hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
集光フェムト秒レーザーが蛋白質溶液および細胞に引き起こす非線形現象の制御

高強度の近赤外フェムト秒レーザーパルスを生体材料に集光すると、多光子吸収によりその集光点で爆発的な水の形態変化が誘起され、衝撃波およびキャビテーションバブルが発生する。本研究では、原子間力顕微鏡(AFM)を利用した新規な微小領域圧力測定方法を開発し、フェムト秒レーザーを生体試料に集光したときに発生する衝撃波およびキャビテーションバブルの時間的・空間的発展が調べられ、それを細胞や細胞内蛋白質の新しい制御・計測方法に利用する新しい方法論が考案された。高強度の近赤外フェムト秒レーザーパルスを水に集光すると、多光子吸収によりその集光点で爆発的な水の形態変化が誘起され、衝撃波およびキャビテーションバブルが発生する。細胞の70%以上の成分は水であり、同様の現象が生細胞内でも引き起こされる。本研究は、原子間力顕微鏡(AFM)を利用した新規な微小領域圧力測定方法を駆使し、フェムト秒レーザーを蛋白質溶液および細胞に集光したときに発生する衝撃波およびキャビテーションバブルの時間的・空間的発展を明らかにし、それを利用した単一細胞および蛋白質溶液の高度な制御方法の確立を目指す。高強度の近赤外フェムト秒レーザーパルスを水に集光すると,多光子吸収によりその集光点で爆発的な水の形態変化が誘起され,衝撃波およびキャビテーションバブルが発生する。本研究では,この衝撃波およびキャビテーションバブルの挙動を明らかにし,それらで細胞やタンパク質の新しい制御を実現することを目的としており,本年度は,これらが細胞に与える影響について明らかにするために下記の実験を行った。・フェムト秒レーザーが神経細胞の分化に与える影響の評価神経幹細胞のモデルとして使われるPC12細胞を用いて,フェムト秒レーザー誘起衝撃波やキャビテーションバブルが,細胞の分化に影響を与えないことを証明した。さらに,初代培養の神経細胞を,その活性を損うことなく,電極基板上にパターニングすることに成功した。・フェムト秒レーザーによる心筋モデル細胞の拍動制御心筋のモデルであるP19CL6細胞の近傍の培養液にフェムト秒レーザーを集光照射し,その挙動を調べた結果,その細胞の活性を損ねることなしに,その拍動を制御することに成功した。さらに,フェムト秒レーザーを照射できる倒立顕微鏡に原子間力顕微鏡(AFM)を組み込み,衝撃波やキャビテーションバブルを測定できる系を構築した。来年度からこの実験系を用いて,フェムト秒レーザー衝撃波およびキャビテーションバブルを定量化し,生細胞に与える影響を物理的な観点から明らかにしていく。本研究では、この衝撃波参よびキャビテーションバブルの発生過程で生じる過渡的な応力を原子間力顕微鏡(AFM)により検出できるシステムを構築し、その評価を行った。その詳細を下記に示す。・AFM探針の挙動観察フェムト秒レーザー誘起応力波により誘起されるAFM探針の揺れを、光テコにより四分割フォトダイオード(QPD)で検出した。次に探針をガラス基板に押しつけて、探針の変位とQPDの電位変化の関係を求め、応力波によるQPDの電位変化を探針の移動量に変換した。さらに探針のバネ定数から、力の変位を求めた。その結果、探針にはuN相当の力が瞬間的に加わっていることが明らかになった。・AFM探針の振動解析レーザー集光点で発生した応力波が球面波として伝搬すると仮定し、応力波がAFM探針を押す力をモデル化して解析した。AFM探針の運動は、粘性媒体中の片端固定のはりの曲げ振動として表され、そこに外力(応力波)が加わるというモデルで表される。このモデルを用いて実験結果として得られるAFM探針の過渡減衰振動を再現することができた。・細胞の接着力評価前年度から引き続きフェムト秒レーザー誘起応力波による細胞の引き剥がし実験を行い、この方法が細胞間の接着力の評価方法として有効であることを示した。来年度は、細胞に印加されるフェムト秒レーザー誘起応力波をモデル化し、細胞間接着力の定量評価をしたいと考えている。本研究では、この衝撃波およびキャビテーションバブルの発生過程で生じる衝撃力を原子間力顕微鏡(AFM)により検出できるシステムを構築し、その評価を行っている。本年度は、AFM探針の振動挙動を質点モデルに基づく運動方程式により解析し、レーザー集光点で発生する衝撃力を力積として評価することに成功した。細胞の引きはがしに必要なレーザー強度で発生する力積は、10^<-12>[Ns]オーダーであると見積もられた。

高速カメラによる観察結果より、探針に衝撃力が付加される時間はμsオーダーであり、これらの結果は、細胞がμsの時間にμNオーダーの力を受けたことを意味している。一般にレーザトラッピングで細胞に付加される力はpNオーダーであり、フェムト秒レーザーにより誘起される衝撃力により付加される力は、瞬間ではあるがその百万倍に相当することが明らかになった。さらに、AFM探針の代わりに、実験で用いた培養動物細胞を配置した幾何モデルを構築し、その時に細胞が受ける力を評価したの。動物細胞の培養系として、(i)神経細胞の神経軸策にマスト細胞が接着した系、(ii)血管内皮細胞に白血球が接着した系、(iii)上皮細胞がタイトパッキングした系を準備し、フェムト秒レーザーにより発生させた衝撃力を付加した細胞の引きはがし実験を行い、引きはがしのしきい値となるレーザー強度でその集光点で発生する衝撃力を見積もった。(ii)の血管内皮細胞と白血球の接着力については、これまでにCell force spectroscopyにより調べられており、その結果と相関のとれる力が、本手法で評価できていることを示した。(i)と(iii)の培養系における細胞間の接着力は、Cell force spectroscopyで評価することは不可能であり、本研究により初めてその接着力を定量評価することに成功した。高強度の近赤外フェムト秒レーザーパルスを水に集光すると、多光子吸収によりその集光点で爆発的な水の形態変化が誘起され、衝撃波およびキャビテーションバブルが発生する。本研究では、この衝撃波およびキャビテーションバブルの発生過程で生じる衝撃力を原子間力顕微鏡(AFM)により検出できるシステムを構築し、その評価を行ってきた。本年度は、フェムト秒レーザー誘起衝撃力をAFM探針により定量評価した結果を用いて、細胞に荷重される衝撃力の大きさをシミュレーションにより評価し、細胞と力の相互作用に関する理解を深めた。特に、血管内皮細胞に白血球が吸着した共培養系における血管内皮細胞と白血球の接着力の評価、タイトバッキングした上皮細胞の培養系における上皮細胞同士の接着力の評価を詳細におこなった。その結果、これらの培養系における細胞間の接着形態が全く異なるにも関わらず、同じ基準でそれらの接着力が評価できるという、これまでにない画期的な方法論の確立に至った。この成果は大きく評価され、主たる成果は米国アカデミー紀要(Proceedings of the National Academy of Sciences of USA)に掲載され、朝日、読売、産経など6社以上の新聞に報道された。さらに現在、この研究を発展させ、生体組織内の内部応力を定量評価するための新たな計測手法を確立していこうと考えている。生物の発生段階において、その形状形成の方向性はまず組織内の内部応力分布として反映される。AFM探針を生体組織にコンタクトさせて、そこに衝撃力を付加し、その後のAFM探針の振動挙動を解析することにより、従来になかった新しい生体組織の評価方法が確立できると考えられ、今後この方針でこの研究を発展させていきたいと考えている。
前頭側頭型認知症の病態における細胞ストレス関連翻訳機構の関与について

