hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
軟X線ビームを用いたエネルギー付与領域の違いに関するバイスタンダー効果の解明

超短パルス・単色・高輝度という特徴を持つ軟X線レーザーとレーザープラズマX線を培養細胞集団程度の大きさまで集光できるパルス軟X線マイクロビーム照射装置を開発し、X線照射によって誘発される放射線影響に関する研究を実施した。本装置を用いて複数のがん細胞へのX線照射を行い、光子エネルギーの異なる2種類のX線を用いた細胞の放射線影響(DNA二本鎖切断生成)に関して細胞核内で発現する影響の違いを免疫蛍光染色により観察することができた。また、放射線誘導性バイスタンダー効果を評価するために、X線照射後に照射細胞および照射細胞周辺で応答するタンパク質を免疫蛍光染色で観察することにより周辺細胞への放射線照射によるストレスの伝搬を観察し、バイスタンダー効果の直接観察を行った。超短パルス・単色・高輝度という特徴を持つ軟X線レーザーを培養細胞程度の大きさまで集光できるパルス軟X線マイクロビーム照射装置を開発し、X線照射によって誘発される放射線影響に関する研究を実施する。本年度は、超短パルスレーザーを用いたレーザープラズマX線(8keV)を用い、可視光顕微鏡下で照準を合わせた試料(細胞)の位置にX線ビームを細胞集団程度の大きさまで集光し照射することが可能な軟X線マイクロビーム照射装置の開発を行った。可視光顕微鏡下でサンプル(細胞)の照準を合わせ、軟X線照射を実現するために顕微鏡の一部に保有するミクロン単位の位置制御可能なステージを付加することで可視光による観測と軟X線照射光学系とがミクロン単位で精密調整可能な装置を製作し、保有している真空容器に組み合わせた。本年度は、装置調整のため軟X線レーザー照射実験が実施できなかったが、細胞へのX線照射装置部分の開発に関して実施することができた。また、本装置を用いて複数のがん細胞へのX線照射を行い、放射線影響を確認する基礎的な実験を行った。X線照射後、リン酸化H2AXの免疫蛍光染色を行い蛍光顕微鏡で観察することでDNA二本鎖切断が生じた細胞を確認し、実験手法についての確率を行った。これらの実験の成果に関して、8th International Workshop on Microbeam Probes of Cellular Radiation Response及び、11th International Conference on X-ray Laser等の国際会議において発表を行った。今後、軟X線レーザー(90eV)を用いた実験を行い、軟X線(極端紫外光)領域の放射線に関しての放射線影響に関する実験を行う。昨年度に開発したレーサープラズマX線(8keV)によるX線マイクロビーム照射装置と同様に、軟X線レーザー(90eV)を細胞集団程度の大きさまで集光し、可視光顕微鏡下で試料(細胞)に照射することが可能な軟X線マイタロビーム照射装置の開発を行った。90eVの軟X線レーザーは、大気を透過しかいかめ、真空中から直接大気中の細胞へX線照射可能な照射方法を開発した。本装置を用いて複数のがん細胞へのX線照射を行い、光子エネルギーの異なる2種類のX線を用いた細胞の放射線影響(DNA2本領切断生成)に関して細胞核内で発現する影響の違いを免疫蛍光染色により観察するこたができた。また、放射線誘導性バイマスタンダ一効果を評価するために、X線照射後に照射細胞および照射細胞周辺で応答するタンパク質を免疫蛍光染色で観察することにより周辺細胞への放射線照射によるストレスの伝搬を観察し、バイスクングー効果の観祭についての実験手法の確立を行った。これらの実験の成果に関して、CLEOPacific Rim 2009、ドーザー学会、応用物理学会等の国際会議、国内学会において発表を行い、レーザープラズマX線(8keV)照射装置に関しての成果をReview of Scientific Instrumentsに発表した。また、軟X線レーザー(90eV)を用いた細胞照射実験方法に関して国内特許の出願を行った。
阻害因子の設計をめざした細胞内情報伝達の制御ネットワークの解析

PC12細胞においてデキサメタゾンにより発現を誘導する系を用いて解析した結果,優性抑制型Ral,Cdc42について,NGFによる神経様突起形成に対して阻害効果がみられた.したがって,これらの因子は正常なジグナル伝達においても重要であることが示唆され,発癌型Rasに特徴的な経路に位置する可能性は低いと考えられた.また,PC12細胞において優性抑制型または活性化型のRho,Rac,Cdc42などをGFPと同時に一過的に発現させ解析を試みているが,さらに系を改良した後,MAPKの活性化をひきおこすが,分化を誘導できないRas変異体と組み合わせて解析を行いたい.一方で,各Ras変異体について,RalGDS,PI3Kとの結合能,さらに,分裂酵母におけるRasのターゲットでCdc42ホモログの活性化因子であるScdl/Rallの活性化能についても解析を行った.また各Ras変異体のRaf-1活性化能についても解析を行った.その結果,Raf-1を活性化できるが,突起を形成できない変異体は,RalGDSおよびPI3Kとの結合能は保持しており,Scdl/Rallの活性化能は喪失していることがわかった.したがって,その変異体のRalGDSおよびPI3Kの活性化能を調べると同時に,哺乳類におけるScdl/Rallホモログの探索をめざしたい.また,発癌型Rasによりtransformした細胞形態を正常に戻す低分子量GTP結合タンパク質であるRaplAは,Raf-1にはRasより弱く,RalGDSにはRasより強く結合するが,31番目のアミノ酸残基をRaplA型に変異したRasは,Raf-1との結合能が低下し,RalGDSとの結合能が野生型Rasに比べ上昇していた.つまり,31番目の残基がRaf-1/RalGDSに対するRas/RaplAの特異性を決定する主要な残基であることが明らかとなった.PC12細胞においてデキサメタゾンにより発現を誘導する系を用いて解析した結果,優性抑制型Ral,Cdc42について,NGFによる神経様突起形成に対して阻害効果がみられた.したがって,これらの因子は正常なジグナル伝達においても重要であることが示唆され,発癌型Rasに特徴的な経路に位置する可能性は低いと考えられた.また,PC12細胞において優性抑制型または活性化型のRho,Rac,Cdc42などをGFPと同時に一過的に発現させ解析を試みているが,さらに系を改良した後,MAPKの活性化をひきおこすが,分化を誘導できないRas変異体と組み合わせて解析を行いたい.一方で,各Ras変異体について,RalGDS,PI3Kとの結合能,さらに,分裂酵母におけるRasのターゲットでCdc42ホモログの活性化因子であるScdl/Rallの活性化能についても解析を行った.また各Ras変異体のRaf-1活性化能についても解析を行った.その結果,Raf-1を活性化できるが,突起を形成できない変異体は,RalGDSおよびPI3Kとの結合能は保持しており,Scdl/Rallの活性化能は喪失していることがわかった.したがって,その変異体のRalGDSおよびPI3Kの活性化能を調べると同時に,哺乳類におけるScdl/Rallホモログの探索をめざしたい.また,発癌型Rasによりtransformした細胞形態を正常に戻す低分子量GTP結合タンパク質であるRaplAは,Raf-1にはRasより弱く,RalGDSにはRasより強く結合するが,31番目のアミノ酸残基をRaplA型に変異したRasは,Raf-1との結合能が低下し,RalGDSとの結合能が野生型Rasに比べ上昇していた.つまり,31番目の残基がRaf-1/RalGDSに対するRas/RaplAの特異性を決定する主要な残基であることが明らかとなった.
プラズマモデリングの高精度化を目指した電子衝突断面積の精密定量測定

