hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
支台築造用レジンの根管象牙質に対する接着メカニズムの解明

光強度が象牙質に対する支台築造レジンの接着性および支台築造レジンの歯質接着性およびアドヒーシブの表面自由エネルギーに及ぼす影響に関する検討を行った。その結果,接着試験においては,光強度が200mw/cm2以下の条件で接着強さは有意に低い値を示したとともに,試験後の破壊形式では界面破壊が大勢を占めた.表面自由エネルギーにおいては,光強度が400mw/cm以上の条件で200mw/cm2以下の条件に比較して有意に低い値を示した.以上のことから.照射光線の光強度は支台築造レジンの接着性および表面自由エネルギーに影響を及ぼすことが判明した。最近の齲蝕治療のコンセプトに沿った歯質保存的修復治療の一環として,失活歯の残存歯質を構造的に強化することによって,口腔内におけるその機能を保持させることを目指して,歯質接着性のあるレジンを支台として用いるために,根管内象牙質に対する接着性の研究を企画した。この研究を進めるにあたっては,接着試験というパラメータ以外に,象牙質およびアドヒーシブシステムの界面性状からも検討を加えるものとした。これらは,接着の予後に影響を及ぼす重要な因子と考えられている。界面性状の評価においては,界面化学的な手法利用する。すなわち,接触各測定器を用いて,被着対象である根管内象牙質のアドヒーシブ処理後の接触角を測定することによって,表面自由エネルギーを算出し,接着界面で生じている現象あるいは接着界面を構成する部材の相互作用を評価することでひとつの考察に資す。1年目は,支台築造用レジンを用いて初期接着強さの測定を行った。この接着強さの測定は,試片の作製直後から経時的に行うとともに走査電子顕微鏡を用いて形態学的に観察し根管内象牙質に対する接着性について考察した。その結果,初期における象牙質接着強さの経時的変化は接着システムの重合システムおよび光線照射の有無に影響を及ぼすことが判明した.最近の齲蝕治療のコンセプトであるMIの概念に沿った歯質保存修復治療が主流となっている.そこで,本概念に沿った修復治療の一環として,失活歯の残存歯質を構造的に強化することによって,口腔内におけるその機能を保持させることを目指して,歯質接着性のあるレジンを支台として用いることに着目し,根管内象牙質に対する接着性の研究を企画した.この研究を進めるにあたっては,接着試験というパラメータ以外に,象牙質およびアドヒーシブシステムの界面性状からも検討を加えるものとした.これは,接着の予後に影響を及ぼす重要な因子として考えられている.界面性状の評価に評価においては,界面科学的な手法を利用する.すなわち,接触角測定器を用いて,被着対象である根管内象牙質のアドヒーシブ処理後の接触角を測定することによって,表面自由エネルギーを算出し,接着界面で生じている現象,あるいは接着界面を構成する部材の相互作用を評価することでひとつの考察に資す.今回の研究においては,根管内においては可視光線照射器の光線が十分に到達しない可能性があることを想定し,光強度が歯質接着強さに及ぼす影響について評価するために接着試験および表面自由エネルギーの算出を行った.その結果,象牙質接着性に関しては,光強度の低いもので接着強さは低くなる傾向を認めた。また,試験後の破壊形式も光強度の低いものは界面破壊が多くなる傾向を認めた。さらに,表面自由エネルギーに関しては,光強度が200mw/cm2以上の条件では,これが低いものと比較して分散成分は変わらないものの,水素結合および極性成分において有意に低くなる傾向が認められた。これはセルフエッチングアドヒーシブのレジン成分の重合率あるいは歯質と機能性モノマーの反応が影響を及ぼしている可能性が考えられた.最近齲蝕治療に対してはMIの概念に基づいて歯質を可及的に保存する治療法が主流となっている.そこで本概念に沿った修復治療法を確立するための一環として,失活歯の残存歯室を可及的に保存するとともに,構造的に強化することによって口腔内における機能を保持させることを目的とする接着性コンポジットレジンによる支台築造法に着目した.本法による根管内象牙質に関する検討は少ないのが現状であることから,とくに接着性に関する研究を企画した.この研究を遂行するにあたっては,接着試験というパラメーター以外に,象牙質あるいはアドヒーシブの界面性状からも検討を加えることにした.これは,初期接着のみならず接着の予後に影響を及ぼす重要な因子として考えられている.界面性状の評価においては界面科学的な手法を利用することにした.すなわち,接触角測定器を用いて,被着対象となる象牙質およびアドヒーシブ処理された象牙質に対するセッ良く角を測定することによって,表面自由エネルギーを算出し,接着界面で生じている現象,あるいは接着界面を構成する部材の相互作用を評価することでひとつの考察資料とした.今回の研究においては,光で重合する支台築造レジンレジンについて,実際の根管内においてはその光が十分到達しない可能性があることから,光の強度が歯質接着性に及ぼす影響を検討するために接着試験,接着耐久性試験および表面自由エネルギーの算出を行った.その結果,光強度の低いもので瀬着生は滴下する傾向を認めるとともに接着耐久性も経時的に接着強さは低下する傾向を認めた.さらに表面自由エネルギーに関しては,光強度が200mw/cm2以上の条件では,これが低いものと比較して分散成分は同等なものの,水素結合および極性成分において有意に低下する傾向を認めた.光強度が象牙質に対する支台築造レジンの接着性および支台築造レジンの歯質接着性およびアドヒーシブの表面自由エネルギーに及ぼす影響に関する検討を行った。

