hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
金属錯体を用いた電気-光変換のシンクロナイゼーションの構築と生体物質センシング

平成12年度は、ルテニウムトリスビピリジル錯体(Ru(bpy)_3^<2+>)とトリプロピルアミン電気化学発光反応系の発光強度に影響を及ぼす種々の要因について検討を行った。その結果、反応電解質溶液にアジ化ナトリウム(NaN_3)を添加した場合、発光反応がより低電位で起き、さらに、発光強度の大幅な増加が得られることが見い出された。NaN_3共存下においてトリプロピルアミンの酸化電位が負電位側にシフトしたことより、白金電極表面に吸着したアジドイオン(N_3)-が白金電極表面の酸化を抑制することにより、トリプロピルアミンの酸化反応がより速やかに起き、その結果、発光反応電位のシフトと発光強度の増加がもたらされたと推定された。発光反応溶液にイオン性の界面活性剤を添加した場合、発光反応の電位依存性および発光強度に変化が認められた。この原因として、界面活性剤によるルテニウム錯体の励起状分子(^*Ru(bpy)_3^<2+>)の安定化が考えられた。さらに、トリプロピルアミン以外のアミン類を発光補助物資として用いて実験を行った。その結果、アミン類の種類によって発光強度のpH依存性が異なることが見い出され、トリプロピルアミンでは高い発光強度を得ることが不可能であったpH=7以下の緩衝溶液中でも発光反応を起こす電気化学発光反応系を得ることができた。直径40μmの磁気微粒子表面に固定化されたルテニウム錯体の電気科学発光反応に対しても同様の結果が得られた。1.磁気微粒子表面に固定化された発光性ルテニウム錯体の電気化学発光反応の評価発光性化学種(ルテニウムポリビピリジル錯体(Ru(bpy)3^<2+>)誘導体)を磁気感応性微粒子上に固定化して発光性の磁気微粒子を作製した。作用電極の裏側に磁石を置くことにより、発光性磁気微粒子を電極表面上に効率よく集めることができた。発光性磁気微粒子を電極表面に集めた後、トリプロピルアミン(TPA)を含む電解質溶液中で電極電位を正方向に掃引することにより、酸化電流の増加にともない発光反応が観測された。発光スペクトルより、磁気微粒子上に固定化されたルテニウム錯体から光子の放出が起きていることが確認された。自作した電気化学発光測定装置を用いて種々の実験条件下で電気化学発光測定を行ったところ、発光強度は、TPAの濃度および電解質溶液のpHに依存することが見いだされた。2.電極表面における微粒子の凝集状態が及ぼす発光強度への影響本研究では、電極表面における発光性磁気微粒子の凝集状態と電気化学発光強度の相関関係についても評価を行った。微粒子からの発光強度は電極表面上の発光性微粒子の個数(密度)および凝集状態にも依存することが見いだされた。CCDビデオカメラを用いて磁気微粒子の電極表面における存在状態を観察したところ、磁石が電極の裏側にある場合、磁力線に沿って微粒子が凝集している様子が観察された。微粒子の個数を増加させるにつれて凝集している微粒子の数は増加し、凝集した微粒子の個数の増加にともない発光強度は減少した.電極表面における微粒子の凝集状態を解き、個々の微粒子を話すことにより発光強度の増加が得られた。これらの結果より、発光強度が電極表面における微粒子の凝集状態に依存することが確認された。
高度不飽和脂肪酸による酸化的ストレスの防御

1.生体内脂質過酸化測定法としてのチオバルビツール酸(TBA)試験法の確立を行った。2.ラットに、ビタミンEを等量含む、n-6系高度不飽和脂肪酸含有食餌とn-3系高度不飽和脂肪酸含有食餌を投与し、6週間後の赤血球の膜を調製した。膜のリン脂質の脂肪酸組成は食餌脂肪酸組成を反映しており、n-3系不飽和脂肪酸摂取群の方が酸化を受けやすい状態であった。膜リン脂質のヒドロペルオキシドおよびTBA定量値に、両食餌群で差はなかった。赤血球膜のタンパク質凝集の程度にも差はなかった。赤血球膜のビタミンE量はn-3系不飽和脂肪酸食餌群の方が若干低下していた。両群の赤血球膜を試験管内で酸化するとリン脂質ヒドロペルオキシドやTBA値はn-3系不飽和脂肪酸食餌群の方が上昇したが、タンパク質凝集は上昇しなかった。以上のことから、赤血球膜の酸化的ストレスによる変性はビタミンEが十分量存在するかぎり高度不飽和脂肪酸は悪影響を及ぼすわけではないことがわかった。3.同じように飼育したラットの脳、肝、肺、心、腎、脾、精巣、胃の8種の臓器について試験した。その結果、いづれの臓器の全脂質の脂肪酸組成も食餌脂肪酸組成を反映していた。いづれの臓器のビタミンE値もn-3系不飽和脂肪酸食餌群でやや低下していた。いづれの臓器のリン脂質ヒドロペルオキシド、TBA値とも両食餌群で差はなかった。以上のことから、臓器脂質の酸化ストレスによる変性はビタミンEが十分量存在するかぎり高度不飽和脂肪酸は悪影響を及ぼすわけではないことがわかった。高度不飽和脂肪酸が酸化的ストレスに防御的にはたらくとの積極的な実証は得られなかったが、少なくとも高度不飽和脂肪酸の摂取は酸化的ストレスによる悪影響を増大するものではないし、ビタミンEとの連携作用で酸化的ストレスを排除しているとの結果が得られた。活性酸素などの酸化的ストレスによる生細胞の老化に対する高度不飽和脂肪酸(PUFA)の防御効果を明らかにすることを目的に、平成9年度では、PUFAの質や量の異なる植物油および魚油をラットに一定期間給餌し、ラット体内での脂質過酸化度にどのように影響するのかどうかを、赤血球を用いて検討した。また、赤血球が酸化的ストレスをうけると膜タンパク質が凝集することが明らかになっていることから、赤血球膜タンパク質の凝集に与える影響について調べた。4週令Wister系ラットを通常食で1週間飼育後、n-6 PUFA含有量の多いサフラワー油群、n-3系PUFA含有量の多い魚油群に分け、6週間飼育した。飼料はコーンオイル欠乏のAIN-76にvitamin E含量を揃えた各油脂を5%添加して調製した。赤血球の膜リン脂質脂肪酸組成をガスクロマトグラフィーにより分析すると、n-3系及びn-6系PUFA含有量は、サフラワー油負荷では2%、39%、魚油負荷では22%、13%であり、食事脂肪中の脂肪酸の違いが赤血球膜脂質の脂肪酸組成に反映していることがわかった。赤血球から膜脂質を抽出し高速液体クロマトグラフィー・ケミルミネッセンス法およびチオバルビツール酸試験により脂質過酸化度を測定した結果、両群間では同程度であり赤血球膜の脂肪酸組成の違いは膜脂質過酸化度に影響を与えていないことが示された。両群の赤血球を膜ghostとした後、膜のタンパク質構造に影響を与えない緩和な界面活性剤で処理し可溶化されない成分を膜タンパク質凝集物として単離した。

