hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
粘弾性変形に起因した接触回転系のパターン形成現象の最適抑制技術に関する研究

抄紙機では,長時間の接触回転の結果,ロールに周期的変形が生じてロール系が振動し,製品不良や寿命低下を引き起こす『パターン形成現象』が発生し問題となっている.本研究では,抄紙機で発生する粘弾性変形をともなうパターン形成現象の防止対策として,外部減衰の付与,回転数変動,動吸振器装着およびロール直径比変更による抑制技術について,理論および実験の両面から検討した.その結果,各手法により,パターン形成現象が防止可能であり,最適抑制技術を考案した.抄紙機では,長時間の接触回転の結果,ロールに周期的変形が生じてロール系が振動し,製品不良や寿命低下を引き起こす『パターン形成現象』が発生し問題となっている.本研究では,抄紙機で発生する粘弾性変形をともなうパターン形成現象の防止対策として,外部減衰の付与,回転数変動,動吸振器装着およびロール直径比変更による抑制技術について,理論および実験の両面から検討した.その結果,各手法により,パターン形成現象が防止可能であり,最適抑制技術を考案した.抄紙機や繊維機械では,長時間の接触回転の結果,ロールや糸玉表面の粘弾性特性により周期的変形が生じて製品不良や寿命低下を引き起こす『パターン形成現象』が発生し問題となっている.このようなパターン形成現象の防止・遅延対策として,ロール回転数変動,外部減衰の付与,動吸振器の装着を検討した.その結果は以下のようにまとめられる.1.抄紙機で使用されているものと同等のゴムを使用したゴム巻きロールを複数製作し,実験装置に装着して実験を行った,その結果,ロールゴム部の変形が徐々に成長し,安定的にパターン形成が成長することができた.2.実験装置可動部の総質量の約5%に相当する動吸振器を製作した.汎用性を考え,可変剛性型動吸振器を採用した.質量比5%の動吸振器の固有振動数,減衰比を細かく変化させ,パターン形成現象の成長度合いを観察した.動吸振器の固有振動数や減衰比をある範囲に調整すると,パターン形成現象は全く発生しないことがわかった.つまり,パターン形成現象を抑制するための動吸振器には最適値が存在する.3.実験装置をモデル化することにより,系を粘弾性変形に伴う時間遅れ系として理論解析を行った.解析結果から,パターン形成現象を防止できる動吸振器の最適な設計法について実験結果と定性的によい一致を示した.4.実験から回転数変動と減衰付与もパターン形成防止の可能性があることがわかった.以上の研究成果をD&D Conf.2008(東京)で発表した.抄紙機や繊維機械において,接触回転系が長時間回転の後にロール外周部に周期的変形を自励的に形成する『パターン形成現象』が大きな問題となっている.本年度は,パターン形成現象の遅延・防止対策の一環として,一対のゴム巻きロールのロールゴム部がともに変形する場合のロール直径比の影響について理論および実験の両面から検証を行った.その結果は以下のようにまとめられる.(1)実験機をモデルとした理論解析および数値計算を行った.その結果,不安定領域には結合型と独立型の2種類があり結合型の不安定がより危険であることがわかった.また,結合型の不安定は,両ロールの角形数がともに整数角形に近いときに発生する.一方ロールの角形数を整数値から最も遠くなるよう直径を変更した場合,結合型の不安定は消滅し防止・遅延対策として効果があることがわかった.(2) (1)の解析結果をもとに,一対のロールのうち一方のロールについて,結合型の不安定を発生しやすい直径と防止・遅延効果が期待できる直径の複数のロールを設計し,製作した.(3) (2)を用いた実験結果から,結合型の不安定領域を有する回転数範囲では,パターンの成長が早く,一方ロールの角形数を整数値から最も遠くなるよう直径を変更した場合に,パターンの成長が抑制されることがわかった.不安定度が大きい高回転数側の不安定領域に対する直径比の影響について,次年度検討する予定である.(4)ロール直径比を変更した実験結果は,理論解析結果と良い一致を示した.抄紙機や繊維機械では,長時間の接触回転の結果,ロールや糸玉表面に周期的変形が生じて製品不良や寿命低下を引き起こす『パターン形成現象』が発生し問題となっている.抄紙機のように粘弾性変形をともなうパターン形成現象の防止対策として,これまで外部減衰の付与,回転数変動および動吸振器装着による抑制技術を理論および実験の両面から検討した.そこで,本年度は,一対のロールゴムがともに変形する場合のロール直径比の影響を確認するため,ロール回転数やロールの直径を様々に変更し,パターン形成現象を抑制する設計法について,理論および実験の両面から検討を行った.さらに新たな取り組みとして,可変剛性型動吸振器による制振対策について検討した.その結果を以下に示す.1.両ロールがともに整数角形にならないような直径比とロール回転数を設定することで,パターン形成現象を抑制可能であることがわかった.2.ロール直径比の組み合わせによっては,固有振動数の変動に関するロバスト性に富むロール直径比が存在することがわかった.3.可変剛性型動吸振器を用いることにより,可動部質量の1%程度の動吸振器で,防止・遅延効果があることがわかった.これらの成果は,日本機械学会機械力学・計測制御部門講演会であるD&D Conf.2010(京都)においてロール直径比の影響を,また,および日本機械学会中国四国支部・九州支部合同企画(徳島講演会)において可変剛性型動吸振器の影響について研究発表を行った.
一過性脊髄虚血時のアデノシン受容体拮抗薬の影響に関する研究(神経学的予後及び興奮性アミノ酸放出に及ぼす影響)