前頭側頭型認知症(FTD)は、前頭葉および側頭葉に選択的な神経変性をきたし、若年で発症し、人格変化や強い行動障害を伴うため、精神科的介入を要する例が多い。FTDの原因遺伝子であるC9orf72のGGGGCC異常延長リピートは、開始コドン非依存性の特異なメカニズムを介してジペプチドリピートタンパク(DPR)へと翻訳され、DPRは強い神経毒性を有する。ストレス応答タンパクの発現誘導に用いられる非定型的な翻訳機構がDPR産生にも関与するという仮説のもと、細胞のストレス応答下で選択的に誘導される翻訳機構とDPR産生の関係の詳細を明らかにする。これによりFTDの新規治療標的の同定を目指す。
ヘノロジー概念に基づく形而上学史の構築‐哲学史のグランド・セオリーをめざして‐

今年度は、引き続きヘノロジー概念による西洋哲学史の見直し作業として、とりわけプラトン哲学の新しい解釈の可能性を探った。またプラトン解釈をめぐって現れてきている諸解釈を英米独にわたってトレースした。具体的にはプラトン解釈上議論が多い『ティマイオス』篇に取り組み成果を得た。プラトンがこの作品に与えた『国家』篇の翌日に行われた対話という設定の意義を生かすことでこの作品の性格と目的を明らかにすることができるという見通しのものに、この作品で繰り広げられるコスモロジーを『ソクラテスの弁明』『クリトン』『パイドン』という一連の作品におけるテーマの展開としてとらえることができることを明らかにした。『国家』篇および『ティマイオス』篇を視野に取り入れることでいわゆるソクラテス四書の狙いを確定することができるというのが、得られた見通しである。このテーマは近世哲学史と直結している。シェリングの最初期の草稿『ティマイオス・ノート』はカントによって『ティマイオス』篇を解釈する試みであり、プラトン・カント・シェリングをヘノロジーの観点から眺めることでコスモロジーとして一本につないでとらえることが次なる課題として浮かび上がってきた。カント解釈上ではヘノロジカルな観点からの解釈を『純粋理性批判』にとどまらずに批判前期の著作である『感性界と叡智界の形式と原理』に及ぼすことに成功した。これによってカントという哲学者の全体にわたりヘノロジーの観点を浸透させることができるという見通しを得た。またスピノザ、ライプニッツ、ジェンティーレなど従来から逐次ヘノロジカルな解釈を加えてきた哲学者たちに関してもその解釈を立証する成果が得られた。本研究は二つの面をもっている。一つは、ヘノロジー概念そのものの形成であり、今ひとるはそれに基づく西洋形而上学史の見直しである。現在までヘノロジー概念の形成に関してはある程度の成果が得られた。しかし、この概念は哲学史を理解するための研究概念であって、絶えず具体的な哲学者との対話において成長させねばならない。どれくらいの射程を持ちうるかがヘノロジー概念には問われているからである。本年度の成果としては特に従来のようなオントロジー(存在論)との対比におけるヘノロジーにとどまらず、新たにコスモロジー(宇宙論)としてのヘノロジーという観点が得られたことが大きな収穫である。このことによって、上述した通り、本研究にとっての出発点であるカント『純粋理性批判』および『遺稿』の解釈がコスモロジーとの関係付けがプラトンおよびシェリングを媒介することによって展開し得ることとなった。これはいまだに全貌が解明されないままである『遺稿』の新解釈の可能性を示唆するものである。上述のように、ヘノロジーの観点からの形而上学史研究にとっては古代哲学においてどれくらい掘り下げることができるか、ということがポイントであることがますます明らかとなってきた。とりわけ、プラトンのイデア論に対してヘノロジーから照明を投げかけることによって従来バラバラにされがちであったイデア論、プシュケー概念、国家論を貫く形での解釈を試みることが許されると判断を下した。このため、今後は古代哲学に関してもウエイトを加えて研究を推進したい。そのことが同時に近世哲学史の解釈において実り豊かなものであることが明らかとなったからである。特に最初期のシェリングがプラトンの『ティマイオス』篇研究に腐心したことは決定的事実であり、シェリングはプラトン解釈のためにカント以外のリソースを必要としていないことは驚くべきことである。これはプラトンとカントがヘノロジーの形態論において位置づけられる哲学者であることを更に立証したと考える。これに基づき、いわゆるドイツ観念論に対してもヘノロジーがどの程度新しい観点を生み出すかという問題に今後は注力していきたい。近世哲学史上の代表的哲学者たちの解釈に関してヘノロジーの観点の浸透を図るという目的に関しては以下のような成果が得られた。1デカルトは『精神指導の規則』を重視することによって『純粋理性批判』のカントと一体化しヘノロジーの系譜に位置付けられる、2スピノザはカントの『遺稿』との密接な連関のうちに置かれることで相互に解明し合う面を有している、3ライプニッツはスピノザとヘーゲルをブリッジしつつカントとの対比においては近世的ヘノロジーのもう一つの選択肢を示している、4ヘーゲルは「系列の自己救済」というヘノロジカルな性格を有する点においてハイデガーのヘーゲル批判にもかかわらず連関する面を持つ、5西田幾多郎の弁証法が「場所的弁証法」として成立しなければならなかった理由は西田が「形而上学序論」において受容したヘノロジーの系譜を参照することで理解できる以上である。さらに得られた成果としては、いわゆる形而上学的な性格を有する上記の哲学者たちのみならず、一見したところではヘノロジーとは無縁であるかのように見える哲学者、例えば古代のストア派や近世のヒュームにおいてもヘノロジーの伏在を認めることができ、この点を考慮に入れることでこれらの哲学者たちに関する理解を深めることができることが明らかとなった。例えばヒュームはヘノロジーに照らすとその否定神学的な面を表すのであるし、ストア派のコスモポリタニズムはヘノロジカルな論理構造を秘めている。昨年度は本研究の核心であるヘノロジーの概念を西洋哲学史全体に拡張することに主として労力を投入した。ヘノロジーの概念はもともと古代哲学史研究上の概念として開発されたものであるが、本研究の出発点はそれがカント哲学を理解するうえでも有効であることの発見であった。その後近世哲学上の諸哲学者たちにおいてもこの概念で彼らの理論構造を捉えることができることが見いだされ、その実証に携わってきた。

