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格子フェルミオンに対する新手法を用いた低温有限密度量子色力学の研究

素粒子・原子核物理学における長年の挑戦的課題である有限密度格子QCDを格子フェルミオンの新手法を用いて研究した。当初はWillsonフェルミオン縮約公式を用いたが、縮約公式の低温有限密度領域への応用において既存の固有値ソルバーでは解けない問題が生じることがわかり、複素ランジュバン法(CLM)を用いた研究に着手した。ゲージクーリングの正当性の証明、CLMの収束判定条件の導出など理論づけの整備とゲージクーリング法の改良などの新手法の開発を行い、低温有限密度格子QCDへの応用を行った。本研究の目標であった,パイ中間子質量の半分を超える化学ポテンシャル領域のシミュレーションを達成した。有限密度下でのQCDの性質の解明に向けて、フェルミオン行列式の縮約公式を用いた研究を行なった。平成26年度の計画では、Sakurai-Sugiura(SS)法のプログラム開発、SS法における精度や計算速度などの考察、および今後の計画の準備としてゲージ配位生成を予定していた。本年の計画は、概ね計画に従い、SS法のプログラムの作成を完了した。また、そのプログラム、および先行研究で作成した厳密解を求めるプログラムを用いてSS法のテスト計算を行なった。具体的には格子サイズ(Nx, Ny, Nz, Nt)=(4,4,4,4)の格子上で、フェルミオン行列式の縮約行列の固有値をSS法および厳密解法の2種類で計算し比較を行なった。これによって、SS法に現れるパラメータ、領域の分割の仕方、ランダムベクトルの数、モーメントの次数などに対するSS法の精度の変化などを調べた。これにより今後のSS法の使用の準備が完了した。ゲージ配位は、格子サイズ(Nx, Ny, Nz, Nt)=(8, 8, 8, 4)の場合に対して、有限アイソスピン化学ポテンシャル(アップクォークとダウンクォークが逆符号を持つ化学ポテンシャル)のゲージ配位を生成した。閉じこめ/非閉じ込め相転移近傍の温度に対して、mu_I / T = 02.5 (mu_Iはアイソスピン化学ポテンシャル)程度のゲージ配位を生成した。一方、シフトされた縮約行列の逆行列の反復解法(共役勾配法)が収束しないという問題が発生しており、現在のその解決法を検討中である。低温有限密度格子QCDシミュレーションおよびそのために必要な符号問題解法の研究を行った。昨年度報告を行ったシフトされた縮約行列の逆行列に対する反復解法について、計算科学の専門家と相談した結果、現在存在するアルゴリズムでは難しい事がわかった。対処法として、密行列に対する線形方程式を反復法で解くアルゴリズムの開発、あるいは、大規模並列化が必要である。一方で、本課題の申請後に発展した複素ランジュバン法を用いて、本研究の目標に有用な方法を構築する事が出来た。本年度は主にその方法の構築、検証、およびQCDへの応用の準備を行った。Sextyらによって、2013, 2014年にゲージクーリング法を用いてQGP相の高密度領域のシミュレーションが達成された。一方で、MollgaardとSpilttorffはQCDの有効理論であるカイラルランダム行列を用いて、低温有限密度において複素ランジュバン法が破綻することを示した。その結果は、位相クエンチの結果が再現されるるというもので、低温QCDにおける「クォーク数増加問題」と同じ起源のものである。私は共同研究者とともにこの問題の解決法を提案した。複素ランジュバン法の破綻はディラック固有値の広がりがランジュバン方程式に極をもたらすことで発生する。そこで、我々は、ゲージクーリング法に用いるノルムとして、ディラック固有値を含むような新しいノルムを用いることを考案した。この新しいノルムを用いて、カイラルランダム行列理論に対するシミュレーションを行ったところ、従来のゲージクーリング法が破綻するようなパラメータ領域に対しても、我々の方法を用いると正しい結果が再現できることがわかった。ランダム行列とQCDは類似のディラック行列の構造を持っているためランダム行列での有用性はQCDへの有用性も期待できる。現在、この方法のQCDへの応用を行っている。上記で述べたように、当初計画していた方法は、現時点で利用可能なアルゴリズムでは実現が難しいことがわかった。可能な対処法としては、密行列の線形方程式に対するアルゴリズムの構築、大規模並列化、有効な近似法などが考えられる。しかしながら、これらの方法はいずれも難易度の高い問題である。一方で、本研究申請後に発展してきた複素ランジュバン法を基に、さらに新しい方法を開発することで、本研究目標であるハドロン相高密度領域のシミュレーションに有用な方法の開発を行うことができた。この方法は、当初計画していた方法を含む従来の方法にはない利点を持っている。まずは、複素ランジュバン法は与えられたパラメータ(化学ポテンシャルや温度)上でシミュレーションを行い、その点で配位を生成することができる。これはゼロ化学ポテンシャルで生成された配位を用いる従来の方法には無い点である。従来の方法は化学ポテンシャルの増加に伴い計算の信頼性が低下する問題や、体積の増加に伴い計算コストが指数的に増加する問題があったが、複素ランジュバン法にはこの問題点もない。さらに、複素ランジュバン法に対してはその結果の正当性を判定する条件が定式化されており、シミュレーションの結果が信頼できるものかどうかを判定することが可能である。「クォーク数増加の問題」は複素ランジュバン法でも発生するが、私が、共同研究者とともに提案した新手法は、カイラルランダム行列理論における「クォーク数増加の問題」に有効であることがわかった。理論の構造から、我々の方法はQCDへの応用も期待できる。