その定量結果も両群間で差がなく、脂肪酸組成の違いは膜タンパク質に対しても影響を与えていなかった。摂取されるPUFAの質や量を上昇させると赤血球膜の脂肪酸組成はそれを反映するが、PUFAは生体内においては、酸化的ストレスによる脂質過酸化や膜タンパク質凝集のような酸化的傷害を助長するようなことはないと思われる。VitaminE含量を揃えたn-3系多価不飽和脂肪酸(n-3 PUFA)richの魚油またはn-6系多価不飽和脂肪酸(n-6 PUFA)richのサフラワー油を含む飼料をラットに6週間給餌した後、臓器(脳、肝、心、肺、,腎、脾、精巣、胃の8種)を摘出した。脳、肝、心、肺の総脂質中のPUFA組成はいずれもサフラワー油負荷ではn-6>n-3、魚油負荷ではn-3>n-6であり、食事脂肪中のPUFAの違いが臓器総脂質のPUFA絹成に反映していた。8臓器中のvitaminE量は、いずれも魚油摂取群の方がサフラワー油摂取群よりも若干低値だった。脂質ヒドロベルオシシド及びアルデヒド量はどの臓器においても両摂取群間で有意な差は認められず、臓器脂質のPUFA組成の違いは体内で受ける脂質過酸化には影響を与えないことがわかった。またSOD活性も両群間で差は無かった。両群の飼料に植物性ポリフェノールを添加して飼育したラットの臓器脂質のPUFA組成はポリフェノール無添加の場合とほぼ同様であったが、臓器中のvitaminE量は両群ともに高値だった。しかし過酸化脂質量はどの臓器においても減少することはなく、両群間でも差は認められなかった。SOD活性にも影響しなかった。植物性ポリフェノールはvitaminEの消費を抑制するが体内の脂質過酸化レベルを低下させることはできないと思われる。酸素分圧が低い体内では、VitaminEが十分に供給されていれば脂質過酸化は高進しないのではないかと思われる。
市町村障害者計画の策定と運営のための質的データ活用のモデル開発

市町村障害者基本計画における、質問紙調査の自由記述データ、グループインタビュー、ワークショップの記録といった質的データの活用方法を、いくつかの自治体の実例をもとに検討した。分析手法としてはKJ法のみならず、テキストマイニングを適宜組み合わせたほうが、調査実施者の「アカウンタビリティ」の維持には有効と考えられた。調査結果は「事実」の同定というよりも、関係者が新しいストーリーを生み出す題材として、質的データは重要であることがわかった。1.大阪府、堺市、八尾市、豊岡市の障害者計画に関する審議会に積極的に参加して、様々なデータの扱われ方について調査をした。特に、大阪府、八尾市、豊岡市においては、質問紙調査の設計とクロス集計に関わった。豊岡市においてはワークショップ会議の企画運営をすると同時に、審議会の委員のなかで、調査の専門知識をもたない者がデータの検討を容易にできるようにするための研修を実施した。フィールドワークの速報をウェブサイト上に掲載している。豊岡市のワークショップのデータは現在分析中である。2.現時点の結論は、質的データは、従来の法則定立と個性記述という二分法ではなく、質的研究として分析をして、住民の意見の多様性の幅と深さを提示していくべきということである。政策現場においては、仮説検証とエビデンスを同定ではなく、仮説を常に生み出しながら、関係者間のコンセンサスをつくり、政策が検討されているといえる。また、市町村の障害者計画策定の調査は、学術的厳密さと、政策立案のための実用性、住民の調査結果の理解のしやすさという3条件をバランスよく満たしているべきである.以上の知見は、質的研究の実践への応用の理論的基盤を固めるために、自由記述とグループインタビューの分析を中心に、質的研究全体の入門書の一部に掲載する予定である。3.今後は、質的データの分析の意義の理論整理、政策現場の人々が利用可能な手法の開発、量的研究との突き合わせの仕方(トライアンギュレーション)を検討せねばならない。また、質的データを連続量に還元するのではなく、カテゴリカルデータとして数量化3類等による分析をして、知見を提示するべきである。1.大阪府,八尾市の障害者基本計画の審議会,および住民会議(八尾市のみ)において,調査の企画と分析に関与すると同時に,量的,質的なデータの扱われ方について調査をした。その結果,量的調査は厳密なエビデンスではなく,大まかな傾向という意味合いを持っているようであることがわかった。また質的調査は,事例を豊かに検討し,施策運営のヒントを得るために有効であると考えられた。特に,自治体職員は障害福祉サービスのニーズをパターン化したいようだったが,条件設定が複雑になりすぎるため,不可能なようだった。八尾市の住民会議の総括をはじめたものの,完成には至らなかった。2.自治体の障害者施策における質的研究の活用に関する論考を執筆(『これからはじめる医療・福祉の質的研究入門』(中央法規)第6章)。筆者が企画したグループインタビューと質問紙の自由記述を例にした。治体における調査は,学術研究のそれとは趣旨を異にしている点を留意しながら,質的研究の特長を活用できるかが重要になることを指摘した。3.自由記述データをもとに,テキストマイニングの実用性について検討し始めた。テキスマイニンクは,研究者の立場が強く反映されるものであり,自然科学的な意味での「客観的」結論を得ることはできないといえる。むしろ,KJ法等の質的分析法と並立させて,データの解釈を豊かにするツールといえる。4.なお,トライアンギュレーションの検討はできなかった。豊岡市のワークショップデータの分析は,一部を左記の論考の例示に使ったのみで,本格的にはできなかった。本年度は、第2期0障害福祉計画の策定年度に当たることと、本プロジェクトの最終年度に当たることから、各自治体に対する知識の提供と、過去2年間につくりあげた成果の総括的論文を執筆した。1.大阪府、同八尾市、兵庫県豊岡市等の障害者施策に関するニーズ調査の企画支援:質問紙調査のサンブリング、ワーディング、クロス集計の仕方、およびグループインタビューの企画。田垣(2008)を参考資料として、質的調査の意義を行政職員と、審議会委員、住民に説明した。2.学会における質的研究の基礎の講演:日本老年社会科学会等において、研究者、医療福祉従事者、大学院生を対象に質的研究の基礎的知見を講演した。特に、質的研究が量的研究と認識論的に異なること、実践知の学問知への発展に有効であることを説明した。また、看護学の研究者らにも質的研究の講演をした。3.本学紀要に、質問紙調査の自由記述をKJ法とテキストマイニングの双方を使って分析する論文を掲載した。主たる知見として、テキストマイニングでは頻度の高い語の関連は見つけられるのに対して、KJ法では頻度の高低に限らず内容上の関連を見つけられやすいこと、KJ.法では、主成分分析よりも、結果に関する具体的ストーリーを描きやすいこと、テキストマイニングでは、医療、教育、就労は分野ごとの分析でよいが、社会参加、サービス、町作りはセットにし手分析したほうがよいことが得られた。