現在、半導体プロセスや核融合反応におけるプラズマモデリング入力のための素過程データとして利用される電子衝突断面積データセットは、大半が理論計算に基づき予測されている。しかしながら、計算値が実験的に測定された衝突断面積と大きくかけ離れた値を示すことも少なくない。そこで、本研究では、プラズマモデリングに必要不可欠な衝突断面積を実験的に精密測定し、理論計算の有用性を検証し、より現実に近い高精度なモデリングを行うための衝突断面積データベースを構築する。これにより理論計算の正当性を検証できるだけでなく、実験値を用いたより現実に近いプラズマモデリングの実現が見込まれる。
シグナル伝達系の情報熱力学

今年度は研究課題である「シグナル伝達系の情報熱力学」の中でも、本研究課題中に発展した情報幾何と熱力学の間の関係についての研究を大きく発展させることとなった。特に酵素反応模型に代表されるような生化学反応系で、どのくらい速度が他の量とトレードオフ関係があるのかを、複数の指標と絡めて議論をする枠組みを提案することができた。この結果は本年度、単著の論文としてPhysical ReviewLetters誌に出版され、プレスリリースも行なうこととなった。特に、この結果は量子速度限界(量子力学的な不確定性関係)の熱力学的な対応物とみなせるため、「熱力学的な不確定性関係」の一種となっている。これは「シグナル伝達系の情報熱力学」の一つのトピックとして、世界的に盛んに研究が行われているテーマでもある。また、揺らぎと応答の形のトレードオフ関係としての熱力学的な不確定性関係も、同様の情報幾何的な手法で導出可能であることを示すことにも成功し、議論自体も離散のmaster方程式にとどまらず、Langevin方程式などの連続的な場合にも拡張可能となった。さらに、情報幾何を用いて情報熱力学の第二法則を射影という幾何学的な手法で再定式化することで、今までの結果を数学的に整理し直すことにも成功した。これらの結果は現在論文を投稿中である。以上の情報幾何と熱力学による研究は、当初の研究実施計画とは異なる数学的/情報理論的な手法を用いた研究となっているが、一方で熱力学量と正確性との間のトレードオフを情報理論の観点から考えるという点では同一であり、研究計画とは密接に関係した上で、当初よりもインパクトの高く非自明な成果を挙げられたといえる。当該当年度は,シグナル伝達系の情報熱力学の理論発展と実験検証の研究を行う上でシグナル伝達系の生物の実験家との密接な環境が必要だという観点から,オランダ,アムステルダムにあるFOM Institute AMOLFに1年間滞在した.FOM Institute AMOLFは大腸菌(E.coli)走化性シグナル伝達のFRET計測による可視化技術を持っているため,この技術を利用して情報熱力学をシグナル伝達系で実験的に検証できるかどうかを模索した.さらに情報熱力学のシグナル伝達系への新たな応用例を探すという観点から,生体時計のシグナル伝達系に着目して情報熱力学を応用する研究を始めた.これは研究計画における『様々なシグナル伝達系での数値解析』のアプローチに相当するものである.また当該当年度は,シグナル伝達系の情報熱力学に関連する2つの論文出版, 2つの書籍出版,および2つの解説記事の投稿と出版を行った.出版された論文はMarkovネットワークを用いてOnsager相反定理を情報熱力学的に拡張するという研究と,情報の流れの一種である移動エントロピー(transfer entropy)を時間反転方向で定義して情報熱力学に導入したものが挙げられる.これらの研究は,研究計画にあるように情報熱力学的観点からシグナル伝達系における真の「効率」を考える上で,どのような物理的な制約を考慮する必要があるのかという観点から重要な位置付けになるだろうと期待している.また情報理論と情報熱力学のアナロジーと違いも移動エントロピーの研究によって明確になったため,レート歪み理論に代表されるような情報理論を用いた情報熱力学の拡張もさらなる進展が期待できる.アプローチ1における「レート歪み理論に基づいた情報熱力学の拡張」の研究は,その前段階の研究に終始することとなった.例えば,情報熱力学と情報理論のアナロジーと違いを明確にする研究や,情報熱力学的に考えられる物理的な制約として, Onsager相反定理によって情報通信に対して如何に熱的な影響が起こりうるかを理解する研究など,いわゆる前段階の研究に主に従事した.一方で,アプローチ2における「様々なシグナル伝達モデルでの数値解析」を,前倒し的に進めることができた.研究計画で述べた代謝のシグナル伝達系への情報熱力学の応用の研究として,インスリンのシグナル伝達系ではなく,代謝をコントロールしている生体時計側のシグナル伝達系に情報熱力学を応用することとなった.これは, Kaiタンパク質群に代表される生体時計のシグナル伝達系は,構成要素が少ない上に詳しく調べられているため,理論の適用を行う上で適したモデルであったことが大きい.さらに実験家の協力によって,数理モデルにおける数値研究だけではなく,大腸菌走化性の実験データを用いた解析ができうる状況になっている.この点に関しては当初計画していた以上の研究の進展である.今年度は,主に本研究課題の研究の方向性を押し広げる研究を行うことができたと考えている。特に大きな成果として, Master方程式で記述される確率的な生化学反応を情報幾何上の運動とみなし,情報幾何における幾何学的な量と熱力学量と関係づけるという成果を出すことができた。本研究によって、確率過程で記述されるような生体シグナル伝達系や酵素反応系などにおいて,情報幾何における幾何学的な量を熱力学的なコストとして解釈できることを明らかにできた。またその結果として、幾何学的な不等式から熱力学的不確定性関係を導出し、化学反応によって状態変化する際に速度と熱コストがトレードオフ関係にあることが示すことができた。この結果により、生化学シグナル伝達における情報伝達と熱力学的なトレードオフを,情報幾何的な幾何学上の関係としてみなすことができるようになった。この研究自体は,生化学系の情報伝達と情報熱力学の関係を明らかにするという本研究課題のテーマにおいて、非常に重要な位置付けを占める内容である。この研究自体は研究計画の段階では想像していなかった成果あるが、本研究課題において達成できた特筆すべき成果だと考えている。