これらの理由から、近年の発展を取り込むことで、当初計画以上の成果をあげることができた。本研究の目的である低温有限密度QCDの性質の解明に向けて、昨年度までSakurai-Sugiura(SS)法を用いた研究を行ってきたが、昨年度報告に記載したようにSS法の低温有限密度QCDへの応用には、現在利用可能なソルバーで解けないクラスの線形方程式が発生することがわかった。そのため、近年目覚ましい発展をとげ、高温高密度QCDへの応用が達成された複素ランジュバン法を用いた研究を進めている。昨年度は低温への応用で発生する問題に対して拡張されたゲージクーリング法を開発し、ランダム行列理論で方法のテストを行った。昨年までの成果に基づき、本年度は格子QCDに対する複素ランジュバンシミュレーションのプログラム開発、その低温高密度QCDへの応用、また複素ランジュバン法の正当性判定条件の構築を行った。プログラム開発では、標準スタッガードフェルミオンおよび標準プラケット作用を持つ格子QCDを採用し、その複素化、ランジュバン方程式に従う配位生成、および、ユニタリティノルムおよび反エルミートノルムの2種類のノルムに対するゲージクーリング法のプログラムを実装した。高温領域において先行研究[Sexty(2013)]の結果を再現することを確認した後、低温有限密度領域への応用を開始した。格子点数空間方向4,時間方向8の格子に対して、クォーク化学ポテンシャルmu a = 02の範囲で、ゲージクーリングのパラメータを調整しながらシミュレーションを行った。複素ランジュバン法は非物理解への収束が問題となるため、非物理解への収束の際におきる典型的な振舞である位相クエンチシミュレーションも行い、また、正当性条件としてドリフト項の分布も計算した。化学ポテンシャルがmu a = 0.2 - 0.5程度で位相クエンチと複素ランジュバン法での有意差を見いだした。本研究の目標はQCDの低温有限密度領域、特にクォーク化学ポテンシャルがパイ中間子質量の半分を超える領域(mu a >= m_pi/2 )に対して第一原理計算を遂行することである。本年度行った複素ランジュバン法の研究では, mu a = m_pi/2を越えた領域のシミュレーションを実際に行い、数値的な結果を得ている。得られた結果の真偽の判定が重要であるが、これまでのところ、破綻した際の顕著な振舞である位相クエンチシミュレーションとは有意な違いが見えており、さらにドリフト項の確率分布が正しい収束条件を満たしており、結果の妥当性が示唆されている。mu a = m_pi/2を越えた領域に対する直接シミュレーションはこれまでに例がなく、この領域のシミュレーションが遂行された事は有限密度格子QCDの研究の歴史の中でもほぼ初の成果であり、本研究の目標に近く大きな進展と考える。一方、本研究で対象とする領域(mu a >= m_pi/2)では、フェルミオン行列式の零点に起因した困難が発生することが、複素ランジュバン法やレフシェツシンブル法の比較などから示唆されている。
魚類ビテロゲニンの卵黄蛋白への分子解裂に関わる酵素の検索

1.ビテロゲニン分解酵素の検出法の確立:卵黄形成期のアメマスを用い,ビテロゲニン分解酵素の検出法を確立した。精製ビテロゲニンをビオチン標識し,卵水溶性画分(WSF)を加えた後,37°C,pH5.2で16時間インキュベートした。分解産物をゲル濾過およびSDS-PAGEに供し,ペルオキシターゼ標識アジビン,または抗リポビテリン血清および抗β′-コンポーネント血清によるWestern blottingを行った。その結果,精製ビテロゲニンは卵黄蛋白であるリポビテリンおよびβ′-コンポーネントのサブユニットと分子量および抗原性を同じくするポリペプタイドに分解された。2.卵抽出液の分画および分解酵素の性状解析:卵黄形成途上のサクラマス卵を材料とし,卵抽出液を水沈殿法および硫安塩析,さらにDE-52,ハイドロキシルアパタイト,フェニルスーパーロース,モノQ,スーパーロース12によるカラムクロマトグラフィーに順次供し,精製ビテロゲニン分解酵素を得た。各分画のビテロゲニン分解酵素の検索は上述のSDS-PAGEによる検出法を用いて行った。精製酵素をSDS-PAGEに供した結果,42kDaの位置に一本のバンドが観察され,このバンドは抗ヒトカテプシンDに反応した。さらにWSFに蛋白分解酵素阻害剤を添加し,ビテロゲニン分解活性に対する阻害性を観察した結果,この活性はペプスタチンAによってのみ特異的に阻害された。以上のことより,サケ科魚類の卵黄形成期の卵中にはカテプシンD様酵素が存在し,ビテロゲニンの分子解裂に関与することが強く示唆された。
赤方偏移z～2にある誕生直後の楕円銀河の星の種族とその起源

すばる望遠鏡を用いて、非常に遠くにあり、きわめて明るい大質量楕円銀河の赤外線スペクトルを測定した。これまでの研究結果とは反対に、この100億年前の宇宙にある銀河は、現在の宇宙に存在する楕円銀河に大変よく似ている。本研究によって、これまで知られていた100億年の間に100倍も体積を増加させる楕円銀河が存在する一方、なぜ宇宙の初期に十分に成長した楕円銀河がすでに存在するのかという謎をさらに深めることになった。本年度はすばる望遠鏡などの大型観測装置で遠方銀河の近赤外線分光観測を行った。すばる望遠鏡による観測プロポーザルはH19年に5夜(装置不良で観測不可能)、H20年に3夜の採択が近赤外分光撮像装置(MOIRCS)であったが、現在の段階ではまだ解析結果が出ていない。また、当初予定していた、すばる望遠鏡のレーザーガイド補償光学装置(AO)も光ファイバー分光装置(FMOS)もまだ開発途中であり、実際の観測には使用できない状況にある。このような状況を考慮して、本年度はVLT望遠鏡での遠方銀河の三次元分光観測(SINFONI)を欧州の共同研究者と行い、z2にある銀河の電離ガスの運動を調べた。その結果、電離ガスの速度と速度分散のマッピングから、遠方の巨大銀河(これらはこれまでの科学研究補助費による研究ですばる望遠鏡を使って発見したものである)がマージングしたか否かを判定する基準を確立した。この基準を適用すると、観測した11個のBzK銀河の内、50%は巨大な回転円盤からなる銀河であり、残りの50%ではマージングの痕跡が認められることが明らかになった。これらの銀河は比較的短いタイムスケールで形成されていることを考慮すると、この結果から、遠方の巨大なBzK銀河の形成にはガスのスムーズな降着が大きな役割を果たしていることが分かる。半数の銀河で巨大な分厚いガス円盤が検出されているが、このような銀河は近傍宇宙では消失しており、楕円銀河になる過程でこのようなガス円盤を有する銀河進化の位相が存在することを強く示唆する。このガス円盤がこのあと、マージングで消失するのか、円盤の力学的不安定の発達によって消失するのかを明らかにするのが、今後の課題である。本年度も昨年度に引き続いてすばる望遠鏡などの大型観測装置で遠方銀河の近赤外線分光観測を行った。すばる望遠鏡による観測は,H21年に近赤外分光撮像装置(MOIRCS)で3夜行ったが,装置不良と天候不順のため予定した品質のデータはまだ取れていない。ただし,幸いなことに明るいp BzK銀河のいくつかについてはデータが取得できたので,解析を行っている。一方,当初予定していた,すばる望遠鏡のレーザーガイド補償光学装置(AO)も光ファイバー分光装置(FMOS)もまだ試験観測の途中であり,実際の観測には使用できない状況にある。このような状況を考慮して,本年度もVLT望遠鏡での遠方銀河の近赤外線波長域における三次元分光観測(SINFONI)を欧州の共同研究者と行い,z1.5-2.5にある68個のs BzK銀河の電離ガスの運動,銀河の形態,星の種族の物理的特性を調べた。観測は赤外域であるが,静止波長ではHα輝線にあたる。これらの銀河の星質量,星形成率,年齢の平均値は,それぞれ,3×10^<10>Mo, 70Mo/年,30億年である。二次元マッピングの空間分解能は1.5kpcであり,AO装置を使用しない場合(4-5kpc)と比べて格段に優れた分解能であることがわかる。Hα輝線で見るとこれらの銀河の大多数は不規則か或いはクランプな構造をしている。およそ1/3は乱流状態にある円盤銀河であり,1/3はコンパクトで速度分散が卓越している。残りの1/3は相互作用銀河である。ガス円盤を持つ銀河の割合は銀河の質量が大きくなるほど増える傾向にある。星と電離ガスとが混ざり合った状態にあるが,ガスの多い領域はダストに覆われており,活発な星形成を示している。これらの銀河の様々な観測的な特徴は楕円銀河の形成過程を現していると考えられるが,なぜ,ガス円盤が卓越する銀河が急速にガスの無い楕円銀河へと進化するのか,新たな謎を問いかけている。本研究の目的は宇宙で最大の質量を持つ銀河種族である、楕円銀河を遠方宇宙で直接検出してその誕生の様子を明らかにすることである。ハッブル宇宙望遠鏡による非常に深い撮像イメージから、このような楕円銀河候補の表面輝度分布を調べたところ、近傍の楕円銀河と星の総質量が同じであるにも関わらず、半径が25倍小さいという結果がこれまでの先行研究で得られ、銀河進化の研究での新たな謎となった。これをそのまま受け入れると、誕生期の楕円銀河の星密度は近傍の楕円銀河の10100倍にも達する。また、星の速度分散は500km/sになるという研究もあり、このような大きな速度分散を有する銀河は近傍宇宙にはどこにも存在しない。