4.上記以外に、自治体の障害者施策における質的データの活用の実態に関する英語論文を執筆し始めた。だが、十分な論理展開や、海外の評価あるジャーナルに採択されるほどの知見を見出すことが困難だったため、今後の課題となった。
コミュニケ-ション障害児の発達予測に関する疫学的研究

1.山形県において8年間にわたって収集されたデ-タの分析をした。1年生で発見された構音障害児の指導と追跡を行い、従来の構音障害だけでなく最近問題になっている側音化構音をも含めたPrevalenceを得た。さらに従来の構音障害と側音化構音の自然改善率を比較したところ前者の方が格段に高いことが示唆された。今年度は特に側音化構音をもつ子どもたちの比較を行い、構音改善の条件の検討を行った。子ども自身の意欲や家庭環境の影響が強いことが示唆された。2.言語発達の遅れのある子どものうち、精神遅滞児の発語(命名)の時期の予測方法を確立する目的でDQの変動傾向、それに影響をおよぼす要因の分析をし、さらに予測の一致度の検討をした。被験者は、東京都心身障害者福祉センタ-において、MMC検査を2ー4回実施した1歳台から5歳台の65名(男49名、女16名)である。DQの変動に最も関与する要因は指さし行動の有無であった。指さしのある群ではDQとの相関は高く、また発語の時期の予測においても、指さし、発語ともある群では予測の一致度は高く、さらに予測時点での、CA.MAおよび発語の数の条件を加えることで精度の高い予測が可能であることが示唆された。その反面、指さし、発語ともに無い群での予測の一致は皆無であり、この群の予測方法に大きな課題が残った。3.収集中のデ-タ(1)コミュニケ-ション発達の標準化のため、保育園におけるチェックリストによる行動観察.(2)各分担者の事例研究。その中には、身体的、医学的予測因子の検討が含まれている。
ゼータ関数の普遍性-その一般化と定量化

リーマン・ゼータ関数に代表されるゼータ・L関数は整数論における重要な研究対象である。その解析的性質を調べる方向性は大きく分けて2つある。一つは零点の分布を調べるというもので、そこから素数定理などの重要な結果が得られる。もう一つは、全体の値分布を調べるという、ゼータ関数のより解析的な性質に注目した方向である。後者の研究で得られた最も興味深い結果の一つに、リーマン・ゼータ関数ζ(s)の普遍性がある。これは任意の正則関数はζ(s)の適当な垂直方向への平行移動ζ(s+it)(t:実数)によりコンパクト一様近似できるというものである。このように、何か一つのパラメータを動かすことにより任意の関数をゼータ関数で近似することを普遍性と呼ぶことにする。私が取り組んだのは、"平行移動"t以外にどのようなパラメータを動かせば普遍性は成立するか、という問題である。最初に取り組んだのは代数体上の量指標に付随するHecke L関数である。採用以前に得た。虚二次体上のHeckeL関数について量指標の巾とtとを同時に動かした時、普遍性が成立する、という結果を一般体上に拡張した。その過程で得た量指標の一種の直交性を用い、複素変数をある領域内に固定した時、指標の巾を動かした時のL関数の値分布は、複素平面内で稠密になるという結果を得た。その後、新潟大学の名越氏と共に、実指標に付随するDirichlet L関数を研究した。平方相互律までの代数的な結果を用いて普遍性を証明した。又、その応用として二次体の類数分布の一様性を得た。以上の成果を学会、研究集会で発表後、単著論文3編、共著論文3編にまとめ雑誌社に投稿した。現在、一遍が掲載決定している。今年度は、昨年からの研究課題であった代数体上の量指標に付随するヘッケL関数の値分布及び普遍性について継続して研究を行った。ゼータ関数の値分布の研究は、一般に複素変数の虚部を動かした際のゼータ関数の挙動について行われるが、この研究は複素変数を固定し、量指標を動かした時の挙動について行っている。まず、H.Bohr氏がリーマン・ゼータ関数の値分布に関する結果の類似を証明した。これは、任意の複素数Zと任意の量指標λに対し、適当なδ>1をとれば、ヘッケ関数L(δ,λ^m)がZを近似するような整数mが正の密度で存在するというものである。その証明はBohr氏の方法にほぼ従うが、素数の虚数乗に関するKrohecker-Wey1の解析的な性質に対応する量指標に関する代数的な補題を必要とする。続いて、昨年慶應義塾大学の小山信也先生との共同研究で得た、虚二次体上のヘッケL関数の普遍性定理を一般の代数体上にまで拡張した。この定理は、任意の正則関数は、適当な虚軸方向への平行移動と量指標の巾を同時に取る事により、対応するヘッケ関数により一様近似できるというものである。その証明は虚二次体の場合とほぼ同様であるが、上述した量指標の巾に関する補題により証明が可能になった事を注意しておく。以上二点が、今年度具体的に得られた結果である。採用以前に得た。
時空間制御に基づくオンタイム・オンデマンド有機光合成システムの開発

