジーを使って検出される流れ場の位相的性質とどのように関連するかについて検討を加えた.昨年度の課題であった,計算ホモロジーによる楕円型の不動点の検出の精密化に取り組み,データ構造の見直しなどを行うことで,比較的簡単な流れ場における検出は可能になったしかし,ターゲットとする乱流のような構造からすべての不動点を抜き出すには,数値計算精度の向上などがさらに必要であることもわかった.このアルゴリズムを二次元のクエット流に対して応用した.この流れにおいては乱流状態があるかどうかも不明であるため,数値実験を多数繰り返すことが必要であった.その結果,最終状態としての乱流状態は確認されず,時間発展初期に乱流遷移領域時間があることが分かったので,これに対してアルゴリズムを適用して検出を試みた.乱流が発達する状態では多くのサドル型の停留点構造が発生するが,乱流が減衰していくにつれその数は減り,最終的一には定常解に漸近する過程で大きな楕円型の流れが残るのみとなった.それらの停留点の統計的性質も調べたが,そこから有効な情報を抜き出すことは困難であった.ただし,壁付近でのサドル停留点の生成が乱流遷移中の複雑運動に寄与していることがわかった.上記の研究成果について論文誌などへの公表には至らなかったものの,今後はここで開発された数値アルゴリズムを様々な流れに応用することで,萌芽研究の成果を活かしたい.この研究をすすめる過程で,カオス的流れや乱流形成に関わる流れ方程式の特異渦構造の形成などの理論的・数値的成果は多数得られた.これらの流体方程式の流れに対して計算ホモロジーを使ったさらなる解析を進め,複雑流体現象の理解を深めることが可能になった.
恒星質量原始ブラックホールの検証に向けた理論研究

実際に観測されるブラックホール連星の合体頻度は、観測バイアスのせいで真の合体頻度とは異なる。この違いを議論している文献調査を行なった。その文献の結果を用いて、原始ブラックホール連星合体の質量平面上での疑似的分布を得た。次年度はこの疑似分布を使って、原始ブラックホール仮説を検証するには何個ほどの合体イベントを検出する必要があるかを明らかにする予定である。また、論文発表に未だ至っていない別の研究として、原始ブラックホール連星の合体に伴う背景重力波の評価がある。そのような背景重力波は宇宙の放射成分として働き、宇宙の構造形成などに痕跡を残す。初期宇宙での原始ブラックホール連星の合体頻度を求め、現在の宇宙での重力波強度を計算し、将来の宇宙観測での検出可能性を求めた。実際に観測されるブラックホール連星の合体頻度は、放射重力波強度が質量に依存することに起因するバイアスが生じるので、真の合体頻度とは異なる。この両者の合体頻度を結びつける手法の文献調査にあたり、その方法を適用して観測される合体頻度分布の疑似データの作成を行っている段階である。また、本研究課題開始年にLIGO観測所がさらにブラックホール連星合体のイベントを報告した。このイベントの中には質量が太陽の50倍ほど重いブラックホールが含まれている。この重いブラックホールを含む連星系を、三重連星系の二重合体によって説明できる可能性に気付いた。このアイデアを定量的に評価するため、海外の共同研究者と三体系の数値シミュレーションを行っている。連星ブラックホールの質量分布に関する研究は、申請段階時の研究計画通りに進んでいるので、このまま計画通りに研究を進めていく予定である。質量平面上での疑似データ分布が作成できると、質量平面上を格子状に区切り、各微小領域での合体イベント数をカウントし、実際に観測される合体頻度分布を推定する。そして、初年度に得られた結果を使って、真の合体頻度の推定を行い、本研究の手法の原始ブラックホール仮説の検証における有効性を明らかにする。これに加えて、重力波観測は急速に進展しており、研究初年度にも新たな連星ブラックホール合体イベントが報告された。その中には従来とは異なる解釈の必要性を迫ると思われるイベントもあり、そこから新しい知見が得られる可能性がある。科研費申請時の研究計画に加え、申請時には想定されていなかった観測データにも柔軟に対応していく方針を昨年度取ったが、今年度も同様の方針をとることにする。
ワニエ・シュタルク状態を介した共鳴トンネリングに関する研究