その結果,接着試験においては,光強度が200mw/cm2以下の条件で接着強さは有意に低い値を示したとともに,試験後の破壊形式では界面破壊が大勢を占めた.表面自由エネルギーにおいては,光強度が400mw/cm以上の条件で200mw/cm2以下の条件に比較して有意に低い値を示した.以上のことから.照射光線の光強度は支台築造レジンの接着性および表面自由エネルギーに影響を及ぼすことが判明した。予定通りにこの2年間で,当初予定通り支台築造用レジンの象牙質に対する初期接着性および表面自由エネルギー算出による界面力学的評価を行った.これらに関する報告は国内および国際学会で発表を行っており,すでに本研究の一部は国際学会誌に掲載されていることから,本研究は順調に遂行している.保存修復接着試験1)被着象牙質:被着根管内象牙質としては,ウシ前歯新鮮抜去歯の根管内象牙質とする。すなわち,接着試片の製作に際し,これを縦断し歯髄組織を除去した後,超音波洗浄を5分間行い,エアシリンジで乾燥したものを用いる。2)接着強さ試験:接着強さ試験では接着耐久性について検討するため,各製造者指示条件に従って支台築造用レジンと接着させる。37°C精製水中に24時間保管した後に,サーマルサイクルを10,000あるいは30,000回負荷する。接着強さの測定は剪断接着試験用治具に試片を取り付け,インストロン万能試験機を用いて,その剪断接着強さの測定を行う。また,接着強さを測定した試片については,走査電子顕微鏡を用いて詳細な破壊形式の判定を行う。3)接合界面の観察:象牙質と築造用レジンの接合界面の観察を行うために,接着強さ試験と同様に製作した試片を垂直方向に割断しエポキシ樹脂に包埋した後,SiCペーパーおよびダイヤモンドペーストを用いて鏡面研磨を行う。さらに,試片を金蒸着後,走査電子顕微鏡を用いて接合界面の観察を行う。形成された樹脂含浸象牙質の変化についても同様に観察する。歯冠崩壊が著しい失活歯症例は,印象採得後にメタルを用いた支台築造が用いられてきた。この方法は技工操作に伴う制約から便宜的な健康歯質の削除を余儀なくされている。また,装着には合着用セメントを用いるために応力集中により,歯根破折などの危険性が指摘されている。この歯根破折の報告は増加傾向にあることから,失活歯に対してMIの概念に基づき健全残存歯質を可及的に保存し,その機能の保持を目指した直接支台築造法が臨床で応用されている。しかし,直接支台築造用レジンを用いた歯冠修復法において,高い予知性を得るためのエビデンスは,十分とは言えないのが現状であることから,本研究は支台築造歯冠修復法の確立を目的とする。現在までは,光線の照射強度が初期象牙質接着性に及ぼす影響について接着試験および電子顕微鏡による接合界面の解析に関しては順調に進んでおり,学会での発表も既に行っていることから研究はおおむね順調に進展しているといえる.昨年度に発表を予定していた国際学会が本務先の行事と重なってしまったため学会発表を見送ったことによって繰越金が生じてしまった.
2進群上のリトルウッド・ペリ-理論と函数空間について

2進群2^ωは有限体GF(2)上の1変数ローラン級数からなる2-巾級数体Kの整数環の加法部分である.これは完全不連結,非離散,局所コンパクト完備な体である局所体の特別な場合である.2進群2^ωあるいは2-巾級数体K上のベゾフ空間B^α_<pq>(X),(X=2^ω,K)をなる超関数fの全体とする.ここで,Φ_jは{x:|x|【less thanor equal】2^j}の特性函数であり,Δ_j(x)=Φ_0(x)(j=0),(2^jΦ_j-2^<j-1>Φ_<j-1>)(x)(j【greater than or equal】1)である.この空間は,M.H.テイブルソン,C.W.オンヌウェーア,筆者らにより函数の平均振動,函数の連続度,アトムおよび最良近似による特徴付けが得られてきた.これらの結果は日本数学会1995年度秋季分科会実函数論特別講演にて報告した.この特徴付けの中でアトム分解による特徴付けは強力であり多くの応用が考えられる.我々は強近似法,強総和法および乗法因子の移植定理に応用し,論文として公刊し,そして学会でも発表した.さらに,[微分]の概念について考察を加えた.完全不連結性から通常の意味の微分は意味を持たないが,微分とフーリエ変換の関係を利用して,2進群2^ωあるいは2-巾級数体K上である[微分]の概念が導入され,任意次数のチェザロ核の分解に応用されている.しかし,この応用の証明を検討したところ,ある[微分]は不要であることが判明した.従って,現在ある[微分]の有効性を見出せないでいる.同時にかなり有用と思われるチェザロ核の分解が得られた.この分解とベゾフ空間のアトム分解と組み合わせて,任意次数のチェザロ和の弱型評価の単純化が可能と思われる.2進群2^ωは有限体GF(2)上の1変数ローラン級数からなる2-巾級数体Kの整数環の加法部分である.これは完全不連結,非離散,局所コンパクト完備な体である局所体の特別な場合である.2進群2^ωあるいは2-巾級数体K上のベゾフ空間B^α_<pq>(X),(X=2^ω,K)をなる超関数fの全体とする.ここで,Φ_jは{x:|x|【less thanor equal】2^j}の特性函数であり,Δ_j(x)=Φ_0(x)(j=0),(2^jΦ_j-2^<j-1>Φ_<j-1>)(x)(j【greater than or equal】1)である.この空間は,M.H.テイブルソン,C.W.オンヌウェーア,筆者らにより函数の平均振動,函数の連続度,アトムおよび最良近似による特徴付けが得られてきた.これらの結果は日本数学会1995年度秋季分科会実函数論特別講演にて報告した.この特徴付けの中でアトム分解による特徴付けは強力であり多くの応用が考えられる.我々は強近似法,強総和法および乗法因子の移植定理に応用し,論文として公刊し,そして学会でも発表した.さらに,[微分]の概念について考察を加えた.完全不連結性から通常の意味の微分は意味を持たないが,微分とフーリエ変換の関係を利用して,2進群2^ωあるいは2-巾級数体K上である[微分]の概念が導入され,任意次数のチェザロ核の分解に応用されている.しかし,この応用の証明を検討したところ,ある[微分]は不要であることが判明した.従って,現在ある[微分]の有効性を見出せないでいる.同時にかなり有用と思われるチェザロ核の分解が得られた.この分解とベゾフ空間のアトム分解と組み合わせて,任意次数のチェザロ和の弱型評価の単純化が可能と思われる.
住環境教育教材としてのまちづくりガイドブック作成に関する基礎的研究-子供の視点からとらえた微景観の構造-