本研究では、光反応に適したマイクロフローデバイスの設計・構築を行った。光反応は市販のマイクロリアクターあるいは自作のフローリアクターを用いて検討し、極めて短い光路長による高い光透過性という特性を利用して高効率な光反応を達成した。さらに、光反応をオンタイム計測するためのオンチップ分光光度センサおよび偏光分析CMOSイメージセンサの動作実証を行い、従来の各分析機器で得られるデータと誤差のないデータをレスポンスよく得られることを見出した。光反応に適したマイクロフローデバイスを設計・構築し、微細時空間分布制御に基づいて、有機光反応により生成する各種光反応活性種の観測及びそれらの反応性の評価を行うことを目的に、まず、不斉[2+2]光付加環化反応を行うための光学活性メントール補助基と基質となるシクロヘキセノンカルボン酸を、市販の光学活性プレゴン及びからシクロヘキサンンカルボン酸からそれぞれ簡便に合成した。一方で、シリコン集積回路技術によりオンチップ分光光度センサ及び偏光分析CMOSイメージセンサを設計・試作した。合成したメントール補助基及び反応基質を用いて、分光光度センサ及び偏光分析CMOSイメージセンサによる計測システムを完成させ、マイクロフローリアクター統合用不斉分析デバイスを試作し、メントール、スクロースでの機能を実証した。また、マイクロリアクターを用いて、メントール補助基を有するシクロヘキセノンカルボン酸エステルとシクロペンテンとの不斉[2+2]光反応の反応効率及び不斉選択性について調べ、効率及び選択性が、バッチ型光反応に比較して、向上することを見出した。さらに、X線結晶構造解析を用いて生成物の絶対立体構造を明らかにし、基本となる不斉光反応の選択性発現機構を解明した。同時に、反応基質の円二色性吸収スペクトルと生成物の不斉選択性に極めて高い相関性があることを見出し、円二色性吸収スペクトルによる不斉選択性の予測が可能であること提案した。光反応に適したマイクロフローデバイスを設計・構築し、微細時空間分布制御に基づいて、有機光反応により生成する各種光反応活性種の観測及びそれらの反応性の評価を行うことを目的に、まず、光学活性な芳香族メントール化合物と基質となるシクロヘキセノンカルボン酸との超分子的な相互作用を利用したエナンチオ選択的[2+2]光付加環化反応を検討した。一方で、シリコン集積回路技術により昨年度試作したオンチップ偏光分析CMOSイメージセンサの性能試験に基づき、今年度はオンタイムで不斉計測を可能とするために、偏光子搭載画素数を拡張したオンチップ偏光子を作製し、偏光計測の精度向上をはかった。また、ガラス製のマイクロリアクターや市販の光照射用マイクロリアクター装置を用いて、メントール補助基を有するシクロヘキセノンカルボン酸エステルとシクロペンテンとのジアステレオ選択的[2+2]光付加環化反応の反応効率及び不斉選択性について調べ、効率及び選択性が、バッチ型光反応に比較して、向上することを見出した。光源にマイクロチューブを巻きつけたフロー系でのエチレンガスとキラルシクロヘキセノンカルボン酸エステルとのジアステレオ選択的不斉光反応システムを構築し、プラグフロー系での本有機光反応が、バッチ系よりも極めて効率よく進行することを明らかにした。さらに、このフロー有機光反応系に接続することが可能なオンチップ偏光子を搭載したシステムを構築し、オンタイムでの旋光度測定ができることを実証した。光反応に適したマイクロフローデバイスを設計・構築し、微細時空間分布制御に基づいて、有機光反応で生成する各種光反応活性種の観測及びそれらの反応性の評価を行い、そのデバイスの特長を活かした精密不斉制御法を開拓することを目的とした。その目的達成のために、まず、不斉[2+2]光付加環化反応を行うための種々の光学活性メントール補助基を合成した。ついで、合成したメントール補助基及び反応基質を用いて、フローシステムでの不斉光反応及び偏光分析CMOSイメージセンサや分光光度センサ等のマイクロセンサの機能評価とシステム構築を検討した。また、新しいチオクロモン型光解離性保護基を合成しその有機光反応も検討した具体的には、購入したマイクロリアクターあるいは自作したフローリアクターを用い、不斉[2+2]光付加環化反応の反応効率(収率、反応速度)及び不斉選択性について調査した。マイクロリアクター装置では、光路長が極めて短いことによる光の高い透過性の利点が十分に活かせ、バッチ型光反応では用いた例がない極めて高濃度の反応溶液でも高い反応効率を示すことを明らかにした。またフローリアクターでは、エチレンガスとの気液不斉光反応が極めて効率良く進むことも見出した。さらに、この光反応をオンタイム計測するために、分担者及び連携研究者がSi集積回路技術により試作したオンチップ分光光度センサ及び偏光分析CMOSイメージセンサの動作実証を行い、従来の分光度計及び旋光度計で得られるデータと誤差ないデータをレスポンス良く得られることを見出した。さらに、この試作したセンサを用いて、オンタイムでの分光分析・偏光分析を行う集積化

インライン計測システムの構築し、実際に不斉光反応を実施した結果、当初の予想に反して必要なデータを得られないことが判明した。平成24年度にセンサを改良して計測ユニットを小型化し、その動作実証を行った。24年度が最終年度であるため、記入しない。
高解像度大気海洋結合モデルを用いた熱帯の季節内変動と台風の季節予測に関する研究

平成23年度は、高解像度大気海洋結合モデルの長期積分(25年)の結果の解析、および、ハインドキャスト実験による熱帯低気圧の予測可能性について検討を行った。まず、熱帯低気圧の発生に適した環境場が高解像度モデルで適切に再現されているかについて長期積分の結果と再解析データと比較を行った。その結果、海面水温、大気下層の相対渦度、大気の鉛直シア、大気中層の相対湿度は再解析データと同様の空間パターンを持つことが分かった。熱帯大西洋の海面水温の東西勾配のバイアスはやや改善されたが、大西洋東部の海面水温は依然高い。したがって、モデルの水平解像度を高くすることによって熱帯大西洋の海面水温バイアスはある程度解消されるが、さらに物理スキームの改善等の必要性が示唆された。次に高解像度結合モデルで発生した熱帯低気圧を抽出し、その発生頻度の時空間パターンと強度について観測値および低解像度結合モデルの結果と比較を行った。低解像度モデルは熱帯低気圧の発生頻度を特に北半球で過小評価する傾向が見られたが、高解像度モデルでは観測値に近い発生頻度が得られた。北インド洋ではモンスーン期の前後で熱帯低気圧が発生する傾向があるが、高解像度モデルはこの傾向を再現することができた。一方、西部北太平洋の熱帯低気圧発生頻度はピークシーズンでやや過小評価であった。次にハインドキャスト実験の結果を解析した。計算機資源の制約により、2004年の1年間についてモデルの海面水温を観測の海面水温に近づけながら積分を行った。2004年は西太平洋において32個の熱帯低気圧が発生したが、ハインドキャスト実験では29個の熱帯低気圧が発生した。モデルは観測に比較してやや過小評価の傾向があることを考慮するとモデルはよく再現していると言える。この結果は熱帯低気圧の季節予測に関して、発生頻度の予測が期待できることを示唆している。しかしながら、モデル熱帯低気圧発生位置は観測よりも北でずれる傾向が見られた。高解像度大気海洋結合モデルを用いた熱帯の季節内変動と台風の季節予測の研究を行うため、研究実施計画にあるとおり、今年度は2009年度より稼動開始した地球シミュレータ2上でのモデルのチューニングを中心に行った。まずはじめに、以前の結合モデルに用いられていた海洋モデル部分のバージョンアップを行った。この際、NETCDF IOに問題があることが分かり、修正部分は海洋モデルの開発に反映された。次に地球シミュレータ2上で結合モデルのチューニングを行った。チューニングはモデルの実行速度を向上させるためのコーディングやIOの最適化と、モデルのバイアスを低減するためのモデルパラメータチューニングの2つを主に行った。以前のES上で行った高解像度モデルの1ヶ月間の積分に要する時間は約5時間であった(使用したCPU数は、カップラー:6、海洋モデル:57、大気モデル:120、計183CPU)。一方、今回ES2上で最適化した高解像度結合モデルの1ヶ月間の積分に要する時間は1時間40分である(使用したCPU数は、カップラー:6、海洋モデル:10、大気モデル:80、計96CPU)。比較したモデルは海洋モデル部分がリプレースされ、使用したCPU数も異なるため、厳密な比較はできないが、約半分のCPU数で積分時間は1/3に短縮されていることから、以前に比較して約6倍の性能向上と言える。また、モデルのバイアスを低減するためのチューニングとして、海洋モデルに対し,パラメタリゼーションを導入した。以前の結合モデルには太平洋熱帯域における赤道潜流の流速が観測に比較して、1.4倍程度過大評価しており、また、東太平洋における海面水温の低温バイアスが見られる。今回導入したパラメタリゼーションによって、赤道潜流の流速は観測にほぼ近い値になった。また、海面水温の低温バイアスの低減に関しても現在研究が進行中である。平成22年度は、高解像度大気海洋結合モデルの長期積分(25年)を行った。またモデル出力から熱帯低気圧を抽出するプログラムの修正を行った。高解像度モデルの積分には時間がかかるため、その間低解像度モデルの熱帯低気圧抽出と、大規模場の解析を行った。過去の低解像度モデルで使用されている熱帯低気圧の判定条件は現実の熱帯低気圧に比べて緩い傾向が見られる(Walsh 1997)。そのため、弱い擾乱が熱帯低気圧と判断され、発生頻度が人為的に増加されている場合がある。このような判定条件を高解像度モデルに適用した場合、熱帯低気圧の頻度を過大評価する恐れがある。そこで、本研究ではWalsh(1997)を参考にして高解像度モデル用の判定条件と閾値を定めた。一方、低解像度モデルとの比較を行うため、低解像度モデル用の閾値も定めた。低解像度モデル用の閾値は高解像度モデルに比べてやや判定条件が甘いが、人為的に発生頻度を増やすことのないようWalsh(1997)の結果を参考にした。この判定条件を低解像度モデルの出力に適用した結果、抽出された熱帯低気圧の発生数は観測値に比べて過小評価であった。また、モデルの熱帯低気圧の強さは観測値に比べてかなり弱かった。これらの結果は過去の低解像度モデルによってシミュレートされた熱帯低気圧の傾向と整合的であった。次に、熱帯低気圧の発生に適切な大規模場(海面水温、鉛直シア、中層の相対湿度、下層の相対渦度)について低解像度モデルの出力と観測値で比較を行った。