コンパクトな銀河がどのようにして拡張して現在のような楕円銀河になるのか、その物理過程は明らかでない。本研究ではすばる望遠鏡に搭載した近赤外線分光器(MOIRCS)で1.5<z<2.5にある静的に進化しているBzK銀河(質量は10^<11>太陽質量、楕円銀河の祖先と考えられる)の近赤外スペクトルを撮り、星の速度分散、年齢、金属量を評価した(この観測のためにすばる望遠鏡を17夜使用した)。その結果、速度分散は300km/s程度であり、これは近傍の楕円銀河と同じくらいである。また、ハッブル宇宙望遠鏡による表面輝度の測定から、半径も近傍の楕円銀河と同程度であることを明らかにした。星の年齢は約10億年、金属量は太陽値に近い。これから、100億年前に既に近傍の楕円銀河と同じ銀河が存在したことは明らかである。本研究の成果は楕円銀河が既に100億年前に誕生していたことを強く示唆する。ただし、コンパクトな楕円銀河の存在も否定はできない。二種類の楕円銀河が共存したのか、それとも、コンパクトな楕円銀河の観測データ処理に誤りがあったのか。今後はこの二種類の楕円銀河の祖先が時代とともにどう変化してきたか、環境への依存性があるかを調べることが鍵となろう。
トランスポゾンの挿入によるほ乳類の性決定システムの進化

申請者は、ほ乳類性決定遺伝子であるSryの近傍に、トランスポゾン様の配列が二つ(SrxとSrz)が存在することを見いだした。これらのトランスポゾン配列の欠損マウスを作製し、マウスのオス化との関わりについて検証する。さらに、部分変異の導入によりこれらのトランスポゾンのどの配列がオス化に重要なのかを明らかにする。
ベイズ統計に基づく話者の異同識別鑑定における尤度比尺度の改良

法科学分野においては、裁判官らによる適切な判断を助けるために、被疑者が犯人である可能性の程度を示すことが重要である。この可能性を示すために、ベイズ統計に基づく尤度比が広く利用されている。近年、この尤度比を話者の異同識別鑑定に利用する研究が行われている。しかし、従来法では、与えられた音声資料の一部しか利用できない。本研究では、与えられた音声資料を有効に利用できる尤度比尺度を提案し、その有効性を確認した。法科学分野における話者の異同識別鑑定にベイズ統計の概念に基づいた尤度比尺度を利用することを検討している。母音は日本語音韻の基本であり、鼻音は鼻腔の影響から話者性情報を多く含むと言われているので、テキスト依存型の話者認識として、当所所有の音声データベース中の母音と鼻音に着目した。対象とした音韻は、/na/、/ni/、/nu/、/ne/、/no/、/ma/、/mi/、んu/、/me/、/mo/である。これらの音韻から鼻音の音素である/n/、/m/と母音/a/、/i/、/u/、/e/、/o/を周波数分析並びに聴取によって分割した。なお、これらの作業を行うために、研究補助者の雇い上げを行った。まず識別性能の基準を把握するため、50名の男性話者による母音、鼻音を用い、距離尺度を特徴量間のユークリッド距離とした話者識別実験を行った。その結果、鼻音の識別能力は母音のそれよりも若干落ちるか同程度であることが示された。また分析長との識別性能について検討を行ったところ、音韻によって最適な分析長が存在する傾向が見られた。従来、周波数分析における分析長は音韻によらず一定の長さとしていたが、鼻音は母音に比べて発声時間がかなり短いので、従来の分析長では分析できない場合も生じていた。しかし、分析長を短くしても同程度の識別能力が得られたことから、鼻音も母音同様に、識別に利用できる見通しが得られた。テキスト独立型に関しては、話者モデル学習とデータ量の関係について検討を行い、データ量が少ない場合は、ベクトル量子化によるモデル学習化が有効であることを確認した。法科学分野ではさまざまな収録環境下の音声資料を扱う。そこで、法科学分野における話者認識システムの認証性能を評価するための評価用テストセットを構築する必要がある。今年度は、評価用テストセットの構築に使用するディジタル録音機の調査を行った。その他として、尤度比尺度を利用した話者認識研究に取り組んでいるオーストラリアの法科学話者認識研究者を招へいし、意見交換会を開催した。既存の尤度比尺度の利用にあっては、抽出した音韻区間の1フレームを利用するが、抽出した音韻区間全体を利用する尤度比尺度の改良を目指している。今年度は、連続区間を1音だけ利用するときに適した尤度比尺度を提案し、その有効性を確認した。音韻に含まれる個人性については、昨年から引き続き、鼻音を対象とした検討を行い、鼻音に後続する母音の鼻音化の程度が話者に依存する可能性を示した。また、他の音韻として、カ、サ、タ、ハ、ラ、ガ、ザ、ダ、バ、パ行とシャ、シュ、ショ、チャ、チュ、チョを対象とし、これらの音韻から子音と母音を周波数分析並びに聴取によって分割した。テキスト独立型話者認識では、比較する音声資料の発話内容に条件を必要としない。しかし比較する発話に同じ内容の発話が含まれる割合が高いほど認識性能は高いことがわかった。そのため、話者認識結果の信頼性を、比較に用いた音声資料そのものから評価する必要性が生じた。まず発話長と認識性能との関係を調べた結果、一般に発話長が長いほど認識性能は高くなるが、音韻的に偏りがある音声資料に対しては認識性能が評価できないことが示された。つまり、比較する発話の内容が音韻的にどの程度類似しているかを定量化する必要が生じた。そこで、複数の背景話者音声からベクトル量子化によって求めたコードブックを求め、入力音声の各フレームがどのコードブックに最も近いかを調べ、その出現頻度を利用する方法を試みた。その結果、求めた出現頻度を利用することで音韻的類似性が評価できる可能性を示した。昨年に引き続き、オーストラリアの法科学話者認識研究者や各都道府県警察の科学捜査研究所で音声鑑定を担当している研究者との意見交換を行った。法科学分野における話者の異同識別にベイズ統計の概念に基づいた尤度比尺度を利用することを検討している。既存の尤度比尺度では、対象とした音韻区間の1フレームを複数抽出する。