本研究では以下の方法を用いて、調査研究を実施した。1.写真投影法を用いた児童の地域イメージの分析調査2.認知心理学的手法を用いた、児童の景観評価構造の解明レパートリーグリッド手法を用い、写真を用いた児童の一人づつの対面調査3.子供たちの撮影した写真をもとにした、景観教育用副読本の作成小冊子『ひろさきカメラ・ウォッチング』を編集4.副読本を用いた子供および保護者に対するアンケート調査および分析撮影された場所に対する意見や、タウントレイルへの感想。保護者には、まちづくり教育の必要性と可能性に対する意見、教材化への提言等。5.教育行政における住環境教育の現状と課題に関するアンケート調査全国47都道府県の教育委員会および県庁所在地・政令指定都市・東京23区の教育委員会に、アンケート調査を実施。本研究では、子供たちが身近な空間事象をどのように評価、認識しているかを浮き彫りにすることができた。対面調査によって子供から直接聞いて得られた知見も多く、個人の評価構造を解明するという意味におけるレパートリーグリッド手法の有効性が認められた。また父母へのアンケートからもこのような手法を用いた住環境教育の必要性が浮かび上がり、児童にもまちづくりにつながる期待や楽しみが存在していることが明らかとなった。一方で、クロスカリキュラムを実施しなければなかなか住環境教育が進められない現状や課題も明確になった。今年度は以下の二つの調査を実施し、分析を行った。1)写真投影法を用いた児童の地域イメージの分析調査弘前大学教育学部附属小学校5年生(男子50名、女子53名)に24枚撮りインスタントカメラを配布し、休日を利用して自宅周辺の「好きな場所」「嫌いな場所」、「気になる場所」を自由に撮影してもらう(撮影期間:平成7年11月21日26日)2)認知心理学的手法を用いた、児童の景観評価構造の解明レパートリーグリッド手法を用い、上記の写真を用いた児童の一人づつの対面調査を実施(約25分間)。ヒアリングの結果をもとに児童の景観評価構造の分析を行った(調査期間:平成7年12月1日19日)好きな場所として撮影された空間は、「自然」「公園」「住宅周辺」「店舗」「公共施設」「建築」「構造物」の順に多く、その理由づけとしては「楽しい」「きれい」といった語が多く抽出されている。また調査を通じて、子供たちが自分の生活体験を活かしながら独自の視点で周囲の景観を評価している事実も明らかにすることができた。自分の住む街に目を向けるこの手法は、子供たちへの住環境教育の第一歩となるのみならず、都市計画においても有効に活用されるべきものであると考えられる。前年度の成果をふまえ、今年度においては、以下の分析調査を行った。1.子供たちの撮影した写真をもとにした、景観教育用副読本の作成平成7年度調査において収集した弘前大学教育学部附属小学校5年生(現在6年生)103名の(1)写真データ<好きな場所・嫌いな場所・気になる場所>、(2)面接調査におけるヒアリングデータをもとに、子供の目から見た景観評価の構造を分析し、それをもとに小冊子『ひろさきタウン・ウォッチング』を編集した。2.副読本を用いた子供および保護者に対するアンケート調査および分析上記の副読本および各子供の撮影した写真を、アンケート用紙とともに各家庭に配付し、子供たちには撮影された場所に対する意見や、そのようなタウントレイルへの感想を集約した。また保護者には、子供たちが撮影した場所の認知度および、まち教育の必要性と可能性に対する意見、教材化への提言等を回答していただいた。3.教育行政における住環境教育の現状と課題に関するアンケート調査全国47都道府県の教育委員会および県庁所在地・政令指定都市・東京23区の教育委員会に、住環境教育教材の作成の実情および今後の方向性に関するアンケート調査を実施し、カリキュラム上の問題点や学校教育における限界等に関する率直な意見を聴取するとともに、先進事例の教材に関する情報を収集した。
三次元スピロ芳香族システムの創製

研究環境の変換に対応すべく、スピロ芳香族システムのもつ三次元性を主眼に置くことで、ポルフィリン誘導体・類縁体の立体的な歪み構造、重なり構造を追求する研究を行った。その結果、トリフルオロメチル基によって非平面化されたテトラベンゾポルフィリン誘導体や、スピロ縮環ポルホジメタン、枝分かれ平面を有した骨格変換型N-フューズドペンタフィリンなどを得ただけでなく、三次元的に拡張可能なトリピリン末端臭素化体の再現性高い合成法なども見出された。研究環境の変化により計画の変更をしたが、三次元π電子化合物という大目標を達成するスタンスは維持した。その方針は、元となる芳香族化合物を立体障害等で非平面化すること、あるいは芳香族性部分構造を立体的に固定配置することで分子のπ共役系に三次元性を帯びさせるものである。まず、メゾートリフルオロメチル置換ポルフィリンが得られるオリゴピロール前駆体のスクランブリング反応の条件を最適化し、側鎖の種類に応じて置換位置の異なるトリフルオロメチル基を12個導入することで、大きく非平面化し吸収波長も長波長化されたポルフィリンの合成に成功した。内部空孔に亜鉛を配位させたときのみ起こるトリフルオロメチル基の加溶媒分解反応を精査し、求核性溶媒であるアルコールの立体障害によってアルコキシカルボニル基への変換速度が異なること、また加水分解によって脱カルボキシ化が起こりメゾ無置換ポルフィリンが得られる痕跡を見出した。そしてこれらの結果をMolecules誌に投稿し、掲載された。一方、以前より見出されていた骨格変換型N-フューズドペンタフィリン臭素化体の異常求核置換反応によるRNFP5骨格とアニリン側鎖からなる分岐π平面形成を精査し、J. Porphyrins Phthalocynines誌に投稿、受理された。これらの反応性を利用して新奇三次元分子集合体の構築できるビルディングブロックを創製する計画を提案できる。一方、表題の計画を達成するための新たなアイデアに到達し、実行の見込みができた。共通の大目標の中でターゲットとする対象を変えることにより、トータルでは同程度の研究成果を得るに至った。三次元π電子化合物を合成する目的で、テトラベンゾポルフィリンのmeso-位にトリフルオロメチル基を導入し、その立体反発によって非平面化させる試みを行った。これまでに確立させてきたように、ジピロメタンを大過剰のトリフルオロ酢酸で処理する手法で、テトラブタノポルフィリンのmeso-位に12個、cis-およびtrans-配置でトリフルオロメチル基を導入できた。これに種々の金属イオンを挿入した後、DDQ存在下加熱処理することで側鎖が酸化され、meso-トリフルオロメチル置換テトラベンゾポルフィリンへ類と変換できることを見出した。そのうちcis-二置換銅およびニッケル錯体のX線結晶構造解析に成功し、分子全体が大きくゆがんだ構造であることがわかった。芳香族化合物の非平面化は溶解性の向上にも寄与するが、一連のテトラベンゾポルフィリン類は、著しく溶解性の低い無置換テトラベンゾポルフィリンと比較すると、若干ではあるが改善していた。一方、上記の酸化法が有用であることにエンカレッジされ、シクロペンタン環とシクロヘプタン環をそれぞれスピロ縮合させたポルホジメタンを合成し、同様にDDQで加熱処理した。プロトンNMRスペクトルにおいて、シクロアルカン環に帰属される脂肪族領域のシグナルと、これまでピロール誘導体に帰属される領域に観測されていたシグナルが消失し、芳香族領域のシグナルが増加した。これは各シクロアルカン環が酸化されたことでポルホジメタン環と相互作用できるようになったこと、すなわち分子全体にπ電子の非局在化が起こっていることを示唆している。これまで実現困難だと考えていたものを進行させるブレークスルーが見出された。三次元π電子化合物を合成する目的で、前年度より引き続きテトラベンゾポルフィリンのmeso-位にトリフルオロメチル基を導入し、その立体反発によって非平面化させる試みを行い、いくつかのX線結晶構造解析に成功した。その結果、テトラブタノポルフィリン類は、対応するオクタエチルポルフィリン類と、構造的・電子的類似性を示した。すわなち、直鎖状・環状の側鎖間の相違は大きくはないと言える。また、収率が著しく低いtransビストリフルオロメチル化体は亜鉛錯体のみ検討を行ったが、モノトリフルオロメチル化体と比べて非平面化ならびに光吸収帯の長波長化が各誘導体において顕著だった。一方、シクロペンタン環とシクロヘプタン環をそれぞれスピロ縮合させたポルホジメタンをDDQで加熱酸化して得られた誘導体が、スピロ共役を示唆するプロトンNMRスペクトルを与えたことを受け、シクロペンタン環をフルオレン環に置換して同様の実験を行った。得られた誘導体は、これまでの類縁体と比べて著しく溶液色すなわち紫外可視吸収スペクトルの波形が異なっていた。このことは、スピロ共役を介してベンゾ縮環構造にπ共役系の伸長が見出されたことを示唆している。したがって、スピロ縮環構造を精査することで、真に目的とするスピロ芳香族の実現が可能であることを予想させる、有望な結果である。さらに、金属配位場を中心とした直交型π共役系へと発展させられるトリピリンを、構造拡張可能な末端臭素化体として得る再現性のある合成法を見出した。このトリピリン骨格は優れた錯化挙動を示すため、臭素置換基への構造拡張と組み合わせることで、多様な誘導体へと変換できる。