その結果、低解像度モデルはインド洋の海面水温に正のバイアスが見られるものの、おおむね観測値と同様な傾向を持つことが分かった。この結果は、低解像度モデルは熱帯低気圧の発生に必要な環境場をおおむね再現できていることを示している。高解像度モデルに関しては、長期積分中であったため、適宜出力結果の確認を行った。また、モデルで発生したいくつかの熱帯低気圧について、その鉛直構造や、海洋の応答について観測との比較を行い、非常に現実的な熱帯低気圧の構造と海洋の応答が高解像度モデルでシミュレートされていることを確認した。平成23年度は、高解像度大気海洋結合モデルの長期積分(25年)の結果の解析、および、ハインドキャスト実験による熱帯低気圧の予測可能性について検討を行った。まず、熱帯低気圧の発生に適した環境場が高解像度モデルで適切に再現されているかについて長期積分の結果と再解析データと比較を行った。その結果、海面水温、大気下層の相対渦度、大気の鉛直シア、大気中層の相対湿度は再解析データと同様の空間パターンを持つことが分かった。熱帯大西洋の海面水温の東西勾配のバイアスはやや改善されたが、大西洋東部の海面水温は依然高い。したがって、モデルの水平解像度を高くすることによって熱帯大西洋の海面水温バイアスはある程度解消されるが、さらに物理スキームの改善等の必要性が示唆された。次に高解像度結合モデルで発生した熱帯低気圧を抽出し、その発生頻度の時空間パターンと強度について観測値および低解像度結合モデルの結果と比較を行った。低解像度モデルは熱帯低気圧の発生頻度を特に北半球で過小評価する傾向が見られたが、高解像度モデルでは観測値に近い発生頻度が得られた。北インド洋ではモンスーン期の前後で熱帯低気圧が発生する傾向があるが、高解像度モデルはこの傾向を再現することができた。一方、西部北太平洋の熱帯低気圧発生頻度はピークシーズンでやや過小評価であった。次にハインドキャスト実験の結果を解析した。計算機資源の制約により、2004年の1年間についてモデルの海面水温を観測の海面水温に近づけながら積分を行った。2004年は西太平洋において32個の熱帯低気圧が発生したが、ハインドキャスト実験では29個の熱帯低気圧が発生した。モデルは観測に比較してやや過小評価の傾向があることを考慮するとモデルはよく再現していると言える。この結果は熱帯低気圧の季節予測に関して、発生頻度の予測が期待できることを示唆している。しかしながら、モデル熱帯低気圧発生位置は観測よりも北でずれる傾向が見られた。
離散可積分系の観点による曲線の差分幾何