これについては一定の成果が得られたと考えている。また同時に西田幾多郎と田邊元を中心とする日本哲学史上の諸哲学者の研究にもヘノロジーは有効な観点となることが明らかとなり、ヘノロジーのもつ広大な射程が明らかにされた。こうして得られた新しいヘノロジーの概念を用いて哲学史の全体をもう一度見直すという作業が必要とされる段階を迎えたのが昨年度の状況であった。このような視点の一端は昨年9月に行われた新プラトン主義協会での招待講演において提示され、出席者から好意的な反応を得たと考えている。そこで以上のような研究経過を「オントロジーからヘノロジーへ」という図式において捉え、西洋哲学史における古代・中世哲学史から近世哲学史への移行という時代区分の基準として集約するという課題が浮かび上がってきたのが現在の状況である。本来の目的であるヘノロジー概念による形而上学史の再構築という目的のため、さらに視野の拡大と深化が必要であり、また可能であることが明らかになってきた。これが現在までの進捗状況である。西洋哲学史の全局面へと波及せざるを得ない本研究の特性からして本年度は同時並行でいくつかの分野を扱うこととなった。1ヘノロジー概念の哲学史的基礎付けという作業の遂行において、特にギリシア哲学にさかのぼってこの概念の射程をはかる試みに注力した。すなわちソクラテス以前の哲学者たちに関して残されている断片を分析しヘノロジーという視角から解明する試みを能う限り行った。2この方面は現在のところ初歩的段階にとどまってはいるが、ヘラクレイトスやアナクシマンドロス、デモクリトスについてヘノロジーを用いて解明できる面があることを確認した。またエレアのゼノンののパラドックスと呼ばれるものについてもヘノロジーの観点からの読み直し作業を進めた。さらにプラトンの『パルメニデス』に関してテュービンゲン学派の所説をヘノロジーを用いて再評価することに着手した。4別分野への発展としては、ヒュームをヘノロジカルに読む試み、および三浦梅園の条理学をヘノロジーに対する有力な対抗馬としての二元論の形態として読み解く新しい構想に着手した。上のような研究の進展に伴いヘノロジー概念が持つ包摂力が大きいことが明らかとなったことに伴い、上記のような哲学史的研究にとどまらず、多様な形態におけるヘノロジーとその統一性を解明するためには「ヘノロジー原論」とも言うべきものが必要であることが自覚されてきた。これにこたえるための研究も準備中である。さらに、ヘノロジーを隠蔽する役割を哲学史において果たしたオントロジーの出発点である第2スコラ哲学の母体であるトレント公会議に関するアドリアーノ・プロスぺリの書籍に「アドリアーノプロスぺリ教授について」と題する序文を寄稿した1ヘノロジー概念の展開可能性と基礎づけを古代哲学および中世哲学を視野に入れた哲学史の全体にわたって試みること。2カント、スピノザ、ライプニッツを中心とする西洋近世哲学史の諸哲学者において様々な形態と局面に現れているヘノロジーを跡付け、ヘノロジー史観の一層の浸透をはかること。3西田幾多郎・田邊元・高橋里美・務台理作
心不全患者の単球TNF-α(Tumor Necrosis Factor)産生におけるC-readive protein(CRP)の関与

単球上に発現する組織因子(TF;Tissue factor)は重要な外因系因子であり、血栓形成に深く関与している。一方、C-Reactive Protein(CRP)は急性炎症、膠原病、癌患者にて上昇し、単球上のTF活性を著明に上昇させ、炎症性サイトカインであるIL-6、IL-1β、TNF-α等を誘発する。最近、CRPが急性冠症候群(ACS;Acute coronary syndrome:急性心筋梗塞、不安定狭心症、心臓突然死)患者において上昇し、予後と相関関係があること、冠動脈粥腫内に多数存在し、動脈硬化症の程度と良く相関することより、CRPと血栓形成との関係が注目されている。今回我々は、CRPのTNF-α及び心不全への関与を研究する前に、以下の研究をおこなった。対象は健常人42例(男22例、女20例、平均年齢64歳)、安定狭心症(2ヶ月以内に発作回数や程度が変化せず、冠動脈造影にて90%以上の狭窄を有する)患者38例(男25例、女13例、平均年齢66歳)。末梢血より、単核球(PBMC)を抽出し、無刺激下(Control)、10μg/ml CRP(CRP)とともにincubationし、単球TF活性値(MPCA)をOne-stage clotting assayにて測定し、PBMC10^6個あたりで表示(mU TF/10^6PBMC)。1.Control及び、CRP刺激時の狭心症群のMPCAは健常者群に比して有意に高値(Control;122±11 vs 73±4;p<0.01)、(CRP;2255±147 vs 1754±181;p<0.05)。2.狭心症群において、平均2.2年経過中にACS(急性心筋梗塞2例、不安定狭心症8例)に進展したACS(+)患者10例、進展せず安定していたACS(-)患者28例の2群に分類。3.ACS(+)、ACS(-)患者の2群間で、臨床背景、血清脂質、空腹時血糖値、薬物療法、冠動脈造影上の病変枝数、左室駆出率に差を認めなかったが、CRP刺激時のMPCAはACS(+)群で、ACS(-)群に比して有意に大(3170±279 vs 1928±125;p<0.005)。単位;Mean±SEM;mU TF/10^6PBMC。以上より安定狭心症患者において末梢単球組織因子活性は健常者に比して上昇しており、CRPが急性冠症候群発症に関与していることが示された。かかる結果をふまえて、心不全患者(特に虚血性心疾患にもとずく)におけるCRPの炎症性サイトカインTNF-αへの関与を検討する予定である。
縮環系有機半導体を基盤とする高機能有機トランジスタの開発