この熱力学と情報幾何の関係は今後も発展可能だと考えており,昨年度まで進めていた体内時計などのシグナル伝達系の情報熱力学の研究により接近した内容への拡張が期待される。また,昨年度までに行っていた研究である情報熱力学とシグナル伝達系や体内時計の研究も引き続き行っている。本年度は主に、酵素反応系に適用可能な情報幾何と熱力学の関係について精力的に研究を行った。この結果自体は、本研究テーマに関連性の高い結果であるため,研究課題に関する進展は十分にあると考えている。一方で当初計画していた研究テーマに関しては、なかなか思い通りに研究を進められる環境が現環境では整っておらず、昨年度に期待していたほどの結果が挙げられていない。よって、研究そのものは順調に進んでいるものの、当初考えていた研究の方向性からは逸脱をしつつある。今年度は研究課題である「シグナル伝達系の情報熱力学」の中でも、本研究課題中に発展した情報幾何と熱力学の間の関係についての研究を大きく発展させることとなった。特に酵素反応模型に代表されるような生化学反応系で、どのくらい速度が他の量とトレードオフ関係があるのかを、複数の指標と絡めて議論をする枠組みを提案することができた。この結果は本年度、単著の論文としてPhysical ReviewLetters誌に出版され、プレスリリースも行なうこととなった。特に、この結果は量子速度限界(量子力学的な不確定性関係)の熱力学的な対応物とみなせるため、「熱力学的な不確定性関係」の一種となっている。これは「シグナル伝達系の情報熱力学」の一つのトピックとして、世界的に盛んに研究が行われているテーマでもある。また、揺らぎと応答の形のトレードオフ関係としての熱力学的な不確定性関係も、同様の情報幾何的な手法で導出可能であることを示すことにも成功し、議論自体も離散のmaster方程式にとどまらず、Langevin方程式などの連続的な場合にも拡張可能となった。さらに、情報幾何を用いて情報熱力学の第二法則を射影という幾何学的な手法で再定式化することで、今までの結果を数学的に整理し直すことにも成功した。これらの結果は現在論文を投稿中である。以上の情報幾何と熱力学による研究は、当初の研究実施計画とは異なる数学的/情報理論的な手法を用いた研究となっているが、一方で熱力学量と正確性との間のトレードオフを情報理論の観点から考えるという点では同一であり、研究計画とは密接に関係した上で、当初よりもインパクトの高く非自明な成果を挙げられたといえる。現在,研究計画におけるアプローチ2「様々なシグナル伝達モデルでの数値解析」が順調に推移しているため,今後はこのアプローチをより推進していきたいと考えている.扱うシステムは,体内時計のシグナル伝達系であるKaiタンパク質群の数理モデルと,大腸菌走化性の実験データである.これは当初の研究計画から変更されている点でもある.
グラフアルゴリズムの効率化と評価に関する研究

本研究では,木,直並列グラフ,部分κ-木等の構造的グラフに対し,彩色問題,素な道問題,グラフ描画問題を取り上げ,個々の問題に対して効率のよいアルゴリズムを設計するばかりでなく,構造的グラフに対する効率的アルゴリズムの統一的設計法の研究開発を行った。まず,部分k-木に対しては,辺色彩問題を一般化した[g, f]辺彩色問題を解く多項式時間アルゴリズム,全彩色問題を解く線形時間アルゴリズム,辺素な道問題をある特定の条件下で多項式時間で解くアルゴリズム,点ランク付け問題を多項式時間で解く逐次アルゴリズム,O(logn)時間で解く並列アルゴリズムの開発に成功した。また,直並列グラフの辺素な道問題を見つけそのNP-完全性の証明にも成功した。木に対しては,一般化ランク付け問題をO(n^2logΔ)時間で解くアルゴリズムを与え,また平面グラフ上で"非交差"なスタイナ林を求める問題を,すべてのスタイナ木の端子が2つの面にしかないとき,O(nlogn)時間で解くアルゴリズムも与えた。直並列グラフに対しては,辺彩色問題を線形時間で解く逐次アルゴリズムを与えるとともに,O(Δn/logn)台のプロセッサーを用いてO(logn)時間で解く並列アルゴリズムを与えた。どちらのアルゴリズムも計算時間は比例定数の範囲内で最適である。また,グラフ描画アルゴリズムでは,平面グラフの3種類の描画を求める線形アルゴリズムを設計するとともに,グラフの凸描画問題に応用することができるグラフの分解法も与えた。本研究では,木,直並列グラフ,部分k-木等の構造的グラフに対し,彩色問題,素な道問題,グラフ描画問題を取り上げ,個々の問題に対して効率のよいアルゴリズムを設計するばかりでなく,構造的グラフに対する効率的アルゴリズムの統一的設計法の研究開発を行った。また,直並列グラフの辺素な道を見つけ問題はNP-完全であることの証明にも成功した。木に対しては,一般化ランク付け問題をO(n^2logΔ)時間で説くアルゴリズムを与え,また平面グラフ上で"非交差"なスタイナ林を求める問題を,すべてのスタイナ木の端子が2つの面にしかないとき,O(nlogn)時間で解くアルゴリズムも与えた。直並列に対しては,辺彩色問題を線形時間で解く逐次アルゴリズムを与えるとともに,O(Δn/logn)台のプロセッサーを用いてO(logn)時間で解く並列アルゴリズムを与えた。本年度は,構造的グラフに対する効率的アルゴリズムの統一的設計法の開発を目指した研究を行い,これまでさまざまな問題に対するより高速なアルゴリズムの開発に成功しており,一般の辺素部分グラフ分解問題に対する効率のよいアルゴリズムの統一的理論構築のために基盤作りに十分な成果をあげることができた。本研究では,木,直並列グラフ,部分K-木等の構造的グラフに対し,彩色問題,辺素な道問題,グラフ描画問題を取り上げ,個々の問題に対して効率のよいアルゴリズムを設計するばかりでなく,構造的グラフに対する効率的アルゴリズムの統一的設計法の研究開発を行った。まず,部分K-木に対しては,辺色彩問題を一般化した[g,f]辺彩色問題を解く多項式時間アルゴリズム,全彩色問題を解く線形時間アルゴリズム,辺素な道問題をある特定の条件下で多項式時間で解くアルゴリズム,点ランク付け問題を多項式時間で解く逐次アルゴリズム,O(log n)時間で解く並列アルゴリズムの開発に成功した。また,直並列グラフの辺素な道を見つける問題はNP-完全であることの証明にも成功した。木に対しては、一般化ランク付け問題をO(n^2logΔ)

時間で説くアルゴリズムを与え,また平面グラフ上で"非交差"なスタイナ林を求める問題を,すべてのスタイナ木の端子が2つの面にしかないとき,O(nlogn)時間で解くアルゴリズムも与えた。直並列に対しては,辺彩色問題を線形時間で解く逐次アルゴリズムを与えるとともに,O(Δn/log n)台のプロセッサーを用いてO(log n)時間で解く並列アルゴリズムを与えた。どちらのアルゴリズムも計算時間は比例定数の範囲内で最適である。また,グラフ描画アルゴリズムでは,平面グラフの3種類の描画を求める線形アルゴリズムを設計するとともに,グラフの凸描画問題に応用することができるグラフの分解法も与えた。本年度は,構造的グラフに対する効率的アルゴリズムの統一的設計法の開発を目指した研究を行い,これまでさまざまな問題に対するより高速なアルゴリズムの開発に成功しており,一般の辺素部分グラフ分解問題に対する効率のよいアルゴリズムの統一的理論構築のために基盤作りに十分な成果をあげることができた。
量子効果によるエネルギー材料性能の向上に向けたナノウィスカー成長技術の創製