平成8年度から平成10年度の3年間に、脊髄虚血後に起こる脊髄機能障害の発生機序におけるアデノシン受容体の役割を調べるため,以下の実験を行った。1.脊髄虚血モデルの特性評価大動脈遮断中に近泣側大動脈圧を40mmHgに調節し、脊髄の側副血行を減じたモデルにおいて、大動脈遮断時間がその後の後肢運動機能に及ぼす影響を術後72時間観察した。10分間の大動脈遮断では100%(8/8)のラットが完全な対麻痺となった。6分間の大動脈遮断では一過性の後肢運動機能障害を示したが、最終的には100%(7/7)が正常歩行にまで回復した。2.アデノシン受容体拮抗薬およびアデノシン受容体作動薬の影響1)テオフィリン(アデノシン受容体拮抗薬)100μgの脊髄くも膜下投与は6分間虚血モデルでの後肢運動機能に影響を及ぼさなかった。2)プロペントフィリン(内因性アデノシンの取り込み阻害薬)30μg、100μgの脊髄くも膜下投与は10分間虚血モデルにおける後肢運動機能障害を改善しなかった。3) 2-クロロアデノシン(選択的アデノシンA1受容体作動薬)10μg、30μgの脊髄くも膜下投与は10分間虚血モデルにおける後肢運動懺能障害を改善しなかった。3.脊髄くも膜下腔のマイクロダイアリーシス法による脳脊髄液中のグルタミン酸の定量1) 2-クロロアデノシンは10分間虚血後3時間まではの脳脊髄液中グルタミン酸濃度を低下させなかったが,4時間後に有意に低下させた,以上の結果からアデノシン受容体活性化は脊髄でも神経毒性の報告されているグルタミン酸の濃度を低下させた.しかしながらアデノシン受容体は,大動脈遮断中の脊髄への側副血行を減じた動物モデルでは,虚血性脊髄神経障害発生に重要な役割を果たしていないと考えられた.またこれまでに報告されているアデノシン受容体活性化による神経保護作用は直接の神経保護効果ではなく,側副血行の改善によるものである可能性が示唆された.脊髄虚血後に起こる脊髄機能障害の発生機序におけるアデノシン受容体の役割を調べるため、本年度は以下の実験を行ったので、その結果を報告する。1.脊髄虚血モデルの特性評価1)大動脈遮断部位の近位側大動脈圧と後肢麻痺発生に要する大動脈遮断時間との関係:近位側大動脈圧を調節しないモデルでは、後肢麻痺発生に要する時間は2040分で、しかもラットの個体差による時間のばらつきがみられた。一方、内径動脈圧からの脱血により近位側大動脈圧を40mmHgに調節したモデルでは、後肢麻痺発生に要する時間は10分で、個体差はほとんどみられなかった。また、大動脈遮断時間5分の群では、後肢麻痺は起こらなかった。2)大動脈遮断時の近位側大動脈圧と脊髄血流の関係:大動脈を左鎖骨下動脈の直下で遮断すると、近位側の大動脈圧は90mmHgから120mmHgに上昇した。そのときの残存脊髄血流は遮断前の12%であった。これに対して、近位側大動脈圧を40mmHgに調節すると残存脊髄血流は遮断前の2.5%と著明に減少した。3)生理的範囲内での体温変化の影響:大動脈遮断直前の体温を調節し36.5°C、37.5°C、38.5°Cの3群に分けて、10分間虚血を行ったところ、38.5°Cでは全例が完全麻痺、37.5°Cでは33%に不完全麻痺、36.5°Cでは66%に不完全麻痺がみられた。生理的範囲内での体温変化が予後に大きく影響することから、実験を行う際の体温管理が重要であると思われた。2.大動脈遮断後の後肢運動機能に及ぼすテオフィリンの影響アデノシン受容体拮抗薬であるテオフィリンは脊髄くも膜下腔に投与すると、脊髄からのグルタミン酸の放出を増加させ、また脊髄の血管収縮をきたすことが予想されることから、テオフィリンの脊髄くも膜下腔投与は虚血後の後肢運動機能を悪化させる可能性がある。したがって、この実験では未処置のラットでは後肢運動機能障害を起こさない5分間の大動脈遮断を行った。テオフィリン10μgのくも膜下投与は5分虚血後の後肢運動機能には影響しなかった。今後、虚血時間を未処置ラットでは完全麻痺を起こさない最長の時間に設定してテオフィリンの効果を観察する予定である。2.アデノシン受容体拮抗薬およびアデノシン受容体作動薬の影響

1)テオフィリン(アデノシン受容体拮抗薬)100μgの脊髄くも膜下投与は6分間虚血モデルでの後肢運動機能に影響を及ぼさなかった。2)プロペントフィリン(内因性アデノシンの取り込み阻害薬)30μg、100μgの脊髄くも膜下投与は10分間虚血モデルにおける後肢運動機能障害を改善しなかった。3) 2-クロロアデノシン(選択的アデノシンA1受容体作動薬)10μg、30μgの脊髄くも膜下投与は10分間虚血モデルにおける後肢運動懺能障害を改善しなかった。3.脊髄くも膜下腔のマイクロダイアリーシス法による脳脊髄液中のグルタミン酸の定量1) 2-クロロアデノシンは10分間虚血後3時間まではの脳脊髄液中グルタミン酸濃度を低下させなかったが,4時間後に有意に低下させた,以上の結果からアデノシン受容体活性化は脊髄でも神経毒性の報告されているグルタミン酸の濃度を低下させた.しかしながらアデノシン受容体は,大動脈遮断中の脊髄への側副血行を減じた動物モデルでは,虚血性脊髄神経障害発生に重要な役割を果たしていないと考えられた.またこれまでに報告されているアデノシン受容体活性化による神経保護作用は直接の神経保護効果ではなく,側副血行の改善によるものである可能性が示唆された.平成9年度には、脊髄虚血後に起こる脊髄機能障害の発生機序におけるアデノシン受容体の役割を調べた。1.脊髄虚血モデルの特性評価1)大動脈遮断中に近位側大動脈圧を40mmHgに調節し、大動脈遮断中の脊髄の側副血行を減じたモデルにおいて、大動脈遮断時間がその後の後肢運動機能に及ぼす影響を術後72時間にわたって調べた。大動脈遮断を10分間行うと、100%(8/8)のラットが完全な対麻痺となった。8分の大動脈遮断では50%(4/8)がほぼ完全な対麻痺となり、残りは正常な歩行にまで回復した。6分間の大動脈遮断では一過性の後肢運動機能障害を示したが、最終的には100%(7/7)が正常歩行にまで回復した。以上の結果から、虚血性の脊髄障害に対して保護作用が期待される薬剤の評価には10分間虚血モデルを、また障害の増悪が予想される薬剤の評価には6分間虚血モデルを使用することにした。2.アデノシン受容体拮抗薬およびアデノシン受容体作動薬の影響1)テオフィリン(アデノシン受容体拮抗薬)100μgの脊髄くも膜下投与は6分間虚血モデルでの後肢運動機能に影響を及ぼさなかった。2)プロペントフィリン(内因性アデノシンの再取り込み阻害薬)30μg、100μgの脊髄くも膜下投与は10分間虚血モデルにおける後肢運動機能障害を改善しなかった。3)2-クロロアデノシン(選択的アデノシンA1受容体作動薬)10μg、30μgの脊髄くも膜下投与は10分間虚血モデルにおける後肢運動機能障害を改善しなかった。3.脊髄くも膜下腔のマイクロダイアリーシス法による脳脊髄液中のグルタミン酸の定量1)2-クロロアデノシンの脊髄くも膜下投与は脳脊髄液中のグルタミン酸濃度を有意に減少させた。以上の結果から、脊髄の側副血行を減じた脊髄虚血モデルでは、脊髄アデノシン受容体は脊髄虚血後神経障害発生機序の中では大きな役割を持たないと結論した。この研究結果は第45回日本麻酔学会総会で発表予定である。平成10年度には、2クロロナデノシン(アデノシンAl受容体アゴニスト)のグルタミン酸放出抑制作用が、脊髄虚血ストレス下でも存在するか否かを確認する実験を行った【方法】くも膜下腔へのカテーテル挿入:ハロセン麻酔下にラットの大槽を切開し、くも膜下腔内に薬物投与用のカテーテルとマイクロダイアリーシス用ループカテーテルを挿入する。術後5日目に以下の実験を行った.春髄虚血の導入:
細胞骨格制御因子をターゲットとした創傷治癒機構の解明