有機トランジスタは柔軟、大面積、低価格な電子デバイスへの応用が期待され、近年活発に研究がおこなわれている。本研究では縮環系有機半導体に注目し材料開発研究を行った。ペンタセン誘導体、フルオランテン誘導体、クリセン誘導体などの種々の新規トランジスタ材料を用いて、塗布型、蒸着型、単結晶型のトランジスタ素子などを作製し、その性能を評価した。本年度は初年度であるため、新規トランジスタ材料の開発を重点的に行った。縮環系可溶性材料の開発インクジェットなどの印刷技術を用いて有機トランジスタ素子を作製可能にするためには、高性能な印刷塗布型のトランジスタ材料の開発が不可欠である。重カルコゲン原子を含む縮環系π共役化合物を基盤に、可溶性基を導入した化合物群を開発した。本年度は高分子系ではなく、低分子系の可溶性トランジスタ材料を開発した。また、可溶性基と共に、電子吸引性基を導入することで、印刷・塗布可能なπチャンネルトランジスタ材料の開発にも成功した。縮環系蒸着・単結晶材料の開発実用面では印刷・塗布系の材料の開発が望まれているが、基礎を理解するためや学術的観点からは、蒸着・単結晶系の低分子化合物の研究も必要である。2つ又は3つのπ共役オリゴマーをケイ素で架橋したσ-π共役系のトランジスタ材料の開発を行った。他に例のないユニークな化合物群であり、次年度以降、光応答性のトランジスタ材料として試験を行う予定である。また、ペンタセン誘導体についても液晶基を導入したものについて複数個新規トランジスタ材料を開発した。気相法により単結晶(数mm)になることも確認しており、単結晶トランジスタへの展開を行っている。次年度は、上記化合物のデバイス特性を精査し、さらなる高性能材料開発への指針とする。本年度は昨年度に引き続き、新規有機トランジスタ材料を開発するとともに、デバイス化・評価と新しい素子構造の開発に着手した。(I)材料開発:(1)アセン系トランジスタ材料:ペンタセン、クリセンなどを中心骨格に据え、周辺置換基としてアルキル基、パーフルオロアルキル基、フェニル基などを導入した化合物群を20種類程度新規化合物として開発した。導入する置換基によって、液晶性の付与、p型、n型の制御が可能であることが確認された。(2)含ヘテロ縮環系化合物:含ヘテロ縮環系コアを3種類考案した。また、周辺置換基を10種類程度バイリエイションを持たせ、20種類の新規含ヘテロ縮環系化合物を開発した。また、中心骨格に含まれる硫黄を酸化しn型化させた化合物についても合成を試みている。全く新しい、基本骨格であり次年度に向けて、開発を行う。(II)デバイス化・評価と新素子構造の開発:(1)デバイス化と評価:上記で合成した化合物について、真空蒸着法、塗布法、単結晶法などの手法を用いてトランジスタ素子を作製し評価を行った。クリセン系の化合物で移動度1cm^2/Vsとアモルファスシリコンを凌ぐ性能を示すことが判明した。(2)素子構造の開発:2重絶縁層を持つ、新たな素子構造の開発を行った。従来のSiO_2単層絶縁膜と比べて、5-10倍程度の移動度を示すポテンシャルがあることが判明した。本年度は、本研究の最終年度であるため、昨年度までに開発した材料群の評価を踏まえ、新規有機トランジスタ材料の開発と素子開発を行い3年間の総括を行った。(I)材料開発(1)アセン系有機半導体:昨年度までの研究で優秀であると評価された、クリセンなどの代表的アセン系構造を中心骨格に据え、周辺置換基としても共役環状基などを導入した化合物群の開発を行い、単結晶用材料の他にも塗布用のトランジスタ材料の開発を行った。(2)含ヘテロ縮環系化合物:チエノチオフェンの中心骨格の拡張や種々の異性体の検討を行った。印刷用材料として数種類の可溶性・液晶性材料の開発に成功したと共に、n型の含ヘテロ縮環系化合物も新たに開発した。(II)デバイス化・評価(1)分子配列制御:有機トランジスタの性能向上には、素子上でのトランジスタ材料の分子配列制御が極めて重要となる。本年度は「延伸」の手法を用いトランジスタ材料の配列制御を行った。ポリマーフィルムを保持材料としその上にトランジスタ材料を塗布・延伸することにより分子配列制御をおこなうことに成功した。配列制御をおこなうことにより数倍の移動度の向上が確認された。(2)デバイス開発:上記(I)で開発した化合物群について実際にトランジスタ素子を作製し、キャリア移動度、応答速度、大気安定性などのトランジスタ特性の評価を行った。単結晶素子で移動度が2cm^2/Vsを超える極めて優秀な有機トランジスタの開発に成功した。
明確な応力履歴を有する均質な不飽和供試体の作製方法とその変形・強度に関する研究

(1)均質な不飽和供試体を簡便に作製するため,水分保持特性試験に用いられてきた加圧膜法を用いる方法を提案し,その有用性と限界を調べた.数種類のメンブランフィルターの中から,孔径2μmのセルロースアセテートタイプのものを採用した.その空気侵入値は24kPaであり,砂,シルト,粘土の供試体に対して水分保持特性試験を行なったところ,どの供試体に対しても加圧板法とほぼ同じ特性曲線を得た.しかし長期試験には適していないことがわかった.加圧膜法によって作製した供試体各部の含水比を調べた結果,そのばらつきは少なく,十分均質な供試体が得られていることが確認できた.(2)供試体作製容器は,当初,供試体4本分を一度に作製できる内径170mmのものを使用していたが,低塑性土では取り扱いが困難な場合があり,供試体1本分を作製する内径75mmの小型のものを製作し,使用したところ良好な結果を得た.現在ではもっぱらこちらを使用する状況である.(3)加圧膜法による供試体作製は,予圧密法では自立困難な低塑性土に対して有効であり,供試体作製後吸水させることによって,良質の飽和供試体を得ることができる.(4)サクション履歴の有無による飽和供試体の圧密非排水三軸圧縮挙動への影響について調べた結果,強度線は両者で同じとみなせるが.有効応力経路はサクション履歴のあるものの方が立っていて過圧密土の経路に類似しており,サクションが擬似過圧密的な効果をもつことがわかる.パラメーターX=1として有効応力経路から求めた不飽和土の強度線を描いてみると,せん断抵抗角はサクションによらずほぼ一定値であるが,見かけの粘着力項はサクションが大きいほど大きい.(5)一軸圧縮試験供試体が何らかの原因(かく乱)によって不飽和になった場合を想定して,不飽和供試体に対して,三軸試験機を用いて,供試体の体積変化とサクションをも測定できるようにした一軸圧縮試験を行なった.一軸圧縮試験はせん断速度が大きいことから非排水条件下にあるが,吸排気により無視できない大きさの体積変化を生じ,体積一定とは程遠い状況にあることがわかった.(1)均質な不飽和供試体を簡便に作製するため,水分保持特性試験に用いられてきた加圧膜法を用いる方法を提案し,その有用性と限界を調べた.数種類のメンブランフィルターの中から,孔径2μmのセルロースアセテートタイプのものを採用した.その空気侵入値は24kPaであり,砂,シルト,粘土の供試体に対して水分保持特性試験を行なったところ,どの供試体に対しても加圧板法とほぼ同じ特性曲線を得た.しかし長期試験には適していないことがわかった.加圧膜法によって作製した供試体各部の含水比を調べた結果,そのばらつきは少なく,十分均質な供試体が得られていることが確認できた.(2)供試体作製容器は,当初,供試体4本分を一度に作製できる内径170mmのものを使用していたが,低塑性土では取り扱いが困難な場合があり,供試体1本分を作製する内径75mmの小型のものを製作し,使用したところ良好な結果を得た.現在ではもっぱらこちらを使用する状況である.(3)加圧膜法による供試体作製は,予圧密法では自立困難な低塑性土に対して有効であり,供試体作製後吸水させることによって,良質の飽和供試体を得ることができる.(4)サクション履歴の有無による飽和供試体の圧密非排水三軸圧縮挙動への影響について調べた結果,強度線は両者で同じとみなせるが.有効応力経路はサクション履歴のあるものの方が立っていて過圧密土の経路に類似しており,サクションが擬似過圧密的な効果をもつことがわかる.パラメーターX=1として有効応力経路から求めた不飽和土の強度線を描いてみると,せん断抵抗角はサクションによらずほぼ一定値であるが,見かけの粘着力項はサクションが大きいほど大きい.(5)一軸圧縮試験供試体が何らかの原因(かく乱)によって不飽和になった場合を想定して,不飽和供試体に対して,三軸試験機を用いて,供試体の体積変化とサクションをも測定できるようにした一軸圧縮試験を行なった.一軸圧縮試験はせん断速度が大きいことから非排水条件下にあるが,吸排気により無視できない大きさの体積変化を生じ,体積一定とは程遠い状況にあることがわかった.(1)均質な不飽和供試体を簡便に作成するため,水分保持特性試験に用いられてきた加圧膜を用いる方法を提案し,その有用性と限界を調べた.いくつかのフィルターを試用した結果,孔径2μmのセルロースアセテートタイプフィルターを採用した.その空気侵入値は24kPaであり,砂,シルト,粘土の供試体に対して水分保持特性試験を行ったところどの供試体に対しても,加圧板法とほぼ同じ特性曲線を得た.しかし長期試験には適していないことがわかった.加圧膜法によって作成した供試体各部の含水比を調べた結果,十分均質な供試体が得られていることが確認できた.(2)加圧膜法による供試体作成は,予圧密法では自立困難な低塑性土に対して有効であり,供試体作成後吸水させることによって,良質の飽和供試体を得ることができる.