酸化物超伝導体や酸化物熱電変換材料などの酸化物エネルギー材料は、エネルギーの高効率輸送、貯蔵や生成に大きく貢献する。しかし、実用化されている金属間化合物エネルギー材料と比較すると、超伝導では臨界電流密度の向上、熱電変換材料では熱電変換効率の向上が必要とされている。これらのエネルギー材料は、ナノメートルサイズの細線化を行うことで量子効果によってエネルギー性能が向上する可能性がある。本課題では、量子効果によって酸化物エネルギー材料の性能を劇的に向上させることを目的として、これまで培ってきた気相薄膜結晶成長技術を駆使してエネルギー材料のナノひげ状結晶(ナノウィスカー)を成長させる技術を創製する。
適度なアルコール摂取による動脈硬化予防効果の分子メカニズム基盤の確立

本年度は,HepG2細胞のHDL生合成におけるエタノールの影響を検討するために,培養液に添加するエタノール条件(濃度,期間)を主に検討した。1.エタノールの単回添加(02%,24h)ではエタノール濃度依存性に細胞生存率が低下し,特に細胞数が少ない状態でその傾向が顕著であった。細胞数が多い場合はエタノール1%までは有意な生存率低下を認めなかったが,培養上清に出現するHDLへのエタノールの影響は有意ではなかった。培養上清のアポBとアポEはエタノール濃度依存性に増加したが,HDLの構成蛋白であるアポA1は明らかな増加が見られなかった。一方,HDL受容体(SR-BI)の蛋白質発現は,エタノール濃度高値で変動する傾向が見られた。2.エタノールは細胞による消費だけでなく,揮発による培地内濃度低下を考慮する必要がある。そこで,エタノールの複数回添加(01%,1224h毎に24回添加)による培養を検討した。また,培養液内に出現するHDLは短期間培養では検出困難なため,70100%コンフルエント状態で14日間培養を維持できる条件も併せて検討した結果,エタノール添加時にグルコースを同時に添加することが有効であった。エタノールの複数回添加実験では,エタノールによるHDL-コレステロールの増加傾向が見られ,現在再現性を確認している。HDL生合成に関与する蛋白質(ABCA1,ABCG1, LXRなど)の発現量はエタノールによる有意な変動はこれまで認められなかった。3.エタノールによるHDLの増加傾向がエタノール代謝を阻害する試薬(4-メチルピラゾール)で抑制されるかを検討したところ,予想に反して4-メチルピラーゾール自体がHDLの生合成へ影響を与える可能性が生じた。エタノール代謝に関連するCPY3A4を強制発現したGS-3A4-HepG2を用いての検討を現在実施している。細胞培養条件およびウェスタンブロッティングの分析条件の決定に予想よりも時間を要している。また,既報や予想と異なるデータがしばしば得られ,その原因追及にも時間を要しており,やや遅れていると判断した。前年度に引き続き細胞培養を用いてエタノールのHDL生合成へ与える影響およびそのメカニズムを検討する。また,当初の研究計画に基づき動物実験を開始する。マウスに与えるエタノール量や期間は既報を参考に進めていく予定であるが,細胞培養実験のように予想通りの結果が得られない場合は,ラットや疾患モデルマウスなどを利用することを考慮しながら研究を進める。動物からは血液,肝臓等を採取し,血清脂質分析やmRNA発現,蛋白質発現を解析する。この実験により,エタノール摂取と血中HDLの変動,および肝におけるHDL関連蛋白質の発現変動との関連を明らかにしていく。細胞培養実験が予測通りの結果が得られず,実験に必要な試薬等の費用に差異が生じた。
高性能鋼を活用した制震機能を有するハイブリッド横つなぎ材の開発