TGF-β、機械的伸展刺激、ET-1などの刺激がヒト皮膚線維芽細胞の筋線維芽細胞への分化を促進すると同時に、細胞骨格制御因子の1つであるRhoAを活性させることが判明した。また、その分化促進がROCKを阻害することにより、抑制されたことから、ヒト皮膚線維芽細胞の分化にはRhoA/ROCK経路を介していることも確認された。よって、RhoAのような細胞骨格制御因子の活性をコントルールすることができれば、難治性皮膚潰瘍の治癒を促進させたり、あるいはケロイドのような過剰瘢痕を抑制したりするなど、異常な創傷治癒過程を正常化できる可能性が示唆され、今後さらなる研究により臨床への応用が期待される。皮膚線維芽細胞を用いて細胞骨格制御因子の活性化を観察した。Rhoファミリー低分子量G蛋白質のなかでも、RhoAに着目し解析を行った。まずTGF-βを用いて、皮膚線維芽細胞が筋線維芽細胞へ、文献通りに分化するかを確認した。real time PCR、ウエスタンブロッティング、免疫染色法を用いて、筋線維芽細胞のマーカーであるα-SMAの発現を確認したところ、TGF-β刺激では皮膚線維芽細胞はかなりの高率で筋線維芽細胞へ分化することを確認できた。そこで、皮膚線維芽細胞をTGF-βで筋線維芽細胞に分化させ、その時のRhoAの活性化を測定したところ、皮膚線維芽細胞は筋線維芽細胞への分化時RhoAを活性化させることが判明した。次に、RhoAシグナルの下流にあるRho-kinaseの阻害薬であるY-27632を添加したところ、TGF-βを添加しても皮膚線維芽細胞の筋線維芽細胞への分化が抑制された。そのため、皮膚線維芽細胞の筋線維芽細胞への分化にRhoAが関与することが判明した。次の段階として、ストレックス社製の培養細胞伸展システム(ストレッチチャンバー)を用いて、皮膚線維芽細胞に伸展刺激を加えた場合の筋線維芽細胞への分化を観察した。伸展刺激を加えた場合、皮膚線維芽細胞は筋線維芽細胞へ分化誘導されることをreal time PCR、ウエスタンブロッティング、免疫染色法で確認できた。また、伸展刺激により皮膚線維芽細胞が筋線維芽細胞へ分化誘導されるときに、RhoAが活性化することも判明した。皮膚線維芽細胞を用いて、細胞骨格制御因子の活性化を観察した。Rhoファミリー低分子Gタンパク質のなかでも、RhoAに着目し解析を行った。Real time PCR、ウエスタンブロッティング、免疫染色法を用いて、筋線維芽細胞のマーカーであるα-SMAの発現を確認したところ、TGF-β刺激により皮膚線維芽細胞はかなり高率で筋線維芽細胞へ分化することが確認された。また、TGF-βはRhoAを活性化させることも判明し、RhoAシグナルの下流にあるRho-kinaseの阻害剤であるY-27632を同時に添加したところ、TGF-βによる分化誘導が抑制された。すなわち、TGF-βによる皮膚線維芽細胞の筋線維芽細胞への分化誘導にRhoAが関与することが判明した。次に、TGF-β以外に創傷治癒機構においてRhoAに影響する因子として、エンドセリン-1(ET-1)に着目した。ET-1は強力な血管収縮剤であるだけでなく、創傷治癒反応を介して様々な臓器の線維化に関与することが報告されているが、皮膚の創傷治癒に関する報告は未だ少ないからである。まず、TGF-βと同様、皮膚線維芽細胞の筋線維芽細胞への分化能に影響するかについて、筋線維芽細胞のマーカーであるα-SMAの発現を調べた。その結果、TGF-βほどは強くはないものの、ET-1でもα-SMAの発現が増強されることが確認された。さらに、ET-1はRhoAを活性化させ、Rho-kinaseの阻害剤であるY-27632と同時投与すると、ET-1によるα-SMAの発現増強が抑制された。よって、ET-1による皮膚線維芽細胞の筋線維芽細胞への分化誘導にもRhoAが関与することが判明した。RhoAが創傷治癒機転において、皮膚線維芽細胞の分化やコラーゲン産生などにおいて重要な役割を担っていることを見出いだした。そして、ケロイドのサンプルで血管新生や血管閉塞が観察されたことがから、血管内皮由来の因子であるエンドセリンー1とRhoAの関連に着目し、実験を進めていった。そのため、予定していたアポトーシス関連の実験が遅れている。細胞骨格制御因子をターゲットとした創傷治癒機構の解明を目的として、様々な刺激に対する皮膚線維芽細胞から筋線維芽細胞への分化誘導において、細胞骨格制御因子の1つであるRhoAが関与するかに着目し研究を行った。まずはTGF-β刺激により皮膚線維芽細胞が筋線維芽細胞へ、文献通りに分化するかを確認した。ウエスタンブロッティング、免疫染色法などを用いて、筋線維芽細胞のマーカーであるα-SMAの発現を確認したところ、TGF-β刺激により皮膚線維芽細胞はかなり高率で筋線維芽細胞へ分化することが確認された。また、TGF-βはRhoAを活性化させることも確認した。次の段階として、ストレックス社製の培養細胞伸展システム(ストレッチチャンバー)を用いて皮膚

線維芽細胞に伸展刺激を加えた場合の筋線維芽細胞への分化を観察した。その結果、伸展刺激を加えていない群に比べ、伸展刺激を加えた群では有意に活性化RhoAならびにα-SMAの発現が増加することを確認した。最後に、創傷治癒機構においてRhoAに影響する因子として、エンドセリン-1(ET-1)に着目した。ET-1は強力な血管収縮剤であるだけでなく、創傷治癒反応を介して様々な臓器の線維化に関与することが報告されているが、皮膚の創傷治癒に関する報告は未だ少ないからである。その結果、TGF-βほどは強くはないものの、ET-1でもα-SMAの発現が増強されることが確認された。さらに、ET-1はRhoAを活性化させ、Rho-kinaseの阻害剤であるY-27632と同時投与すると、ET-1によるα-SMAの発現増強が抑制された。以上のことから、皮膚線維芽細胞は様々な刺激により筋線維芽細胞への分化が促進され、その過程に細胞骨格制御因子のRhoAが関与することが判明した。よって、その阻害剤などは新たな治療アプローチになり得ることが示唆された。TGF-β、機械的伸展刺激、ET-1などの刺激がヒト皮膚線維芽細胞の筋線維芽細胞への分化を促進すると同時に、細胞骨格制御因子の1つであるRhoAを活性させることが判明した。また、その分化促進がROCKを阻害することにより、抑制されたことから、ヒト皮膚線維芽細胞の分化にはRhoA/ROCK経路を介していることも確認された。よって、RhoAのような細胞骨格制御因子の活性をコントルールすることができれば、難治性皮膚潰瘍の治癒を促進させたり、あるいはケロイドのような過剰瘢痕を抑制したりするなど、異常な創傷治癒過程を正常化できる可能性が示唆され、今後さらなる研究により臨床への応用が期待される。本研究の根底をなすRhoAの活性化を観察するためのアッセイの結果にばらつきがみられた。そのため、そのアッセイの再現性を獲得するために様々な手法を繰り返し試す必要があり、そこに非常に時間を要した。今後は、皮膚線維芽細胞におけるエンドセリン-1の創傷治癒機構への関与について、RhoAを中心とした細胞骨格制御因子に注目してさらに解明していきたい。また、TGF-βやET-1によって分化誘導された筋線維芽細胞のアポトーシスについても、Rhoファミリー低分子量Gタンパク質がどのように関与するのか、研究を推進していく予定である。形成外科学今後は、平成26年度の後半に解析を予定していた分化した筋線維芽細胞のアポトーシスにRhoファミリー低分子量G蛋白質が関与するのかを重点的に解明していく予定である。実験に遅れが出た分、次年度使用額が生じた。また、学内での助成金が獲得できたことも影響している。研究の進行が予定より遅れた分、本来行う実験が遂行できず、次年度使用額を生じた。来年度に遅れを取り戻す予定であり、全て使用できると考えている。平成27年度で後れを取り戻す予定であり、当初の研究分と遅れの分を合わせ分の研究費の支出を要する見込みである。
マウス内非侵襲1分子観察

