hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
材料合成に革新をもたらす「近赤外フォトレドックス反応」の開発

これまでに合成の知見があるアザポルフィリン類を用いて、近赤外光反応のスクリーニングを行った。基質の取扱いが容易な可視光トリフルオロメチル化反応をモデル反応とし、各種近赤外光と強く吸収するアザポルフィリン触媒・溶媒の検討を行ったところ、収率には課題が残るものの、一定の知見を得ることができた。特に重原子の導入によって顕著な効率の向上が見られた。また、一定の溶媒効果も観測された。並行して触媒の発光および電気化学測定を行い、触媒活性との比較を行ったところ、触媒の励起状態における酸化電位が十分に低いこと、すなわち反応基質を還元する力が十分強いことが活性において重要であるとの知見を得た。また、ある種のアザポルフィリン類が効率よく一重項酸素を発生させる光増感剤となることを踏まえ、光酸化反応の検討を行った。良い増感剤になることが知られている亜鉛フタロシアニンを触媒とし、アセン類の光酸化反応を行ったところ、フタロシアニンの主吸収帯に近い810 nmの近赤外光照射により、光酸化反応が定量的に進行することを見出した。対照実験として触媒非存在下光照射のみ、また暗所での反応を検討したところ、いずれも反応の進行は観測されなかった。すなわち、本反応は近赤外光により励起されたフタロシアニンが反応に関与していることを証明できた。また、可視光を強く吸収することが知られている著名な有機半導体であるルブレンを基質とした場合においても反応は定量的に進行した。フォトレドックス型の反応について、現状では収率等に課題が残るものの、溶媒の選択や触媒への重原子の導入による反応効率の向上は確認できていることから、さらなる反応条件の最適化により、当初の目的の一つである「近赤外光を有機合成に利用する」ことが達成できるものと考えている。また、光酸化反応については純粋なフォトレドックス型の反応ではないものの、近赤外を駆動力とした高効率反応であるという点で、今後の反応設計において大きな指針となると考えられる。これらの反応で用いている触媒は、我々が独自に合成法を確立したアザポルフィリン類であり、酸化還元電位等の精密チューニングも可能であることから、引き続き反応の最適化を行うことで、より効率的かつ広範な基質適用性を有する反応が開発できると考えている。トリフルオロメチル化については、引き続き触媒等の反応条件のスクリーニングを行い、収率の向上を目指す。また、今後は近赤外光を用いる大きなデメリットである低い励起エネルギーを克服する試みとして、以下2点の新規なアプローチを取る。すなわち、一つは異なる触媒系と組み合わせて基質(触媒)の酸化と還元過程を分離することで、エネルギーの低さを補うアプローチである。二点目は、光酸化反応が定量的に進行した結果を踏まえ、酸化反応の検討を行う。すなわち、触媒サイクルの一端を酸素に担わせることで低い励起エネルギーを克服する。具体的には酸化的脱水素カップリングによる炭素-炭素結合形成反応などを想定している。以上の反応系について、触媒の物理的特性(特に、励起状態における酸化還元電位)を収集しつつ、反応のデザインおよび最適化を進めていく。

また、今後は近赤外光を用いる大きなデメリットである低い励起エネルギーを克服する試みとして、以下2点の新規なアプローチを取る。すなわち、一つは異なる触媒系と組み合わせて基質(触媒)の酸化と還元過程を分離することで、エネルギーの低さを補うアプローチである。二点目は、光酸化反応が定量的に進行した結果を踏まえ、酸化反応の検討を行う。すなわち、触媒サイクルの一端を酸素に担わせることで低い励起エネルギーを克服する。具体的には酸化的脱水素カップリングによる炭素-炭素結合形成反応などを想定している。以上の反応系について、触媒の物理的特性(特に、励起状態における酸化還元電位)を収集しつつ、反応のデザインおよび最適化を進めていく。(理由)次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、次年度以降の研究遂行に使用する予定である。(使用計画)引き続き、次年度以降の研究遂行のため適切に使用する。
β－プロティック配位子をもつ協奏機能触媒の創出とその触媒作用

(1)ピラゾラトイリジウム触媒を用いた分子内ヒドロアミノ化の反応機構C-Nキレート型ピラゾラト配位子を有するイリジウム錯体を用いたアミノアルケンの分子内ヒドロアミノ化反応の機構を、DFT計算や速度論実験により精査した。その結果、本反応の律速段階である基質の環化段階において、ルイス酸性の中心金属と塩基性ピラゾラト配位子がそれぞれ基質のアルケン部位とプロトン性アミノ基を同時に活性化することで、反応を促進していることが明らかとなった。このような金属と配位子の協同作用による基質の活性化は従来のヒドロアミノ化触媒とは一線を画する新たな機構であり、今後更なる高活性触媒の開発につながることが期待される。(2)6員環キレートピラゾール錯体の合成と反応性C-Nキレート型ピラゾール配位子にメチレン基を導入することでキレート環を6員環へと拡大した新たなピラゾール錯体を合成し、その反応性を従来の5員環キレート錯体と比較した。6員環キレートピラゾール錯体は5員環キレート錯体と同様に、塩基と反応して配位不飽和のピラゾラト錯体を生じることが明らかとなった。しかし生成したピラゾラト錯体は、(1)水の速やかな脱プロトン化によるヒドロキソ架橋架橋二核錯体の生成、(2)ニトリルへの水の求核付加の促進といった、5員環キレート錯体にはみられない反応性を示した。これらの反応性は、キレート環の拡大によりピラゾラト配位子上の塩基性窒素原子が中心金属により接近し、金属と配位子の協同作用がより効果的にはたらくようになったことによって発現したものであると考えられる。以上のように、ピラゾラト錯体の中心金属と配位子の協同作用を利用することで高効率な触媒反応を実現できること、またピラゾラト配位子の立体構造の制御によりその反応性を変化させることが可能であることを見いだした。
一過性虚血による内側前庭神経核ニューロンの膜特性変化に対するセロトニンの影響