離散曲線の変形について可積分系の立場から調べた。とくに「平面離散曲線の離散的変形」「空間離散曲線の連続的変形」「空間離散曲線の離散的変形」の三つの場合について、それぞれ可積分なモデルを構築し、さらに離散可積分系理論の技術をもちいて特徴的な具体例をたくさん構成した。これらを始めとして研究期間を通じて離散曲線の変形理論について多くの知見を得、今後研究が進展するための基礎を築いた。空間離散曲線の離散的変形のうち、とくに離散modified KdV方程式および離散sine-Gordon方程式によって統制されるものを定式化した。空間離散曲線の離散的変形についての先行研究は、空間離散曲線の位置ベクトルそのものの離散時間発展を陽的に書き下すことができず、離散フルネ枠のレベルでの離散時間発展を記述するにとどまっている。そこで本年度の研究では、離散的捩率が定数であるような空間離散曲線に対して、その離散的捩率と離散的弧長をともに保つような離散時間発展(以下これを捩率保存等周変形と呼ぶことにする)を定式化し、しかもその離散時間発展を離散空間曲線の位置ベクトルそのものの変形として陽的に書き下した。これは先行研究において調べられた離散フルネ枠の離散的変形理論を一度「積分」したことに相当し、非自明な結果である。この「積分」によって明らかになったのは、捩率保存等周変形の整合性が離散modified KdV方程式および離散sine-Gordon方程式によって保証されること、また、離散時間発展の各ステップにおいて「離散modified KdV方程式による変形」か「離散sine-Gordon方程式による変形」かを自由に選択できることである。さらに、この捩率保存等周変形によって形成される離散曲面は、離散K曲面(負の定曲率曲面を離散化したもの)であることが分かった。すなわち我々の提示した捩率保存等周変形の公式は、離散K曲面の新しい構成方法ともなっている。可積分系と関わる微分幾何に現れるさまざまな対象は、離散化によってその本質的構造を明らかにすることが可能であろうと期待されており、そうした研究領域は差分幾何(離散微分幾何)と呼ばれ曲線と曲面の場合が活発に研究されている。本研究は曲線の差分幾何をテーマとし、とくに離散化された曲線の変形理論が興味の対象である。差分幾何では、離散可積分系理論を基盤にして変形の整合性を保証するため、離散化された曲線の運動を、半離散ソリトン方程式や離散ソリトン方程式の厳密解によって統制することが可能となる。本年度の研究成果は以下のとおりである。(1)曲線と曲面の差分幾何について、差分幾何の特徴や本質をもっともよく表していると考えられるいくつかの典型例をまとめ、その内容を幾何学シンポジウムなどの研究集会で講演し、また、概説論文を日本応用数理学会論文誌に発表した。とくに曲線の差分幾何については最新の研究成果を報告した。(2)変形コルテヴェーグ・ドフリース方程式によって定捩率な空間曲線の等周変形(伸び縮みのない変形)が記述できることは、ラムらの結果によってよく知られている。このことの半離散的類似として、離散化された定捩率空間曲線の連続的等周変形を井ノ口順一氏、梶原健司氏、太田泰広氏と共同で研究した。とくに半離散変形コルテヴェーグ・ドフリース方程式のタウ函数をもちいて、離散化された定捩率空間曲線の位置ベクトルを具体的に表示した。空間離散曲線の連続的変形を統制するという観点からは、アブロヴィッツ・ラディック階層に属する高次の半離散ソリトン方程式の厳密解を用いて同様の明示公式を与えることが今後の研究課題のひとつとなる。平面離散曲線の離散的変形のうち、もっとも基本的なのは隣接する2点間の距離を保つような変形(等周変形)であり、そのような変形は離散modified KdV方程式によって統制されることが知られている。等周変形は、平面の幾何構造としてユークリッド幾何を指定した場合にいちばん自然と思われる離散的変形である。また、平面の幾何構造として等積中心アフィン幾何を指定した場合には、平面離散曲線の離散的変形として自然なのは、隣接する2点と原点がつくる三角形の面積を保存するような変形(等積変形)であり、そのような変形は離散KdV方程式で統制されることも知られている。そこで本年度は、平面の幾何構造をさらに変えて、相似幾何の枠組みで平面離散曲線の離散的変形を考察した。相似幾何のもとで自然と思われる離散的変形は、隣接する「接ベクトル」間の角度を保存するような変形である。これを平面離散曲線の等角変形とよぶ。ユークリッド幾何の場合が長さを保つ変形(等周変形)、等積中心アフィン幾何の場合が面積を保つ変形(等積変形)、相似幾何の場合が角度を保つ変形(等角変形)となっており、それぞれの幾何の特徴を反映している。本年度の研究によって次のことがわかった。(1)平面離散曲線の等角変形は離散Burgers方程式によって統制される。(2)離散Burgers階層によって統制されるような平面離散曲線の等角変形の無限系列を構成することができる。

(3)高次離散Burgers方程式の衝撃波解にしたがって時間発展する平面離散曲線の等角変形列について、その位置ベクトルを明示的に求めることができる。(4)以上の結果はすべて非自励化することができる。幾何学研究計画では、離散modified KdV方程式によって統制されるような空間離散曲線の捩率保存等周変形を定式化することが目標であったが、実際の研究成果ではそれを超えて、空間離散曲線の捩率保存等周変形が離散modified KdV方程式または離散sine-Gordon方程式によって記述されることを見いだし、さらに、離散K曲面の構成方法として今まで知られていなかった公式を提供できたため。平成24年度の研究実施計画では、離散空間曲線の連続的変形のうちでとくにアブロヴィッツ・ラディック階層によって統制されるものを詳しく調べる予定であったが、階層全体についてはまだ研究が進展しておらず、階層の最低次の方程式に対してのみ詳細な構造を明らかにすることができた段階にあるため。本年度の研究成果を基盤にして弾性体への応用を目指す。ただし、その研究がうまく進まない場合は、離散非線形シュレディンガー方程式によって記述される空間離散曲線の離散的変形について調べる。さらに、その研究もうまく進まない場合は、離散バーガース方程式によって記述される平面離散曲線の離散的変形について詳しく調べる。交付申請書に記した研究実施計画にもとづき、離散空間曲線の離散的変形のうちでとくに離散変形コルテヴェーグ・ドフリース方程式によって統制されるものを定式化することを目指す。研究が計画どおりに進まない場合には、離散空間曲線の連続的変形を階層の観点からより詳しく調べること、あるいは、離散負定曲率曲面のうち構造方程式が離散パンルヴェ方程式に簡約されるものをループ群論的手法によって詳しく調べること、などを考えている。次年度使用額は44479円である。これは、日本応用数理学会論文誌第23巻第1号(平成25年3月発行)に掲載した論文の別刷代金として、平成25年3月に使用することを見込んでいたが、別刷代金の請求書が平成25年4月になってから届いたため、やむなく平成25年度の研究費へ繰り越したものである。次年度使用額44479円は、平成25年度において、当該論文別刷代金としてその全額を使用する計画である。
バッファーガス冷却と光トラップを用いた冷却分子の生成とその応用

