hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
最高エネルギー衝突反応の理論的研究

本年度はLEP実験データの最終解析年度となり、本理論研究グループの研究の主題も、将来のコライダー実験で、新しい物理を検出する可能性の検討、そしてその検出法の考察に向けられた。シミュレーションツールの開発に関しては、将来のリニアコライダーでのヒッグス物理の精密実験に備え、電子陽電子消滅過程での二重ヒッグス生成に対する量子電気力学による輻射補正の計算を完成した(栗原)。また、ハドロンコライダーでの多重ジェット生成の解析に強みを持つ自動イベント生成プログラム、MadEventの製作管理者、ローマ大学のF.Maltoni氏をKEKに招聘し、講演と議論をしていただいた。将来のリニアコライダーGLCの物理に関しては、光子光子衝突モードで、光子ビームの偏極と、トップクォーク対の崩壊角度相関を調べることにより、中間状態に寄与するヒッグスボソンのCPパリティー、生成振幅の位相等が計測可能であることを示した(萩原)。ニュートリノ質量のシーソー機構を持つ超対称性模型において、ヒッグスボソンの媒介効果により、ミューオン・電子遷移等のレプトン数非保存過程が促される可能性を指摘した(岡田)。宇宙のダークマターが最小質量の超対称性粒子である場合、その粒子が電弱理論の荷電を持ち、質量が充分重い場合には、ダークマター対の2光子への崩壊が他の崩壊モードと拮抗する可能性があることを示した。高エネルギー宇宙線光子の観測がダークマター検出に結び付く可能性を指摘したもので、重要な発見である(野尻、久野)。数年後に開始される陽子陽子コライダーLHCでの超対称性粒子検出実験において、もし同時期に電子陽電子リニアコライダー実験が可能であれば、理論のパラメータの決定が飛躍的に改良することを示した(野尻)。また、グルイノが主に第三世代のスクォークに崩壊する場合の、LHCでの超対称性粒子生成シグナルを検討した(野尻、久野)。本年度はLEPIIに於ける新粒子生成のシミュレーション、そして精密測定と標準理論の予言との定量的比較とを、計画研究A・B班との緊密な連携の下で行なった。特にシミュレーション・ソフトの開発はLEPIIでの実験解析チームとの協力が不可欠のため現在(平成11年10月)までに浅井祥仁と神前純一をCERNに派遣し、本年度中に川越清以もCERNに派遣する予定である。浅井祥仁は主に超対称性粒子の対生成と崩壊、神前純一と川越清以は主に軽いヒッグスボソンとZボソンの対生成に関するシミュレーションを重点的に進めている。また、神前純一と萩原薫は物理シミュレーション・ソフトの基盤となる基本プログラム、HELASの改良版を準備中である。LEPIIでの精密測定の物理に関しては、Wボソン質量のさらなる精密測定の意義を理論的に検討し、超対称性標準模型に於いて定量的、包含的な検討を行ない、投稿論文を準備中である。最高エネルギーでのe^+e^-→W^+W^-過程の精密測定による、超対称性粒子の輻射効果の計算を系統的に進めており、スクォーク・スレプトンの効果について本年度中に投稿論文として発表する。更に、将来のリニアコライダーにおけるe^+e^-→ZH過程、γγ→tt過程の精密測定により、新しい物理のヒント、また新しい粒子の発見が可能となること等の理論的知見が得られたので、発表する予定である。平成12年度の研究実績はは下記のとおり。1.LEP II実験のためのシミュレーション・ソフトの開発を重点的に進めた。竹下、神前、野崎、山下、浅井の計5名をCERNに派遣し、主にヒッグスボソンとZボソンの対生成、荷電超対称性粒子の対生成のシミュレーションを精密化した。2.LEPII及び将来の最高エネルギー素粒子実験に寄与する基盤ソフトとして、高速な散乱振幅計算を可能とするプログラムHELASを改良し、散乱振幅の自動生成プログラムMadGraph2適合のHELAS2として公開する準備を進めた。また、米国フェルミ研究所のD.Rainwater博士を招聘し、MadGraph2完成を目指す共同研究を前進させた。3.最も期待される新しい物理として、超対称標準模型の予言とLEPII等に於ける精密測定結果との定量的比較を完成させ、電子陽電子衝突の基礎過程であるWボソン対生成への超対称粒子の輻射効果を定量的、且つ系統的に求めている。この共同研究推進の為、独国ハンブルグ大学の梅田義章博士を招聘し、ゲージボソン、ヒッグスボソンの超対称粒子の寄与の計算を完成させた。投稿論文を準備中。4.電子・陽電子リニアコライダー等の将来のコライダーに於ける素粒子実験の物理的意義を探る理論的研究を進め、成果を発表する。共同研究者の鴨下淳一と清裕一朗を平成12年10月に米国フェルミ研究所で開催されたリニアコライダー物理国際会議(LCWS2000)に参加させ、研究成果を発表した。LEPの実験データ解析に必要なシミュレーション・プログラムの開発では、新粒子探索において最も重要なバックグラウンドとなる、最終状態に4つのフェルミオンが生成される過程を重点的に研究し、その計算精度を上げた。開発されたプログラムは、OPAL実験の解析で実際に使用され、新粒子探索だけでなく、ほぼ全ての物理過程の研究で利用される標準のシミュレーション・プログラムとなっている。また世界的な素粒子理論の進展を鑑み、新しい枠組での理論を構築・検討した。例えば余剰空間次元の物理など最近注目される理論に対し、当研究領域はすばやく対応し、OPALがLEPで始めての結果を出すことに成功している。