三次元π共役系へのアプローチが飛躍的に多角化した。研究環境の変換に対応すべく、スピロ芳香族システムのもつ三次元性を主眼に置くことで、ポルフィリン誘導体・類縁体の立体的な歪み構造、重なり構造を追求する研究を行った。その結果、トリフルオロメチル基によって非平面化されたテトラベンゾポルフィリン誘導体や、スピロ縮環ポルホジメタン、枝分かれ平面を有した骨格変換型N-フューズドペンタフィリンなどを得ただけでなく、三次元的に拡張可能なトリピリン末端臭素化体の再現性高い合成法なども見出された。当初の計画による目的化合物は実現困難であると結論づけた。しかし新たなアイデアを得るにあたり、表題の計画を頓挫させることなく継続可能であると見ている。タイトルの研究を完結させられるよう、また次なるテーマにつながる知見をより多く得られるよう、同様の方針で実験を加速させる。有機化学研究計画の小改変により、使用予定消耗品が安く済んだ。出張費が予定より安く済んだため。次年度でのアクティビティ増強のため、主に消耗品費にあてる。消耗品の品質を向上させる。
石灰化大動脈弁患者の術前・術後血清を用いての疾患バイオマーカーの網羅的探索

1.研究目的心血管疾患の一つである石灰化大動脈弁狭窄症患者における血清バイオマーカー蛋白質を同定し、大動脈弁石灰化の診断法への応用を目指した。2.研究方法大動脈弁石灰化を伴った大動脈弁狭窄症等の患者から採血した弁置換手術前・術後の血清と健常人(ボランティア)血清(コントロール)を用いて、isobaric tag for relative and absolute quantitation(iTRAQ)試薬による標識とその後のナノ液体クロマトグラフ(LC)装置による分離及びマトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型タンデム質量分析装置(MALDI-TOF/TOF MS/MS)を用いての解析により、術前に比べ術後において発現差異を示す血清蛋白質のプロテオミクス解析を行った。3.研究成果石灰化大動脈弁狭窄症患者血清において術前に比べ術後で発現差異のある51個の蛋白質を同定し、このうち16個がコントロール血清との比較でも発現量に有意差を示した。これらの多くはacute-phase proteinであったが、acute-phase protein以外のもののうち、術前血清に比べ術後血清において、antithrombin-IIIでは1.68倍、zinc-α-2-glycoproteinでは1.51倍、α-1B-glycoproteinでは1.30倍の上昇がみられた。また、16個の蛋白質のうちfibronectinのみが術後血清において減少がみられた。この蛋白質はnegative acute-phase proteinとして知られており、コントロール血清においては検出されなかった。さらに、いくつかの蛋白質については、ウエスタンブロット法を用いてプロテオミクス解析の結果の確認を行った。今回、石灰化大動脈弁の手術前後において発現差異を示すいくつかの血清蛋白質が同定できたが、これらの蛋白は大動脈弁石灰化の発生機序の解明や診断法への応用において、その有用性が期待できる。
GaAs/AlGaAs超格子におけるワニエ・シュタルク効果に関する研究