(3)サクション履歴の有無による飽和供試体の圧密非排水三軸圧縮挙動への影響について調べた結果,強度線は両者で同じと見なせるが,有効応力経路はサクション履歴を有するものの方が立っており,過圧密的な効果が現れていることがわかった.パラメーターχ=1として有効応力経路から求めた不飽和土の強度線を調べると,せん断抵抗角はサクションによらずほぼ一定値であるが,見かけの粘着力項はサクションが大きいほど大きくなることがわかった.ここでもサクションは過圧密的な効果をもたらす結果となった.(4)一軸圧縮試験の供試体が何らかの原因(かく乱)によって不飽和になった場合を想定して,不飽和土の一軸圧縮試験を行った.ただし三軸試験機を用い,セル水の出入りによって供試体の体積変化を測定し,またサクションを測定する.非排水であるが排気条件なので,不飽和供試体の一軸圧縮中にかなりの体積変化(少し収縮の後大きく膨張)を生じ,体積一定とはほど遠い状況にあることがわかった.(1)均質な不飽和供試体を簡便に作成するため,水分保持特性試験に用いられてきた加圧膜を用いる方法を提案し,その有用性と限界を調べた.いくつかのフィルターを試用した結果,孔径2μmのセルロースアセテートタイプフィルターを採用した.その空気侵入値は241kPaであり,砂,シルト,粘土の供試体に対して水分保持特生試験を行ったところどの供試体に対しても,加圧板法とほぼ同じ特性曲線を得た.しかし長期試験には適していないことがわかった.加圧膜法によって作成した供試体各部の含水比を調べた結果,十分均質な供試体が得られていることが確認できた.(2)加圧膜法による供試体作成は,予圧密法では自立困難な低塑性土に対して有効であり,供試体作成後吸水させることによって,良質の飽和供試体を得ることができる.(3)サクション履歴の有無による飽和供試体の圧密非排水三軸圧縮挙動への影響について調べた結果,強度線は両者で同じと見なせるが,有効応力経路はサクション履歴を有するものの方が立っており,過圧密的な効果が現れている.パラメーターX=1として有効応力経路から求めた不飽和土の強度線を調べると,せん断抵抗角はサクションによらずほぼ一定値であるが,見かけの粘着力項はサクションが大きいほど大きい.(4)一軸圧縮試験の供試体が何らかの原因(かく乱)によって不飽和になった場合を想定して,三軸試験機を用いて不飽和供試体(人工試料と千曲川旧河道シルト)の一軸圧縮試験を行った.供試体の体積変化とサクションも測定した.非排水であるが吸排気によりかなりの体積変化(少し収縮の後大きく膨張)を生じ,体積一定とはほど遠い状況にあることがわかった.
九州地方の局地風循環の研究

本研究では、八代海に面する八代平野全域にわたるスケールで観測を行い、沿岸地域の大気運動に影響する海陸風の解析を試み、その特徴を明らかにすることを目的とした。観測実施日は昭和60年8月6日午前6時から翌8月7日午前10時30分までであった。全般的な気象状況としては、九州南海上に台風が接近していたがほぼ穏やかな晴天で強風等の異常は認められなかった。しかし夕立のため1・2回欠測にせざるを得ない観測点もあった。観測場所は熊本県八代市およびその北部地域で、内海的な八代海と背後に山岳を控えた平胆な平野部から成る。ここに5つの観測点を設置し、係留気球により気圧・気温・湿度・風向・風速の5要素を地上から700m上空まで、約50m間隔で測定した。測定は1時間30分毎とし、気球浮揚時には地上における気圧をアネロイド気圧計で、気温・湿度をアスマン型温湿計で測定した。観測データは、1測定高度につき時間平均した後、空間・時間補間して確定データを作成した。このデータより、海風の風向時間帯はほぼ午前6時頃から午後78時頃までと思われる。しかし、海風時間帯は断続的であり陸風との区別がつきにくい場合があった。これより八代の海陸風を特徴づけているのは、背後の山岳地域の山谷風であると考えられる。局地風循環の数値シミュレーションでは、先ず1次元モデルで風の日変化・斜面角と位相の関係などを調べた。その結果斜面では境界層が非常に薄くなり、また位相は早くなるという特徴があり、観測結果の物理的解釈ができるように思われる。さらに2次元モデルで海陸風と斜面の関係を調べたが、斜面の長さの有限性がより現実的な結果をもたらした。
移動ユーザによるWWW埋め込み型異種情報資源のビュー統合に関する研究