超格子を含むp-i-nダイオードでのツェナー電流とワニエ・シュタルク状態の共鳴現象の詳細を探るため、ミュンヘン工科大学ショットキー研究所のグループおよびローマ大学のグループとの共同研究を行った.ショットキー研究所から試料の提供を受け、ローマ大学のグループが行った理論的予測の実験的検証を試みた.そのintrinsic層に超格子構造を持つよう設計されたp-i-nダイオードでは、順電圧下でのツェナー電流と超格子に形成されたシュタルク階段準位の間に共鳴現象が起こり、電流に微細な変調が見られることが強結合近似に基づいた理論計算から予想されている.また我々のグループが過去に行った実験でもこの現象が確認されている.この現象の詳細を調べるために、新たに試料構造(intrinsic層に(GaAs)_6/(AlAs)_6超格子および単一量子井戸を持つ)のダイオードを用いてツェナー電流の測定を行った.その結果、我々のグループが過去に測定したのと同様に、導電率の微分成分にいくつかの微小な変調を観測した.変調の現れる電圧は、理論計算から予想される電圧値とよく対応してる.さらに、光学測定により求めたシュタルク階段準位のエネルギーとも良く対応していることが分かった.従って、本研究によりツェナー電流とシュタルク階段準位の間の共鳴現象の存在を実験的によりはっきりと確認することが出来た.さらに、縦および横方向に磁場を加えての測定を試みた.その結果、ツェナー電流の変調が起こる電圧が横方向の磁場によりシフトする現象を見出した.この磁場シフトの原因究明は今後の課題である.超格子を含むp-i-nダイオードでのツェナー電流とワニエ・シュタルク状態の共鳴現象の詳細を探るため、ミュンヘン工科大学ショットキー研究所のグループおよびローマ大学のグループとの共同研究を行った.ショットキー研究所から試料の提供を受け、ローマ大学のグループが行った理論的予測の実験的検証を試みた.そのintrinsic層に超格子構造を持つよう設計されたp-i-nダイオードでは、順電圧下でのツェナー電流と超格子に形成されたシュタルク階段準位の間に共鳴現象が起こり、電流に微細な変調が見られることが強結合近似に基づいた理論計算から予想されている.また我々のグループが過去に行った実験でもこの現象が確認されている.この現象の詳細を調べるために、新たに試料構造(intrinsic層に(GaAs)_6/(AlAs)_6超格子および単一量子井戸を持つ)のダイオードを用いてツェナー電流の測定を行った.その結果、我々のグループが過去に測定したのと同様に、導電率の微分成分にいくつかの微小な変調を観測した.変調の現れる電圧は、理論計算から予想される電圧値とよく対応してる.さらに、光学測定により求めたシュタルク階段準位のエネルギーとも良く対応していることが分かった.従って、本研究によりツェナー電流とシュタルク階段準位の間の共鳴現象の存在を実験的によりはっきりと確認することが出来た.さらに、縦および横方向に磁場を加えての測定を試みた.その結果、ツェナー電流の変調が起こる電圧が横方向の磁場によりシフトする現象を見出した.この磁場シフトの原因究明は今後の課題である.単一量子井戸層を含むp-i-nダイオードでのツェナー電流とワニエ・シュタルク状態の共鳴現象の詳細を探るためのミュンヘン工科大学ショットキー研究所のグループおよびローマ大学のグループとの共同研究を行った.ショットキー研究所から試料の提供を受け、ローマ大学のグループが行った理論的予測の実験的検証を試みた.強結合近似に基づいたツェナー電流の計算からは、量子井戸内の状態とツェナー電流の共鳴のため電流に有限の飛びが現れることが予想された.当初は、この電流の飛びを実験的に検証測定することを試みた.しかし、理論的予想に反してツェナー電流の変調は観測されなかった.その一方で、この試料構造において、順方向電流に有限の飛びが現れることを見出した.その原因を探るため、電流-電圧特性のの試料温度依存性や光学測定を行った結果、この新たに見出した現象は、単なる共鳴トンネリングとは考えられないことが分かった.ツェナー電流に現れる飛びの測定および新たに見出したこの現象の原因解明は次年度の課題である.intrinsic層に超格子構造を持つよう設計されたp-i-nダイオードでは、順電圧下でのツェナー電流と超格子に形成されたシュタルク階段準位の間に共鳴現象が起こり、電流に微細な変調が見られることが知られている.この現象の詳細を調べるために、新たな試料構造(GaAs_6/AlAs_6)のダイオードを用いてツェナー電流の測定を行った.その結果、我々のグループが過去において測定したのと同様に、電流の微分成分にいくつかの微少な変調を観測した.変調の現れる電圧は、理論計算から予想される電圧値とよく対応してる.さらに、光学測定により求めたシュタルク階段準位のエネルギーとも良く対応していることが分かった.従って、本研究の成果によりツェナー電流とシュタルク階段準位の間の共鳴現象の存在を実験的によりはっきりと確認することが出来た.さらに本年度は、縦および横方向の磁場を加えての測定を試みた.その結果、ツェナー電流の変調が起こる電圧が横方向の磁場によりシフトする現象を見出した.この磁場シフトの原因究明は今後の課題である.