理論的研究に関しては次世代加速器実験、特にわが国の高エネルギー物理の次期基幹計画である電子・陽電子リニアコライダーJLCで探索可能な物理を精力的に研究している。得られた物理成果は非常に多岐にわたるが、主な結果は次の通り。1.シングレット荷電ヒッグスボソンを加えたヒッグス模型では軽いヒッグスボソンの2光子崩壊幅が標準模型から大きくずれ、コライダーでのヒッグスボソン探索方針の変更が必要になることが分かった。2.有効ポテンシャルにCP非保存項が現れる超対称性標準模型では中性ヒッグスボソンの崩壊比がCP対称性を持つ模型の予言と大きく異り、コライダーでの探索を左右する可能性があることが分かった。3.ミューオン異状磁気能率を含む精密実験の最新の測定結果を検討し、新しい物理、特に超対称標準模型に対する制限を求めた。4.宇宙のダークマター候補であるニュートラリーノについて宇宙論的観点から研究を行い、宇宙初期の高温時に生成されると「冷たい」ダークマターになるが、低温時に非平衡過程によって生成されると、「温かい」ダークマターとなって宇宙の局所的構造を破壊する可能性があることが分かった。5.電子陽電子衝突によるタウ対生成とタウ崩壊の観測により、レプトンフレーバーの非保存相互作用のパリティー、CP変換性を定める方法を提案した。LEPのOPAL実験解析はその最終局面にあり、以下の解析に於て主要な役割を果たした1:LEP2でのヒッグスボソン探索結果の最終報告。この研究は、将来のリニアコライダーに於けるヒッグスボソンの発見とその特性の精密測定の基礎となる。2:LEP1とLEP2の実験結果を総合した、電弱統一理論のパラメータの精密測定に関する最終報告。特に、Wボソンの質量の測定に関し、本研究計画で開発された4フェルミオン生成シミュレーションプログラムが貢献した。3:LEP2でのWボソンの自己結合の測定に関しても、上記シミュレーションプログラムの採用により、系統誤差を小さくすることができた.上記項目1と3に関連した研究を、将来のリニアコライダーの物理の場合に発展させ、その報告を8月に韓国で開催された「リニアコライダーの物理」国際会議で発表した。理論的研究に関しては、上記の電子・陽電子コライダーでの新しい物理の研究を中心として、将来のコライダーでの新粒子発見の可能性を評価するための、様々な精密実験データとフレーバーの物理からの制限に関する研究を行った。主な結果は次の通り。4:上記項目1に関連し、超対称性標準模型のヒッグスボソン探索に於て、LEPの探索実験で排除されない軽い擬スカラーボソンが、電弱精密実験データを用いて排除できることを明らかにした。(萩原)5:軽い超対称性粒子のシグナルとも考えられている、ミューオンの異常磁気能率の測定に関連し、標準模型の予言の精密化に向けた解析を進めた。(萩原)6:将来のリニアコライダーに於ける、ヒッグスボソン結合の精密測定、特にその自己結合の測定が重要であり、そのためにリニアニライダーの衝突エネルギーを1TeV以上に上げる必要があることを明らかにした。(岡田)7:レプトンとbクォークが関与するフレーバー変換過程の研究により、超対称性理論の輻射効果を考察した。(岡田)8:LHCでの超対称性粒子、スクォークやスレプトン生成に於て、新しいフレーバー変換過程が観測される可能性を考察した。(野尻、久野)
財源難を想定した〈福祉バス〉運用システムの効率化に関する研究

日本の公共福祉施設の多くは,高齢者や障害者のための福祉交通サービスとして,専用の車両を保有して送迎サービスを提供している。しかし,その運行形態は試行錯誤の段階にあり,全国的な運行実態がまだ明らかにされていない。この研究では,送迎サービスの現状と課題をマクロに考察した。日本における送迎サービスは,1977年頃から本格的に実施され始めた。現在では公共福祉施設の72%が送迎車両を保有している。送迎需要は量的には増加してきており,質的には広域化・多様化してきている。しかし,運行効率は高くはない。1運行あたりの乗客数はわずか約5人にとどまっているし,19%もの福祉施設は乗客数データを記録さえしていない実状にある。運行効率の改善が当面の一つの課題であろう。福祉施設の一部は送迎サービスを民間会社に委託している。民間委託には二つのメリットがある。第1はコスト意識を高揚する契機になりうること,第二は運行経験のない福祉施設でも送迎サービスを導入しやすいことである。しかし半面,次のような課題を抱えている。すなわち,第一は専門会社の質を担保する仕組みが法的に確立されていないこと,第二は運行委託料を積算する方法が確立されていないことである。運行委託料の積算は熟練を要す作業である。なぜならば,運行システムがかなり複雑なためである。本研究では,委託料を簡便に計算する一方法を提案した。この方法は委託契約時に役立つであろうと思われる。平成7年度は研究期間の初年度にあたり、研究作業はほぼ当初の予定どおり進行した。1.先行研究の分析-福祉交通に関する文献を収集して、その諸データ(図表など)をカード化したあと、対象ごとの頻度分布を調べて研究の偏りを分析した。その結果、高齢者・身障者の一般的な交通行動は調査されてきているものの、福祉バスについての研究例は極めて少ないことが明らかになった。2.アンケート票の設計-熊本市希望荘の福祉バス「あゆみ号」の運行を詳しく取材し、一方でルポルタージュ「福祉バスの実像」を執筆するとともに、他方では並行して、全国福祉バスアンケートの調査票を設計した(質問数29項目)。福祉バスの全体像が明らかになっていない段階で調査票を設計するのは、容易ではない作業であった。3.福祉バスアンケート調査の実施-全国の公営福祉センター196団体に対してアンケート調査を実施し(回収率80.0%)、単純集計をすべて終えるとともに、主要なクロス集計を終えた。その結果、(1)福祉バスの導入は1980年から急増し、すでに72%の団体が運行していること、(2)平均定員17名に対して平均利用者数は3.1人/回であり、利用効率は低いことなどが明らかになった。4.『福祉バス白書』の執筆-集計済みの項目についてはすでに原稿を用意したが、一部のクロス集計を残しているため、『白書』は平成8年度の前半に完成したいと考えている。平成7年度(研究1年目)には全国の公共福祉センター(約400団体)を対象として福祉バスアンケート調査を実施し、その単純集計結果に基づいて基礎的な考察を行った。それを踏まえて平成8年度(2年目)には次の3つの分析作業を試みた。(1)アンケート票の23次元のクロス集計、(2)福祉バス運行の典型事例(5都市)の比較、(3)1運行あたり輸送密度(人/回)の算出と比較。こうした作業により次のような知見が得られた。(1)全対象団体の平均輸送密度は「5人/回」にすぎない。また、乗車定員に対する乗客の割合は30%ほどである。これは福祉バスの運行効率が低いことを意味する。(2)増え続ける送迎需要に対して福祉バスサービスの提供が追いつかず、少なくない団体が財源難を課題として挙げている。(3)こうした事情から福祉バスの今後のあり方として、乗合路線バスの活用や複数団体による共同運行を意識している団体が現れている。