内側前庭神経核(MVN)は前庭動眼反射(VOR)に深く関与し、舌下神経前位核とともに、水平眼球運動における神経積分器としての役割がある。MVNを含む脳幹における一過性の血流障害により、水平性眼振が生じて回転性のメマイを訴える高齢者は少なくない。一方、情動・不安・睡眠・体温調節などに関与する神経伝達物質で脳幹の縫線核で合成されるセロトニンは、抗うつ薬や片頭痛役としても日常診療で使用されている。Selective Serotonin Reuptake Inhibitor;SSRI系の抗うつ薬休薬による体動時メマイはしばしばみられる症状であり、セロトニンが一側内耳破壊後の前庭代償に関与するという報告もある。以上より、内側前庭神経核ニューロンとセロトニンと虚血には強い関連があると想定される。これまでのホールセルパッチクランプ法を用いた実験より、MVNニューロンはセロトニン投与に対して内因性に自発発火のパターンを変化させることが電気生理科学的に判明した。本年度は、昨年から引き続き、いくつかあるMVNニューロンの種類のうちでContinuous firing typeのニューロンに虚血変化を与えた後にセロトニン負荷をかけた時のニューロンの変化を調べた。結果としては、自発発火は増えるもの、減るもの、変化がないものと画一的な反応とはいえなかった。また、長時間の記録と各種薬剤の投与により記録不良となってしまうものも少なくなかった。内側前庭神経核に発現するとされている5-HT1A,5-HT2受容体に対するアゴニストに対しても特定の反応とはいえなかった。申請書に記載した当初の計画よりも遅延している。多様性のあるニューロンから組織される内側前庭神経核を対象としているため、ニューロンのもつ機能の特定が難しい。昨年度から電気生理学的な特徴から、ある一つの発火特性を持つニューロンに限定したが、虚血状態にした後のニューロンにセロトニンを付加すると記録の状態が不安定となることが多く、セロトニンへの反応としても、解析に耐えうるデータ数としても不足しており、実験は遅延しているとわざるをえない。本年度は研究計画の最終年度である。虚血やセロトニン負荷に対する記録不安定性への対策としては、実験動物の週齡を3-5日程度若くして実験を行う。また、現状を北米神経科学会にて報告して国内のみならず、海外の研究者とも議論を行うとともに、周辺情報についての最新の知見をえることで、今後の研究推進の一助とする。内側前庭神経核は前庭動眼反射・前庭代償の中枢であり、舌下神経前位核とともに神経積分器としての役割ももつ脳幹神経核である。椎骨脳底動脈循環不全(VBI)のような脳幹の一過性虚血に際して、内側前庭神経核ニューロンは電気生理学的な特性を変化させることが過去の文献や申請者が行ってきた先行する研究から明らかとなっている。一方、脳幹縫線核で生成されるモノアミン系神経伝達物質であるセロトニン(5-HT)は、虚血などのストレス負荷により前庭神経核において、その濃度が上昇することも知られている。そこで本研究では一過性虚血による内側前庭神経核ニューロンの膜特性変化に対するセロトニンの影響に着目し、電気生理学的側面から、その機構を解明することを目的とした。初年度の平成27年度は、今後研究を遂行していくうえで基礎となる生理的条件下での内側前庭神経核ニューロンのセロトニン負荷による変化を観察した。苦痛を与えないよう深麻酔をかけた3週齡のwistar ratから250-300μmの脳幹スライス標本を作製し、パッチクランプ法(current clamp)にて内側前庭神経核ニューロンの自発発火を記録する。記録が安定した後にセロトニンを40μMで投与すると、自発発火頻度は1)減少するもの、2)増加するもの、3)変化しないものの3つのパターンがえられた。次に、この自発発火頻度の変化がニューロンの内因性膜特性変化によるものか、周辺からの情報入力によるものかを確かめるために、興奮性(=グルタミン酸作動性)入力と抑制性(=GABA作動性・グリシン作動性)入力をそれぞれの阻害剤によって遮断した状態で同様の記録を行ったところ、上記の3パターンの自発発火頻度変化がえられた。これより、内側前庭核ニューロン自身がセロトニンに反応して、自身の膜特性を変化させていることが明らかとなった。当初の計画よりは若干の遅延がある。なぜなら、コントロールとなる非虚血条件下の内側前庭神経核ニューロンに対するセロトニンの膜特性変化に多様性があるためである。文献的にはスパイク間隔が延長して発火頻度が低下すると想定していたが、実際の実験から得られたデータは発火頻度が変化しないものや、逆に発火頻度が上昇するニューロンが存在した。このため一過性虚血による自発発火停止後のセロトニン投与による変化が、セロトニンに依存するのかあるいは虚血に依存するのかの判断がつけにくくなるからである。内側前庭神経核は前庭動眼反射(VOR)の中心的役割を果たす神経核であり、水平性眼球運動に深く関与している。椎骨脳底動脈循環不全(VBI)のような一過性脳虚血状態で、膜特性が変化した内側前庭神経核をニューロンにセロトニンを付加するとどのような膜特性変化が生じるのかを解明するのが本研究の主題である。

平成27年度はセロトニンの内側前庭神経核ニューロンに対する生理的条件下での影響を調査し、本年度は、虚血負荷により一過性に自発発火停止した内側前庭神経核ニューロンにセロトニンを付加したときの反応を調べることが、当初の目的であった。しかし昨年度の実験計画が若遅延ぎみであり、セロトニンに対する生理的条件下での内側前庭神経核ニューロンの反応の詳細な機序を十分に把握しきれているとは言い難い。具体的には、セロトニン投与により、自発発火が1)減少するもの2)増加するもの、3)変化しないものと昨年報告した以外に、不規則となるものなどが生じ、記録不良との判断が困難となることがある。トライアル的に、一過性虚血させた内側前庭神経核ニューロンにセロトニンを付加したところ、自発発火が再開しないもの、再開するもの、再開はしたものの発火頻度が不規則なものなど、画一的な反応はなかった。またニューロンの状態が不安定になり、安定的な電気性理学的記録が長時間不可能となるものが多くみられた。内側前庭神経核はその機能的特性のために、均一なニューロン群により構成されているのではなく、抑制性・興奮性、投射性・介在性など多様なニューロン群を内包する。本実験のデータの多様性は神経核の機能的多様性の反映とも考えられるため、来年度以降はターゲットとするニューロンを特定して研究を行うことを検討する。申請書に記載した実験計画よりやや遅延している。その理由としては、内側前庭神経核ニューロンの生理的条件下でのセロトニンに対する膜電位変化が多様であり、詳細な特性変化機序の把握が困難だからである。これは本来、昨年度の研究計画であるが、そのずれ込みが進行状況に影響している。しかし生理的条件下でのセロトニンに対する内側前庭神経核ニューロンの幕特性変化は今後の実験の基礎となるデータであるため、十分な検討を要する。内側前庭神経核(MVN)や舌下神経前位核(PHN)は前庭動眼反射(VOR)の中心的役割をはたす神経核で、水平眼球運動や眼位保持に深く関与する神経積分器と考えられている。一過性虚血(=脱水)におけるメマイ発作では、水平性眼振が見られることが多く、上記神経核への循環障害がその本態となる。一方、セロトニンは情動、不安、睡眠などに関与する、モノアミン系の神経伝達物質であり、一側性内耳破壊後の前庭代償への関与が報告されている。同時に形態学的にセロトニン受容体の存在も確認されている。以上より、一過性脳虚血発作に対する内側前庭神経核ニューロンのセロトニンに対する反応性に着目して本研究を施行している。H27、28年度は、内側前庭神経核ニューロンの虚血に対する電気性理学的膜特性の変化やセロトニン負荷に対する反応を調査した。しかし、内側前庭神経核ニューロンは大脳皮質や小脳などと異なりニューロンが網目状構造となっているため、実験前段階でのニューロンの機能同定が困難である。本年度では、前庭神経核の中で最も多くの比率を占めるcontinuous firingpatternを発火特性に持つニューロンを研究対象として、一過性虚血、その後のセロトニン投与を行った。結果は昨年度同様に一定の膜電位変化をとらず、自発発火が減るもの、増加するもの、有意に変化しないものが得られた。同じ発火特性をもつニューロンでも、虚血やセロトニン負荷に対しての反応に多様性があることが確認できた。申請書に記載した実験予定よりやや遅れている。
非線形偏微分方程式に現れる界面運動と爆発現象の研究