近年、複数の自律的な組織によって管理されたWWW埋め込み型情報資源のネットワークが普及するにつれ、それら情報源を移動ユーザが自分の携帯端末を通してアクセスする状況が増えている。本研究では、このような状況において、移動ユーザが自分の持つPDA上で直接的にWWW情報源の統合を行う機構(ナビゲーション型統合)を提案している。提案した統合方式では、WWW情報源のサービス提供機能はリンクとして抽象化され、WWW情報源の出力コンテンツの対応データ項目から別のWWW情報源のサービスを呼び出す形で統合が行なわれる。平成12年度には、平成11年度に構築したナビゲーション型統合を行うデータモデルの定義と基本システムを拡張し、その適用範囲を広げた。すなわち、従来から提案してきた異種データの競合解決の機能を、複数の異るネットワーク環境上で行えるように拡張した。また、取り扱い可能なWWW情報源の範囲を、半構造文書やJavaアプレットおよびCGI機構のサーバ機能のみから、実行可能コードを含むユーザインタフェース部分にまで広げた。これによって、ナビゲーション型統合の実体化の途中であっても、ユーザとの対話処理が可能になることが可能となった。上記の方式に基づいて、本システムを実働させる試験環境を構築し、いくつかの典型的な移動ユーザ利用環境の下で評価を行なった。特に、移動ユーザの位置に依存したコンテンツを提供するような情報源を複数用意し、これらを用いて位置依存のコンテンツの統合をユーザの携帯端末上で指示できるようにした。これらの成果により、移動ユーザによる情報源利用環境において提案方式が有用であることを確認した。従来、情報源の統合に関する研究は主にデータベースビューに見られるような静的な統合であった。すなわち、それらは、動的な情報サービス機能、例えば、ユーザの位置に応じて異る内容を提供する、というようなWWW情報源には適用不能であった。本研究では、これら動的機能を含む幅広い範囲のWWW情報源を対象に、それらのサービス提供機能をリンクとして抽象化し、別のWWW情報源の出力コンテンツの対応データ項目からの参照を可能にする、という手法を用いることを提案し、これを「ナビゲーション型統合」と呼んでいる。平成11年度は、ナビゲーション型統合を行う諸モデルの定義と基本システムの構築を行い、さらに、統合可能なWWW情報源の範囲を、半構造文書、Javaアプレット、CGI機構の3つに拡張した。その上で、移動ユーザによる利用に適したWWW情報源として、位置依存の情報コンテンツを提供するものを複数用意し、それらの間のナビゲーション型統合を移動端末上のみで行えることを確認した。平成12年度には、従来から提案してきた異種データの競合解決を移動端末上のみで適切に行えるよう言語モデルを改良し、かつ、本システムをより広域の移動ユーザ利用環境で評価することを目的とする。
骨膜シートの骨髄細胞局所誘導能の増強は骨再生効果の飛躍的向上につながる

我々は骨膜細胞由来の培養人工骨:骨膜シートを用いた歯槽骨再生療法の研究を進めてきた。細胞移植による歯槽骨再生療法では、移植細胞が直接骨形成を行い骨となること念頭に長年研究がなされてきた。しかし、近年これとは反対に移植細胞が放出する増殖因子・サイトカインが元来からの骨治癒を補助・増強するという移植細胞の間接的な再生作用も報告されてきている。本研究では後者の間接的作用に焦点を当て、骨膜シートの放出する増殖因子・サイトカインが局所に骨髄細胞を誘導し骨再生を促進させるという仮説を検証する。これを通してより高い骨再生能を持つ骨膜シートの調製法を開発し、より予知性の高い治療法へのステップアップを目指す。平成27年度は、骨膜シート作製のための初期の段階である骨膜細胞の培養を実施。新規の培養法として培地の違いによる細胞の性質の変化を検証するとともに、これまでの骨膜シートを継代してさらに移植細胞を大量に調整するための疑似的な骨膜シートの開発・試作も行っている。また、調整した培養細胞を移植する実験動物として計画書に記載した骨髄細胞をGFP標識したマウスの作成も開始。現時点でキメリズム確認できており順調に進行している。27年度が最終年度であるため、記入しない。
胃癌のバイオマーカーによるリスク層別化キットと低分子抗癌剤の開発

StageII/III胃癌根治切除後の再発リスク層別化マーカー検索では,まずマーカーの候補検索を定量PCR法および探索的プロテオミクスにて行い,合計16の候補を同定した。次にこれらのマーカー候補について,tissue microarrayを用いた免疫染色でその発現を検討した結果,SPARC, EZH2, ERBB2, p53の4つのタンパクの組み合わせによる再発リスクの層別化が可能であった。KIAA1199をターゲットとした低分子抗癌剤の開発では,胃癌細胞に対する抗腫瘍効果の検討により12種類に絞り込まれ,胃癌に対する5-FUとの併用効果を検討した結果,一つの薬剤で相乗効果が確認された。われわれは横浜市立大学付属病院における外科手術で得られた胃癌組織と近接正常粘膜のペアの凍結検体からmRNAを抽出してStage 2・3胃癌の根治切除後のリスク層別化マーカー検索を進め,10種類のマーカー候補を同定した。次に神奈川県立がんセンターの凍結検体を用いて再現性を検証した結果,3種類の遺伝子(KIAA1199, SPARC, INHBA)の再現性が得られた。これらの予後不良因子のうち,KIAA1199はS-1の補助化学療法を施行したStage 2・3胃癌においても予後不良因子であったことから,KIAA1199を胃癌細胞でノックダウンした結果,KIAA1199が増殖能および浸潤能に強く関わり,さらに5-FUに対する耐性因子であることを発見した。そこでこれらの成果をもとに,バイオマーカーを用いた胃癌の再発リスク層別化キットの作成を目標とし,約1000症例のStage2・3胃癌の組織アレイを作成して免疫染色をおこなった。またKIAA1199をターゲットとした低分子抗癌剤の開発を目標とし,約1000種類の低分子抗癌剤候補の設計をおこなった。2つの異なるコホートである横浜市立大学附属病院と神奈川県立がんセンターのStage II/III胃癌症例の凍結検体を用いて127遺伝子の発現量を測定し,再現性を有するリスク層別化マーカー候補として同定されたSPARC, INHBA, KIAA1199について,上記と異なるコホートのStage II/III胃癌より作成された約1000症例のtissue microarrayを用いた免疫染色を行い,StageII/III胃癌根治切除後のリスク層別化の可能性を検討したが,上記3つのタンパクでは,単独,組み合わせともに有意にリスク層別することはできなかった。KIAA1199をターゲットとした低分子抗がん剤の開発では,設計した低分子抗がん剤候補のコンパウンドの抗腫瘍効果について,二つの胃癌細胞株(MKN-45,MKN-74)を用い,MTT assayにてスクリーニングを行った。その結果,抗腫瘍効果を有する低分子抗がん剤候補として12種類のコンパウンドが同定された。2つの異なるコホートである横浜市立大学附属病院と神奈川県立がんセンターのStage II/III胃癌症例の凍結検体を用いて127遺伝子の発現量を測定し,再現性を有するリスク層別化マーカー候補として同定されたSPARC, INHBA, KIAA1199について,上記と異なるコホートのStage II/III胃癌より作成された約1000症例のtissue microarrayを用いた免疫染色を行い,StageII/III胃癌根治切除後のリスク層別化の可能性を検討した。しかし,上記3つのタンパクでは,単独,組み合わせともに有意にリスク層別することはできなかった。現在,胃癌に対する既存の薬剤との組み合わせによる相乗効果について検討中である。本研究で,当初リスク層別化候補として同定されたSPARC, INHBA, KIAA1199では,単独,組み合わせ共にStageII/III胃癌の再発リスクを有意に層別化することはできなかったため,遺伝子およびタンパクレベルでリスク層別化候補について再検索を行った。タンパクレベルの検索では,対象症例をT4a Nx M0,StageIII胃癌で根治切除後にS-1の補助化学療法を施行した症例に限定し,5年以上無再発・生存中の症例12例(無再発症例)と,3年未満で再発・死亡した症例12例(再発症例)の各胃癌組織からタンパク質を抽出し,液体クロマトグラフィー質量分析を用いた探索的プロテオミクス解析を行い,無再発症例と再発症例間で,max fold change>2かつAnova (P)<0.001で発現に有意差を認めるタンパク質を探索した結果,4つのタンパク質:SPARC, CLC, PRG2, PRG3がリスク層別化マーカーの候補として同定された。以上のマーカー候補について,tissue microarrayを用いた免疫染色にてその発現を検討すると,SPARC, EZH2, ERBB2, p53の組み合わせで再発リスクを層別化(P<0.0111)することが可能であった。KIAA1199をターゲットとした低分子抗癌剤の開発では,12種類に絞った低分子抗癌剤候補を用い,胃癌に対する既存の薬剤との併用効果をchou talalay法で検討した結果,一つの低分子抗癌剤で5-FUとの相乗効果が確認された。StageII/III胃癌根治切除後の再発リスク層別化