(4)そして実際、福祉バス運行を専門に受託する民間会社が、すでに東京圏では営業していることが分かった。(5)ただし、そうした民間会社に公共福祉施設が運行を委託する際、妥当な委託費を積算する方法が確立されておらず、当面の課題になっている。このように福祉バスは、まだ各団体が試行錯誤のなかで運行している段階にあると思われる。今後、自治体歳入が減っていく趨勢を勘案すれば、福祉バスにおいても利用者に何らかの“運賃"を課すことも検討せざるをえないと思われる。数は少ないものの、すでに利用料金を課している団体もある。日本の公共福祉施設の多くは,高齢者や障害者のための福祉交通サ-ピスとして,専用の車両を保有して送迎サービスを提供している。しかし,その運行形態は試行錯誤の段階にあり,全国的な運行実態がまだ明らかにされていない。この研究では,送迎サービスの現状と課題をマクロに考察した。日本における送迎サ-ピスは,1977年頃から本格的に実施され始めた。現在では公共福祉施設の72%が送迎車両を保有している。送迎需要は量的には増加してきており,質的には広域化・多様化してきている。しかし,運行効率は高くはない。1運行あたりの乗客数はわずか約5人にとどまっているし,19%もの福祉施設は乗客数データを記録さえしていない実状にある。運行効率の改善が当面の一つの課題であろう。福祉施設の一部は送迎サ-ピスを民間会社に委託している。民間委託には二つのメリットがある。第一はコスト意識を高揚する契機になりうること,第二は運行経験のない福祉施設でも送迎サービスを導入しやすいことである。しかし半面,次のような課題を抱えている。すなわち,第一は専門会社の質を担保する仕組みが法的に確立されていないこと,第二は運行委託料を積算する方法が確立されていないことである。運行委託料の積算は熟練を要す作業である。なぜならば,運行システムがかなり複雑なためである。本研究では,委託料を簡便に計算する一方法を提案した。この方法は委託契約時に役立つであろうと思われる。
Auditory NeuropathyのCHIRP音蝸電図とVEMPによる研究

平成26年度は研究分担者の加我が成人の後天性のAN症例の診断と治療指針について作成し公開し、後天性のいわゆるAuditory Neuropathy Spectrum Disorderについてはこれまでの追跡から3つのタイプを分類して国内外に発表した。従来はANの病態は内耳有毛細胞ー蝸牛神経間シナプスの伝達異常と考えられてきたが、2007年にElberlingらによって開発されたCHIRP音を用いると、蝸電図では蝸牛複合電位が振幅は小さいが出現する可能性を見出した。本研究では、後天性と先天性の真のAuditory Neuropathy症例に対して蝸電図、ABR、カロリックテスト、VEMPを新たに導入し、これまでに解明されていないANの病態生理を明らかにする。平成26年度は研究分担者の加我が成人の後天性のAN症例の診断と治療指針について作成し公開し、後天性のいわゆるAuditory Neuropathy Spectrum Disorder(ANSD)についてはこれまでの追跡から3つのタイプを分類して国内外に発表した。本年度はこの問題をreviewとして研究分担者の加我が"Auditory nervedisease and auditoryneuropathy spectrum disorders"というタイトルで発表した。さらにANあるいはANSD症例の人工内耳手術中に電気ABR(EABR)を記録し、EABRが出現するか否か調べることにした。1.成人症例の研究:成人のAN症例に対しては蝸電図、ABR、VEMP、カロリックテスト、回転椅子検査を行った。新たな成人症例3例では蝸電図は-SPは出現するがABRは出現しなかった。2例は人工内耳手術の際にEABRを記録し良好なIII波、V波が記録できた。もう1例は外来で行いV波が出現した。これらの3例は回転椅子検査は良好で前庭系は保たれていた。2.幼児症例の研究:ABRと回転椅子検査でフォローアップを行った。幼児のANSDはKaga分類のII型3例、III型3例であった。ABRは2msec以内に-SPと考えられる小さな反応を認めた。人工内耳手術中のEABRはII型もIII型も全例III波、V波が出現した。以上、成人と小児のEABRの記録から本疾患は内有毛細胞と蝸牛神経の間のシナプスに病巣があることを発見した。Auditory Neuropathy (AN)は1996年にKaga KらとStarr Aらにより独立して発表された新しい聴力障害である。他覚的検査ではABRは無反応であるが耳音響放射は正常、クリックによる蝸電図では蝸牛複合電位のN1は無反応か低振幅、ーSPは良好に出現する。そのため、従来はANの病態は内耳有毛細胞ー蝸牛神経間シナプスの伝達異常と考えられてきたが、2007年にElberlingらによって開発されたCHIRP音を用いると蝸電図では蝸牛複合電位が出現することがわかってきた。本研究では、後天性と先天性のAN症例に対してCHIRP音を用いた蝸電図、ABR、VEMPを新たに導入し、これまでに解明されていないANの病態生理を明らかにする。さらにANあるいはAuditory Neuro-pathy Spectrum Disorders(ANSD)症例の人工内耳術中のEABR(電気ABR)を記録しEABRが出現するか否かを調べた。その結果術中・術後のEABRは先天性ANも後天性ANも良好な記録ができることがわかった。これはANは神経レベルではなくシナプスレベルであることを示唆している。平成29年1月になってGalvanicVEMP(GVEMP)が正常で記録できるようになった。平成29年度はAN症例に対しGVEMPを記録することで、ANに合併するVestibular Neuropathyの病巣の一の同定を行う。これまでの研究ではAN症例ではABRは無反応で、蝸電図ではクリックでは-SPのみ出現し、N1はほとんど認めなかったが、Chirp音を用いて検査をすると、ABRは無反応であったが、蝸電図では-SPだけでなく判定し得る程度の振幅を増すN1を認めた。これはChirpを用いると約2倍の振幅の反応が出現することと関係があると考えられる。ANSDII型とIII型とも人工内耳手術を必要とするほどの聴覚障害が高度である。病巣の部位の特定のために人工内耳手術の際にNeural Response Telemetry (NRT)とABRを併用して病巣の部位診断を行った。これに加えてGalvanicVEMPが記録できる技術開発を行った。この技術を応用する予定である。Auditory Neuropathy (AN)は1996年にKaga KらとStarrらにより独立して発表された新しい聴力障害である1), 2)。