一方、法科学分野で扱う音声資料は十分な発話長が確保できないことが少なくないため、得られた音声資料をできるだけ有効に利用することが望ましい。これまで、抽出した音韻区間全体を利用する尤度比尺度を提案し、1つの連続区間を対象とした検証実験の結果、その有効性を確認した。今年度は、複数の連続区間を対象とした検証実験を行った。その結果、1つの連続区間のときと同様に、本提案法の有効性が確認された。ここでは、着目した1つの母音に対して、その母音の連続区間を複数対象としたものである。母音には話者性情報が多く含まれるが、子音にも話者性情報は含まれるとの報告がある。そこで単音節を対象とし、子音、母音の各々の話者認識性能を調べた結果、子音の話者認識性能は、子音によってばらつきが大きいが、鼻音のそれは高く、母音と同程度であるといった従来の知見を再確認した。音声資料の有効利用といった観点から、今後は、複数種類の母音や子音を組み合わせた比較手法について検討する必要があると考える。尤度比尺度の新たな利用として、日本語母語話者、非母語話者の識別に適用できるか否かについての検討を開始した。まずはオーソドックスな比較判断方法について検討を行ったのみであるが、今後、尤度比尺度の利用について検証を行う。法科学分野で扱う音声資料は、様々な収録環境下で収録される。そのため、話者認識性能を評価するために、収録環境に応じた評価用テストデータセットの構築が望まれる。実環境下における収録を検討したものの、様々な環境下で実際に収録を行うことは極めて困難であることから、既存の音声データベースを利用して、疑似的に収録環境を再現する手法について検討した。音声データベースの再構成については次年度試みることとした。また、これまでに引き続き、オーストラリアの法科学話者認識研究者や各都道府県警察の科学捜査研究所で音声鑑定を担当している研究者との意見交換を行った。法科学分野における話者の異同識別にベイズ統計の概念に基づく尤度比尺度を利用するにあたり、得られた音声資料をできるだけ有効に利用することに焦点をあてた検討を行ってきた。尤度比尺度の改良については、これまで1つの連続区間、複数の連続区間を対象とした検証を行い本提案法の有効性を確認した。ただし、同一音韻を対象としていたので、今年度は、複数の音韻として5母音を組み合わせるタスクを設定し、本提案法の有効性について検討した。その結果、母音を組み合わせることで照合率の向上が図れることを確認した。異なる3つの母音から1発話ずつ利用したときの照合率は、1母音で3発話用いたときの照合率よりも高くなることが分かった。これは話者認識を行う上で、音韻のバリエーションが多いほうが望ましいことを示唆するものである。また従来法では1発話を用いた比較ができないが、本提案法ではそれを可能にした。これによって比較可能なケースの増加に寄与できる。評価用テストセットの構築にあっては、マイクロホン音声を他の録音系を介して疑似的に評価用テストセットを再構成することができるものの、評価には至らなかった。また、尤度比尺度の新たな利用として、母語識別に加えて性別識別への適用についても検討を行った。国内外の研究者との意見交換に関しても継続して行ってきた。国内にあっては、話者認識研究者間で情報交換を行うために設立された話者認識SIGに参加し、音声研究会におけるパネルディスカッションや日本音響学会誌の小特集執筆などの実施に向けた意見交換を行った。
ドラッグデリバリーシステムを利用した周術期鎮痛法としての徐放薬の作成