本研究では,(1)非線形拡散方程式の進行波,(2)非線形拡散方程式の特異極限と界面運動,(3)非線形熱方程式の解の爆発という申請時に掲げた3つのテーマに加えて,(4)3次元細胞電気生理学モデルの数学的研究という新しいテーマにも挑み,それぞれ成果が得られた.(1)では,障害物にぶつかる進行波,平面進行波の安定性,進行波の速度の最大化問題などを扱い,(3)ではソボレフ超臨界型熱方程式の爆発解の分類や,組みひも群の理論を用いた特異性の解析などを行った.本研究では,(1)非線形拡散方程式の進行波,(2)非線形拡散方程式の特異極限と界面運動,(3)非線形熱方程式の解の爆発という申請時に掲げた3つのテーマに加えて,(4)3次元細胞電気生理学モデルの数学的研究という新しいテーマにも挑み,それぞれ成果が得られた.(1)では,障害物にぶつかる進行波,平面進行波の安定性,進行波の速度の最大化問題などを扱い,(3)ではソボレフ超臨界型熱方程式の爆発解の分類や,組みひも群の理論を用いた特異性の解析などを行った.1。非線形熱方程式の解の爆発俣野は,ベキ型の非線形項をもつ熱方程式における球対称解の爆発現象を考察した.ベキがソボレフの臨界指数よりも大きい(supercritical)場合,タイプ1とタイプIIという2種類の爆発が起こりうるが,それらの特徴付けを精密に行うとともに,爆発後の解の延長可能性についても既存の結果を大幅に改良することに成功した(文献1)。2.障害物にぶつかる拡散進行波空間多次元のAllen-Cahn型拡散方程式には平面波と呼ばれる平坦な波面をもつ進行波が存在する.俣野は,この平面波が有限の大きさの障害物にぶつかったときに何が起こるかを解明した.最終的に平面波の波面は全空間で一様に平坦さを取り戻すことを示したが,障害物の形状によって平坦さの回復の仕方が微妙に異なることも明らかにした(文献2).3.空間1次元拡散方程式の解の漸近挙動空間領域が有限区間の場合,1次元拡散方程式の解が必ず定常解に収束することは以前から知られていたが,空間領域が無限区間Rの場合には未解明の点が多かった.俣野は,この場合の解の漸近挙動を詳しく研究した(文献3).4.進行波の均質化極限中村は,不均質環境における侵入生物の空間伝播を記述する拡張フィッシャー方程式に均質化法のアイデアを適用し,環境変動のスケールを0に近づけた均質化極限における進行波解の伝播速度を与える式が従来よりも平易な方法で得られることを示した.1.調和写像熱流の解の爆発俣野は,2次元調和写像に付随する熱流(準線形熱方程式)の解の爆発問題を研究し,その爆発のオーダーの下からの評価を与えた(文献1).このオーダーが自己相似解のそれよりも大きいことは以前から知られていたが,実際にどれぐらいの大きさであるかは未知であった.本研究により,爆発のオーダーが予想以上に大きいことが明らかになった.2.平面進行波の安定性の研究空間多次元のAllen-Cahn型拡散方程式には平面波と呼ばれる平坦な波面をもつ進行波が存在する.俣野は,この平面波が有界ではあるが必ずしも小さくない摂動に対して漸近安定であるかどうかを論じた.具体的には,遠方で減衰する摂動や,概周期的な摂動のクラスを考え,摂動を受けた界面が空間全体で一様に平面波に収束することを示した(文献2).これまで平面波の通常の安定性については多くの研究がなされていたが,漸近安定性については,小さな摂動に関する結果しか知られていなかった.3.燃焼モデル方程式の特異極限下で現れる周期進行波ヴァイスは,燃焼理論のモデル方程式として知られる反応拡散方程式の特異極限を考察し,そこに現れる周期進行波の性質を解明した(文献3).空間周期的な媒体中に現れる周期進行波の研究は,10年ほど前からようやく本格的に行われるようになったが,燃焼モデル方程式の特異極限に関するものは,これが最初である.交付申請書に記載した研究テーマについては概ね順調に研究が進展した.また,新たな研究テーマについても成果が得られた.1.非等方的拡散方程式の特異極限と界面運動ある種の非線形拡散方程式においては,拡散係数を0に近づけた特異極限下で不連続界面が現れ,多くの場合に極限界面曲の運動は曲率に支配されることが知られている.本研究では,非等方性をもつAllen-Cahn型方程式の特異極限を考察し,界面の位置と運動に関する精密な評価を導いた(文献[4]).2.非線形熱方程式の解の爆発の研究ベキ型非線形項をもつ熱方程式でベキがソボレフの臨界指数より大きいもの(超臨界型熱方程式)を考察し,フランスのF.Merle氏と共同でほとんどの爆発が「単交点爆発」であることを証明するとともに,この事実を利用して局所エネルギーに関する新しい結果が得られた(文献[1]).3.ノコギリ型境界をもつ帯状領域における進行波の研究本研究は,研究分担者の中村と中国同済大学のB.Lou氏と共同で進め,境界の凹凸がエルゴード的である場合の進行波の性質を詳しく解明できた.この成果は学術誌に投稿済みである.4.3次元細胞電気生理学モデルの数学的研究これは新たな研究テーマである.神経パルスの伝播は,細胞膜内外の電位差の変化が空間的に伝わる現象である.

古典的モデルのHodgkin-Huxley方程式や,その簡易版のFitzHugh-Nagumo方程式は,いずれも細長い神経細胞(ニューロン)を1次元媒体で近似したものである.これに対し,細胞の3次元構造を考慮すると,方程式は細胞の境界面(すなわち細胞膜)上で定義された擬微分方程式になるが,その詳しい性質は未解明であった,本研究では,「作用素の擬正値性」という新しい概念を導入することにより,解の一様有界性を証明することができた.また,大域アトラクターの性質を調べた(文献[2]).この他,組みひも群の理論を用いてdead core型特異性の生成速度を決定する研究についての成果(文献[3]),KPP型拡散方程式の速度を最大化する係数を求める問題についての研究成果(文献[5]),および空間1次元の半線形拡散方程式の漸近挙動に関する研究成果(文献[6])を公表することができた.
不働態皮膜の不均一性評価のための走査電気化学顕微鏡の試作研究