鋼橋の横構等の横つなぎ材は,鋼橋の全体の耐震性能上,大きな役割を果たしている.そこで,本研究では,横つなぎ材,横つなぎ材と他の部材との接合部であるガセット部を,橋梁用の高性能鋼であるSBHSを用いてハイブリッド構造化することで,横つなぎ材の耐震性能向上および橋梁全体の耐震性能向上に資する手法の提案を行った.そして,鋼アーチ橋を対象とした動的解析により,提案手法による耐震性能向上を確認している.本研究では,主として鋼アーチ橋,鋼トラス橋を対象に,橋梁全体の耐震性能を向上させる手法として,高性能鋼を活用することで,耐力の上昇を抑え変形能の向上可能なハイブリッド横つなぎ材を開発することを目的としている.その目的を達するため,平成25年度は下記の研究を実施した.まず,上路式鋼アーチ橋,上路式鋼トラス橋を対象に,横つなぎ材,アーチリまたは弦材の弾塑性モデルを幾つか設定して地震応答解析を行い,横つなぎ材をはじめ主要部材の弾塑性モデルが橋梁全体としての弾塑性挙動・耐震性能に与える影響について検討を行った.その結果,橋梁全体としての耐震性能を向上させるには,横つなぎ材とアーチリブ等の主要部材との強度のバランス,塑性化を許容する横つなぎ材の位置が重要であることが判明した.また,ハイブリッド横つなぎ材に使用する高性能鋼として,SBHSに着目した.そして,SBHSの繰り返し載荷試験等の材料試験を行い,その機械的性質,繰り返し塑性履歴特性に関する情報を得るとともに,構成則に関する検討も実施した.さらに,地震時に横つなぎ材に求められる耐力および変形能に関する検討の一つとして,兵庫県南部地震等の過去の大地震時における横つなぎ材の損傷事例の調査を行った.その結果,横つなぎ材が所要の耐震性能を発揮するには,横つなぎ材の部位のうちアーチリブ等の主要部材との接合部にあたる部位が損傷しないことが重要あることが判明した.そこで,横つなぎ材の接合部を対象に,ハイブリッド構造の供試体を製作して正負交番載荷実験を行い,その耐力および変性能に関する情報を得た.平成25年度に引き続き,上路式鋼アーチ橋,上路式鋼トラス橋を対象に,横つなぎ材,アーチリブまたは弦材の弾塑性モデルを幾つか設定して地震応答解析を行い,横つなぎ材をはじめ主要部材の弾塑性モデルが橋梁全体としての弾塑性挙動・耐震性能に与える影響について検討を行った.さらに,平成25年度の検討結果を踏まえ,アーチリブまたはトラス弦材と横つなぎ材の接合部にせん断型ダンパーを導入し,そのせん断型ダンパーの弾塑性モデルを幾つか設定し,せん断型ダンパーの弾塑性モデルが,橋梁全体としての弾塑性挙動・耐震性能に与える影響についても検討を行った.その結果,せん断型ダンパーについては,その導入箇所(位置),弾塑性モデルの降伏強度が橋梁全体としての弾塑性挙動・耐震性能に与える影響が大きいことが判明した.また,ハイブリッド横つなぎ材の断面性能の評価を行うため,SBHSを縦リブに用いたハイブリッド鋼製短柱,従来の横つなぎ材と同様の普通鋼のみからなる鋼製短柱の圧縮試験を実施した.今後,詳細な検討を実施する予定であるが,幅厚比パラメータ,構造細目によっては,SBHSを縦リブに用いたハイブリット構造とするだけでは,耐力の上昇を抑えながら変形能を向上させる耐震性能が得られない可能性があり,パラメータの設定が重要であることが判明した.さらに,ハイブリッド横つなぎ材全体を対象とした解析モデルを作成して,高性能鋼であるSBHSの構成則を導入した弾塑性有限変位解析により,各種座屈パラメータがハイブリッド横つなぎ材の耐力および変形能に与える影響について,基礎的なデータを得た.SBHSの他,一部,SHY685にも着目して検討を行った.なお,平成25年度に引き続き,SBHSの材料試験も行い,SBHSの材料特性に関する更なる情報の蓄積を行うとともに,SBHSの構成則に関するより詳細な検討を実施した.本研究では,鋼アーチ橋等を対象に,橋梁全体の耐震性能を向上させる手法として,高性能鋼を活用することで,耐力の上昇を抑え変形能の向上可能なハイブリッド横つなぎ材を開発することを目的としている.最終年度である平成27年度は,当初の目的を達成するため,以下の研究を実施した.平成26年度に引き続き,ハイブリッド横つなぎ材の断面性能の評価を行うため,SBHSを縦リブに用いたハイブリッド鋼製短について,縦リブの剛性を増加させた鋼製短柱の圧縮試験を実施した.その結果,今回設定した程度の縦リブの剛性の増加程度では,ハイブリッド横つなぎ材の耐力にはほとんど影響を与えないことが判明した.また,アーチリブと横つなぎ材を接合するガセット部に導入するハイブリッド構造のせん断パネル型ダンパーの弾塑性挙動について,解析的な検討を実施した.解析の実施に当たっては,当該科研費の成果として得られている鋼材の構成則を活用するとともに,せん断パネル型ダンパーの正負交番載荷実験結果と解析結果との比較により,解析手法の妥当性を確認した.解析結果によると,フランジに高性能鋼であるSBHS700,ウェブに降伏応力の低いSM400を使用し,それら幅厚比パラメータを適切に設定することで,地震時の繰り返し作用に伴う応力上昇が少なく,かつ通常の耐震設計で用いられるような簡易な履歴モデルで再現可能な塑性履歴挙動を有するせん断パネル型ダンパーを実現できることを明らかにした.さらに,解析結果の弾塑性履歴曲線を基に,非線形動的解析で使用するせん断パネル型ダンパーの非線性モデルの提案も行った.

そして,本研究で提案した高性能鋼を活用したハイブリッド構造およびその復元力モデルを,鋼ローゼ橋等を対象した解析モデルに適用し,レベル2地震動を入力地震動として非線形動的解析を行い,提案手法による耐震性能向上を具体的に確認した.鋼橋の横構等の横つなぎ材は,鋼橋の全体の耐震性能上,大きな役割を果たしている.そこで,本研究では,横つなぎ材,横つなぎ材と他の部材との接合部であるガセット部を,橋梁用の高性能鋼であるSBHSを用いてハイブリッド構造化することで,横つなぎ材の耐震性能向上および橋梁全体の耐震性能向上に資する手法の提案を行った.そして,鋼アーチ橋を対象とした動的解析により,提案手法による耐震性能向上を確認している.圧縮試験によるハイブリッド横つなぎ材の断面としての耐力および変形能に関する情報の収集,より詳細なSBHSの材料特性の把握および構成則の検討,動的解析によるアーチリブおよび弦材,接合部に導入したせん断型ダンパーの弾塑性モデルが橋梁全体の耐震性能に与える影響に関する検討,弾塑性有限変位解析によるハイブリッド横つなぎ材の耐力および変形能に関する情報収集等,いずれの研究・検討項目についても,当初の予定通りの成果が得られている.鋼構造,橋梁工学,耐震工学ハイブリッド横つなぎ材の耐力および変形能に関する基本的な情報を得るため,ハイブリッド横つなぎ材全体を対象にした正負交番載荷実験を実施する.なお,実験のみでハイブリッド横つなぎ材の耐力および変形能,弾塑性挙動を評価するのは不可能である.そこで,各種鋼材の塑性履歴特性を精度よく再現できる構成則を用いた弾塑性有限変位解析により,座屈パラメータ・鋼種の組み合わせ等を変えて,ハイブリッド横つなぎ材の弾塑性有限変位解析を行い,幅広くその情報を収集する.弾塑性有限変位解析の実施にあたっては,正負交番載荷実験結果の活用による解析手法の妥当性の検証,繰り返し材料試験結果を用いた構成則の定数の決定等,各研究項目の成果を相互に活用しながら効率的に研究を実施していく.さらに,地震応答解析結果から横つなぎ材等の各部材が橋梁全体の耐震性能に与える影響の把握,耐震性能向上を行う上で望ましい横つなぎ材の特性についての検討を引き続き実施する.これらの検討結果を総括し,制震機能を有するハイブリッド横つなぎ材の開発を行う.そして,上路式鋼アーチ橋,上路式鋼トラス橋を対象に,本研究で開発するハイブリッド横つなぎ材を導入して動的解析を行い,開発するハイブリッド横つなぎ材の有効性を具体的に確認する.正負交番載荷実験によるハイブリッド横つなぎ材の耐力および変形能に関する情報の収集,高性能鋼であるSBHSの材料特性の把握および構成則の検討,動的解析による横つなぎ材,アーチリブおよび弦材の主要部材等の各部材の弾塑性挙動が橋梁全体の耐震性能に与える影響に関する検討等,いずれの研究・検討項目についても,当初の予定通りの成果が得られている.研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため,当初の見込額と執行額は異なった.
食嗜好性の獲得と変化における化学感覚とくに味覚感受性の役割に関する解析的研究