今年度はひきつづき、極低温Yb原子を用いた光会合による極低温分子生成の実験的研究を行った。レーザー冷却及び蒸発冷却によってYb原子気体を1μK程度まで冷却した後、光を照射することにより、原子対を分子状態に遷移させることができる(光会合)。今年度は174Yb原子について光会合を行い、電子励起状態の各振動状態に対する光会合の遷移レートから電子基底状態の散乱波動関数の形状を決定し、s波散乱長やファンデルワールス力の係数(C6)の値を高精度に決定した。また、2色の光会合光を照射して誘導ラマン遷移を起こすことで、原子の対を分子の電子基底状態に遷移させることに成功した。複数の同位体に対し誘導ラマン遷移を用いることで電子基底状態の最も浅い振動準位の束縛エネルギーを決定し、その値から各同位体のs波散乱長を決定した。また、電子基底状態のYb原子対は、どの同位体も同じ原子間相互作用を持つ。この特徴を利用することによって、Yb原子の安定同位体である7つの同位体のすべての組み合わせについてs波散乱長を高精度に決定した。また、近共鳴な光会合光を照射することにより、散乱波動関数に変化を生じさせ、s波散乱長を変化させる光フェッシュバッハ共鳴の実験を行った。異重項間遷移を用いることで、少ない原子数ロスの条件下で大きい散乱長の変化を示唆する結果が得られた。これらの成果に対し、1本の論文が投稿中、2本の論文が執筆中である。本年度はハーバード大学のJ.Doyle教授の研究室に赴き、NH分子のバッファーガス冷却の実験に従事した。バッファーガス冷却とは1K程度のヘリウム気体中に原子分子を導入し、ヘリウム気体との衝突によりそれらの原子分子を冷却し、そのまま数Tの磁気トラップ中に捕捉する技術であり、当研究室はその研究分野をリードする存在である。当研究室ではこれまでにCaH分子の捕捉を実現させているが、その捕捉時間は数百msと短かった。このため最近は大幅な捕捉時間の改善が見込まれるNH分子の捕捉を目指している。NH分子はアンモニアの分子ビームを直流放電にさらすことで得られる。この分子ビームを10^<16>cm^<-3>程度の密度のヘリウムガスと衝突させ、ヘリウムガスと同じ温度(>2K)に冷却する。本年度は本実験用のセルについて、この分子の導入法の確立・最適化を行った後、セルの周囲に設置した超伝導コイルを用いて、2種類の実験を行った。このコイルは最大4Tの磁場を生成することができるが、このコイルをヘルムホルツ型にして使用することで強磁場中のZeeman分裂の測定を行うことができる。強磁場中ではZeeman分裂は回転準位間のエネルギー差と同程度になり、分裂の様子は複雑になるが、得られた実験結果は複数の回転準位を含めた理論計算とよい一致を示すことを見た。また、アンチヘルムホルツ型のコイルは磁気トラップを生成するが、その磁場中で分光を行った場合、2Kと4Kでスペクトルに顕著な違いが現れることを見た。これは2Kでは熱エネルギーが磁気トラップの深さの半分以下になり、各Zeeman副準位間でNH分子の拡散時間に大きな違いが生じるために起こる。本年度は旧受入研究者(百瀬助教授)の海外転出に伴い、新たな受入研究者(高橋助教授)の下で研究に従事した。研究の成果としては主に2つ挙げられる。一つは分子の新たな減速・捕捉方法の提案である。これは共振器で増強されたマイクロ波を振幅変調させることで、その中を飛行する分子に時間変化するacシュタルクシフトを与え、その際に生じる力を用いて分子を減速し、そのままマイクロ波のトラップに捕捉する方法である。この方法を用いることにより、これまで知られている減速法には適さない種類の分子の減速も可能になると考えられる。もう一つは冷却Yb原子を用いた光会合による分子生成の実験的研究である。この光会合に線幅の狭い異重項間遷移を用いることで、従来行われていた双極子許容遷移の光会合よりも高分解能な分光が可能になった。これまでに4種類の同位体でこの光会合を行い、それぞれの同位体間で見られる定性的な違い等について研究を行った。例えば、174Ybについてはd波衝突状態について光会合の効率が非常に大きく、これはd波状態の形状共鳴の存在を示唆している。また、核スピンを有する同位体については超微細構造の存在により光会合のスペクトルが複雑になるが、これに対して遷移選択則を導出してスペクトルの同定を行った。これらの成果に対し、1本の論文はすでに出版され、1本は投稿中、1本は執筆中である。

また、2色の光会合光を照射して誘導ラマン遷移を起こすことで、原子の対を分子の電子基底状態に遷移させることに成功した。複数の同位体に対し誘導ラマン遷移を用いることで電子基底状態の最も浅い振動準位の束縛エネルギーを決定し、その値から各同位体のs波散乱長を決定した。また、電子基底状態のYb原子対は、どの同位体も同じ原子間相互作用を持つ。この特徴を利用することによって、Yb原子の安定同位体である7つの同位体のすべての組み合わせについてs波散乱長を高精度に決定した。また、近共鳴な光会合光を照射することにより、散乱波動関数に変化を生じさせ、s波散乱長を変化させる光フェッシュバッハ共鳴の実験を行った。異重項間遷移を用いることで、少ない原子数ロスの条件下で大きい散乱長の変化を示唆する結果が得られた。これらの成果に対し、1本の論文が投稿中、2本の論文が執筆中である。
新エネルギシステムのための系統連系用高性能コンバータの開発

本研究の最終年度である平成13年度は、商用電力系統に連系される太陽光発電システムの一層の普及促進を目的として、1)システムの簡単化によるコスト削減策、2)多機能化による付加価値の、付与策、の両面からシステムを検討し、最大電力点追尾(MPPT)制御の新方式を2件、低EMI(電磁ノイズ)化を実現するソフトスイッチング方式コンバータの新回路・制御方式を1件、それぞれ電気学会論文誌、IEEE等の国際会議に発表することができ、本研究を締めくくるに十分な成果が得られた。「電力平衡に基づくMPPT制御方式」については、システムの電力平衡を利用し制御系内部の信号であるインバータの出力電流指令の振幅値I_<peak>*を最大化することで最大電力点追尾制御が行えることを示した。屋根の上に設置される太陽光発電システムを想定してパラメータを設定し、シミュレーションと実験を行い実用的な応答速度が得られることが明らかとなった。「リミットサイクルによるMPPT制御方式」については、従来から多く用いられている山登り法を排除した、新しい動作原理に基づく最大電力点追尾制御方式を提案した。その方法は、システムの電力平衡/不平衡の境界点で発生する自励発振現象であるリミットサイクル動作を利用したものである。リミットサイクル発生の確約条件を明らかにした。「空間ベクトル変調によるソフトスイッチングコンバータ」については、トランスの小形軽量化が可能で電力変換段数も少ないという利点のあるサイクロコンバータ方式の高周波リンクDC/ACコンバータの回路構成と制御法を明らかにした。三相商用系統への連系を目的として、空間ベクトル変調法に自然転流を考慮したスイッチングパターンを決定する方法を提案した。更にPSIMによるシミュレーションおよびDSPを用いた実験装置により、提案した変調方式で適切なスイッチングパターンが得られることを証明した。平成11年度の研究成果を、項目毎にまとめる。1.新最大電力点追尾(MPPT)制御方式の開発:太陽電池アレイを電力系統と連系する典型的なシステム構成において、昇圧チョッパとPWMインバータとが用いられることに着目し、これらコンバータの制御ループ内部の情報を利用することによって、太陽電池アレイそのものに新たに電圧センサ、電流センサ、温度センサなどを一切付加することなしに、実質的に最大電力点追尾が行える実用的な方式を考案した。再現性ある実験を行なう目的で、ソーラーアレイシミュレータ(Hewlett Packard E4351B/480[W])を本助成金により購入し、実験的に提案方式の有効性を確認した。その成果は電気学会の国際会議IPEC2000-TokyoでS-4-2として発表の予定である。2.ソフトスイッチングコンバータの空間ベクトル変調(SVM)制御法の開発:マトリクスコンバータ部分で自然転流のみを行なう制約の下で、SVMにより合理的にスイッチングパルスパターンを決定するためのアルゴリズムを提案し、汎用回路シミュレーションソフトPSIMによるシミュレーションで、その有効性を確認した。その成果は電気学会の半導体電力変換研究会でSPC-00-21として発表済みである。3.電磁波障害(EMI)測定のための予備実験:次年度以降に製作する3相出力大容量(35kW)実験装置を用いた実験に先立つ予備的試験として、当研究室で所有するハードスイッチング動作のPWMについて、EMIの基本測定(雑音端子電圧測定、雑音放射電界強度測定)を実施し、スペクトラムアナライザを中心とする測定系を構成した。平成12年度の研究成果を、以下に項目毎にまとめる。