1.不働態皮膜の不均一性を評価するための走査電気化学顕微鏡を試作した。走査プローブ電極には,ガラス管に封入した直径10μmの白金線(先端はディスク状)を採用した。プローブ電極の電位と試料電極の電位を独立に制御できるように,市販のポテンショスタットをバイポテンショスタットに改良した。Tip Generation/Substrate Collection(TG/SC)modeによるプローブ電流像の面分解能は,プローブ電極の直径の2倍(約20μm)であった。2.エポキシ樹脂に埋め込んだ二つの鉄電極上にそれぞれ厚さの異なる不働態皮膜を作成した後,SECM測定をFe(CN)^<4->_6を含むpH8.4ホウ酸塩水溶液中でプローブ電極をFe(CN)^<4->_6が酸化される電位に,鉄電極をFe(CN)^<3->_6が還元される電位に保持するTG/SCmodeで行った。その結果,プローブ電流像から不働態皮膜の厚さの違いを区別することができた。また,表面に結晶粒を出現させた多結晶鉄電極上に作成した不働態皮膜は,皮膜厚が下地結晶粒に依存して不均一になることが明らかになった。プローブ電流値より,下地結晶粒の配向{110}<{111}<{100}の順に皮膜が増加することが示唆された。3.電解研磨したチタンをpH8.4ホウ酸塩水溶液中で動電位アノード分極することにより作成した不働態皮膜のSECM測定を,Fe(CN)^<4->_6/Fe(CN)^<3->_6系を利用してTG/SCmodeで行った。その結果,皮膜作成時の分極電位が4VSHE以上で,皮膜の不均一性が顕著になることがプローブ電流像から明らかになった。プローブ電流像から観測される皮膜の不均一性は,下地チタンの結晶粒の形状に一致した。このことから,皮膜の欠陥濃度あるいは膜厚が結晶粒によって異なることが示唆された。4.現在,プローブ電極に光ファイバーを装着することにより,試作した走査電気化学顕微鏡を走査光電気化学顕微鏡に改良し,アルゴンレーザ光照射下でのプローブ電流像と暗プローブ電流像との比較より,不働態皮膜欠陥濃度の不均一性を評価している。1.不働態皮膜の不均一性を評価するための走査電気化学顕微鏡の試作に成功した。走査プロープ電極には、ガラス管に封入した直径5μm10μmの白金線(先端はディスク状)を採用した。プロープ電極の電位と試料電極の電位を独立に制御できるように,市販のバイポテンショスタットを改良した。プロープ電極の走査は,0.1μmの分解能でXY軸およびZ軸ステージをオートマイクロエンコーダ/コントローラで駆動させることのにより行った。プロープ電極と試料電極間の距離調整(約10μm)および試料表面観察のために,250倍の光学顕微鏡を取り付けた。2.直径2mmの純鉄線をエポキシ樹脂に垂直に埋め込み,その断面を最終バフ研摩して鏡面仕上げしたものを試料とした。pH8.4ホウ酸

塩水溶液中で,鉄上に厚さの異なる不働態皮膜を作成した後,溶液をFe(CN)_6^<4->を含むpH8.4ホウ酸塩水溶液に取り替えた。鉄をFe(CN)_6^<4->が酸化される電位に,プロープ電極をFe(CN)_6^<3->が還元される電位に保持するGeneration/Collection Modeを採用し,その時プローブ電極に流れるカソード電流を試料表面の位置の関数として測定することによりカソード電流像を得た。カソード電流像から,エポキシ樹脂に埋め込まれた鉄線の断面形状を識別することができた。また,不働態皮膜の厚さの増加とともにカソード電流が急激に減少する結果が得られた。3.幅0.2mmの2枚の純鉄板を0.2mmの間隔でエポキシ樹脂に平行に埋め込んだ試料を用いて,各鉄上に厚さの異なる不働態皮膜作成しGeneration/Collection Modeによりカソード電流像を測定した。不働態皮膜の厚さが異なる2枚の鉄上でカソード電流像が異なり,膜厚の不均一性を評価できることが明らかにされた。さらに,チタン不働態皮膜についても,鉄不働態皮膜と同様,膜厚の不均一性を評価できることが示された。現在,Feed Back Modeを採用し,横方向の分解能を向上させる試みを行っている。1.不働態皮膜の不均一性を評価するための走査電気化学顕微鏡の面分解能を向上させる試みを行った。直径10μmの白金線をガラスでコーティングしたプローブ電極を用いた場合,Tip Generation/Substrate Collection(TG/SC)modeによつて約20μm(プローブ電極直径の2倍)の面分解能を達成することができた。さらに,分解能を向上させるために,より小さな直径のプローブ電極の製作を検討している。2.ナイタール液で組織を出現させた多結晶純鉄電極上にpH8.4ホウ酸塩水溶液中で不働態皮膜を作成した後,溶液をFe(CN)_6^<4->を含むpH8.4ホウ酸塩水溶液に取り換え,プローブ電極をFe(CN)_6^<4->が酸化される電位に,鉄電極をFe(CN)_6^<3->が還元される電位に保持すること(TG/SCmode)によりSECM測定を行った。プローブ電流像は,下地の結晶粒に依存する結果が得られた。エッチピット法によって求めた結晶粒の面方位との対比により、プローブ電流値は{100}<{111}<{110}の順に大きくなることが判明した。3.電解研磨したチタンをpH8.4ホウ酸塩水溶液中で動電位アノード分極することにより作成した不働態皮膜のSECM測定を,Fe(CN)_6^<4->/Fe(CN)_6^<3->系を利用してTG/SCmodeで行った。その結果,皮膜作成時の分極電位が4V_<SHE>以上で,皮膜の不均一性が顕著になることがプローブ電流像から明らかになった。プローブ電流像から観測される皮膜の不均一性は,下地チタンの結晶粒の形状に一致した。このことから,皮膜の欠陥濃度あるいは膜厚が結晶粒によって異なることが示唆された。4.プローブ電極に光ファイバーを装着することにより,試作した走査電気化学顕微鏡を走査光電気化学顕微鏡に改良した。現在,チタン不働態皮膜を用いて,アルゴンレーザ光照射下でのプローブ電流像と暗プローブ電流像の比較を行い,不働態皮膜の欠陥濃度の不均一性評価を検討している。
血小板の動的、機能的イメージングによる動脈血栓症発症メカニズムの解明