2次元および4次元格子上の非可換群カイラルゲージ理論の非摂動的構成及び数値的応用

この研究の目的は非可換群カイラルゲージ理論を格子ゲージ理論の非摂動的な枠組みをもちいて構成的に定義し,その力学的性質を明らかにすることである。Georgi-Glashow SU(5)モデルに代表される非可換群カイラルゲージ理論では,ゲージ対称性の自発的破れが力学的に起る可能性や,複合粒子としてmasslessのカイラルフェルミオンが現れる可能性が指摘されている。これらの可能性は標準模型(the standard model)を越える素粒子の模型を考える上で示唆的であり,興味深い。格子カイラルゲージ理論の場合,有限格子間隔でゲージ不変性を厳密に保つために,カイラルフェルミオンの生じるゲージアノマリーの厳密相殺を示すことが重要になる。このために,局所的コホモロジー問題と呼ばれる数学的な問題を考察する必要がある。この問題は,これまでU(1)群の場合のみ解が得られていた。今後は,非可換ゲージ群一般の場合のコホモロジー問題を解き,一般のカイラルゲージ理論の構成的定式化を完成することが課題となる。今年度の研究成果は以下の通りである。I.U(1)格子カイラルゲージ理論におけるフェルミオン測度の簡潔な評式現在までのところ、Ginsparg-Wilson関係式にもとづく格子カイラルゲージ理論のゲージ不変な構成法は、可換(U(1))ゲージ群についてのみ知られている(Luscher 1999)。そこでは、局所性、ゲージ不変性、積分可能性の3つの条件を満足するような経路積分測度の存在が構成的に証明される。しかし、数値計算に応用することができる具体的な構成法はまだ確立されていなかった。この課題に対して、我々は、可換(U(1))群カイラルゲージ理論における局所的コホモロジー問題を数値的に解く方法を開発した。さらに、経路積分測度の簡潔な評式を導出し、数値的な応用の可能な定式化をおこなった。II.2次元格子+2次元連続時空におけるChern指標の構成Ginsparg-Wilson関係式にもとづくアプローチでは、カイラルアノマリーがトポロジカルな性質をもつ。(格子指数定理Hasenfratz et al.1998)この時、コホモロジー的な分類によってアノマリーの構造を決定することができる。特に、非可換群ゲージ理論の場合は、d次元格子+2次元連続時空上で定義されるトポロジカルな場の、局所的コホモロジー問題を解くことによってゲージアノマリーの厳密相殺を示すことができる(Alvarez-Gaume-Ginsparg 1984,Luscher 1998,1999)。我々は、2次元格子+2次元連続時空におけるChern指標の具体的な構成をおこなった。このChern指標は2次元格子+2次元連続時空上の局所的な位相場になっており、コホモロジー的に非自明なゲージアノマリーを与えている。この結果は、2次元非可換群ゲージアノマリーの局所コホモロジー問題を解析する方法を確立するための重要なヒントになると期待される。これらの可能性は標準模型(standard model)を越える素粒子の模型を考える上で示唆的であり,興味深い。この問題は現在までのところU(1)群の場合には解かれているものの,非可換ゲージ群の場合には,申請者のグループによるSU(2)_L x U(1)_Y電弱理論の結果が知られているだけである。非可換ゲージ群一般の場合のコホモロジー問題を解き,構成的定式化を完成することが本研究の課題である。1.2次元非可換群カイラルゲージ理論におけるゲージアノマリーの解析を行った.昨年度までの研究で得られた,2+2次元時空(2次元格子+2次元連続時空)上のChern指標の具体的な評式の構造を分析した.