1.新最大電力点追尾(MPPT)制御方式の開発:太陽電池アレイを昇圧チョッパと電圧形PWMインバータを介して電力系統に連系する最も一般的なシステム構成において、MPPT制御を簡単に行うための実用的な二方式を提案した。1)「システムの電力平衡に基づくMPPT制御方式」では、システム内部の電流制御誤差信号を利用することにより、システムの簡素化(センサレス化)が図れる。本年度はこのシステムで実用上問題となる、安定性と応答性を確保しながらシステム(主回路、制御系)のパラメータを決定する設計手法を電源側の三相、単相方式に対して確立した。成果を電気学会論文誌D分冊に投稿した(3月6日受理)。一方、2)「リミットサイクル動作によるMPPT制御方式」は今回新たに提案した方式で、電力平衡/不平衡の境界で生じる非線形振動を利用することにより探索なしに最大電力点での動作を実現できる。シミュレーションと実験とにより、電源側が三相、単相のいずれの場合でも動作が可能なことを示した。成果を電気学会論文誌D分冊/研究開発レターに投稿した(3月6日受理)。2.ソフトスイッチングコンバータとその空間ベクトル変調方式の開発:昨年シミュレーションにより妥当性を検証した提案方式をDSPによりオンラインで実行するため、C言語による提案アルゴリズムのプログラミングを行なった。3.電力品質改善機能を付加するためのシステム提案:受電電圧と受電電流の正弦波化を図り、かつ無停電電源機能を備えたシステムの構成法を検討した。この目的のため、フライホイール式無停電電源装置を購入した。本研究の最終年度である平成13年度は、商用電力系統に連系される太陽光発電システムの一層の普及促進を目的として、1)システムの簡単化によるコスト削減策、2)多機能化による付加価値の付与策、の両面からシステムを検討し、最大電力点追尾(MPPT)制御の新方式を2件、低EMI(電磁ノイズ)化を実現するソフトスイッチング方式コンバータの新回路・制御方式を1件、それぞれ電気学会論文誌、IEEE等の国際会議に発表することができ、本研究を締めくくるに十分な成果が得られた。「電力平衡に基づくMPPT制御方式」については、システムの電力平衡を利用し制御系内部の信号であるインバータの出力電流指令の振幅値I_<peak>^*を最大化することで最大電力点追尾制御が行えることを示した。屋根の上に設置される太陽光発電システムを想定してパラメータを設定し、シミュレーションと実験を行い実用的な応答速度が得られることが明らかにとなった。「リミットサイクルによるMPPT制御方式」については、従来から多く用いられている山登り法を排除した、新しい動作原理に基づく最大電力点追尾制御方式を提案した。その方法は、システムの電力平衡/不平衡の境界点で発生する自励発振現象であるリミットサイクル動作を利用したものである。リミットサイクル発生の確約条件を明らかにした。
ボルテゾミブ末梢神経障害モデル動物による保護薬物の探索研究

抗がん剤の副作用である末梢神経障害(手足のしびれ、疼痛、感覚異常等)は、がん治療を継続する上で大きな妨げとなっている。近年承認され、多発性骨髄腫に対して良好な治療成績を示しているボルテゾミブも高い確率で末梢神経障害を引き起こし、臨床現場で大きな問題となっている。しかし、その発現機序は不明瞭であるため、有効な対応策も確立していない。本研究ではボルテゾミブによる末梢神経障害の動物モデルを作成し、有効な保護薬剤の探索を行った。SD系ラットにボルテゾミブを反復投与(2mg/kg,週に2回、2週間投与)し、末梢神経障害の症状(疼痛行動)をvon Frey試験で評価した。また、ボルテゾミブ投与により疼痛を発現したラットに対して、一般的に広く鎮痛薬・鎮痛補助薬として用いられているデュロキセチン(3-30mg/kg)、プレガバリン(0.3-3mg/kg)、アミトリプチリン(3-30mg/kg)、メキシレチン(10-100mg/kg)、トラマドール(1-10mg/kg)、ジクロフェナク(3-30mg/kg)をそれぞれ経口単回投与し、疼痛行動の変化を観察した。ボルテゾミブを反復投与したラットでは、von Frey試験における痛み閾値の低下が見られ、末梢神経障害性疼痛が発現していることが確認された。これに対し、デュロキセチン、プレガバリン、メキシレチン、トラマドールの単回投与は、投与量依存的かつ一時的な痛み閾値の回復が見られた。一方で、アミトリプチリンおよびジクロフェナクの投与は、痛み閾値の回復効果を示さなかった。以上より、ボルテゾミブによる末梢神経障害の症状(特に疼痛)に対して、デュロキセチン、プレガバリン、メキシレチン、トラマドールなどの薬剤が対症療法として有効であることが、動物レベルで明らかとなった。
血管壁の脂質代謝と脂質活性物質の作用

虚血性心疾患の原因となる動脈硬化の発症機構、ならびにアラキドン酸カスケード系脂質とスフィンゴ脂質の血管壁における代謝と血管壁に対する作用について計画通りの研究成果が得られた。1.無脂質完全合成培地で培養した細胞は生理活性プロスタグランジンを含まず多量のロイシンを消費することを見い出し、細胞レベルでの詳細な脂質代謝解折のためのモデルを提供することになった。2.コレステロール合成阻害剤M-236Bを発見し、さらに、本薬剤に耐生の細胞株(C100,CR200)を樹立した。3.アポリポ蛋白質Eの変異、コレステロールエステル転送蛋白質活性低下を伴う高HDL血症などを発見、さらにI型高脂血症におけるリポ蛋白質リパーゼ欠損を抗体を用いて証明した。4.動脈硬化形成に関与するマクロファージについてリポ蛋白質の産生と放出の機序を明らかにした。5.遺伝的に内因性リポ蛋白質が上昇し、動脈硬化を惹起するWHHLウサギについて、各種リポ蛋白質代謝に関与しているリポ蛋白質レセプターの役割を明らかにした。6.L-型ピルビン酸キナーゼのCDNAをクローン化し、インスリンとフルクトースによる遺伝子レベルの制御機構を明らかにした。7.血中過酸化脂質の上昇が動脈硬化発症の主因であるとの見地から検討を進め、動脈内皮細胞が障害を受ける過酸化脂質の濃度では中膜平滑筋細胞は活性を維持することを明らかにした。8.血管壁におけるアラキドン酸カスケード系の脂質活性物質の代謝を検討し、クも膜下出血に続発する血管攣縮に際してアラキドン酸リポキシゲナーゼ産物が生成することを見い出した。