心筋梗塞、脳梗塞に代表される動脈血栓性疾患の発症における血小板活性化と血栓形成のメカニズムを解明するためには、血流条件下で動的に活性化される血小板の活性化動態を評価するシステムが必要となる。われわれは高速レーザー共焦点顕微鏡とピエゾモーターを用いた、動的条件下での3次元リアルタイムイメージング法を開発した(Goto S, et al. J Am coll Cardiol,2005および2006)。本法により、血流条件下の血小板血栓の形成を3次元的にイメージングすることが可能となった蛍光色素として細胞内カルシウムイオン濃度を反映するFluo-3を用いることにより、血小板内カルシウムイオン濃度のリアルタイムイメージングが可能となった。本法を用いることにより、コラーゲンと相互作用しつつ活性化する血小板内ではカルシウムイオン濃度が周期的に変動すること、このカルシウム流入が血小板表面のGPIIb/IIIaの活性化状態の維持と血栓の安定性の保持に必須の役割を果たすこと、カルシウムの周期的流入にはADP受容体、特にP2Y_<12>が必須の役割を果たすことを示した。血小板膜表面上には多くの膜糖蛋白が存在する。これらの膜糖蛋白の特異抗体に蛍光色素を標識することにより、膜蛋白の局在をイメージングすることが可能となる。研究期間内に論文発表には至らなかったが、流動状態下の膜蛋白の動態をリアルタイムイメージングする方法を確立した。また、GPVI欠損症の症例を用いて本膜蛋白の機能解析を詳細に行い報告した。実際に急性心筋梗塞を発症した症例から治療の一環として採取した冠動脈血栓の病理組織学的検討を行い、ヒトに心筋梗塞を惹起した患者血漿中では血小板とvon Willebrand因子の局在が完全に一致することを示した。さらに、von Willebrand因子を分解する酵素の役割に関する実験的研究を開始した。von Willebrand因子またはvon Willebrand因子を認識するモノクローン抗体を緑色に、血小板を赤色に蛍光標識することにより血栓形成の過程におけるvon Willebrand因子の役割を動的に可視化する。さらに、von Willebrand因子を切断する酵素ADAMTS13が血栓形成の過程において何らかの役割を果たしているかを検証し、研究成果を学会発表した。今後論文化を行う予定である。心筋梗塞、脳梗塞などの動脈血栓性疾患を病態の共通点に着目してアテローム血栓症と抱括的に理解する方向にある。アテローム血栓症の発症には血小板が必須の役割を演じる。動脈硬化巣の破綻部位における血小板の集積と活性化、血栓形成のメカニズムを明らかにするために、血小板膜蛋白の局在の動的イメージングを試みた。GPIb, GPIIb/IIIa, GPVIなどの膜蛋白を認識する特異抗体を異なる蛍光色素で蛍光標識した。血小板を含むヒト血液を、flow chamberを用いてコラーゲン上に任意の壁ずり速度の条件で灌流し、血栓を形成する血小板表面における膜蛋白の動態を観察した。GPIIb/IIIaは血小板上に一様に存在し、活性化とともに表面発現が増加した。一方、GPIb, GPVIの局在は不均一であった。活性化とともにGPIbの発現数は減少した。

GPVIは活性化後に局在が均一化する傾向を認めた。2色蛍光を用いて、動的条件にて膜蛋白の相対的関係をイメージングする装置の開発に成功した。当初の計画には含まれていなかったが、動的条件で観察した膜蛋白の局在を、固定後に免疫染色法にて確認する実験も施行し、動的条件での実験結果の妥当性を検討した。さらに、カルシウムイオン感受性の蛍光色素を用いて血小板内カルシウムイオン濃度も、動的条件にてイメージングした。膜蛋白の動態と、カルシウムシグナルの関係について新たな知見を得た。現在、動物モデルへの応用を検討中である。ニポー式の高速共焦点レーザー顕微鏡を用いて、flow chamberによる人工的な血流条件下にて、固相化したコラーゲン、von Willebrand因子と相互作用する血小板の活性化動態のイメージングを行い、流動状態下の血栓形成メカニズムの解明を試みた。代表的な膜糖タンパクであるGPIbαとGPIIb/IIIaは蛍光標識したモノクローン抗体による描出が可能であった。一方、膜表面上の数は少ないが機能的に重要なGPVIの局在のイメージング法の確立は研究期間内に達成することができなかった。ニポー式共焦点顕微鏡は時間分解能に優れるものの、集め得る光エネルギーに限界があるため、単一血小板上に数千分子以上存在しない蛋白の動的リアルタイムイメージングは困難であることが確認できた。細胞内カルシウムイオン濃度を描出し得るFluo-3を蛍光色素として使用した場合には、血小板内カルシウムイオン濃度のリアルタイムイメージングが可能であった。本法を用いることにより、1)流動条件下にて血小板内カルシウムイオン濃度が周期的に変動すること、2)カルシウムイオン濃度の変化は活性化状態の維持に必須の役割を演じること、3)ADP受容体P2Y^<12>がカルシウムイオン濃度に必須の役割を演じること、4)活性化血小板表面にて産生されたトロンピンもまたカルシウムイオン濃度の上昇に関与すること、5)抗凝固薬とされる抗トロンビン薬にも細胞表面にて産生されたトロンビンの機能を阻害することにより血小板の活性化状態維持を阻害する機能があること、などを示した。活性化血小板による生理活性物質の局所放出イメージングなど、血栓形成以外の機能に関与する因子のイメージングが今後の課題として残された。
神経に学ぶゆらぎを利用したロバストな情報コード