しかし,非可換ゲージアノマリーのコホモロジー的分類の手法を確立するには,至っていない.2.格子上の電弱カイラルゲージ理論の数値的な応用として,有限温度におけるChern-Simons数の拡散率の計算を行うため,準備的な計算を行った.特に,Sphaleron解を格子上で構成する手法の検討を行った.この研究の目的は非可換群カイラルゲージ理論を格子ゲージ理論の非摂動的な枠組みをもちいて構成的に定義し,その力学的性質を明らかにすることである。Georgi-Glashow SU(5)モデルに代表される非可換群カイラルゲージ理論では,ゲージ対称性の自発的破れが力学的に起る可能性や,複合粒子としてmasslessのカイラルフェルミオンが現れる可能性が指摘されている。これらの可能性は標準模型(the standard model)を越える素粒子の模型を考える上で示唆的であり,興味深い。格子カイラルゲージ理論の場合,有限格子間隔でゲージ不変性を厳密に保つために,カイラルフェルミオンの生じるゲージアノマリーの厳密相殺を示すことが重要になる。このために,局所的コホモロジー問題と呼ばれる数学的な問題を考察する必要がある。この問題は現在までのところU(1)群の場合には解かれているものの,非可換ゲージ群の場合には,申請者のグループによるSU(2)_LxU(1)_Y電弱理論の結果が知られているだけである。非可換ゲージ群一般の場合のコホモロジー問題を解き,構成的定式化を完成することが本研究の課題である。1.2次元非可換群カイラルゲージ理論におけるゲージアノマリーの解析を行った.昨年度までの研究で得られた,2+2次元時空(2次元格子+2次元連続時空)上のChern指標の具体的な評式の構造を分析した.しかし,非可換ゲージアノマリーのコホモロジー的分類の手法を確立するには,至っていない.
ロービジョン者用ディスプレイのための２波長対応回折光学素子の作製

本研究ではロービジョン者の視覚的支援のため、ロービジョン者用ウェアラブルディスプレイを提案してきた。本ディスプレイにはゴーグル型ディスプレイに取り付けたカメラから前方視界の画像を取得してLV者にとって見やすい画像へ改良して提示する機能と、前方障害物との距離検出する機能をもつことを想定している。先行研究では、ホログラフィック光学素子を撮像光学系に用いることで、前方視界を人の目線に近い画像として得られることを確認してきた。今回、前方障害物との距離計測に用いる画像を得るため、前方視界撮像用ホログラフィック光学素子のとは異なる波長で作用するホログラフィック光学素子を作製し、これによる撮像を確認した。これまでホログラフィック光学素子を用いた撮像光学系を搭載したロービジョン者用のウェアラブルディスプレイを提案してきた。本ディスプレイはロービジョン者の前方視界を撮像し、それをロービジョン者に見やすい画像へと変換してその画像をウェアラブルディスプレイに表示するものである。しかし、ロービジョン者は全盲ではないが日常生活が困難な視覚障がいをもっているため、さらなる安全性を高めるために、近赤外光域での画像を得て、前方障害物の検出する機能を付加することを考えた。本研究では、近赤外光域で作用する回折光学素子の作製を目指す。本年度はこれまで設計してきた可視光域用結像素子であるHOEの設計シミュレーターをもとに、近赤外光域結像用設計シミュレーターを構築して、近赤外光用の結像特性を求めた。具体的にはHOEの回折効率をKogelnikの結合波理論に基づいて求め、回折効率の高い作製条件を求めた。また、青色レーザー(488nm)と緑色レーザー(532nm)では干渉光学系で素子が試作できることは確認した。今後は赤色レーザーを光源とする光学系を構築し、干渉光学系によって赤色に感度のある感光材料を用いて、近赤外の波長域で使用可能かどうかについて見極める。一方、本研究では3年間で干渉光学系によって作製した素子とMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)プロセスを利用して作製した素子を比較検討する予定であり、3年目でMEMSプロセスを利用した素子を作製する予定となっている。その準備として、本年度から結像素子の一種であるシリンドリカルレンズの試作も手掛けた。全盲ではないが、日常生活に支障のある視力障害者であるロービジョン者の日常生活を支援するため、視覚支援補助具の開発が行われてきた。しかし、これらは静止時の利用が前提であった。本研究申請者の先行研究において、歩行時の視覚機能の補助具としてのゴーグル型のロービジョン者用ウェアラブルディスプレイを提案してきた。また、本ディスプレイの小型化とカメラの視界の中心と人の視界の中心が一致する画像を得るために可視光域でのホログラフィック光学素子を用いた撮像光学系について検討を行ってきた。本研究では、可視光域に加えて近赤外光域での回折光学素子を作製し、これを用いた撮像光学系を構築することを目的としている。