食べ物の好き嫌いや偏食がなく、多様な食べ物に対して高い嗜好性を持ち、美味しく食べることは、健康を実現するための食生活の基盤である。本研究では食嗜好性の獲得とその変化に関わる要因、特に味覚感受性の重要性と食嗜好との関連性を明らかにすることを目的とした。1)味覚感受性の測定に関する研究:幼児から高齢者までの幅広い年齢層を対象として同一の方法で味覚感受性を測定するために、簡便かつ正確に5基本味に対する閾値(検知閾、認知閾)を測定する方法を既に開発し、「畿央大学式味覚テスト」として実用化した。また、「畿央大学式味覚テスト」に替わる新しい味覚テスト法として、運搬しやすく、保存性に優れ、簡便な溶液を使わない味覚テスト改良版を開発しているところである。甘味、塩味、酸味が概ね終了し、現在、苦味、うま味の開発に着手している。2)幼少期の嗜好学習獲得とその保持に関する研究:動物は、食物摂取後に体調の好転や快感を覚えるとその食べ物の味や香りを好むようになる嗜好学習を獲得する。幼若期の食経験が成長後の食行動に影響を及ぼすのかどうかを明らかにするために、幼若ラットを用いて、種々の甘味溶液でフレーバー嗜好学習を獲得するのか否かを実験したところ、フレーバー嗜好学習を獲得し、成長後もその学習を保持していた。更に、甘味溶液の濃度を変更し、濃度による嗜好学習獲得の違いについて、研究を継続中である。3)脳機能計測に関する研究:機能的近赤外分光分析法(fNIRS)を用い、被験者がおいしさに浸るとき、そのおいしさに比例してoxyHbは低下する傾向にあることが示された。好きな(おいしい)食べ物を摂取すると、リラックス状態になり、嫌いな(まずい)食べ物を摂取すると、ストレスによる興奮状態になるとも考えられる。fNIRSによる味覚刺激時の前頭極の脳活動の測定は味の客観的評価法に利用できる可能性のあることが示された。味覚感受性の測定に関する研究では改良型味覚テスト法の開発を行っているが、大学業務などの都合により研究がやや遅れている。甘味、塩味、酸味に引き続き、苦味、うま味について研究を進めているところである。ラットを用いた幼少期の嗜好学習獲得とその保持に関する研究は、概ね順調で、種々の甘味溶液の濃度を変更して実験中である。脳機能計測に関する研究の成果を2018年度に論文発表をすることができた。味覚感受性の測定に関する研究では、苦味、うま味の開発後に官能評価を行い、実用化に向けて実験を進めていく予定である。ラットを用いた幼少期の嗜好学習獲得とその保持に関する研究は、概ね順調で、種々の甘味溶液の濃度を変更し、実験を継続していく予定である。動物実験により,幼若ラットがうま味を用いたフレーバー嗜好学習を獲得する能力があることを明らかにした。また、幼若期の学習は、成熟するまで記憶しており、離乳直後の幼若期の食経験が成長後まで持続することを、甘味に引き続き、うま味でも実験的に明らかにした。味覚感受性の経年的変化を計測するために「畿央大学式味覚テスト」の開発を行っているが、従来の溶液タイプのものから運搬性にすぐれ、保存性がある改良版「畿央大学式味覚テスト」の開発を引き続き行っているところである。動物実験では、幼若ラットがうま味を用いたフレーバー嗜好学習を獲得する能力があることを明らかにしたが、これらは口腔内の刺激によるものなのか、摂取後の効果によるものなのかを検討する予定である。健康を実現するための食生活の基盤は、食べ物の好き嫌いや偏食がなく、多様な食べ物に対して高い嗜好性を持ち、美味しく食べることにある。本研究では、食嗜好性の獲得とその変化に関わる要因の中で、化学的感覚(味覚・嗅覚)、特に味覚感受性の重要性と食嗜好との関連性を明らかにすることを目的として研究をすすめている。動物を用いての嗜好学習の獲得実験では、離乳直後の幼若ラットがスクロースで味と匂いの連合学習を獲得し、成長後も保持していたことから、うま味溶液を用いて同様の実験を行ったところ、幼若ラットはうま味溶液に嗜好性は示すが、うま味溶液単独では学習を獲得せず、うま味の相乗的味覚効果を経験することで学習を獲得し、成長後の嗜好に重要な影響を及ぼすことを明らかにした。第70回日本栄養・食糧学会、17th International Symposium on Olfaction and Tasteで発表を行った。エネルギーとなるデキストリンをうま味溶液に加えることで学習を獲得することができ、摂取後の効果が重要であることを第71回日本栄養・食糧学会で発表する予定である。離乳期ラットを用いてのこのような研究は十分になされているとはいえず、また数多くの研究がなされている成熟ラットでの結果と異なる特徴的な性質であると考えられる。味覚感受性は経年的にいかに変化するのか、個人差はどうかなどを「畿央式味覚テスト」を用いて年齢横断的に計測し、同時に取得する食嗜好性調査結果と対応させて分析を行ってきた。しかし、数多くの被験者に同時に測定をする場合、溶液サンプルの作成に多大な時間がかかること、長期の保存ができないこと、簡単に運搬できないことなどの問題があるため、「畿央式味覚テスト」に替わる溶液を使わない味覚テスト法の改良版の開発を行っている。改良版の味覚検査法は概ね完成状態で、被検者にテストを行っているが、口どけ等の問題があり、更なる改良を行っているところである。

幼若ラットを用いての嗜好学習の獲得実験では、うま味溶液に嗜好性は示すが、うま味溶液単独では学習を獲得しなかった原因を探るために、引き続き実験を行っているところである。食べ物の好き嫌いや偏食がなく、多様な食べ物に対して高い嗜好性を持ち、美味しく食べることは、健康を実現するための食生活の基盤である。本研究では、食嗜好性の獲得とその変化に関わる要因、特に味覚感受性の重要性と食嗜好との関連性を明らかにすることを目的として研究を進めている。1)味覚感受性の測定に関する研究幼児から高齢者までの幅広い年齢層を対象として同一の方法で味覚感受性を測定するために、簡便かつ正確に5基本味に対する閾値(検知閾、認知閾)を測定する方法をすでに開発し、「畿央大学式味覚テスト」として実用化している。また、「畿央大学式味覚テスト」の替わる新しい味覚テスト法として、運搬しやすく、保存性に優れ、簡便な、溶液を使わない味覚テスト改良版を開発することも目的とし、現在研究を進めている。2)幼少期の嗜好学習獲得とその保持に関する研究離乳直後のラットが低濃度のスクロース溶液に嗜好学習を獲得し、高濃度のスクロース溶液に嫌悪学習を獲得したことを既に論文で発表した。うま味の実験では、幼若ラットはいずれのうま味に対しても嗜好性を示すが、フレーバー嗜好学習はうま味の混合溶液と連合した香りについてのみ獲得することが示された.この結果からグルタミン酸とイノシン酸の両者を組み合わせることで生じるうま味の相乗効果が学習に効果的であったと推索される.また、この学習効果は成熟期においても記憶していたことから、相乗効果によるうま味の快感は、そのとき連合された香りを成熟後も嗜好させるほど強いものであることが示唆された.先行研究では、うま味の相乗効果は消化管受容体では生じないとされており、カニューレを用いて胃に直接うま味混合溶液を注入する方法では学習を獲得しなかったことから、幼若期におけるうま味による学習獲得には、摂取後の効果よりも口腔内の刺激が必要であることが示唆された。嗜好学習の獲得とその保持に関する研究は、うま味、甘味を用いて研究を進めているが、概ね順調である。これまで味覚感受性の測定のために、改良型味覚テスト法の開発を行ってきた。改良型味覚テスト法は、現在口どけ等に問題があり、現在引き続き、改良を行う予定である。本研究では食嗜好性の獲得とその変化に関わる要因、特に味覚感受性の重要性と食嗜好との関連性を明らかにすることを目的とした。1)味覚感受性の測定に関する研究:幼児から高齢者までの幅広い年齢層を対象として同一の方法で味覚感受性を測定するために、簡便かつ正確に5基本味に対する閾値(検知閾、認知閾)を測定する方法を既に開発し、「畿央大学式味覚テスト」として実用化した。また、「畿央大学式味覚テスト」に替わる新しい味覚テスト法として、運搬しやすく、保存性に優れ、簡便な溶液を使わない味覚テスト改良版を開発しているところである。甘味、塩味、酸味が概ね終了し、現在、苦味、うま味の開発に着手している。2)幼少期の嗜好学習獲得とその保持に関する研究:動物は、食物摂取後に体調の好転や快感を覚えるとその食べ物の味や香りを好むようになる嗜好学習を獲得する。
オープン技術のガバナンスの研究：協調的標準化に関わる技術のコントロールの実証分析