神経細胞間のスパイクタイミング情報を処理する場であるスパインは体積が小さい(0.1fL程度)ため、場に含まれる分子の数が少ない。そのため、生化学反応過程でのゆらぎによって応答がゆらいでしまう。一方、スパインは神経細胞間の情報伝達の入り口としての側面も持つ。情報伝達においてゆらぎ(ノイズ)は、正確な情報伝達を妨げるものであると考えられるため、一見するとゆらぎの大きいスパインでの情報コードは効率が悪いように考えられる。本研究では、スパインにおけるmGluRを介したCa2+上昇反応の反応過程を確率論的シミュレーションとシャノンの情報理論に基づいた解析によって、スパインの小ささが、入力強度のゆらぎに対する頑健性、小さな入力に対する高感受性、1入力分子が担える情報の高効率性が実現されることを見出してきた。一方で、これらの性質の一般性については不明のままである。そこで本年度では、mGluR以外での受容体(NMDAR)を介したスパインでのCa2+上昇反応について考察した。その結果、入力強度のゆらぎに対する頑健性と1入力分子が担える情報の高効率性が実現されることを見出した。これらの成果をまとめた論文について、Biophysical Journalへの掲載が決まった。さらに、より一般性の高い抽象的なモデルを用いた解析を進め、上記頑健性が現れる条件・現れない条件を見出した。これらの成果は現在論文にまとめているところである。神経細胞間のスパイクタイミング情報を処理する場であるスパインは体積が小さい(0.1fL)ため分子数が少なく応答がゆらいでしまうにも関わらず、いったいどうやってうまく情報をコードしているのだろうか?本研究では、小脳プルキンエ細胞におけるCa2+上昇の数理モデルを作成して、スパインがどのように入力タイミング情報をコードしているかを明らかにするとともに、スパインが持つ利点である、情報伝達の入力ゆらぎに対する頑健性(robustness)、小さい入力に対する感受性の高さ(sensitivity)、かつ、単位入力あたりの情報伝達量である効率性(efficiency)とそれらが生み出されるメカニズムを解析した。平成28年度は、スパインにおけるCa2+上昇を説明する決定論的シンプルモデル(本田ら、Neural Netw.、2013)を拡張し、確率論的シミュレーションを行った。シミュレーションによって得られたCa2+応答の分布に着目し、分布の形状・変化と相互情報量を用いた情報伝達の特性との関係を解析した結果、スパインが持つ利点である、情報伝達のrobustness、sensitivity、efficiencyは、すべてスパインの体積の小ささに由来することを明らかにした。また、これらの体積の小ささによる情報伝達の利点の実現は、スパインに限らず普遍的な特性である可能性を見出した。これらの成果は国際学術雑誌Biophysical Journalに掲載された(藤井ら、Biophys. J.、2017)ほか、日本生物物理学会・定量生物学の会等で発表した。平成29年度に計画していたシンプルモデルを用いたrobustness、sensitivity、effciencyの解析まで到達できたことは、当初計画よりかなり早い進展である。一方で、Purkinje細胞における入力タイミング情報のコーディングのメカニズムと利点については未だ明らかになっていない。この点については、解析を進める過程において、これらの順序を入れ替えて、先にrobustness、sensitivity、efficiencyのメカニズムを明らかにした上で、よりミクロな現象である情報コーディングのメカニズムと利点を解析した方が良いと判断したためである。またこれらの成果は、順調に国内学会等で発表することができ、国際学術雑誌にも掲載された。従って、総合的には順調であると考える。本研究ではスパインにおけるmGluRを介したCa2+上昇反応の反応過程を確率論的シミュレーションとシャノンの情報理論に基づいた解析によって、スパインの小ささが、入力強度のゆらぎに対する頑健性、小さな入力に対する高感受性、1入力分子が担える情報の高効率性が実現されることを1年目に見出してきた。しかし、これらの情報伝達における小ささの利点が、mGluRを介したCa2+上昇反応で得られた系以外でも見られるかは不明である。そこで本年度では、mGluR以外での受容体(NMDAR)を介したスパインでのCa2+上昇反応について考察し、さらにスパイン以外の系についても着手した。これらの成果は、日本生物物理学会誌「生物物理」の「トピックス」で発表した(藤井ら、生物物理57、305-308(2017)、DOI: 10.2142/biophys.57.305)ほか、日本生物物理学会でのシンポジウムでの招待講演などの場で発表を行った。また、NMDARを介した系については成果をまとめて現在国際学術雑誌に投稿中である。昨年度、シンプルモデルを用いた系と複雑なモデルを用いた系の研究の順序を入れ替えたが、そのおかげで小さな反応場でのゆらぎを利用した情報コードの普遍的なメカニズムを明らかにしつつあり、成果も十分出てきていると考える。神経細胞間のスパイクタイミング情報を処理する場であるスパインは体積が小さい(0.1fL程度)

ため、場に含まれる分子の数が少ない。そのため、生化学反応過程でのゆらぎによって応答がゆらいでしまう。一方、スパインは神経細胞間の情報伝達の入り口としての側面も持つ。情報伝達においてゆらぎ(ノイズ)は、正確な情報伝達を妨げるものであると考えられるため、一見するとゆらぎの大きいスパインでの情報コードは効率が悪いように考えられる。本研究では、スパインにおけるmGluRを介したCa2+上昇反応の反応過程を確率論的シミュレーションとシャノンの情報理論に基づいた解析によって、スパインの小ささが、入力強度のゆらぎに対する頑健性、小さな入力に対する高感受性、1入力分子が担える情報の高効率性が実現されることを見出してきた。一方で、これらの性質の一般性については不明のままである。そこで本年度では、mGluR以外での受容体(NMDAR)を介したスパインでのCa2+上昇反応について考察した。その結果、入力強度のゆらぎに対する頑健性と1入力分子が担える情報の高効率性が実現されることを見出した。これらの成果をまとめた論文について、Biophysical Journalへの掲載が決まった。さらに、より一般性の高い抽象的なモデルを用いた解析を進め、上記頑健性が現れる条件・現れない条件を見出した。これらの成果は現在論文にまとめているところである。平成29年度は、よりミクロな現象である情報コーディングのメカニズムを解析する。さらに、得られた結果と1年目に得られた情報伝達の利点を結びつけることで、スパインが持つ体積の小ささと情報コーディングの関係性を明らかにする。また、当初は平成30年度に計画していた、より広範な系を用いた解析を通して、普遍的な概念への拡張にまで踏み込む。これらの結果は国際学術雑誌に投稿するとともに、各種学会・国際会議等で発表する。最終年度については、当初の計画通り、より一般的な系における情報コードのメカニズムと特性についてまとめる。研究遂行の順序を入れ替えたため、データ保存用の外部記憶装置等の周辺機器の購入を必要とする状況が発生しなかったためデータ保存用のHDDにまだ余裕があるが、今後最終年度の複数の系での研究において必要になるため、最終年度に繰り越し、HDDを購入する。研究遂行の順序を入れ替え、平成28年度購入予定だったデータ保存用の外部記憶装置等の周辺機器を、平成29年度に購入予定
オゾン分子の電子衝突励起断面積の測定

現有の装置の衝突中心部の試料ガス吹出しノズルおよびガス導入管は、ステンレスチューブにより構成されている。オゾンとステンレスチューブの内壁との作用でオゾンの再結合、解離を最小にするためノズルおよびオゾン導入管をパイレックスガラスと交換した。ガラス製ノズルの表面に電子が蓄積されるのを除くために、ノズルの表面は電導性にした。さらにオゾンを安定供給するため真空槽内の残留水分を取り除くためターボ分子ポンプにて排気速度を補強した。オゾンは酸化性が強く、ボンベ等に溜めると内部壁と反応する性質を持ち、また爆発の危険性も伴うのでオゾンは市販されていないので、オゾン生成装置を製作した。今回はオゾン生成効率が最も優れているといわれる放電を利用したジーメンス型オゾナイザーを製作した。オゾナイザーにより生成されたオゾンと酸素の混合気体を-126.5°Cに冷却された白色シリカゲルに吸着させ、減圧して酸素を取り除き約100%のオゾンを製作した。放電時間15分、放電電圧7.2keVで放電した時のオゾンの白色シリカゲルに溜められた量は2.32×10^<-4>mol=3.95Torr.Iと測定された。このオゾンをガラス管を通して10^<-8>Torrに排気されている真空槽内に設置されたノズル(半径0.1mm,厚さ1mm,ノズル内の圧力10Torr)から吹ける流量は1.25×10^<-3>Torr.I/secであることがわかった。この流量でのオゾンの吹ける持続時間は3120秒=52分間であることが測定された。この手製のオゾン生成装置を使ってオゾン弾性散乱断面積を測定中である。
夏型過敏性肺炎の血清診断用キットの開発