そのため、従来はANの病態は内耳有毛細胞ー蝸牛神経間シナプスの伝達異常と考えられてきたが、2007年にElberlingらによって開発されたCHIRP音を用いると3)、蝸電図では蝸牛複合電位が出現することがわかってきた。本研究では、後天性と先天性のAuditory Neuropathy症例に対してCHIRP音を用いた蝸電図、ABR、VEMPを新たに導入し、これまでに解明されていないANの病態生理を明らかにするべく研究を行った。本研究方法の主軸の一つは音刺激によるVEMPであるが、平成29年1月になって電気刺激によるGalvanic VEMP(GVEMP)記録の技術開発を行い、これによりGVEMPはAuditory Neuropathyに合併するVestibular Neuropathyの病態の解明に有用であることがわかった。1.健常成人のコントロールデータ収集:2050歳の聴力正常な健常成人を対象に、クリック音、ショート・トーンバーストおよびCHIRP音3つの異なる音刺激を用いて、それぞれに蝸電図、ABR、VEMPをそれぞれの記録法に適切な音刺激で記録した。蝸電図は経外耳道法を用いた。電極はユニークメディカル社製の銀ボール電極を用いて記録し、波形は-SP、N1について音圧変化による潜時・振幅曲線を描く。ABRも3つの音刺激に対して潜時振幅曲線を描いた。VEMPについては3つの音刺激に対するP13、N14の潜時と振幅を測定した。3.幼児症例:ABRと回転検査でフォローアップを行った。これまでの研究ではAN症例ではABRは無反応で、蝸電図ではクリックでは-SPのみ出現し、N1はほとんど認めなかったが、Chirp音を用いて検査をするとABRは無反応であったが蝸電図では-SPだけでなく判定し得る程度の振幅を増すN1を認めた。これはChirpを用いると約2倍の振幅の反応が出現することと関係があると考えられる。Chirp音のこの性質をVEMPにも応用する。ANSDのII型とIII型とも人工内耳手術を必要とするほど聴覚障害が高度である。病巣の部位の特定のために人工内耳手術の際にNeural Response Telemetry (NRT)とABRを併用して病巣の部位診断を行う。本研究の研究方法の主軸の一つが音刺激によるVEMPであるが、平成29年1月になって電気刺激によるGalvanic VEMP(GVEMP)記録の技術開発を行った。このGVEMPはAuditory Neuropathy(AN)の病態の解明に有用であり、4月以降も研究を続ける必要があるため研究期間を延長し、承認された。このGalvanic VEMPがANの合併症であるVestibular Neuropathyの病態生理を明らかにできる見込みである。耳鼻咽喉科学これまでのプレリミナリーな研究では、Auditory Neuropathy症例ではABRで無反応で蝸電図ではクリックでは-SPのみ出現し、N1はほとんど認めなかったが、Chirp音を用いて検査すると、ABRは無反応であったが蝸電図では-SPだけでなく判定し得る程度の振幅を増すN1を認めた。
反応拡散走化性系の解が呈する蜂の巣構造と空間異方の与える影響

本研究では,生物の走化性と増殖・死滅の作用を有する走化性・増殖系を扱い,その解の大域存在ならびにパターン形成について研究しました.解の大域存在については,空間次元が2および3の場合において,分泌項の劣線形オーダーを新たに導入することで,これを示しました.さらには,解の一様評価式を導出することで,指数アトラクターの存在についても示しています.空間2,3次元における解のパターン形成についても調べました.具体的には,分岐理論を用いて局所分岐解の存在を示し,また中心多様体理論を用いてその解の安定性を調べています.走化性係数を無限大としたときの解の漸近挙動についても調べました.本研究では,生物の走化性と増殖・死滅の作用を有する走化性・増殖系を扱い,その解の大域存在ならびにパターン形成について研究しました.解の大域存在については,空間次元が2および3の場合において,分泌項の劣線形オーダーを新たに導入することで,これを示しました.さらには,解の一様評価式を導出することで,指数アトラクターの存在についても示しています.空間2,3次元における解のパターン形成についても調べました.具体的には,分岐理論を用いて局所分岐解の存在を示し,また中心多様体理論を用いてその解の安定性を調べています.走化性係数を無限大としたときの解の漸近挙動についても調べました.通常,走化性系といえば走化性による移流を表す項を有する反応拡散移流系を指す.これまで,さまざまな走化性方程式が提案されてきたが,本研究では,そのうちでも三村昌泰教授・辻川亨教授によって提案された走化性・増殖系を扱った.この方程式は,増殖項がなければ,空間2次元の場合,走化性崩壊をもたらすKeller-Segel系と一致するが,ロジスティック型の増殖項があるおかげで,これが2次の減衰として作用し,爆発が抑えられて時間大域解の存在が示される.時間大域解の存在については,研究代表者を筆頭著者とした論文によって2002年に示されているが,本年度の研究では,減衰をα次とおいたときの時間大域存在について,何次まで減衰作用を弱めることができるのかについて考えた.手法として私たちが採用したエネルギー不等式を導く方法では,これを素直に適用するなら2002年の結果が限界であり,化学物質の生成項の次数を1より小さくしなければ,これを直接適用できないことが分かった.生成項の次数を1より小さくした方程式は,これまで提案されていなかったので,その部分も含めて新たな成果として,Nonlinear Anal.Ser.A : Theory Methodsに報告した.この研究は,東京医科歯科大学の中口悦史先生の研究協力の下で行った.走化性系における爆発と大域存在に関する臨界指数の研究については,放物型・楕円型走化性系を取り扱った研究がM.Winkler氏によってなされており,今回の成果をWinkler氏に知らせることで,彼の結果との比較やN次元への拡張などについて,研究協力を得ることができるようになった.これも次年度以降の研究につながる成果である.蜂の巣構造のパターン解については,関西学院大学の奥田孝志氏と共同研究を行い,これが振動するパターンも発見したため,日本数学会等で報告した.走化性系のうちでも,本研究では三村昌泰教授・辻川亨教授の提案した走化性・増殖系を扱っている.この走化性・増殖系は,増殖項が2次以上の減衰を有する場合,一般次元の場合でも爆発ならびに走化性崩壊を起こさないことが,これまでの研究代表者等の研究やWinkler氏による研究で証明されている.Winkler氏とは,一般次元の場合のアトラクター集合の存在可能性について,コンタクトを取りつつ議論しており,来年度以降,成果としてまとめていく予定である.今年度の研究では,次元がN=1ならびに2の場合におけるパターン形成について研究を行った.N=2の場合,これまで八木厚志教授等の研究グループによって数値的に正六角形パターンが発生することが報告されていたが,これを中心多様体理論による分岐解析によって,正六角形パターンが安定となるパラメータ領域が存在し,その際横断的に定数定常解からこれが分岐するということを示した.これは奥田孝志氏との共同研究によって行った.また,奥田氏とは,N=1の場合における振動パターンの発生について,これが3つのモードの相互作用によって起こりうることも示し,京都大学数理解析研究所における研究集会ならびに講究録において報告を行った.さらには,この話題に関して,雑誌「応用数理」において概説を行った.これまでの走化性・増殖系の研究成果と今後の課題に関しても,研究集会「放物型方程式とその応用」において口頭発表を行っている.本年度は以下の5つの研究を行った.詳細と実績は次の通りである.1. N(=2,3)次元走化性・増殖系における弱減衰の場合についての大域存在と指数アトラクターの構成(東京医科歯科大学・中口悦史先生との共同研究).これまで当該方程式系に対して,空間2次元の場合における時間大域存在の証明を行っていたが,それが空間3次元においても保証されることを示した.さらには解の一様評価を導き,指数アトラクターの構成も行った(DCDS-B, Chemotaxis Special Issue号へ論文1件が掲載).2. 3次元走化性・増殖系のパターン形成と分岐解析(九州産業大学・鳴海孝之先生との共同研究).空間2次元の場合における正六角形パターン解の存在を分岐理論を用いて証明していた.