昨年度に引き続き,ミュンヘン工科大学Schottky研究所のグループとの共同研究を行い,(GaAs)_5/(AlAs)_2超格子を含むpinダイオードでのワニエ・シュタルク振動の研究を行った.同研究所のAbstreiter教授のグループから試料の提供を受け,Vogl教授のグループによる理論の実証実験を行った.実験では,pinダイオードに逆バイアスを印加したときに流れるZener電流の微分信号をロックイン法を用いて観測し,トンネル電流とi層部分に形成されるシュタルク局在準位との共鳴混成を観測した.実験の結果,1ツェナ-トンネル電流の二階微分信号に数個のピークを観測し,またそのピークは理論曲線に現れるピークと良い対応を示した.2光学実験(エレクトロリフレクタンス法)により求めた,シュタルク局在状態のエネルギーは,ツェナ-トンネル電流に現れる共鳴電圧と,よい一致を示した.以上より,本研究の結論として,理論的に予測されていたツェナ-トンネル電流のワニエ・シュタルク振動を,世界で始めて観測し実証した.昨年度に引き続き,ミュンヘン工科大学Schottky研究所のグループとの共同研究を行い,(GaAs)_5/(AlAs)_2超格子を含むpinダイオードでのワニエ・シュタルク振動の研究を行った.同研究所のAbstreiter教授のグループから試料の提供を受け,Vogl教授のグループによる理論の実証実験を行った.実験では,pinダイオードに逆バイアスを印加したときに流れるZener電流の微分信号をロックイン法を用いて観測し,トンネル電流とi層部分に形成されるシュタルク局在準位との共鳴混成を観測した.実験の結果,1ツェナ-トンネル電流の二階微分信号に数個のピークを観測し,またそのピークは理論曲線に現れるピークと良い対応を示した.2光学実験(エレクトロリフレクタンス法)により求めた,シュタルク局在状態のエネルギーは,ツェナ-トンネル電流に現れる共鳴電圧と,よい一致を示した.以上より,本研究の結論として,理論的に予測されていたツェナ-トンネル電流のワニエ・シュタルク振動を,世界で始めて観測し実証した.今年度より新たにミュンヘン工科大学Schottky研究所との共同研究を行い,(GaAs)_5/(AlAs)_2した超格子を用いたpinダイオードのワニエ・シュタルク振動の研究を行っている.当研究室では,同研究所のWeimann教授グループからサンプルの提供を受け,Vogl教授グループによる理論の実証実験を担当している.実験は,pinダイオードに逆バイアスを印加したときに流れるZenerトンネリング電流を測定し,そのトンネリング電流と,i層部分に形成されるシュタルク準位との関連性を明らかにし,理論の検証を行うことである.1.我々は,エレクトロリフレクタンス法を用いて,サンプルの品質を評価した.その結果,ΓバンドとXバンドとのミキシングが観測され,先日ハワイで開かれたNPMS'95でも,その研究成果を発表した.2.Zenerトンネリング電流のワニエ・シュタルク振動に関しても,世界で始めて信号を観測し,現在解析をすすめている.その研究成果は学会および国際会議等で発表を行ってきた.Weimann教授が転出した後,同研究所のG.Abstreiter教授のグループが超格子の作製を担当し,次年度以後もこの研究を継続する計画である.昨年度に引き続き,ミュンヘン工科大学Schottky研究所のグループとの共同研究を行い,(GaAs)_5/(AlAs)_2超格子を含むpinダイオードでのワニエ・シュタルク振動の研究を行った.同研究所のAbstreiter教授のグループから試料の提供を受け,Vogl教授のグループによる理論の実証実験を行った.実験では,pinダイオードに逆バイアスを印加したときに流れるZener電流の微分信号をロックイン法を用いて観測し,トンネル電流とi層部分に形成されるシュタルク局在準位との共鳴混成を観測した.実験の結果,1ツェナ-トンネル電流の二階微分信号に数個のピークを観測し,またそのピークは理論曲線に現れるピークと良い対応を示した.2光学実験(エレクトロリフレクタンス法)により求めた,シュタルク局在状態のエネルギーは,ツェナ-トンネル電流に現れる共鳴電圧と,よい一致を示した.以上より,本研究の結論として,理論的に予測されていたツェナ-トンネル電流のワニエ・シュタルク振動を,世界で始めて観測し実証した.
骨格筋でのインスリン感受性を高める視床下部オレキシンの調節作用とその生理的意義

本研究では、視床下部オレキシンによる代謝調節機構ならびにその意義について、骨格筋におけるグルコースの取り込みに焦点を当て検討した。摂食量および自発運動量に影響を与えない濃度のオレキシンAをマウスあるいはラットの内側視床下部に投与すると、血漿インスリン濃度の変化を伴わずに、骨格筋において顕著にグルコースの取り込みが上昇した。この効果は、交感神経系阻害剤であるグアネチジンの腹腔内投与、あるいは内側視床下部へのオレキシン受容体アンタゴニストの投与により、減弱した。また、内側視床下部へのオレキシン投与により、骨格筋におけるノルエピネフリンの代謝回転が亢進した。さらに、視床下部オレキシンのグルコース取り込み促進作用は、アドレナリンbeta受容体ノックアウトマウスでは起こらなかった。しかし、electropolation法によりbeta-2受容体を骨格筋に発現させると、オレキシンの作用が回復した。サッカリンなどの甘味刺激を行うとオレキシンニューロンが活性化することが報告されている。そこでマウスに自発的な10mMサッカリン溶液の摂取をさせた後、インスリンを静脈内投与し、骨格筋でのグルコース取り込みに対する影響を調べると、サッカリン摂取により、インスリンによる骨格筋でのグルコース取り込みの増強がみられた。興味深いことに、この作用は内側視床下部にオレキシン受容体アンタゴニストを投与することにより消失した。以上の結果より、オレキシンは内側視床下部に作用して交感神経系を活性化し、アドレナリンbeta-2受容体を介して骨格筋におけるインスリン感受性を増強、グルコースの取り込みを促進することが明らかになった。また、このオレキシンの作用は、味覚(甘味)刺激によって活性化され骨格筋でのグルコースの取り込みを促進すると考えられる。オレキシンA(5pmol)を内側視床下部に投与すると、骨格筋において有意にグルコースの取り込みが上昇した。しかし、外側視床下部や室傍核に投与しても、有意な変化は見られなかった。また、内側視床下部へのオレキシン投与により、摂食量および自発運動量には有意な変化がなかったが、骨格筋におけるノルアドレナリン代謝回転が亢進した。さらに、交感神経系阻害剤であるグアネチジンを前投与すると、オレキシンによるグルコース取り込み促進作用が低下したため、骨格筋におけるオレキシンのグルコース取り込み促進作用は、摂食行動や自発的な運動などの影響ではなく、視床下部-交感神経系を介したものと考えられる。次に、インスリン投与によるグルコースの取り込みに及ぼすオレキシンの効果を検討した。インスリンによる骨格筋でのグルコースの取り込みは、オレキシン投与により促進した。これらの実験において、白色脂肪組織では有意な変化は見られなかった。また、オレキシン投与により、血中インスリンレベルに変化はなかった。以上の結果は、オレキシンは内側視床下部に作用して、骨格筋におけるインスリン感受性を高めることを示唆する。骨格筋における交感神経の作用が、アドレナリンのα受容体を介した作用かβ受容体を介した作用かを調べるため、β受容体のすべてのサブタイプ(β_1、β_2、β_3)を欠損しているβ受容体遺伝子欠損(β-less)マウスを用いて検討した。β-lessマウスの内側視床下部にオレキシンを投与すると、骨格筋におけるノルアドレナリン代謝回転は亢進するものの、グルコースの取り込みには変化がなかった。以上の結果より、オレキシンは内側視床下部に作用して交感神経系を活性化し、アドレナリンβ受容体を介して骨格筋でのグルコース取り込みを促進する可能性が考えられる。
Shhシグナルを軸とした歯の再構築