マーカー検索では,まずマーカーの候補検索を定量PCR法および探索的プロテオミクスにて行い,合計16の候補を同定した。次にこれらのマーカー候補について,tissue microarrayを用いた免疫染色でその発現を検討した結果,SPARC, EZH2, ERBB2, p53の4つのタンパクの組み合わせによる再発リスクの層別化が可能であった。KIAA1199をターゲットとした低分子抗癌剤の開発では,胃癌細胞に対する抗腫瘍効果の検討により12種類に絞り込まれ,胃癌に対する5-FUとの併用効果を検討した結果,一つの薬剤で相乗効果が確認された。1)バイオマーカーを用いた胃癌の再発リスク層別化キットの開発研究では,最も臨床的に実現性が高いと考えられるホルマリン固定パラフィン包理切片を用いた免疫染色によるリスク層別化を考え,2つのハイボリュームセンターの約500症例ずつ,合計1000症例のStage 2・3胃癌の組織アレイの作成を行い,マーカー候補の免疫染色をおこなった。2) KIAA1199をターゲットとした低分子抗癌剤の開発では,Super Computerを用いてKIAA1199の分子構造を標的とした約1000種類の低分子抗癌剤候補の設計をおこなった。バイオマーカーを用いた胃癌の再発リスク層別化キットの開発研究では,リスク層別化タンパク候補を再検索して13種類の候補タンパクについて約1000症例のtissue microarrayを用いた免疫染色を行った。現在,Stage II/III胃癌根治切除後のリスクを層別化しうるタンパクの組み合わせについて検討中である。さらに,プロテオミクスを用いたアプローチからもリスク層別化タンパクを探索する目的で,「3年未満で再発死亡したStageIII胃癌症例12例」と,「5年以上無再発生存症例12例」を用いて探索的プロテオーム解析を施行する。KIAA1199をターゲットとした低分子抗がん剤の開発では,抗腫瘍効果を有する低分子抗がん剤候補として絞り込んだ12種類の薬剤にについて,胃癌に対する既存の薬剤との組み合わせによる相乗効果について検討してさらに絞り込みを行い,最終的な候補薬剤について,xenograft modelを用いて有用性,最大耐用量および有害事象について検討する。消化器外科1)バイオマーカーを用いた胃癌の再発リスク層別化キットの開発研究では,組織アレイを用いたマーカー候補の免疫染色の結果を解析し,Stage 2・3胃癌の根治切除後の再発リスク層別化マーカーの組み合わせを検索する。2) KIAA1199をターゲットとした低分子抗癌剤の開発では,設計した約1000種類の低分子抗癌剤候補のコンパウンドを作成し,胃癌細胞株をもちいて,MTT assayやcolony formation assayにてスクリーニングを行い,単独投与での有用性を評価し,候補薬剤を絞り込む。
キクの花成を制御する遺伝子ネットワークの解明