非侵襲で1粒子レベルで小胞輸送を観察するため明るい量子ドットを作成を行った.量子ドットを40 nMで液体窒素によって急速に冷却することで、数10個数100個程度の量子ドットによる凝集体を形成した。マウス腫瘍に対して,量子ドットの蛍光が観察できるかを確認した.がん細胞に過剰に発現しているEGFRに対する抗体を量子トッドに結合して,マウスの尾静脈から注入した.約1時間後に腫瘍部位を非侵襲で,共焦点観察を行った.その結果ブリンキングするような単一量子ドットを観察することができないが,多粒子であれば,観察が可能であることが明らかとなった.ナノ粒子の蛍光を元に細胞の輪郭を同定できた.非侵襲で1粒子レベルで小胞輸送を観察するため明るい量子ドットを作成を行った.量子ドットを40 nMで液体窒素によって急速に冷却することで、数10個数100個程度の量子ドットによる凝集体を形成した。マウス腫瘍に対して,量子ドットの蛍光が観察できるかを確認した.がん細胞に過剰に発現しているEGFRに対する抗体を量子トッドに結合して,マウスの尾静脈から注入した.約1時間後に腫瘍部位を非侵襲で,共焦点観察を行った.その結果ブリンキングするような単一量子ドットを観察することができないが,多粒子であれば,観察が可能であることが明らかとなった.ナノ粒子の蛍光を元に細胞の輪郭を同定できた.非侵襲で1粒子レベルで小胞輸送を観察するためには、計画にあるように明るい量子ドットをつくる必要がある。明るい量子ドットを作成するために、量子ドットを40 nM以下にして、これを液体窒素によって急速に冷却することで、数10個数100個程度の量子ドットによる凝集体を形成することが明らかとなった。その他の方法も検討した。97°Cで数分間加熱することによっても大きな凝集体を形成した。しかし、加熱によって個々のQDの蛍光強度は著しく(1/100)減少することから、この方法は適していないものと考えた。三番目の方法はCOOH基を持つビーズにNH2コーティングされた量子ドットをクロスリンカー(EDC)によって架橋することによってもQD凝集体を作製することにも成功した。しかしこの場合、未反応のQDならびにビーズが多数混在しており、その後の精製が必要なだけでなく、非経済的である。以上の方法によって得られた凝集QDの輝度、及び位置精度を測定すると、どちらの因子においても、急速凍結により作製した凝集QDが、最も優れていることが示唆された。一方、マウスの非侵襲条件下において、量子ドットが生体内ではどの程度暗くなるかを、既知の明るさの蛍光粒子を耳に注入をして、蛍光強度計測を行った。その結果、蛍光強度は数十分の1に落ちることが明らかとなった。一方、長波長のレーザー635nmにて量子ドットを観察したところ、蛍光強度が532nmにて励起した場合の2分の1程度に落ちてしまった。そこで、焦点を絞ったところ、数分の1程度まで強度が改善した。また,蛍光ナノ粒子(量子ドット)を用いて単一粒子の非侵襲イメージングを行ったが,単一粒子では観察することができないが,多粒子であれば,観察が可能であることが明らかとなった.ナノ粒子の蛍光を元に細胞の輪郭を同定できた.さらに,GFP発現細胞MDA-MB-231-GFP-tubulin細胞を用い,耳介内にがん組織作製し,スピンディスクタイプの共焦点顕微鏡により非侵襲下で観察した.装置をGFPを高感度観察するために,いくつかの改良を行った.まず,レーザーパワーを上げ,かつ照射領域を絞ることで,GFPであっても高感度で観察することが可能となった.背景光を減ずるためにより狭いバンドパスフィルターを用いた.細胞分裂直後と思われるGFP発現細胞を捉えることに成功した.さらにGFP発現がん組織全域(約2mm×約2mm×0.15mm)の3次元像を非侵襲にて捉えることにも成功した.生物物理学初年度の研究予定は、マウスの耳の構造を知ること、波長の長いレーザーにて量子ドットを観察すること、多量子ドットを作成すること、レンズ倍率を落として強度を明るくすることであった。これらすべてをためすことができた。マウスの耳の構造を組織染色を行い、非下層の蛍光があること、軟骨層の蛍光がとても強いことが明らかとなった。波長の長いレーザーに関して実績の項に述べたように、635nmのレーザーは暗かった、これは量子ドットの吸収が低いことにおもに原因する。この問題点は、実際の非侵襲イメージグを行って、強度減少の程度を把握しなければならない。多量子ドットは10個程度の量子ドットが凝集した粒子をえることができた。レンズの倍率を40倍落としたところ、共焦点の穴のサイズに合わず、像が不鮮明になることが判明したので、倍率は60倍程度が最適であることがわかった。以上のように、研究の目的達成に向け、順調に進行をしている。共焦点顕微鏡の像を明るくする方法として,高NAのレンズの倍率を下げる方法がある.これは,倍率が下がることで,ニポウ板の穴に対して,蛍光の集光点が小さくなる.したがって,焦点以外の部位の光も穴を通ることができる.この方法は,光学的切断面の厚さを厚くするため,バックグラウンドをあげる欠点がある.したがって,低濃度の量子ドット多量体を用いたときに有効である.最適化に最も時間を取ると考えられるので,最適化の検討を続行する.