リドカイン徐放シートを初めて患者に適応し臨床試験を実施した。下顎水平埋伏智歯の抜歯術を受ける外来患者男女100人に対して単盲検無作為割り付け試験を行い、リドカイン徐放シートを抜歯窩に充填し、その効果を非投与群および対照群と比較し抜歯術後痛に対する有効性と安全性および適切な投与量の検討をした。有意差はでなかったものの抜歯後痛に対するリドカイン徐放シートの適応は100mg投与群が臨床的に実用性が高い可能性があった。安全性の検討においてはリドカイン徐放シートが原因と考えられる明らかな副作用やリドカインの血中濃度の上昇は認められず、安全性が確認できた。リドカイン徐放シートの臨床応用として、歯科領域でのI/II相臨床試験(単盲検無作為割り付け試験)を現在実施中である。20歳以上50歳未満の比較的健康な男女外来患者100人を対象に、下顎水平埋伏智歯の抜歯術を受ける患者に適応し、抜歯後の痛みに対する安全性(中毒量と投与量の検討)と有効性の確認するものである。塩酸プロピトカインで局所麻酔後、抜歯を開始するが、局所麻酔は術中適宜追加できる。閉創時にリドカイン徐放シートを(SRLS)ソケットに留置して縫合終了する。比較検討はAEの5群で行う。D(SRLS200mg)はC(SRLS100mg)を2枚、E(SRLS400mg)はC(SRLS100mg)を4枚とする。また、Aは今まで通り酸化セルロース(サージセル®)を、Bはコントロールとして薬効のない基材(PLGA100mg)のみを留置して縫合終了とする。術後、鎮痛薬レスキューとしてセレコキシブ(セレコックス®)を初回のみ400mg、必要に応じて以降は200mgを6時間以上あけて1日2回まで経口投与できる。さらに、セレコキシブ投与後2時間以上たっても効果が不十分で、次の6時間後のセレコキシブまで待てない場合に限りアセトアミノフェン(カロナール®)1回400mgも追加経口投与し、必要に応じて2時間以上あけて1日4000mg(10回)まで追加経口投与可能とする。したがって、優先順位はセレコキシブでありセレコキシブ投与から6時間以上あいている場合は、まずセレコキシブを優先し投与し、それでも効果不十分の場合、アセトアミノフェンを追加投与することになる。また術後、抗生物質としてセフカペンピボキシル塩酸塩水和物300mg分3を3日間経口投与する。VAS、鎮痛薬レスキュー量、患者満足度、血液検査、血中リドカイン濃度、有害事象を調査し、有効性と安全性の評価を行う。20歳以上50歳未満の下顎水平埋伏智歯の抜歯術を受ける患者で、米国麻酔学会術前状態分類のPS1または2に相当する男女100人に対して適応し、抜歯後の痛みに対する安全性(中毒量と投与量の検討)と有効性の確認をするものである。比較検討は以下のAE5群で行う。D(徐放シート200mg)はC(徐放シート100mg)を2枚、E(徐放シート400mg)はC(徐放シート100mg)を4枚投与する。また、Aは今まで通り酸化セルロース(サージセル)を、Bはコントロールとして薬効のない基材のみ100mgを投与する。術後、鎮痛薬レスキューとしてセレコキシブ(セレコックス)またはアセトアミノフェン(カロナール)を一定の基準に従い内服できる。また術後、抗生物質としてセフカペンピボキシル塩酸塩水和物(フロモックス)を3日間内服する。必要であれば診察を行い自他覚所見も調査する。現段階では100症例予定のうちの22症例まで終了し、痛みの程度であるVASは、リドカイン徐放シート投与群で少なくなる傾向にある。また一週間経過するとVASは再度収束することを考えると,徐放シートは有効であると判定できる。さらに患者満足度に関しては徐放されている期間は、リドカイン徐放シート投与群で高い値を示す傾向にあり、VASと同様、徐放シートの効果があると考えられる。引き続きさらに症例を追加し比較検討を進める予定である。

また術後、抗生物質としてセフカペンピボキシル塩酸塩水和物(フロモックス)を3日間内服する。VAS、鎮痛薬レスキュー量、患者満足度、血液検査、血中リドカイン濃度、有害事象を調査し、有効性と安全性の評価を行う。必要であれば診察を行い自他覚所見も調査する。現段階では100症例予定のうちの87症例まで終了し、痛みの程度であるVASは、リドカイン徐放シート投与群で少なくなる傾向にある。また一週間経過するとVASは再度収束することを考えると,徐放シートは有効であると判定できる。さらに患者満足度に関しては徐放されている期間は、リドカイン徐放シート投与群で高い値を示す傾向にあり、VASと同様、徐放シートの効果があると考えられる。引き続きさらに症例を追加し比較検討を進める予定である。他科との共同研究であり、情報交換や意思の疎通に時間を要したため。また、昨今の当施設の不祥事で被験者が不安がり同意を得られにくくなったため。リドカイン徐放シート(SRLS)の初めての臨床応用として抜歯術後痛に対して臨床試験を実施した。当施設の倫理委員会の許可を得て下顎水平埋伏智歯の抜歯術を受ける外来患者100人に対して単盲検無作為割り付け試験(AE群)を行い、抜歯後痛に対する有効性と安全性および適切な投与量の検討をした。。統計処理はRepeated-Measure Analysis of Varianceでp<0.05を有意差有とした。Aは通例法抜歯による非投与群、Bは薬効のない基材のみ100mg対象群、CはSRLS100mg、DはSRLS200mg、EはSRLS400mg投与群である。すべての結果において有意差は認められなかったが、有効性の検討(AC群)において、C群は他群に比べVAS値は低く、満足度が高い傾向にあった。また、投与量の検討(CE群)においては、VAS値はD群が低く、満足度はC群が他群に比べ高い傾向にあった。今後、症例数を増やせばC群に優位に有効性が認められる可能性がある。また、投与量の検討においては、投与量を増やすことはシートの枚数が増えることであり、薬剤充填圧が上昇しVAS値や満足度に悪影響が出てしまう結果となった。安全性の検討においてはSRLSが原因と考えられる明らかな副作用は認められなかった。また、リドカインの血中濃度の上昇は認められなかった。以上より今回の臨床試験により有意差はでなかったものの抜歯後痛に対するリドカイン徐放シートの適応は100mg投与群が臨床的に実用性が高い可能性がある。リドカイン徐放シートを初めて患者に適応し臨床試験を実施した。下顎水平埋伏智歯の抜歯術を受ける外来患者男女100人に対して単盲検無作為割り付け試験を行い、リドカイン徐放シートを抜歯窩に充填し、その効果を非投与群および対照群と比較し抜歯術後痛に対する有効性と安全性および適切な投与量の検討をした。有意差はでなかったものの抜歯後痛に対するリドカイン徐放シートの適応は100mg投与群が臨床的に実用性が高い可能性があった。安全性の検討においてはリドカイン徐放シートが原因と考えられる明らかな副作用やリドカインの血中濃度の上昇は認められず、安全性が確認できた。今後さらに症例数を増やしていく。患者に初めて応用しているため注意深く観察する必要がある。また成果(結果)の発表として学会発表や論文発表の準備を進めている。周術期鎮痛今後さらに症例数を増やしていく。
ミッドカインによる内皮細胞由来の血管作動因子を介した血圧調整のメカニズムの解明