今回,空間3次元における結晶構造パターン(空間充填パターン,2次元では正六角形パターンに対応するものなど)の形成を示した(発表2件,RIMSプロシーディングス誌に論文投稿中1件).3.走化性・増殖系に現れる非線形現象とその解析.走化性・増殖系においては,本課題を通して上で述べたような成果が挙がっており,その成果の公表とそこで用いた非線形解析の普遍性を紹介することを目的に招待講演を行った(発表2件).4.ミツバチの造巣過程の観察と数理モデル構成に向けて(博士課程学生・上道賢太君,兵庫県立大学名誉教授・大谷剛先生等との共同研究).走化性・増殖系では空間充填パターン解が存在することが分かっている.そこで,走化性昆虫であるミツバチが同様の巣を造ることに着目し,関連を調べる目的で造巣過程を観察した(発表3件).5.反応拡散系における界面運動に対する曲率方程式の解析(明治大学・矢崎成俊先生との共同研究).反応拡散パターンをとらえる別視点による手法についての研究を行った(発表1件,論文投稿中1件).本年度の研究では,引き続き三村昌泰教授・辻川亨教授の提案された走化性・増殖系を取り扱った.この方程式は増殖項がない場合,爆発を起こすことで有名なKeller-Segel系と一致する.本研究では,増殖項がもたらす減衰作用の強さがいかほどあれば,爆発を抑え込めるかについて考えている.空間次元Nが2のとき,東京医科歯科大学の中口悦史先生との共同研究によって,減衰作用が2次より小さい弱減衰の場合でも,非線形分泌の作用をさらに導入すれば,大域存在が示せることが分かっていた.本年度の研究で,N=3についても特別な条件を加えることなく,同様に大域存在が示せることが分かった.さらに,N=2,3の場合において,ともに解の生成する力学系が指数アトラクターを構成することも示すことができた.この成果は,査読付専門誌に現在投稿中である.次に,走化性・増殖系のパターン形成の問題を扱った.昨年度までに,正六角形パターン解の発現が分岐現象として捉えられることが報告者等の成果で分かっていたが,さらに走化性項の係数を無限大としたときの漸近挙動についても,L(hat)2の位相で,定数定常解に収束することが示せたためPhysica Dに成果を報告した.この研究は久藤衡介先生,櫻井建成先生,辻川亨先生との共同研究にて行った.生物,走化性,六角形というキーワードとの関連からミツバチの造巣過程の観察を行っているが,これについては,女王フェロモンという化学物質が重要であることは以前より分かっていたが,実際の観察から,熱が重要な要因となりうることに気づき,温度分布についても調べて,成果が得られたので,兵庫生物学会の定例学会ならびに学会誌にて成果報告を行った.論文については受理され,現在印刷中である.走化性・増殖系に関する空間2次元の弱減衰の場合における解の存在については,昨年度査読付き学術論文ならびに学会発表において公表済みであり,空間3次元の場合は,今年度計算を行うことができ,現在論文の形にまとめている.空間異方の作用によるパターン形成については,ハニカム構造の断面パターンの発生は第1分岐では起こりにくいということが分かり,現在走熱性の作用との関連を調べている段階である.25年度が最終年度であるため、記入しない。
高エネルギー超周辺衝突におけるクォーコニウム生成過程の研究