1粒子の多量体量子ドットが見えてきたなら,マウスの非侵襲下で皮膚表面から遠くに位置する量子ドットを確認する.多量体に好中球に対する抗体Ly6Gを結合する.これを,尾静脈から注入して,耳殻の中の好中球に結合した量子ドットの蛍光を観察する.この量子ドットの蛍光強度から、単一多量体が複数含まれているか否かを決める。もし、複数含まれているなら、光学系の調整をもう一度やり直す。これを繰り返すことで、非侵襲マウス内で単一多量体を観察する系が完成する。好中球膜状に結合した抗体1分子ー多量体量子ドット複合体の運動をイメージングして、軌跡を解析する。運動から拡散定数や特徴的内運動を見つける。そして、様々な状態の好中球上の、運動様式を見つけ出す。その状態とは、血管中、血管から抜け出して間質を動いている状態、患部を治癒する状態の好中球である。研究計画では、過去の生体の透過光強度(散乱を含む)と波長の関係をもとにすると,現在の532nmレーザーを利用するよりも,642nmレーザー(備品として購入予定であった75mW)を利用すれば,理論的に2ー4倍程度の強度上昇が見込まれた.しかし、642nmレーザーよりパワーが低いが波長が近い研究室に現有の635nm(30mW)のレーザーを用いて、量子ドット(蛍光極大705nm)を観察したところ、532nmの30mWと同等程度の明るさより低いことがわかり、理論上求められた2ー4倍の明るさが得られないことが実験的に確認された。したがって、購入予定であった、642nm(75mW、180万円)のレーザーおよび光学部品(24万)を購入しなないこととしたため、予算を次年度に繰り越すこととなった。蛍光が暗いといった問題点は、532nmレーザーを集光することで、ある程度解決した。したがって、次年度は、多量体に好中球に対する抗体Ly6Gを結合し,尾静脈から注入して,耳殻の中の好中球に結合した量子ドットの蛍光を観察し運動を解析する.この量子ドットの蛍光強度から、単一多量体が複数含まれているか否かを決める。マウスの実験を補助してくれる技術支援者を雇い、マウス内の好中球上の1粒子観察の実験を行う計画である。
国際規格化を目指した制御システムのディペンダビリティ評価・管理技術の確立

制御システムには様々な構造と機能があり,IEC規格の定義に沿ったアベイラビリティの汎用性の高い解析は難しい.本研究では,LFT表現を用いることで様々な構造に対応し,また,マルコフ解析の際の状態遷移図上で制御システムの機能が維持されている状況に対応する“available state"を考えることで,機能の違いをマルコフ解析に反映させる.そして,広いクラスの制御対象に対する様々な構造・機能を有するシステムを扱うことができる解析の枠組みを確立した.アベイラビリティ性能指標値を解析結果とするこの枠組みにより,様々な手法で実現される制御システムのフォールトトレランスの定量的な評価が可能になった.多くの工業製品に含まれる制御システムに関して,その本来の機能に注目するディペンダビリティ(広義の信頼性)の評価法が技術的に確立されておらず,産業界が拠り所とする国際規格も制定されていない.外部への危害・悪影響に注目する安全性の評価法が準用されることも多く,高機能な制御技術を用いた工業製品が必ずしも適正かつ正当に評価されていないのが現状である.本研究は,世界に先駆けて制御システムのディペンダビリティ評価法を確立し,将来の国際規格化につなげることを目的とする.日本信頼性学会編「新版信頼性ハンドブック」(2014)第IV部第3章第12節で研究代表者が解説しているディペンダビリティ評価法をプロトタイプとし,制御システムの様々な機能(制御目的)の違いを評価に取り入れることで,アベイラビリティ性能指標値を与えるより一般的な評価法を構築した.この研究成果はすでに学会論文誌に投稿済みである.さらに,その計算を実際に行うソフトウエアを,本科学研究費補助金により購入したPCワークステーションを最大限に活用して行った.また,ディペンダビリティ管理という観点では,アベイラビリティ性能指標の目標値を達成しつつ,正常時の機能(制御性能)を最適化するような制御ロジックを求めることが必要となる.そのためのアルゴリズムには,(アベイラビリティ性能指標値を求めるための)連続時間マルコフ解析における状態遷移図上で制御システムのディペンダビリティと同一視できるような状態の集合の構成,それもコンピュータ上での効率的な構成が不可欠である.平成22-25年度の基盤研究(C)No.22560440「国際規格に準拠してレンジ逸脱に対する安全性を制御則で実現する日本発の新技術」による研究成果での構成手法を基礎として,本研究のためにはそれで十分か否かなど,平成26年度はその詳細な再検討を行った.多くの工業製品に含まれる制御システムに関して,その本来の機能に注目するディペンダビリティ(広義の信頼性)の評価法が確立されておらず,産業界が拠り所とする国際規格も制定されていない.制御システムには様々な構造と機能があり,IEC規格等の定義に沿ったアベイラビリティの一般性・汎用性の高い解析の枠組みの構築は難しい.外部への危害・悪影響に注目する安全性の評価法が準用されることも多く,高機能な制御技術を用いた工業製品が必ずしも適正かつ正当に評価されていないのが現状である.本研究は,世界に先駆けて制御システムのディペンダビリティ評価法を確立し,将来の国際規格化につなげることを目的とする.本研究では,LFT表現を用いることで様々な構造に対応し,また,マルコフ解析の際の状態遷移図上で制御システムの機能が維持されている状況に対応する"available state"を考えることで,機能の違いをマルコフ解析に反映させ,広いクラスの制御対象に対する様々な構造・機能を有するシステムを扱うことができるアベイラビリティ性能指標値を与えるより一般的な評価法を構築した.この成果は日本信頼性学会誌に論文として発表済みである(第一の雑誌論文参照).アベイラビリティ性能指標値としての定常アベイラビリティを解析結果とするこの枠組みにより,様々な手法で実現される制御システムのフォールトトレランスの定量的な評価が可能になった.さらに,ディペンダビリティ管理という観点では,アベイラビリティ性能指標の目標値を達成しつつ,正常時の制御性能を最適化する制御ロジックを求めることが必要となる.その最適な制御ロジックの候補は,制御システムのディペンダビリティと同一視できる"available states"の集合により与える.平成27年度は,コンピュータ上で効率的かつより多くの集合を構成する手法について,検討を行った.本研究における成果の中核部分を第一の雑誌論文で発表することができた.日本信頼性学会誌を通じて国内の信頼性関係者に向けて研究成果を発信することができたことは,きわめて重要な進展であると考える.将来の国際規格化のためには,まずは国内のコンセンサスが不可欠であるからである.それに加えて,故障発生直後,あるいは事後保全を終えた後のリスタート直後の制御システムの乱れ具合の定量的解析・評価に有効な,新しい切替L2ゲイン解析に関する研究成果を得ることができた(第二の雑誌論文参照).さらに,この研究成果はシステムの予測不可能な切替りの影響を定量的に評価する指標の提案という観点から論文にまとめ,海外の学術誌に投稿済みである.多くの工業製品に含まれる制御システムに関して,その機能に注目するディペンダビリティ(広義の信頼性)の評価法が確立されておらず,産業界が拠り所とする国際規格も制定されていない.制御システムには様々な構造と機能があり,IEC規格等の定義に沿ったアベイラビリティの汎用性の高い解析の枠組みの構築が難しいからである.高機能な制御技術を用いた工業製品が必ずしも適正かつ正当に評価されていないのが現状である.