キクから花成関連遺伝子を単離して解析した。その中で、CsFTL3が花成を誘導する短日条件下の葉において遺伝子発現が誘導されることを見いだした。CsFTL3は茎頂部の花芽分化を誘導する機能を持ち、キクにおける花成ホルモンをコードしていることを明らかにした。染色体構成が二倍体の"キクタニギク"において発現する全mRNAの網羅的配列決定をRoche社454FLXをもちいて行い、300Mbps以上の塩基配列情報を得た。得られた情報から、キクタニギクmRNA網羅的配列データベースを構築し、花成制御に関わる可能性の高いFT、CO、FLC、SVP遺伝子と相同性を示す遺伝子を抽出した。その結果、FTと相同性を示す配列を3種類、CO、SVPと相同性を示す配列をそれぞれ2種類見出し、CsFTL1、CsFTL2、CsFTL3、CsCOL1、CsCOL2、CsASL1およびCsASL2と名付けた。一方で、FLCと有為に相同性を示す配列は見出されなかった。データベースから抽出された配列が部分的であった遺伝子についてはRACE法、TAIL-PCR法により全長配列を獲得し、クローニングを行った。リアルタイムPCR法により、花成誘導条件下の葉における遺伝子発現を解析した結果、CsFTL3の発現が誘導され、CsFTL1の発現が抑制される事が明らかになった。茎頂部におけるCsASL1およびCsASL2は花芽分化とともに発現量が低下する傾向があった。これまで、シロイヌナズナなどのモデル植物において花芽誘導条件で発現が誘導されるFT様遺伝子は報告されているが、抑制されるものは報告されていない。今後、CsFTL1、CsFTL3、CsASL1およびCsASL2の機能解析をすることでキク特有の花成誘導機構を明らかに出来る可能性がある。染色体構成が二倍体の"キクタニギク"において発現する全mRNAの網羅的配列データベースから花成制御に関わる可能性の高いGI、FT、SVP遺伝子と相同性を示す遺伝子を抽出し、それぞれ、CsGI、CsFTL1、CsFTL2、CsFTL3、CsASL1、CsASL2と名付けた。発現解析の結果からCsFTL3の発現が花成誘導時に上昇し、CsFTL1とCsSVP2の発現が低下することを見出していた。本年度はCsFTL3の過剰発現体の作成を行い、形質の評価を行った。CsFTL3を過剰発現するシロイヌナズナ形質転換体は花成非誘導条件の短日条件において、野生型に比べ早咲き形質を示した。また、CsFTL3を過剰発現するキク形質転換体は花成非誘導条件の長日条件においても花芽分化および、開花がみられた。これらのことから、CsFTL3がキクにおいて花成ホルモン(フロリゲン)をコードしていることが明らかとなった。一方、CsASL2を過剰発現するシロイヌナズナ形質転換体は花成誘導条件の長日条件において、野生型と比べ、遅咲き形質を示した。このことから、CsASL2が花成抑制因子して機能していることが明らかとなった。CSGI、CsFTL1、CsASL1、CsASL2を過剰発現またはRNAiによって発現抑制するキク形質転換体の作成にも成功しており、今後これらの解析によって、キクの花成を支配する遺伝要因について明らかに出来ると考えている。キクタニギクから単離したCsFTL3を過剰発現する形質転換体は花成非誘導条件の長日条件でも早咲き形質を示すが、長日条件で長期間育成し続けると花成が抑制される休眠状態になった。この花成抑制状態のCsFTL3過剰発現体は4週間の低温処理をすることによって、早咲き形質が回復した。このことから、キクの休眠時にはCsFTL3の機能を抑制する因子の存在が明らかになった。CsFTL3を過剰発現する形質転換体または野生型を台木として、野生型の穂木を接ぎ木した。野生型台木と野生型穂木を接ぎ木した植物体は栄養成長を続け、花芽分化は確認されなかったが、CsFTL3過剰発現体を台木として、野生型の穂木を接ぎ木し、穂木に形成される葉を取り除くことによって、穂木の茎頂部に花序分裂組織が形成された。しかし、開花には至らなかった。このことからCsFTL3はキクにおいて花成ホルモンをコードしていることが示された。また、小花の分化、発達には花序分裂組織の分化よりも多くのCsFTL3が必要である可能性がある。それぞれ約12時間と14時間の限界日長をもつキク品種'神馬'、'ルグラン'および、限界日長をもたない'雪舟'を実験に用いた。各品種を12時間、14時間、16時間、20時間の日長条件で栽培し、7日目に葉におけるCmFTL3の発現をリアルタイムPCR法よって調査した。'神馬'におけるCmFTL3は14時間以下の日長条件で日長の短縮により段階的に発現が上昇した。

'ルグラン'におけるCmFTL3の発現量は16時間以上の日長条件では低かったが、14時間以下の日長条件では明期に高くなっていた。'雪舟'におけるCmFTL3の発現は日長条件による影響がみられなかった。以上のことから、CmFTL3の発現上昇がキクの花芽分化を誘導する主要な要因となっており、各品種の日長反応性の違いはCmFTL3の発現誘導機構の多様性に起因する可能性がある。
5d遷移金属化合物のモット転移と異常量子相の研究

トポロジカル絶縁体は多くの場合電子間相互作用が重要でない系においてその発現が確認されているが、近年、イリジウム酸化物等の5d遷移金属化合物等においてもその発現が期待され、トポロジカル絶縁体における電子相関効果の解明は現在の凝縮系物理の重要な課題の一つとなっている。そのような系では電子相関効果と電子状態のトポロジカルな性質が融合し従来のトポロジカル絶縁体にはなかった性質を示すことが期待される。その例の一つがPr2Ir207等において発現が期待されるトポロジカルモット絶縁相である。そこでは一電子励起の代わりにスピン励起がギャップレスの端状態を担う。しかし、このような新規な相は平均場でのみ確認されており、より厳密な解析においてはその発現を支持する結果は得られていない。本研究では密度行列繰り込み郡法を用い一次元において上述のトポロジカル相が発現しうることを初めて示し、そこでは隠れた対称性である斯波変換に対する対称性が本質的な役割を果たしていることを明らかにした。さらに、自由電子系のトポロジカル絶縁体では電子状態のトポロジーが変化するトポロジカル相転移点においてはbulkで一電子励起ギャップがゼロになることが要請されるが、相互作用に誘起されるトポロジカル相転移においては一電子ギャップがゼロとならない非従来型のトポロジカル相転移が起きることを指摘し、エンタングルメントスペクトルの考察から、少なくとも一つの集団励起スペクトルがbulkでgaplessになることを見出した。上述のように、本研究では一次元のトポロジカル絶縁体における強相関効果を信頼性の高い解析手法を用いて解析した。その結果、従来は一鱈子スペクトルにおいてのみ興味が持たれていたが、集団励起スペクトルが系のトポロジカルな性質を反映し、新奇な振舞いをすることが明らかとなった。本研究では素あ持つ対称性がもたらすトポロジカル相について解析を行った。しかし、トポロジカルに非自明な相はそれだけではなく、トポロジカルに秩序した相も存在し今後そのような系の解析に取り組む予定である。スピン軌道相互作用が本質的な役割をする物質としてトポロジカル絶縁体が挙げられる。従来、トポロジカル絶縁体は半導体において実現する事が報告されていたが、最近Ir酸化物等の5d遷移金属化合物や、4f電子系といった重い電子系化合物においてもその発現が提案されている。具体的には、Na2IrO3やSmB6等が挙げられる。このような化合物においてはトポロジカルに非自明な構造と電子相関効果が絡み合った新奇物性を発現する事が期待され、「トポロジカル絶縁体における電子相関効果」の解明が急務となっている。今年度は特に「長距離秩序がもたらすトポロジカル相」に焦点を当て研究を行った。具体的には、(i)反強磁性絶縁相内におけるトポロジカル相(iD強磁性金属相内におけるトポロジカル相の各相における電子相関効果を解析した。まず、(i)「反強磁性絶縁相内におけるトポロジカル相」の研究に関しては、近年反強磁性相内でのトポロジカルに非自明な相の発現が一体問題の枠組みで提案されている。本研究ではこの相における電子相関効果を解析した。反強磁性相におけるクーロン相互作用の効果として自発磁化の増大に起因するHartree shiftがトポロジカルに非自明な構造を変え、非自明相から自明な相へと転移を起こすことが挙げられる。そこではバンドの繰りこみを通して電子相関効果はHartree shiftを抑制し、トポロジカルに非自明な構造を安定化させる寄与をすることが明らかとなった。また、(iD「強磁性金属相内におけるトポロジカル相」の解析は近年その発現が実験理論両方から指摘されているトポロジカル近藤絶縁体に刺激され、研究を開始した。解析の結果、トポロジカルに非自明な相が強磁性金属相内において発現する事を見出し、またそこでは近藤効果とRKKY相互作用が協力し、この相におけるbulk gapが近藤温度程度と小さい事にも関わらず、広いパラメータ領域において発現する事を指摘した。