最近、高血圧症には血管拡張作用を持つ液性因子を血管内皮細胞が分泌し、Vascular toneが制御されている事が明らかにされている。血管拡張作用を有するものとして、プロスタグランジンI2、一酸化窒素(NO)、内皮細胞依存性過分極因子(EDHF)でCYP450由来のepoxyeicosatrienoic acids (EETs)が報告されているが、どうのように血管に関与しているかは明らかではない。本研究では、ミッドカイン(MK)が内皮細胞由来の血管作動性因子を介して血圧を上昇させるメカニズムを解明し、MKを制御する事で高血圧症や血管内皮細胞障害に対する新たな治療法を開発する事を目的とした。これまでに、MK遺伝子欠損マウス(MKKO)と野生型(WT)マウスを用いて片腎摘マウスを作成し、NO合成酵素阻害剤L-NAMEを投与したところWTマウスではMKKOマウスと比べ、高血圧、腎機能障害をより強く呈したことを示した。その際、RAASやエンドセリンでは優位な差を認めなかった。一方で、血管拡張因子であるEETsの代謝産物の14, 15-DHETはMKKOマウスにて優位な上昇を認めていた。その後、EETsカスケード阻害剤をMKKOマウスに投与すると、血圧の上昇を認めた。また、血清ノルアドレナリン濃度の上昇を認めた。上記の結果を基とし、EETs阻害剤の投与により腎微小血管循環の変化を検証した。生体顕微鏡によりperitubular capilaryを観察し、阻害剤により循環流量の40%程度の減少を示した。血管内皮障害を軽減させる事により高血圧や臓器障害を治療するための前臨床試験を動物実験によって行い、血管作動性因子や血管平滑筋細胞との相互作用の検証やメタボローム解析を使用したメカニズムの解明と新規関連因子の同定を今後もさらなる検討が必要であると考えられた。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、MKが内皮細胞由来の血管作動因子を制御し血圧を上昇させるメカニズムを解明することとMKを制御することで高血圧や内皮細胞障害に対する新たな治療法を開発することである。本研究ではこの研究目的を達成するために、MK欠損マウスを用いた内皮障害モデルにおけるテレメトリーシステムによる血圧測定、畜尿における蛋白尿やNa排泄量の測定、臓器障害(腎臓、心臓など)を病理組織での解析、内皮細胞由来の血管収縮・拡張因子の同定と発現量の検討、EETsカスケードの阻害薬を用いて血圧変動や臓器障害の変化の検討、糸球体内皮細胞のキャピラリー電気泳動+質量分析装置(CE-MS)によるメタボローム解析、代謝産物から血管作動因子の同定、動物モデルとメタボローム解析で得られた内皮細胞由来の血管作動因子と平滑筋細胞の相互作用を検討する。前臨床実験として、MK抗体、MK aptamerや血管作動因子などを使用し、最終的に内皮障害を軽減させることにより高血圧や臓器障害を治療するという新たな治療戦略を構築する。平成25年度はMKを介した内皮障害モデルにおける高血圧発症のメカニズム解析をするために実験を行った。野生型(WT)マウスとMK欠損型(MK-KO)マウスを用い、片腎摘(UNx)後にNO合成酵素阻害薬のL-NAMEを飲料水に混ぜて投与する内皮障害モデルにおいて、MK-KOマウスで有意に血圧上昇が認められず、組織障害も軽度だった。血管内皮細胞由来の血管収縮作用や血管拡張作用をもつ種々の液性因子の検討では、血管収縮因子であるRAS、endothelin、血管拡張因子であるeNOSとNO産生量、PGI2では両者に差を認めなかったが、EETsの代謝産物の14, 15ーDHETがMK-KOマウスで上昇していた。また、正常のMK-KOマウスに阻害剤を投与したところ血圧の上昇が認められた。

血管内皮障害を軽減させる事により高血圧や臓器障害を治療するための前臨床試験を動物実験によって行い、血管作動性因子や血管平滑筋細胞との相互作用の検証やメタボローム解析を使用したメカニズムの解明と新規関連因子の同定を今後もさらなる検討が必要であると考えられた。26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度はMKを介した内皮障害モデルにおける高血圧発症のメカニズム解析をするために以下の実験計画を立てていた。1野生型(WT)マウスとMK欠損型(MK-KO)マウスを用い、片腎摘(UNx)後にNO合成酵素阻害薬のL-NAMEを飲料水に混ぜて投与する。それぞれを無治療群(NT)、片腎摘群(UNx)、片腎摘+L-NAME投与群(UNx+L-NAME)に分け、各群を4か月まで観察し、テレメトリーシステムなどを用いた血圧測定、蓄尿による蛋白尿量・尿中Cr濃度・Na排泄量・K排泄量、血中のCr濃度・BUN濃度・Na濃度・K濃度などの測定、腎臓・心臓・肺・大動脈などの各臓器の病理学的評価の評価をおこなった。動物モデルの作成は問題なく、WTマウスのほうがMK-KOマウスと比較して、高血圧であり、腎障害が強いという結果を得られた。2血管内皮細胞由来の血管収縮作用や血管拡張作用をもつ種々の液性因子を検討した結果、血管拡張因子であるeNOSとNO産生量、PGI2は変化なく、EETsの代謝産物の14, 15ーDHETがMK-KOマウスで上昇していた。また、血管収縮因子であるRAS、endothelinでは差は認められなかった。3EETsカスケードの阻害薬を用い、血圧調整や臓器障害を検討した結果、正常のMK-KOマウスに阻害剤を投与したところ血圧の上昇が認められた。臓器障害に関しては確認中である。以上より、平成25年度の実験計画はおおむね順調に進展していると考えられる。EETsカスケードの阻害薬を用いた実験で血圧の差を見出すことができたが、臓器障害の確認は施行中である。引き続き解析を続ける。これに加えて、当初の研究計画通り、2CE-MSによるメタボローム解析:内皮細胞のサンプルの全イオン性代謝物をCE-MSで測定するために、内皮細胞の前処理方法、CE-MS測定条件の最適化などについて検討後、血管作動性物質(EETsの代謝産物である14, 15ーDHETなど)を中心にメタボローム解析を行う。3:内皮細胞と平滑筋細胞との相互作用の検討:代謝産物から標的となる分子を選定し、それを用いて平滑筋細胞を刺激することで、cGMPやcAMPの産生量、Ca channelからのCaイオンの流入をみることで平滑筋細胞の作用点を明らかにし、機能解析を行う。また、WTマウスとMK-KOマウスから内皮細胞と平滑筋細胞を初代培養し、それぞれ共培養することで相互作用をcGMPやcAMPの産生量、Ca channelからのCaイオンの流入をみることで確認する。4最終的に、内皮障害の治療薬として抗MK抗体、MK aptamerや標的分子を用い、内皮細胞由来の血管拡張因子EETsなどを改善することをELISA、Western BlotやRT-PCRで確認する。また、血圧測定や臓器障害を組織学的に検討し、治療効果があるか確認する。
被災の回復期における虚弱の増悪・緩衝要因の解明と、地域特性に応じた虚弱予防の実践