1.T.cutaneumの発症抗原に特異的な単クローン抗体の精製(分担者:山崎寿人)アミコン社製細胞培養システムは既報の如くシステムが不安定なためにヌードマウスを用いた抗体産精細胞の大量培養を試みた。ヌードマウスから得られる腹水化抗体は純度が高く、次項II.、III.に供するのに適していたが、ヌードマウスは虚弱で腹水採取前に死亡する率が高く、抗T.asahii抗体の精製の際、思うように抗体を得られなかった。そこで、抗T.mucoides抗体は通常のBALB/cマウスから腹水化抗体として得ることとし、大量に精製できた。II.単クローン抗体を用いた抗原の分離精製(分担者:菅守隆)前項で精製した単クローン抗体をBio-Rad社製のAffiGel Hz(+) gelに結合し、アフィニティクロマトグラフィーを繰り返すことで、T.asahiiとT.mucoidesに特異的な抗原の精製を行った。この方法は既報のCNBrで活性化したセファロースCLー2Bを用いる方法よりも1回の効率はよいが、原因は明らかではないが78回使用すると抗原の結合容量が極端に減少することが判明した。このため全体の効率が非常に上がることはなかった。Trichosporonの発症抗原を用いた血清診断用ELISAキットの作成(代表者:安藤正幸)前項で精製したT.asahiiとT.mucoidesのglucuronoxylomannanを化学的にELISAプレートに結合する方法と、単クローン抗体をELISAプレートに吸着しそこにglucuronoxylomannanを抗原抗体反応で結合する方法を比較したところ、後者のほうが特異性と簡便性に優れていることが判明した。更に特異性を高めるため、血清を希釈して測定する方法を開発したが、現在非特異的反応の阻害剤の検討を行っている。I.T.cutaneumの発症抗原に特異的な単クローン抗体の精製(分担者:山崎寿人)アミコン社製細胞培養システムを用いた抗体産生細胞の大量培養は、このシステム自体が不安定で、信頼性に欠けることが判り、ヌードマウスを用いた腹水化抗体を採用することとした。抗T.cutaneumTIMM1318株(菌血清型II、新分類ではT.asahii)特異抗体の大量精製を終え、次項II.に供する準備を完了した。更に、抗T.cutaneumTIMM1357株(菌血清型I、新分類ではT.mucoides).特異抗体の大量精製を準備中であるII.単クローン抗体を用いた抗原の分離精製(分担者:菅守隆)抗原の分離精製には、上記単クローン抗体を用いたアフィニティクロマトグラフィーを行う。既報の如く、CNBrで活性化したセファロースCL-2Bに単クローン抗体を結合したアフィニティゲルは非常に効率が悪いので、予備実験として、他のアフィニティ担体を試みている。今までのところ、Bio-Rad社製のAffiGelHg(+)gelは、単位容積当りの抗原結合量が約7倍に高まることを見いだしている。III.T.cutaneumの発症抗原を用いた血清診断用ELISAキットの作成(代表者:安藤正幸)I.T.cutaneumの発症抗原に特異的な単クローン抗体の精製(分担者:山崎寿人)アミコン社製細胞培養システムは既報の如くシステムが不安定なためにヌードマウスを用いた抗体産精細胞の大量培養を試みた。ヌードマウスから得られる腹水化抗体は純度が高く、次項II.、III,に供するのに適していたが、ヌードマウスは虚弱で腹水採取前に死亡する率が高く、抗T.asahii抗体の精製の際、思うように抗体を得られなかった。

そこで、抗T.mucoides抗体は通常のBALB/cマウスから腹水化抗体として得ることとし、大量に精製できた。II.単クローン抗体を用いた抗原の分離精製(分担者:菅守隆)前項で精製した単クローン抗体をBio-Rad社製のAffiGel Hz(+)gelに結合し、アフィニティクロマトグラフィーを繰り返すことで、T.asahiiとT.mucoidesに特異的な抗原の精製を行った。この方法は既報のCNBrで活性化したセファロースCL-2Bを用いる方法よりも1回の効率はよいが、原因は明らかではないが78回使用すると抗原の結合容量が極端に減少することが判明した。このため全体の効率が非常に上がることはなかった。III.Trichosporonの発症抗原を用いた血清診断用ELISAキットの作成(代表者:安藤正幸)前項で精製したT.asahiiとT.mucoidesのglucuronoxylomannanを化学的にELISAプレートに結合する方法と、単クローン抗体をELISAプレートに吸着しそこにglucuronoxylomannanを抗原抗体反応で結合する方法を比較したところ、後者のほうが特異性と簡便性に優れていることが判明した。更に特異性を高めるため、血清を希釈して測定する方法を開発したが、現在非特異性反応の阻害剤の検討を行っている。
アルコール性肝障害でのepimorphinとα-smA陽性細胞の免疫組織学的検討

アルコール(AL)性肝障害での特有の線維化には、細胞外基質を産生する伊東細胞が重要な役割を演じていると考えられており、活性化伊東細胞ではα-平滑筋アクチン(α-smA)が認められるようになることも明らかにされている。そこで、AL性および非AL性肝障害患者の生検肝組織について、α-smAの免疫組織学的染色を行い、両群での活性化伊東細胞の数および質的変化について比較検討した。対象および方法:AL性肝線維症(AL-F)21例と肝硬変(AL-LC)9例および非AL性の慢性肝炎(CH)19例とLC4例を対象とし、入院時(禁酒直後)に生検により得られた肝組織を用いた。また、AL-Fの7例とAL-LCの9例については、禁酒後4-10週後に再度肝生検を施行し、同様に検討した。免疫組織学的染色はパラフィン包埋肝組織切片について、モノクローナル抗体を反応させた後、Streptavidin-Biotin法による酵素抗体法を施行した。成績:α-smAはAL-F症例の中心静脈周囲と小葉内の類洞壁に伸びた線維に一致して染色され、線維化の進展に伴って染色性は強くなった。一方、非AL性CHでは、門脈域周囲とそこから伸びる線維に沿って、特に進展する線維の先端部に陽性所見が認められたが、その染色性は、AL性と比べると明らかに弱かった。AL-LCでは線維性隔壁の他に、小葉内にも強く認められたが、非AL性のLCでは小葉内での染色性はほとんど認められなかった。α-smA陽性細胞数についてみると、AL-Fでは線維化の早期より、非AL性CHよりも有意に多く認められた。LCでもAL性での小葉内の陽性数は非AL性と比べ明らかに増加していた。さらに、AL性肝障害で禁酒直後と禁酒4-10週後とを比べると、AL-FとLCのいずれにおいても、α-smA陽性細胞数は明らかに減少していた。なお、抗epimorphin抗体による検討も企図したのであるが、現在多くのhybridomaから、最も抗体活性が高く、免疫組織化学の検討に適したモノクローナル抗体を作製中である。結語:以上のごとく、AL性肝障害では伊東細胞の活性化が惹起されており、特有な線維形成に関与していると考えられた。また、活性化の機序は禁酒により比較的短期間で消失することが示唆された。
ノヴゴロドの対ハンザ通商政策の研究 13世紀におけるイワン商人団の役割を中心に