Shh(Sonic hedgehog)は、歯の発生過程において、シグナルセンターであるエナメルノットに強く発現しており、エナメル芽細胞分化において重要な働きを担っていると考えられている。また、ShhシグナルとBmp(Bone morphogenetic protein)シグナルは協調して働くことが肢芽発生および歯の発生において報告されているが、その機能の詳細はいまだ不明である。本研究において、申請者は、Shhシグナルが直接的にあるいは間接的にBmpシグナルを誘導および活性化している可能性を示唆した。Shh(Sonic hedgehog)は、歯の発生過程において、シグナルセンターであるエナメルノットに強く発現しており、エナメル芽細胞分化において重要な働きを担っていると考えられているが、その機能の詳細はいまだ不明である。申請者は、未分化エナメル芽細胞株ALCにShhを作用させることによりアメロジェニン、アメロブラスチンなどのエナメルマトリックス発現が増加することを認め、さらにエナメルマトリックス発現の上昇が、Shhシグナルにおける主要な転写調節因子であるGli1を介する直接的な作用であることを明らかにした。すなわち、Shhを用いることによりエナメル芽細胞の分化を直接誘導できる可能性が示唆された。ところで、ShhシグナルとBmp(Bone morphogenetic protein)シグナルは協調して働くことが肢芽発生および歯の発生において報告されている。申請者はエナメル芽細胞においてShhシグナルがBmp産生を誘導すること、Bmpによってもエナメル芽細胞分化が誘導されることを確認した。さらに、Gli1発現ベクターを用いて、Bmp2およびBmp4が誘導され、さらにBmpシグナル下流の転写調節因子であるSmad(Smad5,Co-Smad4,Smad8)のリン酸化も誘導されることを確認した。このことから、ShhシグナルがGli1を介して、直接的にあるいは間接的にBmpシグナルを誘導および活性化している可能性が示唆された。
シグマハイパー核における分子的構造と応答スペクトル

1.ハイパー核におけるコヒーレントΛ-Σ結合の効果(1)^4_ΛHeのA=4ハイパー核ではコヒーレントにΛ-Σ結合が現れることにより、0^+状態にさらに引力が加わる。そのため、^5_ΛHeの"overbinding"の問題を^4_ΛHeの"underbinding"の問題として捉え、これをコヒーレントΛ-Σ結合が解決できることを示した。(2)コヒーレントなΛ-Σ結合は、^4_ΣHeに対して束縛エネルギーを小さくし、準位幅を狭くする。また(K^-,π^<【minus-plus】>)反応スペクトルに大きな影響を与えており、ΛとΣの散乱振幅による干渉をともなって、静止K^-によるKEKのデータとBNLのデータの間に見られた束縛エネルギーと幅の違いを説明できることを示した。2.シグマハイパー核の連続スペクトルの研究(1)シグマハイパー核の連続スペクトルは、シグマ粒子と原子核との相互作用を調べるための限られた情報のひとつである。特に(π^-,K^+)反応はポテンシャルの内側まで探ることが可能であると期待されている。また、軽い核の領域でのスペクトルは、シグマハイパー核が分子的な構造の可能性を示唆しており、連続スペクトルの理論的分析は極めて重要である。(2)Σ^-粒子は、中性子星において質量を決定するために重要な要因となっている。また中性子星内部のバリオン組成は、Σ^-の1粒子ポテンシャルの性質に極めて敏感である。^<12>Cや^<28>Siを標的にしたスペクトルの理論的分析からは、Σ^-粒子のポテンシャルは斥力的であることが示されており、さらに分析が進められている。1.s殻ハイパー核の束縛エネルギーに対するA-Σcouplingの効果s殻ハイパー核では、^3_ΛH、^4_ΛHe、^4_ΛHe^*、^5_ΛHeの束縛エネルギーを同時に再現できないことが古くから問題とされてきた。ここでは従来の^5_ΛHeの"overbinding"の問題を^4_ΛHeの"underbinding"の問題として捉え直し、この問題を解決することを試みた。本研究は、(1)Λ-ΣcouplingによるΛNN3体力の効果でこの問題を解決できること、(2)ある現実的なYN相互作用がすべてのs殻ハイパー核の束縛エネルギーをほぼ再現できること、を示した。2.へリウム4を標的核にしたハイパー核の研究ヘリウム4を標的核にしたハイパー核は、静止K^-によるKEKのinclusiveデータとANLのヘリウムバブルチェンバーによるexclusiveデータに加えて、BNLの(K^-,π^<【minus-plus】>)データが揃い、系統的な分析が唯一可能となった系であった。本研究では、^3He+Λ、^3H+Σ^+、^3He+Σ^0のチャネルを結合した3N-Y模型を仮定し、歪曲波インパルス近似でスペクトルを計算した。その結果、^3HE+Λ、^3H+Σ^+、^3H+Σ^0の結合チャネルの模型に分散ポテンシャルを導入した枠組みで生成スぺクトルの現象論的解析を行い、すべての実験データの再現に成功し、理論的に^4_ΣHeの構造を明らかにした。
血管新生因子抑制による脳硬膜動静脈瘻の治療に関する研究