本研究は、被災高齢者の被災による中長期的被害の推移を明らかにし、「被災の中長期的被害が虚弱へ及ぼす影響」および「地域の健康支援環境の回復と虚弱予防」の関連について、被災直後より岩手県の被災地に於いて継続的に実施されている被災地域住民追跡研究を用いて縦断的に検討する。さらに現在被災地で行われている社会活動や社会支援、保健活動に関わる情報を行政区毎に収集、既存の研究データとリンクを行い、虚弱や健康行動への影響評価を行うことで、被災地の地域特性に適合した具体的&効果的な虚弱予防アプローチ法の提唱、実践を行うことを目的としている。成果については、妊娠・出産を挟んだだめ、学会での発表はせず、被災の中長期的被害が虚弱へ及ぼす影響について、既存のデータを元に解析、国際雑誌への論文発表を行った。当初予定していたとおり、研究I)被災の中長期的被害が虚弱へ及ぼす影響については、論文発表を終えた。今後はさらに年数を追加して、被害状況の変化が虚弱に及ぼす要因について多面的に検討を行い、エビデンスの蓄積を行っていく。また、地域に関する情報収集についても、現地の専門家との連携のもと、情報収集が行われ、データの整理の段階まで来ているところである。一方で、同じ被災地での地域特性や専門家の関わり差が認められており、それぞれの地域に応じた対応の仕方について、現在種々の機関と相談の下、検討を行っているところである。研究I)被災の中長期的被害が虚弱へ及ぼす影響については、3被災による中断から回復できない、一部しか回復できなかった人の特徴について、RIASデータだけでなく、同時期に行っている別データからの検討も併せて行って行く予定である。他方、研究II)地域の健康支援環境の回復と虚弱予防については、行政区単位の地域の影響を加味した検討を行うため、引き続き地域データの整理を行うとともに、現在の調査票に足りない健康支援環境に関する項目を補完した調査票の作成準備を進めている。こちらは、倫理審査会へ諮る必要があるため、その準備も併せて行い、準備ができ次第、調査時期に合わせて調査を実施する予定である。当初予定していた学会発表を妊娠・出産を挟んだだめ、見送ったため、旅費が余った。また、雇用については夏頃からの採用を予定していたが、上記理由より年度末からの採用となったため、来年度の人件費での使用を予定している。他方、被災の中長期的被害が虚弱へ及ぼす影響について、今年度は、既存のデータを元に解析、国際雑誌への論文発表を行ったが、引き続き国際雑誌への論文準備を進めており、今年度余った金額は次年度の英文校正等にまわす予定である。
協力ゲーム理論の現実問題への応用に関する研究

研究成果の第1は、最適構造決定法の定式化である。どのような提携を組むことが全体にとって望ましいかという最適な提携構造決定の問題の定式化を行い、提携構造決定法の性質を検討をおこなった。研究成果の第2は、極小平衡な提携集合を求めるプログラム作成である。極小平衡な提携集合をすべて求めるプログラムがほぼ完成した。このプログラムの作成によって実証分析が可能になったので、この成果の意義は大きいと考えている。本年度における主要な研究成果は、次の2つである。1.「最適構造決定法」の定式化協力ゲームにおいて解決すべき問題のひとつは、どのような提携を組むことが全体にとって望ましいかという最適な提携構造決定の問題である。本年度において、この提携構造決定の問題の定式化を行い、提携構造決定法の性質を検討をおこなった。特に、提携構造決定法がみたすべきいくつかの性質を求めることができた。また、全提携値総和最大化法および最大コア指標最小化法がそれらの性質を満たしているかどうかを調べた。しかし、全提携値総和最大化法および最大コア指標最小化法を特徴づける性質を見つけることには成功しなかった。これらの解を特徴づける性質を求めるのは、次年度の課題である。2.極小平衡な提携集合を求めるプログラム作成極小平衡な提携集合を求めるプログラム作成作業をおこない、プログラムをかなりの程度まで完成した。現在、最大コア指標最小法のプログラムなしには、実証分析の実行は困難である。最大コア指標最小法のプログラム作成のためには、与えられたプレーヤーの集合に対して極小平衡な提携集合をすべて求めることが必要になる。本年度は、極小平衡な提携集合をすべて求めるプログラムがほぼ完成した。これは、極小平衡な提携集合の数学的な性質を精査して、その結果に基づき、各提携集合が極小平衡かどうかをチェックしてゆくものである。前年度に引き続き、この提携構造決定の問題の定式化を行い、提携構造決定法の性質を検討をおこなった。特に、全提携値総和最大化法および最大コア指標最小化法を特徴づける性質を調べた。これらの解を特徴づける十分条件を求めるのは、次年度の課題である。2.極小平衡な提携集合を求めるプログラム作成前年度に引き続き、極小平衡な提携集合を求めるプログラム作成作業をおこない、プログラムの完成をめざした。現在、最大コア指標最小法のプログラムなしには、実証分析の実行は困難で、与えられたプレーヤーの集合に対して極小平衡な提携集合をすべて求めることが必要になる。本年度は、前年度完成した極小平衡な提携集合をすべて求めるプログラムの改良を試みた。このプログラムよって実証分析が可能になったので、この成果の意義は大きいと考えている。3,環境問題への応用協力ゲームの環境問題への応用を試みた。国あるいは自治体をプレーヤーとする提携型ゲームを考え提携値を適切に定義することによって環境問題の分析をおこなった。によって環境問題の分析をおこなった。この結果は、『経営と情報』21巻に「環境問題のゲーム論的分析」のタイトルで論文としてまとめられている。1.「最適構造決定法」の定式化最適な提携構造決定の問題、すなわち、全体にとって望ましい提携構造の決定する問題を、前年度に引き続き調べた前年度の提携構造決定問題の定式化に基づき、提携構造決定法の性質を検討をおこなった。特に、最大コア指標最小化法を特徴づけ問題に関して、コア指標の性質を調べた。コア指標の性質を用いて、特徴付けを完成させることが、今後の課題である。2.極小平衡な提携集合を求めるプログラム作成前年度に得られた極小平衡な提携集合を求めるプログラムを基づき、プログラムの詳細の検討作業をおこない、プログラムの完成をめざした。本年度は、これまでに完成した極小平衡な提携集合をすべて求めるプログラムの発展および改良を試みた。実証分析では、このプログラムの完成が不可欠で、この成果の意義は大きい。3.環境問題への応用国あるいは自治体をプレーヤーとする提携型ゲームにおいて提携値を適切に定義することによって環境問題の分析をおこなった。本年度は、Shapley-Shubikのモデルを発展させたモデルを検討して、協力ゲームの環境問題への応用を試みた。
共形場理論に関わる代数幾何と表現論