これまで、ノヴゴロドの対ハンザ交易の確立期にあたる十三世紀におけるノヴゴロドの通商政策の研究を行なってきた。今年度は、研究指導者から、ノヴゴロドの取引相手であるハンザ商人にも目を向ける必要があるとの指導を受け、彼らが滞在していたハンザ商館の状況の分析を行なうことにした。まず、商館研究の基本史料である「商館規約」の分析を行なった。規約には十三世紀から十五世紀までに五つの版があり、これらの分析を行なった。各版の条項が何を規定していたのかを整理して、各条項を内容別にいくつかに分類し、問題点を抽出した。それと同時に、規約の各版の構成が変化していることに着目して、時代の変化に応じて商館にいたハンザ商人がどのような問題を抱え、それにどう対処していったのかを検討した。さらに、商館の実状を明らかにするために、規約以外の史料の記述にも目を向けた。なお、中間報告をかねて、口頭報告を二度行なった。まず、10月2日にはハンザ商人の取引活動に関する報告を行なった。次に、10月30日には商館におけるハンザ商人の生活規範に関する報告を行なった。十三世紀にノヴゴロドは、バルト海でのノヴゴロド商人の権利の確保を放棄し、通商政策を転換することによって、ハンザとロシア諸国との間の中継貿易を独占することに成功した。しかし、この際に考察の中心となるのは、バルト海や河川を利用する水路貿易であり、陸路貿易が考慮されることは少ない。しかし、陸路という要素にも目を配らなければ、ノヴゴロドの通商政策を含む貿易の全体像を明らかにすることはできない。そこで陸路についての考察を行い、通商政策の再評価を試みることにした。陸路はリフラント地方を通るルートをとるかたちで、十三世紀にはすでに利用されていた。それにも関わらず、リフラント地方の諸都市とノヴゴロドが外交交渉をすることができなかったため、この時期の条約には陸路に関する規定はほとんどみられなかった。十四世紀になると、ハンザ商人だけでなくノヴゴロド商人による陸路の利用が盛んになった上に、リフラント諸都市がハンザを代表して外交交渉に関与するようになると、条約にも陸路の記述がみられるようになった。十三世紀に中継貿易の独占を指向した結果、ノヴゴロドはリフラント地方におけるノヴゴロド商人の権利の確立の可能性を放棄してしまったことを考えると、この時期の通商政策の転換を単純に成功と評価することはできないといえるだろう。中世ノヴゴロドの対ハンザ交易が確立された十三世紀を中心に、バルト海-ロシア間の中継交易の独占を目指したノヴゴロドの動向に注目して、ノヴゴロドの対ハンザ通商政策を考察することが研究の目的である。今年度は、当初の予定では度量衡権に関する分析を行うつもりであったが、それを変更して、ノヴゴロド領内での商品輸送に関する研究を行った。ノヴゴロドの商館を往来するハンザ商人の商品は、ノヴゴロド領内ではノヴゴロド人が運搬していたが、十三世紀にはノヴゴロドが独占に成功している。今年度の研究ではこの商品輸送を行っていた人々の労働条件の整備をノヴゴロドがいかにして実現していったのかを検討した。中間報告として、6月28日に日本ハンザ史研究会において口頭報告を行った。また、それをもとにして、『比較都市史研究』第23巻第1号(2004年6月予定)に「中世ハンザ交易における領内輸送」を投稿中である。
半無限旗多様体の幾何学と量子アフィン展開環のレベル・ゼロ表現論

1.レベル・ゼロ表現のギャラリー模型:量子アフィン展開環のレベル・ゼロ端ウェイト加群の結晶基底に対する実現を与えるギャラリー模型を導入した。2.中心電荷24の正則VOAの構成・分類:宮本の(位数3)軌道体構成法をNiemeier格子VOAに適用して得られる中心電荷24の正則VOAの分類を与えた。本年度の研究では、Gaussent-LittelmannによるLakshmibai-Seshadriギャラリー模型の理論を(捩れのない)アフィンLie環のレベル・ゼロ端ウェイト加群(又は大域的Weyl加群)、及びレベル・ゼロ基本加群のテンソル積(又は局所的Weyl加群)の結晶基底に対する場合にまで拡張することに成功した。ここで、Lakshmibai-Seshadriギャラリー模型とは、有限次元複素半単純Lie環の既約最高ウェイト加群の結晶基底に対する組合せ論的な実現を与える模型であり、アフィンWeyl群の中の有限な放物型部分群の組合せ論的な構造を用いて定義されるものである。これに対して本研究では上記のような有限な放物型部分群、従って特にこれらはある有限Weyl群と同型になっているのであるが、これらをそのまま用いる代わりに、これらに付随するアフィンWeyl群を利用することによってGaussent-Littelmannの理論をアフィンLie環のレベル・ゼロ表現論の場合にまで拡張することができた。Gaussent-Littelmannの理論を応用することによって、Lakshmibai-Seshadriギャラリー模型を経由して複素半単純Lie環の表現論とアフィンGrassmann多様体の幾何学との間の関係(幾何学的佐武対応から来るMirkovic-Vilonenサイクル・多面体の理論)が記述されることが知られている。同様の考察を本研究の設定で行うとアフィンLie環のレベル・ゼロ表現論とFeigin-Frenkelによって導入された半無限旗多様体の幾何学との間の関係が観察されることが分かる。平成26年度の研究では量子アフィン展開環のレベル・ゼロ表現に対するギャラリー模型を導入し、半無限LSパス模型、及び量子LSパス模型を経由することにより、これらが量子アフィン展開環の大域的Weyl加群(またはレベル・ゼロ端ウェイト加群)の結晶基底やレベル・ゼロ基本加群のテンソル積の形をした局所的Weyl加群の結晶基底に対する実現を与えることを示した。しかし、このようにして導入されたギャラリー模型の結晶構造の明示的な記述は与えられていなかった。平成27年度は量子アフィン展開環のレベル・ゼロ表現のギャラリー模型の結晶構造の明示的記述について研究した。レベル・ゼロ表現のギャラリー模型の各元は、考察している量子アフィン展開環(アフィンLie環)のアフィンWeyl群の中の有限な放物型部分群に付随するアフィンWeyl群の元の列として与えられる。平成26年度ではこの列に現れる各元を自然な対応によりもとのアフィンWeyl群の元であると解釈して研究を行っていた。しかし、当該年度の研究でこれらが実際には二重アフィンWeyl群の関係式を満たしていることが分かり、上記の解釈では見通しが悪いことが判明した。結果として、ギャラリー模型に対する柏原作用素の作用を二重アフィンWeyl群の作用の言葉を用いて明示的に記述することができた。当初の予定通り、Gaussent-LittelmannによるLakshmibai-Seshadriギャラリーの理論をアフィンLie環のレベル・ゼロ表現論の場合にまで拡張することができたため。27年度が最終年度であるため、記入しない。量子アフィン展開環の表現論Gaussent-LittelmannはLakshmibai-SeshadriギャラリーからアフィンGrassmann多様体の中のMirkovic-Vilonenサイクルと呼ばれる幾何学的佐武対応において重要な役割を果たす代数的サイクルを対応させる手続きを与えた。そこで、今後の課題としては昨年度得られたLakshmibai-Seshadriギャラリーの拡張を利用することによって、半無限旗多様体の設定でMirkovic-Vilonenサイクルの理論を展開したい。