本研究は,世界に先駆けて制御システムのディペンダビリティ評価法を確立し,将来の国際規格化につなげることを目的とした.本研究では,LFT表現を用いることで様々な構造に対応し,また,マルコフ解析の際の状態遷移図上で制御システムの機能が維持されている状況に対応する"available state"を考えることで,機能の違いをマルコフ解析に反映させ,ディペンダビリティを評価した.アベイラビリティ性能指標値としての定常アベイラビリティを解析結果とするこの枠組みにより,様々な手法で実現される制御システムのフォールトトレランスの定量的な評価が可能になった.さらに,平成28年度は,アベイラビリティ性能指標の目標値を達成しつつ,正常時の機能(制御性能)を最適化する制御ロジックを求めるディペンダビリティ管理技術のアルゴリズム面での検討を行った.また,アベイラビリティ性能指標値を向上させるためには,故障対策だけではなく,修理しやすさを含めた保全性を向上させる必要がある.制御システムのフォールトトレランスと前年度に2次的成果として得られた新しい切替L2ゲイン解析を併せ用いて,予防保全を安全に実施するための環境を実現する支援技術の可能性を検討した.また,この切替L2ゲイン解析を故障の影響の評価(第一の雑誌論文),制御入力の動作範囲逸脱回避のためのコントローラのリセット法(第二の雑誌論文)へ応用した.制御システムには様々な構造と機能があり,IEC規格の定義に沿ったアベイラビリティの汎用性の高い解析は難しい.本研究では,LFT表現を用いることで様々な構造に対応し,また,マルコフ解析の際の状態遷移図上で制御システムの機能が維持されている状況に対応する“available state"を考えることで,機能の違いをマルコフ解析に反映させる.そして,広いクラスの制御対象に対する様々な構造・機能を有するシステムを扱うことができる解析の枠組みを確立した.アベイラビリティ性能指標値を解析結果とするこの枠組みにより,様々な手法で実現される制御システムのフォールトトレランスの定量的な評価が可能になった.本研究そのものの進展に加えて,(1)故障後の制御システムの乱れ具合の定量的解析・評価に有効な,新しい切替L2ゲイン解析に関する研究成果や,(2)制御ロジック設計アルゴリズムの検討の過程での副産物として,むだ時間系など,より一般的なシステムに対する制御システム設計の過程で有効と思われる代数的なツールに関する研究成果を得ることができた.平成27年度に得られた成果,特に制御ロジック設計に関する成果をさらに深化させ,より実用的なディペンダビリティ管理技術となるように,アルゴリズム面での検討・改良を行う.また,それをソフトウエアの形で具現化させる予定である.同時に,国際規格化を目指す活動として,国際的な場やSNSを通じた諸外国の規格関係者へ,研究成果,特に第一の雑誌論文で発表した本研究における成果の中核部分を積極的にアピールしていきたい.また,アベイラビリティ性能指標値を向上させるためには,故障対策だけではなく,修理しやすさを含めた保全性を向上させる必要がある.制御システムのフォールトトレランスは,その保全性の向上に貢献することができるが,それは第二の雑誌論文で見出したフォールトトレランスのまったく新しい意義である.保全性の定量的な評価は信頼性工学の分野においても難しい課題であるが,
ジストニア患者に対する深部脳刺激(DBS)による脳代謝変化

当研究の目的はグルコース代謝をDBS手術前および手術後の刺激時と非刺激時で測定し、DBSが脳代謝に及ぼす影響を検討することにより脳内の神経ネットワークへの作用を検討し、とくにターグットを抑制しているのか・それとも興奮させてるのか?.またその影響の広がりとその方向を明らかにすることでDBSによる効果発現の機序を検討することである。対象被験者はジストガ患者15例+健常人15例であり、ジストニア患者に関しては以下の条件を満たすもの。1.内服両方・ボツリヌス毒素局注療法に抵抗性の難治性ジストニア患者で本院においてDBS埋め込み術を施行予定および施行後の成人患者、2,症状が安定している、3.評価期間に生活環境を変えなくても良い、4.試験前12時間は内服を中止できる、5.本人が同意説明内容を理解でき本人の同意が取得できる-という目標であった。この2年で正常コントロールは目標数を集め、一方でジストガ患者は7名にDBS手術前の撮影を行い、うち1名DBS手術後の撮影も行った。更に2名については近日中にDBS手術後の撮影を行い、合わせての解析結果を報告出来る見込みである。当研究の目的はグルコース代謝をDBS手術前および手術後の刺激時と非刺激時で測定し、DBSが脳代謝に及ぼす影響を検討することにより脳内の神経ネットワークへの作用を検討し、とくにターゲットを抑制しているのか・それとも興奮させてるのか?、またその影響の広がりとその方向を明らかにすることでDBSによる効果発現の機序を検討することである。対象被験者はジストニア患者15例+健常人15例であり、ジストニア患者に関しては以下の条件を満たすもの。1.内服両方・ボツリヌス毒素局注療法に抵抗性の難治性ジストニア患者で本院においてDBS埋め込み術を施行予定および施行後の成人患者、2.症状が安定している、3.評価期間に生活環境を変えなくても良い、4.試験前12時間は内服を中止できる、5.本人が同意説明内容を理解でき本人の同意が取得できる。という目標であったが、19年度は正常コントロールをほぼ目標数集め、またジストニア患者6名に関してもDBS手術前の撮影を行った。DBS手術前のジストニア患者と正常被験者の脳代謝の比較において皮質基底核回路の病的生理状態を裏付ける知見が得られており、平成20年度に進めていく予定の術後の脳代謝の測定結果が待たれる。1.内服両方・ボツリヌス毒素局注療法に抵抗性の難治性ジストニア患者で本院においてDBS埋め込み術を施行予定および施行後の成人患者、2.症状が安定している、3.評価期間に生活環境を変えなくても良い、4.試験前12時間は内服を中止できる、5.本人が同意説明内容を理解でき本人の同意が取得できる-という目標であった。この2年で正常コントロールは目標数を集め、一方でジストニア患者は7名にDBS手術前の撮影を行い、うち1名DBS手術後の撮影も行った。
エリサン・シンジュサンの交雑における諸形質の遺伝