当該研究課題の目的は共形場理論に関わる代数幾何と表現論の展開を主題とする国際研究集会を開催するための準備段階として情報の収集を行うことであった。当該年度のおいては,共形場理論の研究の現状を代数幾何学,ならびに表現論の視点から把握することを,分担者と共同して実行した。また,当該研究分野の最先端に位置する研究者と面談し,予定される研究集会において主たる討論の対象になると考えられる問題点を絞る作業を実施した。特に,研究代表者は,カリフォルニア大学,エール大学,フランス国立大学の研究者を訪問し,現時点の研究の進展状況をお互いに周知,確認する機会をもった。同時に,将来の有望な研究課題について議論を尽くし,予定する国際研究集会への準備の一環とすることができた。該当年度においては,研究分担者,国内外の研究者(国外の研究者3名を含む)に参加を募り,会議Conformal Field Theory and Vertexalgebrasを開催した。この会議において,各参加者は各自90分にわたりの最新の研究成果の発表を行い,その成果に対する質疑討論を全体で行った。カリフォルニア大学教授Geoffrey Masonは,会議を含む期間にあわせ大阪大学に滞在し,同教授と将来の研究課題に関する重要な意見交換をすることができた。分担者(特に,松尾厚)とは,多数回にわたり研究連絡の機会持ち,その間の研究打ち合わせにより,新たな研究課題および目的を定めることが可能となった。また,その他の分担者の協力により,開催予定の国際研究集会を準備するための大枠が設定された。以上の成果を基に,今後とも分担者の協力を得て,国際会議の準備を進める予定である。
中国と内陸浅発地震の前兆現象および被害の比較研究

中国および日本に最近約20年間に発生した大地震の前兆現象のデータを収集整理した。とくに内陸の浅発地震に関するデータを解析した結果、大陸に発生する地震と日本の内陸に発生する地震とに共通する性質と、そうでないものとがあることがわかってきた。共通する性質としては、前兆現象として観測された諸現象の種類が一致していることが目立つ。前震、傾斜や伸縮などの地殻変動、地磁気や地電流、岩石比抵抗などの地球電磁気的変化、地下水質や地下ガスの変化、地下水位の変化、および動物異常などの現象が、両者に共通して現れている。前兆現象の出現する時間と空間分布に関して見ると、大地震発生の直前に震央地域に集中して現れたものが中国内陸部にあり、それは観測点が震央をとりまいて存在するという理由以外にも、その地域の地殻活動の経履によって支配されている面があると推測される。今回、中国から出版された文献を調査した結果、英文で出版されたもの以外に大量のデータが中国語で出版されていることがわかり、このような調査が有意義であることが明らかとなった。浅発地震の前兆現象の中に地下水の異常変化とともに、地下水に関連する地震の誘発現象と考えられる事例が多数ある。例えば唐山地震直前には震央地域に集中豪雨があり、そのために前兆現象が明瞭に観察されなかったと同時に、地震発生の時期を早めてしまう結果になった可能性がある。この点に関して、さらに詳細な調査研究が必要である。
チップ内メタ物質を用いたミリ波集積回路用小型・可変伝送線路共振器の開発

メタマテリアル技術を用いた小型・可変共振器の開発を目標に,チップ内メタマテリアルの構成方法について検討を行なった.チップ内の多層配線を活用した積層型SRR(Split-Ring Resonator)を提案し,60GHz以下の周波数で利用可能なメタマテリアルを開発した.さらにそのSRRにトランジスタを接続することにより,共振周波数を可変にすることに成功した.提案した構造は実際にチップを試作し,実測によりその特性を確認した.メタマテリアル技術を用いた小型・可変共振器の開発を目標に,チップ内メタマテリアルの構成方法について検討を行なった.チップ内の多層配線を活用した積層型SRR(Split-Ring Resonator)を提案し,60GHz以下の周波数で利用可能なメタマテリアルを開発した.さらにそのSRRにトランジスタを接続することにより,共振周波数を可変にすることに成功した.提案した構造は実際にチップを試作し,実測によりその特性を確認した.本年度の主要な研究活動は,チップ内メタ物質の設計・試作とその実測である.本研究では解決すべき第一の問題として,チップ内にメタ物質を構成できるかという点があり,本年度の実測により,60GHz近辺の周波数でメタ物質を構成可能であることが実証された.チップ内メタ物質は電磁界解析に基づいて構造を決定し,配線層5層のCMOS180nmプロセスで試作を行なった.メタ物質の構成要素の基本的な形状としてSRR (Split-Ring Resonator)が挙げられるが,チップ内にSRRを構成するとその大きさから共振周波数が200GHz近辺になってしまい,ミリ波集積回路のターゲットである160GHz近辺ではメタ物質としての挙動を示さない.そこで積層型SRR (Stacked Split-Ring Resonator)を提案し,共振周波数を50GHz以下まで下げることに成功した.提案構造の有効性はネットワークアナライザによる実測でも確認されている.本年度はシミュレーションによる設計結果は国際会議で発表し,実測結果については別の国際会議に採録が決定している.また,本年度の試作ではメタ物質実現に向けての問題点の洗い出しも目的の一つであった.設計・試作を通じて,チップ内ではSRRを構成する配線が細く抵抗が大きいため,損失の大きさが問題になることが分かった.この問題点については平成22年度の目的であるトランジスタによる可変SRRの検討を行なうにあたり,損失の補償機構を検討することで解決を目指す.昨年度チップ内配線においてSRR (Split-Ring Resonator)を利用した60GHz帯ミリ波向けメタ物質の実現可能性を実証したことを受け,本年度はSRRにトランジスタを接続し,共振周波数可変なSRRの実現について検討した.集積回路内は配線構造に制約が多い一方,極めて微細かつ高性能なトランジスタを集積できるため,SRRの電磁気的振る舞いに影響を与えずにトランジスタによる制御性を付加することができると期待できる.昨年度試作した積層型SRRにトランジスタを接続し,外部から与える電圧でトランジスタの動作状態を制御できるチップを試作し,実測を行なった.その結果,トランジスタの付加によってSRRの共振周波数が変化することを確認し,可変SRRの実現可能性を示した.可変メタ物質については他にも研究がされているが,集積回路内の可変SRRについての実測例は他に例のない成果である.しかし,SRRの損失が大きく共振器のQ値が低いため,当初目標としていた共振器としての利用にはなお改善を必要とすることも明らかになった.また,可変SRRをどのように設計すべきかについても課題が残っている.共振周波数や可変範囲を適切に設計するためには可変SRRのモデル化が必須であるが,動作周波数が60GHz近辺と高いため,SRR部分,トランジスタ部分ともに精度の高いモデル化が必須となる.実際に設計したことで,SRRをトランジスタに接続するための引き出し線の影響も無視できないことが判明した.このような要素のモデル化や,影響を抑える設計についてさらに検討が必要である.