近年RHIC-STAR実験の重心系エネルギー200GeV金金衝突実験にて「多粒子方位角相関の電荷依存性」を測定することによって行われたカイラル磁気効果(以下CMε)の探索が非常に高い注目を浴びている。高温下ではグルオンの特異な配位が量子異常を通して局所的にパリティを破る可能性がある。さらに重イオン周辺衝突の際に生じる反応平面に垂直で非常に強い磁場との組み合わせにより、磁場の軸上に電流が流れる現象をCME予想と呼ぶ。まず、鉛鉛衝突LHCエネルギー2.76TeVの実験であるLHC-ALICE実験においても同様の測定を行いCMEの衝突エネルギー依存性を調べた。結果は、RHICと同程度のCMEと解釈できる信号が観測された。しかし、そもそもこのような信号は「QGPがハドロン化する程度の温度に達した流体面上での局所電荷保存(以下LCC)」を仮定した効果で説明できることをモデル計算を通して示した。さらに、同様な一連の多粒子方位角相関の電荷依存性を測定することでこのLCC効果を詳細に調べることができることを、理論モデル計算を行いながら提案し論文(arXiv:1208.0603)を投稿した。また、ALICE実験においてこの測定を行い、LCC効果によってこれらの一連の相関量が系統的に説明できることを示した。相対論的重イオン衝突の際に生成される粒子の方位角分布のフーリエ1次係数(vl)は、衝突によって生成されるQGP物質の粘性にはほとんどよらない量であると考えられている。vlは、たとえばQGPの状態方程式や原子核のカラーグラス凝縮モデルの検証、に役立つと思われる。2粒子方位角相関法によるvl測定では、系のグローバルな運動量保存則の効果が無視できないという問題点が挙げられていた。しかし、多粒子方位角相関法ではこの効果が抑制されることを半解析的な方法で示し、実際のLHC-ALICE実験における鉛鉛衝突実験のデータを解析し、流体的フローによるvlらしい信号を得ることに成功した。また、相対論的流体モデルを使って予想を行い、実際の実験データと比較し議論をしている最中である。電荷依存型多粒子方位角相関という新しい観測量を提案し、局所電荷保存と相対論的流体理論に基づいたモデル計算とLHC-ALICE実験によるデータ解析を行い、両者に極めて良い一致を見出した。さらに従来カイラル磁気効果の発見と思われてきた実験結果が局所電荷保存の効果であることを見出した。また、電荷非依存型多粒子方位角相関の方法を用いてDirected flow v1と考えられる信号を測定できた。論文にする。また、局所電荷保存効果のミクロスコピックな議論に基づいた理論モデルを作る。局所電荷保存を考えることは流体描像から粒子描像への移行を真剣に取り組むことになると思われる。実験側からはRHIC加速器を用いた低いエネルギーでの重イオン衝突実験でも同様の解析を行い、衝突エネルギー依存性を議論する。22年度の主な研究成果としては、LHC-ALICE実験にて陽子陽子衝突実験のデータを用いたALICE-TPC検出器のキャリブレーションと、初の2.76TeVエネルギーでの鉛鉛衝突実験のデータ取得成功である。22年度の秋に1カ月ほど鉛鉛衝突実験をおこなった。それまでの半年間で、21年度に取得されていた陽子陽子衝突実験のデータと、TPC検出器のキャリブレーションのためのレーザーを用いたデータを使い、とくにExBキャリブレーションのためのフレームワーク構築とその適用を行った。このキャリブレーションはALICE-TPC検出器という過去最大の大きさのTPCにおいてはじめて非常に重要となってくる。そのため、先駆的なキャリブレーションであるといえる。また、鉛鉛衝突実験以降は、グリッドコンピューティングシステムを用いてそのデータを使い物理解析をはじめた。まずはじめに、物理解析に使えるデータセットの選定を行い、各検出器の性能を確かめた。22年度のデータの統計はあまり大きくないため、統計が小さくても物理的な結果の出せる、荷電粒子の方位角分布の測定をテーマにすえた。とくに、重イオン原子核の周辺衝突では荷電粒子の方位角分布は非等方的であり、その非等方性(v2,v3,v4)をはかることで、重イオン衝突初期に生成される物質の物性を研究することができる。物理が比較的近い2つの物理解析を並行して行っている。ひとつは荷電Kaon、KOs粒子、lambda粒子のelllptic flowの測定を行った。これらの粒子の同定方法をALICE検出器群を用いて行い、そのあと、2粒子相関法、4粒子相関法そしてevent plane法を用いてelliptic flowの測定を行った。結果としては、RHICとほぼ同様の信号が観測され、RHIC energyで発見されたものと比較的類似した、粘性の小さいQGP流体ができていることがわかった。LHCエネルギーでの重イオン衝突実験では生成される粒子数が非常に多いので多粒子相関が取りやすく、charge dependent2-paritlce azimuthalcorrelation w.r.t the reaction planeとい系統的な測定を提案した。原理的には3粒子相関または4粒子相関である。この測定の動機は2つある。ひとつはChiral Magnetic effectというQCDのパリティを破るような効果の探索である。もうひとつの動機は、QGPのハドロン化が衝突後しばらくしてから起こっていることの検証、そしてそのハドロン化が強いクォーク反クォーク相関をもって起こっていることの検証である。実際QGPが存在したとすると、ハドロン生成は衝突後直後以外にも、その10fm/c後にQGPがハドロン相に相転移するときにも起こると考えられる。

ハドロン相への相転移のmicroscopicなmechanismに関する知識というものは非常に少ないが、クォーク反クォークペアが真空から叩き出されるような(シュインガーメカニズムに近いような)ハドロン生成を考えるのが普通である。このような正負のchargeがペアないし強い相関をもってで作られるようなハドロンが、方位角異方性をすでに獲得したQGP matterから放出される場合、特徴的な信号がこのような測定に現れる。chargeを放出したmatterの方位角方向の形と関連づけることにより、いつハドロン化が起きたのかを測定することにつながると考えている。このような効果はChrial Magnetic effect探索という点からはバックグラウンドである。近年RHIC-STAR実験の重心系エネルギー200GeV金金衝突実験にて「多粒子方位角相関の電荷依存性」を測定することによって行われたカイラル磁気効果(以下CMε)の探索が非常に高い注目を浴びている。高温下ではグルオンの特異な配位が量子異常を通して局所的にパリティを破る可能性がある。さらに重イオン周辺衝突の際に生じる反応平面に垂直で非常に強い磁場との組み合わせにより、磁場の軸上に電流が流れる現象をCME予想と呼ぶ。まず、鉛鉛衝突LHCエネルギー2.76TeVの実験であるLHC-ALICE実験においても同様の測定を行いCMEの衝突エネルギー依存性を調べた。結果は、RHICと同程度のCMEと解釈できる信号が観測された。しかし、そもそもこのような信号は「QGPがハドロン化する程度の温度に達した流体面上での局所電荷保存(以下LCC)」を仮定した効果で説明できることをモデル計算を通して示した。さらに、同様な一連の多粒子方位角相関の電荷依存性を測定することでこのLCC効果を詳細に調べることができることを、理論モデル計算を行いながら提案し論文(arXiv:1208.0603)を投稿した。また、ALICE実験においてこの測定を行い、LCC効果によってこれらの一連の相関量が系統的に説明できることを示した。相対論的重イオン衝突の際に生成される粒子の方位角分布のフーリエ1次係数(vl)は、衝突によって生成されるQGP物質の粘性にはほとんどよらない量であると考えられている。vlは、たとえばQGPの状態方程式や原子核のカラーグラス凝縮モデルの検証、に役立つと思われる。2粒子方位角相関法によるvl測定では、系のグローバルな運動量保存則の効果が無視できないという問題点が挙げられていた。しかし、多粒子方位角相関法ではこの効果が抑制されることを半解析的な方法で示し、実際のLHC-ALICE実験における鉛鉛衝突実験のデータを解析し、流体的フローによるvlらしい信号を得ることに成功した。また、相対論的流体モデルを使って予想を行い、実際の実験データと比較し議論をしている最中である。
人工呼吸中の患者とのコミュニケーション方法と精神ストレス指標の確立