1.シンジュサン♀×エリサン♂のF1雑種では,12L:12Dで飼育した場合に,雌蛹の大半が非休眠となり,雄蛹の大半が休眠蛹になったので,休眠性には伴性遺伝の傾向がある。戻し交雑世代でも,蛹休眠が伴性遺伝した。F1,B1ともに,長日条件の下では休眠蛹を生じることがなかった。シンジュサンとF2の休眠蛹を上蔟後30日以上25°Cで保存し100日間25°Cと4°Cで保存した後、体液のトレハロース濃度と過冷却点を測定した。シンジュサンにおいて、25°Cで保存した休眠蛹の体液のトレハロース濃度は平均15mg/mlであり、4°Cで保存した休眠蛹は平均34mg/mlであった。25°Cで保存したF2休眠蛹の体液のトレハロース濃度は平均14mg/mlであったが、4°Cで保存したF2休眠蛹では5mg/mlから37mg/mlの間でさまざまに分離し、平均は18mg/mlであった。シンジュサン休眠蛹の過冷却点は25°C保存の個体は平均-21°C、4°C保存の個体は平均-23°Cで、エリサン非休眠蛹の過冷却点よりそれぞれ3°C,5°C低く、冷蔵による過冷却点の降下はみられなかった。シンジュサン♀×エリサンのF2休眠蛹における過冷却点は25°C保存では平均-27°C、4°C保存では平均-21°Cでともにシンジュサンに近く、冷蔵による過冷却点の降下はみられなかった。過冷却点と体液トレハロースの濃度の間に相関はなかった。2.シンジュサン×エリサンのB1世代およびさらに後代での観察から,シンジュサンの緑色体色は,常染色体上の優性の単一遺伝子に支配されることを明らかにした。また,シンジュサンの幼虫体表には胡麻状の斑点が多数存在する。この遺伝子も,常染色体上の単一の優性遺伝子に支配されることが分かった。シンジュサンの繭は淡茶褐色を呈し,エリサンの繭は白色である。雑種においては,きわめて多様な色彩の繭色が出現した。種々の交雑による観察結果から,赤色色素を発現する遺伝子と,灰色の色素を発現する遺伝子の組み合わせによって多様な繭色を説明できそうである。1.シンジュサンの飼育技術の確立:長野県産のシンジュサンの幼虫を,日長制御チャンバーにてヒマ生葉により飼育した。シンジュサンは,日長12L:12Dにおいて蛹休眠し,15L:9Dにおいては非休眠となった。2.雑種の妊性:シンジュサン雌にエリサン雄(ベトナム産)を交雑し次代を得た。Fl雑種は,正常に発育・化蛾し,何ら異常を認めなかった。

Fl雑種とエリサンとの戻し交雑は,容易にでき,その次代にも異常は認められなかった。3.雑種の休眠性:Fl雑種の休眠性は,明らかに偏父的な傾向が認められた。すなわち,エリサンを父とするFlでは,12L:12Dで飼育した場合に,雌の大半が非休眠となり,雄の大半が休眠蛹になった。戻し交雑世代でも,蛹休眠が伴性遺伝子に支配されることが明らかであった。休眠性を支配する遺伝子は,おそらくZ染色体の上に座乗するものと推察される。Fl,BFlともに,長日条件の下では休眠蛹を生じることがなかった。4.幼虫体色および斑紋の遺伝:シンジュサンの幼虫体色は,緑色を呈する。BFl世代およびさらに後代での観察から,この緑色は,常染色体上の優性の単一遺伝子に支配されることを明らかにした。また,雑種を人工飼料で飼育すると緑色のかわりに青色の個体が出現し,緑色の発現には遺伝的な青色以外に生葉由来の黄色色素が必要であるらしい。また,シンジュサンの幼虫体表には胡麻状の斑点が多数存在する。この遺伝子も,常染色体上の単一の優性遺伝子に支配されることが分かった。4.繭色の遺伝:シンジュサンの繭は淡茶褐色を呈し,エリサンの繭は白色である。雑種においては,きわめて多様な色彩の繭色が出現し,繭色の遺伝様式がかなり複雑であることを感じさせた。種々の交雑による観察結果から,赤色色素を発現する遺伝子と,灰色の色素を発現する遺伝子の組み合わせによって多様な繭色を説明できそうである。1.シンジュサンとF2の休眠蛹を上蔟後30日以上25°Cで保存し100日間25°Cと4°Cで保存した後、体液のトレハロース濃度と過冷却点を測定した。シンジュサンにおいて、25°Cで保存した休眠蛹の体液のトレハロース濃度は平均15mg/mlであり、4°Cで保存した休眠蛹は平均34mg/mlであった。25°Cで保存したF2休眠蛹の体液のトレハロース濃度は平均14mg/mlであったが、4°Cで保存したF2休眠蛹では5mg/mlから37mg/mlの間でさまざまに分離し、平均は18mg/mlであった。シンジュサン休眠蛹の過冷却点は25°C保存の個体は平均-21°C、4°C保存の個体は平均-23°Cで、エリサン非休眠蛹の過冷却点よりそれぞれ3°C、5°C低く、冷蔵による過冷却点の降下はみられなかった。シンジュサン♀×エリサンのF2休眠蛹における過冷却点は25°C保存では平均-27°C、4°C保存では平均-21°Cでともにシンジュサンに近く、冷蔵による過冷却点の降下はみられなかった。過冷却点と体液トレハロースの濃度の間に相関はなかった。2.ショウジョウバエの性決定遺伝子dsxのエリサンでの相同遺伝子を得るため、Bmdsxの雌雄共通領域と雌特異的領域のアミノ酸配列に基づいてプライマーを合成し、サクサンとエリサンの5齢幼虫の精巣と卵巣のRNAを鋳型にしてRT-PCRを行った。その結果、雌雄共通領域のプライマーを用いた場合には、雌雄両方で約0.5Kbの増幅産物が得られ、雌特異的領域のプライマーを用いた場合には、卵巣のRNAからのみ約0.7Kbの増幅産物が得られた。これらはカイコから増幅される産物のサイズと一致した。卵巣由来の増幅産物の塩基配列を決定し、そこから予想されるアミノ酸配列をカイコのBmdsxと比較した結果、82.2%という高い相同性を示した。以上の結果は、W染色体を欠くエリサンも、dsxホモログをもっており、カイコの場合と同様に転写産物に性差があることを示している。
p進コホモロジーとラングランズ対応