技術の複雑化とともに、技術の標準化や関連する特許(SEP)による技術の公開・共有が進み、様々な企業が相互に技術を活用しイノベーションを進めるようになっている。では、このように技術のオープン化が進んだ状況において、なぜ、どのように、技術とその発達をコントロールすることが可能なのだろうか。本研究では、協調的な技術開発や標準化に関わる制度・仕組みに加え、様々な技術の統合を可能にする知識に注目する。より具体的には、企業内外の技術の引用・共有のネットワークを検討することで、いかに知識が技術のコントロールに結びつくのかを検討し、企業内外にわたるオープンな技術のガバナンスの成り立ちを明らかにする。
マウス着床期における癌遺伝子C-erb-B_2の意義

マウス初期胚におけるC-erbB_2のmRNAの発現をRT-PCR法により検討したところ,顆粒膜細胞,8細胞期胚,胚盤胞において検出され、初期受精卵,2細胞期胚では検出されなかった。次にマウス胚盤胞をMatrigelでコーティングしたシャーレを用い、血清カロイ-グル培養液およびC-erbB_2蛋白(p185)の細胞外ドメイン抗体CBE-1を添加して胚盤胞の接着,outgrowthへの影響を検討した。無添加群では26個中18個,normal mouse IgG(200mg/ml)添加群では14個中8個,CBE-1(400μl/ml)添加群では20個中6個の接着をみとめた。さらに無添加群では18個中18個,normal mouse IgG添加群では8個中6個,CBE-1添加群では6個中0個が接着後outgrowthし無添加群とCBE-1添加群では接着,outgrowthにおいてX^2解析で5%の危険率で有意差を認めた。さらにCBE-1添加における接着outgrowthの抑制の濃度依存性について検討した。無添加群では13個中12個が接着しCBE-1(80μl/ml)添加群では10間中9個が接着し(BE-1 1200μl/ml)添加群では15個中7個、CBE-1(400μl/ml)添加群では18個中5個と無添加群とCBE-1(400μl/ml)でP<0.02で有意差を認めた。さらにoutgrowthについてみたところ無添加群では12個中10個,CBE-1(80μl/ml)添加群では9個中5個、CBE-1(200μl/ml)添加群では7個中2個、CBE-1(400μl/ml)では5個中0個がoutgrowthし無添加群とCBE-1(200μl/ml)添加群でP<0.005で有意差を認めた。以上のように現在までにマウス初期胚においてC-erbB_2のmRNAの発現を8細胞期胚以降にみとめた。これは8細胞期以降に着床にむけて発現すると考えられた。CBE-1が胚盤胞の接着outgrowthを抑制したことによりC-erbB_2が着床における過程に関与することが強く示唆された。又現在β-cGmRNAのtranscriptionについてひきつづき検討中である。
新大陸熱帯・亜熱帯地域における無性生殖植物の進化

有性生殖は病原体の進化に対抗する上で有利であるという、いわゆる「赤の女王仮説」によれば、無性生殖生物は種多様性が高く、生物間相互作用が複雑な熱帯地域では少ないと予測される。一方、Yahara(1990)は無性生殖型は倍数体であることから競争的な環境で有利であり、有性生殖型は競争者が進入しにくいストレス環境で残存するという考えを提唱した。この考えによれば、熱帯であっても競争的な環境では無性生殖型が高頻度で出現するはずである。いずれの仮説が妥当かを検討する上では、熱帯地域における生殖システムの比較研究が重要である。しかし、熱帯地域に分布する生物について生殖システムを綿密に比較した研究はほとんど行われていない。われわれはキク科ステビア属、およびチャセンシダ科ホウビシダ属において、新大陸熱帯地域に分布する種に無性生殖が進化していることを見い出した。本研究では、これら2つの群の標本・生殖物資料をメキシコおよびベネズエラにおける野外調査で収集し、有性生殖型・無性生殖型の出現頻度と分布について調査した。S.eupatoriaでは有性生殖型と無性生殖型が同所的に生育している場所を発見した。この場所では有性生殖型は湿地の中心部に生育し、より丈が低く、無性生殖型は湿地の周辺部に生育し、より丈た高かった。この事実も、有性生殖型はストレス耐性的、無性生殖型は競争的であるというYahara(1990)の考えを支持した。ホウビシダ属については、有性生殖型と無性生殖型が知られているベネズエラ産のHymenoasplenium obtusifoliumについて、両者の分布を調査するとともに、両者の遺伝的変異量をアロザイムをマーカーとして比較した。有性生殖型はカラカスよりも東の低地多雨林に、無性生殖型はカラカスよりも西のより標高の高い場所の雲霧林に見られ、分布は重複しないことがわかった。しかし両者の生育環境の違いは顕著ではなく、病原体や競争のような生物的要因よりも温度などの物理的要因によってすみわけが生じている可能性が示唆された。予備的な遺伝的変異の比較の結果、有性生殖型・無性生殖型の間で顕著な変異量の差は見い出せなかった。これはYahara et al.(1990)が北アメリカのセイタカヒヨドリについて見い出した結果と一致し、有性生殖型の有利さを遺伝的変異量で説明する説を支持しない。以上の結果はいずれも「赤の女王仮説」を支持せず、むしろ有性生殖型が2倍体、無性生殖型が倍数体であることが、両者の基本的性質を決めているというYahara(1990)説を支持した。以上の結果は、当該年度に収集した資料にもとづく予備的な研究の成果であり、さらに詳細な研究は今後の課題である。海外調査としては、今後の研究に活用できる十分な資料が得られた点が最も大きな成果である。