人工呼吸器を装着している患者は気管挿管,気管切開をされているため,発声ができず患者とのコミュニケーションは困難である。そのコミュニケーションが不良であると,患者の不安が増強し,医療者もストレスを感じ結果的に鎮静薬の投与量が増え,浅い鎮静レべルでの管理が困難になる。加えて人工呼吸中に受けた強い不安,苦痛が長期にわたり患者を苦しめる集中治療後症候群(Post-intensive care syndrome: PICS)に陥る患者も増加傾向にあり,人工呼吸管理中のコミュニケーションと患者ストレス評価は早急に対応すべき課題である。本研究では1)人工呼吸器患者への人工喉頭をとりいれたコミュニケーションアルゴリズムの有用性の調査, 2)ICUで治療中の苦痛,ストレスと,唾液バイオマーカーとの関連性につき探索的研究を行う予定である。1)の課題については,まず言語聴覚士とともに人工呼吸管理中のコミュニケーションアルゴリズムを作成した。またその中で使用する人工喉頭につき,これを使用する初心者でも効果的に発声できるようなトレーニングプログラムを作成するため,初心者と熟練者にて音節,単語の発声困難度を調査する研究を立案しデータ収集を行った。結果については解析中である。加えて,気管切開を施行されている患者に対し,短期間の人工喉頭使用トレーニングで単語,文章がどの程度聞き取れるかを客観的に評価する研究を立案し,現在症例を登録しデータ収集中である。2)に関しては人工呼吸中,ならびその後に患者が経験する苦痛,ストレスとされている口渇につき観察研究を行った。口渇を長時間にわたり認める患者は,せん妄発症と関連があることを明らかにした。当該年に行うべき課題について,症例数が予想通り集まっていないため目標数達成まで時間がかかっている。特に人工喉頭の使用は患者により受け入れが困難な場合があり,導入適応があっても断念せざるを得ないこともある。唾液バイオマーカ測定に関しては採取,及びその保存方法につき,最も効果的に行うため検討を行っているところである。特に急性期の患者や高齢者は口腔内乾燥が強く,唾液分泌が少ないこともある。今後はそのような患者の特徴や対応を検討していきたい。人工呼吸器を装着するような重症な患者は易疲労や抑うつ傾向にあり,コミュニケーションをとることに対し積極的になれない状況も多い。そのような患者に対してはできるだけ簡便な方法をとることが望ましい。簡便かつ効果的な方法を生み出していく必要がある。また重症患者の急性期で口腔内乾燥が著しい患者への対応策につき検討していく。研究参加の為の症例登録数が予想より少なく,バイオマーカー測定に費やす費用が少なかった。効果的に症例数を増やすよう改善検討していきたい。
慢性関節リウマチの関節破壊に対するHVJリポソーム法を用いた遺伝子治療-関節内へのcDNA,antisense delivery systemによる新治療法の確立-

我々はすでにSendai virus/HVJの膜融合能を利用した関節内への直接的遺伝子導入法を確立したが、本研究では慢性関節リウマチの関節炎や骨関節破壊の遺伝子治療を目的として、ヒトリウマチ滑膜組織や動物モデルにおいて遺伝子導入を行いその効果について検討した。また修復靭帯に関してもやはり動物モデルにおいてHVJを用いた遺伝子導入の方法を確立し、さらに組織修復に関わる遺伝子を導入することによる効果を検討した。1、関節炎モデルでの検討抗炎症作用炎症性サイトカインや接着分子などの発現に密接に関与する転写調節因子nucler factor-κB(NFκB)に対するおとり型核酸医薬(デコイ)を作成し、これをCIAラットに用いることにより滑脱細胞におけるNFκBのDNAとの結合を阻害し、抗炎症作用や骨関節破壊の抑制作用について検討した。その結果、関節炎の程度を示すpaw swellingやarthritis indexは有意に改善し、また組織学的にも骨関節破壊の抑制が認められた。さらにRA滑膜細胞でmutationが報告されているp53の下流に存在し、apoptosisに関与するとされるp21遺伝子を同じくHVJ liposomeを用いてヒトリウマチ滑膜細胞に導入することにより滑膜細胞の増殖抑制効果とapoptosisの誘導を認めた。2、靭帯修復モデルでの検討HVJ liposomeを用いることによって、ラット膝蓋靭帯に経動脈的に遺伝子導入する方法を確立し、その導入効率を確認した。さらにHepatocytegrowthfactor(HGF)の遺伝子をラットで作成した損傷靭帯に導入したところ、4週でcollagen typeIの発現と正常靭帯に近いcollagenの走行が認められた。SV40large T抗原(SVT)遺伝子を発現ベクターに組み込んだプラスミドを含むHemagglutinating virus of Japan(Sendai virus;HVJ)リポゾームをラット膝関節内へ直接投与することにより、関節軟骨への外来遺伝子導入に成功した。外来遺伝子の発現は表層関節軟骨の約30%に認められ、少なくとも3週間は導入効率の衰退は認められなかった。また関節内投与による全身的影響を検討したが、肺、心、肝、腎、脾臓における外来遺伝子の発現は認めず他の臓器での影響はないことが明らかとなった。関節内でのHVJリポゾームによる炎症反応、免疫反応組織傷害性なども認められず本法の安全性が確認された。さらにHVJリポゾームをベクターとして、修復膝蓋腱の創内への直接遺伝子導入を試み、導入後約4週間にわたり創内の数パーセントの細胞に持続的に外来遺伝子を発現させることに成功した。さらにこの創内の細胞へのβ-galactosidase遺伝子導入による選択的標識により、創内の細胞が組織修復に伴い腱組織全長にわたり遊走する現象を見いだした。ヒト血小板由来増殖因子(PDGF-BB)遺伝子を修復膝蓋腱に導入し、その早期効果を検討した。その結果PDGF-BB遺伝子は導入後約4週にわたり創部およびその周辺部に過剰発現し、血管新生とタイプ1、3コラーゲンを中心とした基質合成の亢進が確認された。NFkBは、炎症性サイトカインや炎症反応にかかわる接着タンパク質の遺伝子の活性化に重要な役割を果たしている転写制御因子で、慢性関節リウマチ(RA)の増殖滑膜においてもその炎症反応の制御に中心的な役割を果たしていることが示唆されている。そこで我々はNFkBに対すろとり型核酸医薬(デコイ)を作製し、RA増殖滑膜器官培養系において滑膜細胞への導入を試みた。HVJリポゾーム法を用いることにより高率に長期にわたりデコイを滑膜細胞に導入することに成功した。またデコイ導入により炎症性サイトカインであるTNF-α、IL-1の滑膜よりの産生が有意に抑制されることを見いだた。デコイ導入した滑膜組織ではICAM-1の発現も減少することが確認され、RAにおいてNFkBに対するおとり型核酸医薬による遺伝子治療の可能性が示唆された。修復膝蓋靭帯へは栄養血管である大腿動脈よりHVJ