本研究ではp進コホモロジー論の基礎理論の構築を主眼として行った.まず,フロベニウス作用を見ればp進微分方程式が復元できるというチェボタレフ稠密性定理を証明し,p進コホモロジー論における重さの理論,及び交叉コホモロジーの純性定理を証明した.これらの結果はp進コホモロジー論とl進コホモロジー論が本質的には同じ情報を持っているというドリーニュによる小同志予想に対する応用を期待している.本研究ではp進コホモロジー論の基礎理論の構築を主眼として行った.まず,フロベニウス作用を見ればp進微分方程式が復元できるというチェボタレフ稠密性定理を証明し,p進コホモロジー論における重さの理論,及び交叉コホモロジーの純性定理を証明した.これらの結果はp進コホモロジー論とl進コホモロジー論が本質的には同じ情報を持っているというドリーニュによる小同志予想に対する応用を期待している.本年度の目標はp進係数のラングランズ対応を定式化することにあった.まず,p進係数のラングランズ対応が存在しているためにはp進係数理論においても重さの理論があることを示さなくてはならない.さらに6つの関手に対しても重さの理論が予想されうる動きをすることをいうことも後々に必要になってくるであろうことが分かる.これはにWeil IIのp進類似の構築,さらにはBeilinson-Bernstein-Deligne(BBD)による偏屈層に対する重さの理論を構成することが求められる.本年はD. Caro氏と共同でWeil IIのp進類似を示すことに成功した.証明ではケドラヤによる準安定還元定理を用いることなる.一方でBBD型の定理,つまり交叉コホモロジーの純性定理は次年度の課題として残った.また,論文の執筆は次年度に行う予定である.ラングランズ対応が一対一であるためにはチェボタレフ稠密定理のp進類似を示す必要がある.l進層は関数体のガロワ群の表現で書けるため純粋にガロワ群の性質を用いて示すことが出来た.一方でp進係数はガロワ群の表現では書けず,一般にはp進微分方程式となっているため,チェボタレフ稠密定理には問題があった.しかしクルーによる過収束Fアイソクリスタルの基本群を用いることにより今年度にチェボタレフ稠密定理のp進類似は示すことができた.これらの結果によりp進係数のラングランズ対応を期待通りの形で定式化することに成功した.さらに,イプシロン因子の積公式を用いることによりWeil IIの“小同志予想"からp進ラングランズ・プログラムが導かれることが示せる.系として,階数2以下の過収束Fアイソクリスタルは混であるという強い結果を得ることに成功した.今年度はp進コホモロジーの重さの哲学をD.Caro氏との共同研究で実現させ,論文にしてまとめた.l進コホモロジーにおいてはドリーニュのWeil IIなどで示されているもので,ヴェイユ予想の壮大な一般化といえる.また小同志予想は重さの哲学と密接にかかわっている予想なため,構築が急がれていた.この理論はケドラヤによるp進コホモロジー論を使ったヴェイユ予想の証明を完全に含むものであり,ケドラヤの論文によってもその理論の構築の可能性は指摘されていた,p進コホモロジー論において重要な課題であったといえる.Weil II型の定理は重要だが,重さの理論の応用においては交差コホモロジー論の構築も欠かせない.今回はこの理論の構築にも成功した.交差コホモロジーは表現論などにおいて幅広く用いられているコホモロジー理論であり,当然p進コホモロジー理論においても定義されるべきものであった.しかし,さまざまな技術的困難があり,定義すらされていない状況であった.今回は数論的D加群を用いることによってこの困難を克服し,定義することができた.交差コホモロジーの重要性は定義そのもの自体より,純性定理にある.l進コホモロジーの場合この性質はガバーによって示されており,消滅隣体の性質を用いた複雑なものである.今回はキールらによるフーリエ変換を用いた方法を採用し,示すことに成功した.これらの仕事により,小同志予想を示す基礎的な部分の整備がひとつ終わったことになる.これらの応用として,藤原-Gabber型の定理,つまりl進とp進コホモロジーを用いたHasse-Weil L関数の比較,など重さの理論ができることによって得られる重要な性質も示すことができた.一方でアルティン・スタックに対するコホモロジー論の構成にまでは手が回らなかったことも事実であり,今後の課題となる.p進係数のラングランズ対応に挑戦するにはいくつかのステップがあるが,本年度の目標はラングランズ対応を確かな形で公式化することであった.ラングランズ対応はコホモロジー的なもの(今回の場合は過収束アイソクリスタル)と数論的なもの(尖点的保型表現)の一対一対応である.p進係数の場合,係数が幾何学的に構成されているわけではないので,l進係数の場合とは違い,基本群の表現という形で表すことができない.l進係数に対して対応するp進係数が存在することは予想されていても(いわゆるドリーニュによるオリジナルの小同志予想)反対の対応があるか,あるとしてその対応は一対一になるのか,は定かではなかった.本年度に積公式を用い,さらにチェボタレフ稠密定理を示すことによってラングランズ・プログラムがほぼ確かにp進係数でも存在するであろう事が分かった.

これにより,来年度以降ドリンフェルド・ラフォルグのアイディアで小同志予想を考えることができるようになる.また今年度はWeil IIのp進類似を示すことができた.重さの理論はラフォルグのl進係数の証明においても重要な役割を果たす物であり,当然期待すべき物である.一方で,重さの理論をp進係数で構築することはこれまで技術的に困難とされてきた.これは良い係数理論がp進コホモロジーにはなかったためである.この部分は当初の予定通り数論的D加群を用いることで解決できた.一方で残念ながら交叉コホモロジーの理論を完成させるには至らなかった.これらのことから,当初の目的以上とは言えないものの,順調に進展していると判断したものである.24年度が最終年度であるため、記入しない。今年の目標は任意の多様体,願わくばアルティン・スタック,に対して数論的D加群の理論を構築することである.小同志予想を解決するためには6つの関手とそれらの基本性質を示す必要がある.現在の所,多様体が滑らかに持ち上がる場合か,その様な多様体に埋め込める場合しか数論的D加群の理論は構築されていない.今年度は!クリスタルを用いてこれらの操作の構築に挑むつもりである.問題はこの!クリスタルがトポスから定義されるものでない点にある.そのため理論が煩雑になる可能性がある.しかし古典的なD加群の理論の6つの関手の構成過程を見る限りこれらの操作がトポスから自然に定義されているとは思えず,!クリスタルの構成の方が自然と思えるものである.一方で!クリスタルは技術的に様々な困難を含んでいる.問題になってくるものの一つとして,局所コホモロジー関手の構築がある.現在構成されている局所コホモロジー関手は,何かの関手の導来関手として定義されている物ではなく,定義が無理しているところがあると言える.!クリスタルの場合は自然と思われる局所コホモロジー関手が定義される物の,この関手が現在構成されている物と一致するかは定かでない.また,外部テンソル積が,我々の扱う場合に完全関手でないため,どのようにして導来関手を取るかには問題がある.これらの基本的な関手が構成された後には,藤原型のLefshetzの跡公式を示さなくてはならない.これには消滅隣体関手を構成しなくてはならない.この関手の構成もp進コホモロジー理論において大きな問題であるが,数論的D加群を用いれば古典的な構成の類似をたどれると期待している.24年度が最終年度であるため、記入しない。
ラジカル開環重合を用いる高分子主鎖への機能団の導入法の開発と応用

ラジカル開環重合はラジカル重合の汎用性と、主鎖に官能基を導入できるという開環重合の利点を合わせ持つ有用な重合法である。研究代表者はラジカル開環重合を用いた反応性高分子の合成を目的として、ビニル基のα-位またはシクロプロパン環にトリメチルシリル基を有するビニルシクロプロパンの合成とラジカル開環重合について検討した。得られたアリルシラン構造を有するポリマーは塩酸水溶液により定量的に脱シリル化したポリマーを与えたほか、TASF触媒存在下、芳香族アルデヒド、臭化ベンジルと効率よく反応し、対応する付加物を与えた。また、研究代表者は6員環環状アセタール構造を有するビニルシクロプロパンの合成とラジカル開環重合を行い、主鎖に二重結合、側鎖に環状アセタール構造を有するポリマーを合成した。得られたポリマーは酸加水分解により対応するポリケトンを定量的に与えた。更に研究代表者は環状アセタール部にエキソメチレン基、フェニル基を導入した6員環環状アセタール構造を有するビニルシクロプロパンの合成とラジカル開環重合を検討した。これらのラジカル安定化基を有するモノマーのラジカル重合ではシクロプロパン環のみならず、アセタール環の開環を伴う二重開環重合が進行し、ポリエステルが生成した。このポリマーは酵素分解性、加水分解性を示し、ラジカル開環重合により得られたポリマーの分解性材料への応用の可能性が見出された。以上、研究代表者はビニルシクロプロパン類のラジカル開環重合を用いる高分子主鎖への機能団の導入法の開発と応用について研究を行った。