本研究の目的は、「硬膜動静脈瘻の病因・病態の解明を発展させ、特に抗血管新生因子による治療について」の検討である。今回、脳静脈還流障害における脳由来神経栄養因子Brain-Derived Neurotrophic Factor(BDNF)の神経保護作用(脳静脈梗塞縮小ならびにアポトーシス抑制効果)につき検討した。その結果、BDNF脳室内投与により局所脳血流は影響を受けることなく、脳静脈梗塞は有意に抑制され、その機序の一つとしてアポトーシスの抑制が示唆された。これまで、慢性脳静脈圧亢進モデルから実験的に硬膜動静脈奇形を発生させ、静脈洞内圧亢進状態が慢性的に持続することにより硬膜動静脈瘻が形成されることを血管撮影で形態学的に評価し,同部位での血管新生因子であるVascular Endothelial Growth Factor (VEGF)の発現を確認した。VEGFが病的な血管新生を促進し,硬膜動静脈瘻の発生に関わるものと推察された。血管新生因子が脳静脈性虚血にどのように影響しているかを検討する。本研究の目的は、「硬膜動静脈痩の病因・病態の解明を発展させ、特に抗血管新生因子による治療について」の検討である。雄ウイスターラット68週齢(280-300g, n=35)を用いた。ラットは血管撮影郡(n=15)と免疫染色郡(n=15)の2郡に分け、それぞれsham群と比較した。Dural AVFモデルの作成は、Spetzler et al., JNS87,1997の方法を改良した。全身麻酔下にラットの上矢状静脈洞をbregmaの3mm後方で閉塞し、頚部にて右総頚動脈-外頚静脈を端々吻合し、吻合側と対側の横静脈洞からの流出静脈を結紮した。その後、ラットをケージに戻し、通常の飼育をした。1週間後に硬膜を含めて脳を摘出し上矢状静脈洞閉塞部前後の切片を作成し、VEGFの発現を免疫染色により観察した(n=15)。血管撮影は90日後に行った。(n=15)。その結果、Sham群では血管撮影上の変化やVEGFの発現は明らかでなかった。Dural AVFモデル郡では、吻合部は全例で開存してしており、吻合された静脈は著明に拡張していた。血管撮影群で15匹中6匹(40%)で硬膜動脈からのAV shuntがみられた。硬膜の静脈洞近傍に15匹中5匹(33%)で発現がみられた。脳の皮質、基底核の神経細胞に15匹中11匹(73%)にVEGFの発現がみられた。以上より、脳静脈圧亢進状態により虚血に陥った組織近傍に血管新生因子が発現し、硬膜動静脈痩が発生することが証明された。今回は、血管新生因子VEGF(vascular endothelial growth factor)の血管透過性亢進作用に着目し、虚血急性期にその作用を拮抗することが新しい脳浮腫治療となりうるかを検討した。雄ウイスター系ラットを用いた(n=21)。麻酔導入後、溶媒(PBS)或いは溶媒(PBS)に溶解したVEGF中和抗体(以後中和抗体)を腹腔内投与し、それぞれcontrol群(n=10)、中和抗体投与群(n=11)とした。全身麻酔下に左前頭頭頂開頭を行い、光感受性色素を用いて隣接する2本の脳皮質静脈を閉塞した。24時間後に、MRI(VARIAN UNITY INOVA、4.7T)を用いて、T2強調画像(T2WI)と拡散強調画像(DWI)を撮像した。T2WIとDWIのデータより、apparent diffusion coefficientof water map(ADCw map)を作成した。脳浮腫はADCw mapにおける高信号域として同定した。MRI画像の各高信号域をNIH imageを用いて計測し、2群間で統計学的に検討した。また、HE染色とVEGFに対する免疫染色を行い、組織学的所見とMRI所見の比較も行った。その結果、T2WI、DWI、ADCw mapの各高信号域は、中和抗体投与群で優位に小さいことが示された(p<0.05)。脳浮腫を表すADCw mapの高信号域のVEGF発現を免疫組織学的に確認した。以上より、脳静脈梗塞において、VEGFが脳浮腫及び梗塞巣が縮小させ、脳保護効果のあることが証明された。硬膜動静脈瘻(DAVF)の成因、病態については未だ十分に解明されていない。その症状は、動静脈瘻シャントによる静脈亢進のための虚血症状や出血があり、意識障害、歩行障害、痴呆、耳鳴りなど多彩な症状を引き起こし、時に難治性で治療のために病態の解明が求められている疾患である。

近年臨床例の検討から主な要因は静脈洞血栓症と静脈圧亢進状態と考えられ、血管新生因子との関わりが注目されている。しかし、臨床例の検討ではDAVFの自然経過の一時期しか見ることができず、病変発生の前段階の病態を明らかにするため、ラットDAVFモデルを用いて慢性脳静脈圧亢進状態から硬膜動静脈瘻が発生する際の血管新生因子(VEGF)の発現を調べ、DAVFの成因を検討した。オスSDラット68週齢を用いた。実験1はWesternblotにより静脈圧亢進状態の異なる3つのDAVFモデルでVEGF発現の違い(n=20)を調べた。3つのmodelはSpetzlerらの方法(J Neurosurg87:267-274,1997)を用いてA:外頚静脈と総頚動脈の吻合。B:静脈洞を凝固して閉塞させ、横静脈洞からの流出静脈を凝固したもの、C:静脈洞の閉塞、流出静脈の凝固さらに、内頚動脈と外頚静脈の端々吻合したものの3通りを比べた。実験2.はmodel Cについてmodel作製後1,2,3週間後(それぞれn=5)に脳を摘出し、Westen blotにより時期によるVEGFの発現の違いを調べ、免疫染色により脳と硬膜のVEGFの発現部位を調べた(n=15)。結果は3つのDAVF modelの内で静脈閉塞と内頚動脈と外頚静脈の端々吻合を行ったmodel Cに最もVEGFの発現がみられた。またVEGF発現の時期は1週間後に最もVEGFの発現がみられ、2週間後3週間後と発現が減少した。免疫染色では、硬膜の静脈洞近傍の血管内皮と結合組織、脳の皮質、基底核の神経細胞にVEGFの発現がみられた。脳静脈圧亢進状態により虚血に陥った組織近傍に血管新生因子が発現し、DAVFが発生することが考えられた。ラットモデルから得られた知見は血管新生因子に注目したDAVF治療および慢性脳虚血に対する治療への応用が期待される。本研究の目的は、「硬膜動静脈瘻の病因・病態の解明を発展させ、特に抗血管新生因子による治療について」の検討である。本年度は昨年度に続き、脳静脈還流障害における脳由来神経栄養因子Brain-Derived Neurotrophic Factor(BDNF)の神経保護作用(脳静脈梗塞縮小ならびにアポトーシス抑制効果)につき検討した。Wister Rat(オス・250g前後)を包水クロラール腹腔内投与で麻酔。気管内挿管し、人工呼吸器にて呼吸管理を行う。隣接する脳皮質静脈を光凝固法にて閉塞ローズベンガル溶液(50mg/kg)を静脈内投与し光照射(540nm)し、ラット脳静脈虚血モデルを用いて、BDNF投与群(A群)とcontrol群(B群)に分ける。腹腔内、大腿静脈内、尾動脈内にtubeを留置。Stereotactic frameにラット頭部を固定。開創し、burrholeを作成(bregmaの1.6mm外側・0.8mm尾側)。Osmic mini pumpを用いて、A群ではBDNF(合計30μg)を、B群ではPBSのみを最大7日間持続脳室内投与した。終了後に閉創し抜管。以下の検討を行った。(1) 2-VOの48時間後にTUNEL染色で評価(2) 2-VOの7日後にHE染色で梗塞巣の大きさを検討。その結果、(1) BDNF脳室内投与は、局所CBFや生理学的dataに影響を与えなかった。(2) BDNF投与により、2-VO 7日後の静脈梗塞巣は有意に縮小した。(3) 2-VO 48時間後のTUNEL陽性細胞数は有意に減少した。
時間方向並列化法に基づくマルチスケールシミュレーションの構築と検証