以上の結果はいずれも「赤の女王仮説」を支持せず、むしろ有性生殖型が2倍体、無性生殖型が倍数体であることが、両者の基本的性質を決めているというYahara(1990)説を支持した。以上の結果は、当該年度に収集した資料にもとづく予備的な研究の成果であり、さらに詳細な研究は今後の課題である。海外調査としては、今後の研究に活用できる十分な資料が得られた点が最も大きな成果である。本研究は熱帯・亜熱帯地域において、有性生殖型から無性生殖型への進化がどの程度頻繁に起きているか、またそれはどのような条件で起きているかを明らかにすることを目的としている。この目的のために、メキシコ産のステビア属とベネズエラ産のチャセンシダ属を現地で探索・採集し、染色体・遺伝的変異・系統関係および生育環境を明らかにする。本年度はメキシコにおいて2度の現地調査を実施し、ステビア属について研究した。収集した資料について現在解析を進めているところであるが、予備的な研究結果から、有性生殖型は半砂漠地帯や湿地などの生育にストレスがかかる環境に生育し、無性生殖型は湿潤な森林地帯に分布するという傾向があることがわかった。この結果は、有性生殖型は病原体の早い進化に対抗する上で有利であり、従って病原体の多い湿潤地では有性生殖型が、逆に乾燥地では無性生殖型が多いはずであるというハミルトン仮説を支持せず、有性生殖型は2倍体であり、無性生殖型は倍数体であるために、草丈の高い競争的な種が少ないストレス環境において無性生殖型倍数体よりも有性生殖型2倍体が有利であるという矢原仮説を支持する。系統解析の結果、ステビア属の木本性の種群と草本性の種群を単系統群とみなすことはできず、近縁属も含めて分類学的再検討が必要であることがわかった。無性生殖型は、草本性の種群においてくりかえし進化していることがわかった。従来の考えによれば、無性生殖型は他殖性の祖先から派生するものとみなされているが、自殖性の種から無性生殖型が進化していることが示唆される例が発見された。この事例が事実ならば、無性生殖型が有利になる条件は、他殖のコストが不要という点以外の要因(おそらく倍数性)であると考えられる。
位相的場の理論と関連する幾何学

この研究プロジェクトにより、我々は、共形場理論、有限型位相不変量、曲面のモジュライ空間、周期積分の理論などにおいて、いくつかの結果を得ることができた。村上順は大槻知忠らと共同で、3次元多様体の普遍的な有限型位相不変量を構成することに成功した。この不変量は、ファインマングラフの空間に値をとるものとして、組み合わせ的に定義されるものであるが、河野俊丈らの研究により、有限型位相不変量と点の配置の空間のループ空間のコホモロジーとの関係が明らかにされた。森田茂之は、曲面のモジュライ空間の幾何学を位相的な観点から研究した。とくに、写像類群の重要な部分群であるトレリ群についての研究を遂行した。共形場理論は幾何学的には、曲面のモジュライ空間の上のベクトル束とその可積分接続の理論として定式化される。河野は、この接続のホロノミーとしてあらわれる写像類群の表現の構造を詳しく調べ3次元多様体の研究に応用した。また、清水勇二は、この接続を具体的に記述する方法を開発した。齋藤恭司による周期積分の理論は、位相的場の理論の立場から新た脚光をあびた。齋藤は、楕円形ルート系の理論を構築することにより、周期積分の理論をさらに発展させた。本研究は、位相的場の理論の確立を軸として、その成果を幾何学の広範な分野に応用することをめざしている。微分幾何学、位相幾何学、代数幾何学、表現論、数理物理などの分野の枠をこえた幅広い研究者の間の議論、情報交換を行った。とくに、本年度は、これらの研究者の相互理解のための、ワークショップを積極的に企画した。本研究の重要なテーマのひとつである、チャーン-サイモンズ摂動理論から得られる位相不変量の研究にあたっては、関西の結び目理論および3次元多様体の研究グループと連携して、研究を進め、ファインマン図形に対応して得られる一連の不変量を計算する手法を開発するとともに最近定義された大槻による有限型不変量との関連、さらには、曲面のモジュライ空間のコホモロジーとの関連を明らかにする研究が進行中である。また、研究グループの本年度の新しい成果として、グラスマン多様体のグロモフ-ウイッテン不変量と共形場理論における共形ブロックの次元との関係について新しい知見が得られた。また共形場理論のアーベル化を用いることにより、共形場理論のモノドロミ-表現をテ-タ関数の言葉で表すことが可能になり、それを用いて、ウイッテン不変量の摂動展開にあらわれる位相不変量の幾何学的意味に関する研究を進めた。本研究は、位相的場の理論を軸として、その成果を幾何学の広範な分野に応用することをめざしている。とくに、本年度は、これらの研究者の研究成果の発表と共同研究を促進するためのワークショップを積極的に企画した。チャーン-サイモンズ摂動理論から得られる位相不変量の研究にあたっては、関西の結び目理論および3次元多様体の研究グループと連携して、研究を進め、大槻による有限型不変量との関連、さらには、曲面のモジュライ空間のコホモロジーとの関連を明らかにする研究を行った。また、村上順によって、有限型不変量に対応した位相的場の理論が構成され、写像類群の表現が具体的に計算された。現在、森田茂之による、曲面バンドルの特性類の理論との関連についての研究が進行中である。本年度に得られた新しい成果として、組みひものバシリエフ不変量と点の配置の空間のループ空間のドラムコホモロジーとの関連を明らかにしたことがあげられる。また、対数微分形式の反復積分が組みひもの位相不変量を具体的に記述することができた。最近、吉田朋好によって、共形場理論のアーベル化を用いることにより、共形場理論のモノドロミー表現をテータ関数の言葉で表すことが可能になった。この手法を用いて、ウイッテン不変量の摂動展開にあらわれる位相不変量の幾何学的意味に関する研究を進めた。本研究は、位相的場の理論を軸として、その結果を幾何学の広範な分野に応用することをめざしている。

微分幾何学、位相幾何学、代数幾何学、表現論、数理物理などの分野の枠をこえた幅広い研究者の間の議論、情報交換を行った。とくに、本年度は、研究代表者が渡仏して,量子群と位相不変量についての国際研究集会でこれまでの成果を発表し,また,清水が京都大学において,弦理論と幾何学に関する国際ワークショップを企画するなど,国際的な研究交流を行った.本年度の成果として,点の配置空間のループ空間の幾何と有限型不変量との関連を明らかにしたことがあげられる.これにより,チャーン-サイモンズ摂動理論から得られるファインマングラフの空間に値をもつ位相不変量を,ある種の点の配置空間のループ空間のホモロジー類としてとらえることが可能になった.バシリエフ不変量の理論におけるウエイト系は,点の配置空間のループ空間のコホモロジー類としてとらえることができる.また,村上は,結び目の補集合の単体的体積と,ジョーンズ多項式の特殊値の漸近挙動についてのカシャエフ予想に関して重要な結果を得た.これは,位相的場の理論の枠組みの研究と,双曲幾何学との間に新たな関係を与えるものとして,今後の発展が期待されている.