昨年度においては、近赤外光域結像用HOEを設計するために、Kogelnikの結合波理論に基づいたシミュレーターを構築し、素子の作成条件を求めた。実際には、赤色レーザーを光源とする作製光学系を構築するのが困難であったため、他の波長のレーザーを使用することとなったため、波長480,532nm付近に回折効率のピークがある素子を作製する光学系を構築し、素子が作製できることを確認していた。この素子は1回の露光で作製するため、素子の面積が小さく受光する範囲が狭い。つまり、前方視界をとらえる範囲が狭い。そこで本年度は複数回の露光により素子の面積を大きくし、受光範囲が広い素子を作製することについて検討した。具体的には露光面において、光のあたる範囲の光強度のプロファイルと前年度構築したKogelnikの結合波理論に基づいたシミュレーターをもとに露光位置と素子の面積について検討した。昨年度に予定していた赤色レーザーを光源とする光学系の構築ができず、青、緑の波長のレーザーを用いた光学系を構築し、検討を行った。27年度においては赤色のレーザーの光学系を構築した。ロービジョンディスプレイ用の光学素子としては、2波長に対応する共通の光学系であるほうがよいため、現在別々に構築した光学系を統合するように修正する必要がある。現在、日本国内には100万人以上のロービジョン者(全盲ではないが、日常生活に支障のある視力障害者。以下、LV者)がおり、ロービジョンとなる原因が加齢性疾患である場合もあることから、今後ますますLV者の増加が懸念されている。このようなLV者の視覚的支援を行う補助具として、これまで遮光めがねや読書器などが用いられてきた。しかし、これらは主に静止した状態での利用を前提としている。我々の先行研究において、歩行時の視覚機能の補助具としてのゴーグル型のLV者用ウェアラブルディスプレイを提案してきた。本ディスプレイはディスプレイに取り付けたカメラから前方視界を取得し、これをLV者にとって見えやすいといわれる、画像のコントラスト強化と明るさの改善処理を行う画像処理を行ってディスプレイに表示する機能をもつ。そして、LV者の前方障害物との接触事故の防止のための、ゴーグルの左右端に取り付けたLED照明を投光し、これを撮像して前方障害物との距離検出する手法についても検討してきた。本研究では、光学系を軽量・小型化できるとされるホログラフィック光学素子に着目し、LV者に提示する前方視界画像を得るためのホログラフィック光学素子及び障害物検出用画像を得るためのホログラフィック光学素子をそれぞれ異なる波長域で作製し、これらを集積して用いるホログラフィック光学素子のロービジョン者用ディスプレイとしての応用の可能性について検討を行った。

その結果、この集積型素子を撮像系に用いて得られた前方視界画像と障害物検出用画像は同じカメラの配置でも独立した像が得られることがわかった。本研究ではロービジョン者の視覚的支援のため、ロービジョン者用ウェアラブルディスプレイを提案してきた。本ディスプレイにはゴーグル型ディスプレイに取り付けたカメラから前方視界の画像を取得してLV者にとって見やすい画像へ改良して提示する機能と、前方障害物との距離検出する機能をもつことを想定している。先行研究では、ホログラフィック光学素子を撮像光学系に用いることで、前方視界を人の目線に近い画像として得られることを確認してきた。今回、前方障害物との距離計測に用いる画像を得るため、前方視界撮像用ホログラフィック光学素子のとは異なる波長で作用するホログラフィック光学素子を作製し、これによる撮像を確認した。当初、赤色レーザーを光源とする干渉光学系を構築し、露光して近赤外光用の素子を作製して評価する予定であったが、光学系を組む場所の都合上、赤色レーザーを用いることができなかったため、青色と緑色レーザーで素子が試作できることだけを確認するにとどまった。今後は赤色レーザーを光源とする光学系を構築する場所を確保し、光学系を構築する。そして、干渉光学系によって赤色に感度のある感光材料を用いて、近赤外の波長域で使用可能かどうかについて見極める。MEMSプロセスを用いた素子の作製方法についても、作製光学系で露光して作製する手法と並行して検討を行っている。ポリマーMEMS技術を用いて、レンズのシリコン型を作製しホットエンボス工程によってPMMA材料としたレンズの作製を試みたが、離型の工程に難がある。今後、計画どおりに進めるために、自作による方法だけでなく、外注も含めて検討する。光機能素子、ヒューマンインタフェース干渉光学系を用いた回折光学素子を作製し、その評価を行う。また、MEMSプロセスによる素子の作製方法についても調査を進める。さらに、双方の比較を行うにあたって、素子の仕様についても検討する予定である。平成27年度中に実験に使用予定の材料が、年度内では不要になったため購入した物品のうち、支払処理が間に合わなかったものがある。次年度、材料を購入する予定である。来年度で使用する予定である。