量子系、二成分流体系、音と流体の連性系に対して、マルチスケール表現を利用した並列計算を実施し、双曲型を除く偏微分方程式系に対して、時間と空間のマルチスケール表現による効率化が可能であることを確認した。しかし、分子動力学系など常微分方程式で表現される多体系の動力学に関しては、Parallel-in-Time法による時間並列計算の収束性が悪く、応用可能な範囲が少ないこともわかった。そこで、自己駆動粒子系を対象にした時間並列計算により収束性の性質について検証し、問題点を明らかにした。複雑な非線形現象を表すプログラムを、時空間マルチグリッド計算に基づくマルチスケールシミュレーションとして構築しやすくするためには、数値計算実施者が利用するアプリケーションプログラムインタフェース(API)の開発が必要である。そこでまず、初年度計画に従って、このAPIの開発に着手し、これまでの研究成果などを総合し、より広く利用できる形にまとめなおすという作業を実施した。初年度終了時点では一般に公開できる段階にはなっていないが、本研究課題の一部の分担者に配布し、それぞれのプログラムでの利用可能性と、今後の開発方針の確認を実施した。上記APIの開発と並行して、シミュレーションの対象となる現象の探索を目的とし、主に非線形物理学分野の研究者との情報交換を幅広く実施するために、本課題の代表者と分担者が中心となって研究会を開催した。また、研究代表者は、時間方向並列計算アルゴリズムと関連する応用数理分野のシンポジウムにおいてオーガナイズドセッションを実施し、これに合わせて英国から研究者を招聘して現在の世界的な研究水準についての情報提供をしてもらった。研究代表者、および、研究分担者それぞれの研究の進展に関しては、概ね計画通りとなっている。それぞれの分担内容に従って順調に研究を実施しており、プログラム開発・理論的な検討・実験的な研究ということなる手法による研究が歩調を合わせて実施できている。このため、当初の研究計画の修正や変更は不要であると考える。研究会などの場、および、非定期に実施している研究打ち合わせにおいて、研究分担者・連携研究者との情報交換を密に実施しており、広い研究分野からの情報収集も含めて順調に進んでいることと、研究代表者が中心に進めているソフトウェア開発においても、ほぼ順調に推移していることによる。初年度の研究進捗状況を受けて、平成28年度の研究は当初の計画通り実施した。研究代表者は、初年度から開発している時空間マルチスケール計算を記述するためのアプリケーションプログラムインタフェース(API)をより使いやすい形にするための調整を実施し、開発中のアプリケーションプログラムへの適用を実施した。分担者においては、楽器における流体と音の相互作用の研究を進めるとともに、二成分流体系の時系列解析をより詳細に実施した。これら具体的なプログラム開発や解析と同時に、マルチスケール計算を適用するべき対象の調査も並行して実施した。2016年5月に石垣島にて実施した研究会においては、生物の運動を対象としてマルチスケール的な視点からの理解を進めるために、ミドリムシの研究者やホタルの研究者など、意識的により広い背景を持つ研究者からの情報収集を実施し、さらに、研究者向けだけではなく、石垣市の一般市民向けに講演会を企画してマルチスケール動力学に関するこれまでの成果を少しでも知ってもらうとともに、生物という興味深い対象を通じて計算機を利用した魅力的な研究を紹介する場とした。一方、同年11月に実施した湯布院での研究会では、主にソフトマター系の研究者より情報収集を実施し、マルチスケール動力学に関する今後の研究の方向性、展開可能性などについて意見交換を実施した。以上のように、本年度の研究では、プログラムの開発や現象の解析に加えて、特に重点的に、情報収集と一般向け広報という点について実施した。研究代表者、及び、二人の分担者それぞれの担当となるプログラム開発や解析については、ほぼ計画通り実施されていること、そして、研究会などの場を通じて、連携研究者も含めて情報交換を実施し、研究計画全体についての進捗状況を意識しながら研究を進めていることによる。Parallel-in-Time法という時間方向の並列計算手法を応用して、様々な問題のマルチスケールシミュレーションを構築し、その精度や高速化について検証を行うことを目的として研究を進めた。最終年度の研究内容は、時間並列計算を粒子系、特に、自己駆動粒子系の時間発展計算に適用し、並列化の効果や計算制度などについて検証を行った。マクロな世界の自己駆動粒子系としては、鳥や魚の群れを対象とし、各個体をを粒子と見て、その時間発展における挙動を解析する。このような系では、平衡統計力学で扱われる分子動力学などミクロな世界の時間発展と比べると、個体間の相互作用や、時間発展の挙動が複雑であり、精度の良い数値計算が難しい。このような系に対する時間並列化の試みはまだ少ないが、この研究により、多数の粒子の挙動を解析するための効率の良い数値計算においては、粒子表現だけでなく粒子密度などによるマルチスケール的な表現の導入が重要であることを明らかにした。次に、研究会については、湯布院にある福岡工業大学のセミナーハウスを借りて、2017年11月3日から5日と2018年3月29日から31日まで、本年度内に2度開催した。これらの研究会「非線形現象の捉え方」第4回、第5回において、非線形現象の数値計算法として時間並列化を含む手法や、関連する話題に関して広く議論を行った。最後に、2018年3月に早稲田大学で開催された国際会議SIAM Parallel Processingにおいて、自己駆動粒子系の時間並列化について発表した。本会議に合わせて、Parallel-in-Time法の大規模計算で知られるRobert Speck氏やDaniel Ruprecht氏も来日しており、時間並列計算を題材にしたミニシンポジウムにおいて、意見交換などを行った。

量子系、二成分流体系、音と流体の連性系に対して、マルチスケール表現を利用した並列計算を実施し、双曲型を除く偏微分方程式系に対して、時間と空間のマルチスケール表現による効率化が可能であることを確認した。しかし、分子動力学系など常微分方程式で表現される多体系の動力学に関しては、Parallel-in-Time法による時間並列計算の収束性が悪く、応用可能な範囲が少ないこともわかった。そこで、自己駆動粒子系を対象にした時間並列計算により収束性の性質について検証し、問題点を明らかにした。当初計画に従い、さらに応用分野についての情報収集を行うこと、および、実際にAPIの利用を進めるための一般化と検証を進めることとする。最終年度は、これまで2年間で実施してきた研究成果を、検証という形で確定する作業に入ることとなる。この検証作業においては、できる限り大規模な計算を実施することによって、本研究課題で開発してきたAPIなどのソフトウェアの有効性を示すことを目標とする。さらに、応用分野の探索のために、研究会などの場において、より広く情報収集に努め、今後の研究の展開を目指すこととする。非線形動力学残額は、分担者の一人が当初から計画していた国際会議旅費の一部を、他の資金からの援助を受けて支出したことにより生じた余剰であり、研究計画の未達による物ではない。次年度使用額が生じた主な理由は、分担者(下川)の旅費での使用が計画より少なかったためである。ただ、それほど大きな額ではなく、学会などの開催時期などの関係で、当初計画通りに利用することができなかったことが理由で、研究進捗に関係する未使用というわけではない。次年度使用額は、当該分担者と研究代表者、および、他の研究者との間で情報交換を密にするための旅費として、28年度に有効利用することとする。最終年度であるので、積極的に成果発表旅費として利用していくことを計画している。