リポゾーム法を用いマーカー遺伝子の導入を試みた。投与後2週間までは約10%の細胞にマーカー遺伝子の発現が認められ、その局在については靭帯の深層部や隣接する正常靭帯組織内にも広がる傾向を示し、我々が前年度に報告した直接注入法に比較してより高い導入高率とより早い導入細胞の拡散を示すことが明らかにされた。本年度は実験的関節炎モデルであるラットコラーゲン関節炎を用いた。ラットコラーゲン関節炎でもヒト慢性関節リウマチと同様にその病態形成にはIL-1やTNF-aが重要な役割を果たしていることが知られている。我々はまず、関節内増殖滑膜においてこれらサイトカインの遺伝子発現を調節している転写因子であるNFkBの活性の上昇をgel shift mobility assayにて確認した。ついでNFkBに対するおとり型核酸医薬(デコイ)をHVJ-リポゾーム法を用い、明らかに関節炎を発症している足関節内に投与した。HVJ-リポゾーム法を用いることによりデコイは関節滑膜内に高率に長期間導入された。デコイ導入関節では有意に関節腫脹が抑制され、デコイ投与後7週でのレ線的あるいは組織学的検討でも関節破壊は有意に抑制された。すなわちNFkBに対するおとり型核酸医薬による遺伝子治療により関節局所の破壊が抑制できる可能性が示唆された。また創修復においては、ラット膝蓋靱帯に創を作成後5日目にHVJ-リポゾーム法を用い肝細胞増殖因子(HGF)の遺伝子を直接導入した。経時的に修復靱帯の組織切片を作成しtypeIコラーゲンに対する免疫染色とマッソントリクローム染色を行った。遺伝子導入後4週目でコントロールと比較し基質沈着の増大とコラーゲン繊維の配列の改善が認められた。
メソスコピックな量子伝導現象の基礎理論

電子の位相情報が超伝導ク-パ-対の位相とどの様にかかわって空間的に伝えられるかを明らかにするために常伝導体と超伝導体の複合体系のコンダクタンスを調べ、以下の成果を得た。(1)超伝導体中での常伝導電子の位相のコヒ-レンス常伝導電子輸送の同種異試料間の相関をあらわす拡散方程式の伝播関数を、超伝導秩序が存在するとして求める。bulkな超伝導体の中で常伝導電子(準粒子)の位相の情報は失われることが結論された。(2)超伝導転移温度に近い温度の常伝導体での常伝導電子の位相のコヒ-レンス常伝導状態の拡散伝播関数を超伝導揺らぎの最低次の効果を取入れるダイヤグラムを用いて評価する。揺らぎによって位相コヒ-レンス長は短くなることが示された。(3)超伝導体と常伝導体の複合細線のコンダクタンス揺らぎ電子の位相は超伝導体との界面でアンドレ-エフ反射された空孔の位相とコヒ-レントである。そのため常伝導体のコンダクタンス揺らぎは、ユニバ-サルな値よりも大きくなることが示された。(4)超伝導体と常伝導体の複合細線におけるアハロノフ・ボ-ム振動アンドレ-エフ反射のために、その一部が超伝導体であるリングは1/2磁束量子を周期とするA-B振動を示すことを導き、コンダクタンスの磁場相関関数を計算した。(5)超伝導体と常伝導体の復合細線におけるコンダクタンス公式散乱理論によって超伝導体常伝導体複合系の伝導過程を記述するコンダクタンス公式を導いた。
高濃度油脂含有廃棄物の高温好気発酵処理過程における微生物相の遷移に関する研究

分子生態学的手法(PCR-DGGE法)を利用して、高温好気発酵による油脂分解過程における優占微生物種の変遷を把握し、適当な栄養源(サプリメント)の添加によって油脂分解速度が高速化される現象についてのメカニズムを微生物相の観点から明らかにすることを目的とし、以下の成果を得た。1.固体発酵系である高温好気発酵のサンプルからDNAを抽出する手法を検討した結果、Benzyl Chloride法が回収率および操作の簡便さの観点から最適であった。2.市販のサラダ油を用いて25日から70日に渡る長期連続油脂分解実験を繰り返し、連続処理系での油脂投入サイクルおよび油脂投入量の最適化を行った結果、最大で6.4kg-lipid/m^3dayの油脂消滅処理速度を達成することができた。3.最適化した油脂投入条件を実高濃度油脂性廃棄物の長期連続油脂分解実験(80日間)に適用したところ、4種類の実高濃度油脂性廃棄物に対してそれぞれ5.47.9kg-lipid/m^3dayの油脂消滅処理速度を得ることができた。これはCOD換算では活性汚泥法の10倍以上の処理速度であった。さらに炭酸ガスへの転換率が80%以上であったことから、余剰汚泥の生成を最小限に抑えることができたことも確認された。4.初年度に確立したPCR-DGGE法を利用し、様々なサプリメント添加条件で行った連続処理系における微生物群の動態解析を行ったところ、サプリメント条件とDGGEで得られるDNAバンドパターン間に相関が見られた。最適化されたサプリメント条件で得られるバンドパターンの再現性が特に良いことから、油脂分解処理能が特定のバンドパターンを示す微生物群に依存していることが示唆された。また、適当なサプリメントによって特定の微生物群が優先的に誘導されることが油脂分解速度が高速化されるメカニズムとして浮き彫りになった。今年度は微生物相の変遷を追うための分子生態学的手法の確立および連続油脂分解プロセスを構築するための基礎実験を行うことを目的とし、以下の成果を得た。1.固体発酵系である高温好気発酵の実験サンプルから核酸を抽出する手法を検討した結果、Benzyl Chloride法が核酸(DNA)回収率および操作の簡便さの観点から適当であると判断し、本研究において適用することにした。2.微生物相の変遷を追うための手法として、16SリボゾームDNA(16SrDNA)をターゲットとしたユニバーサルプライマーを用いたPCR法により、抽出したDNAに含まれる種特異的な16SrDNAを増幅後、これをDGGE法で分離し、得られるバンドパターンから視覚的に微生物相の相違を判断する手法(PCR-DGGE法)について検討し、条件を確定した。3.連続油脂分解プロセスについて検討するため、油脂投入サイクルや投入量の最適化を試みるた結果、本実験系における一回の限界油脂投入量および最短油脂投入サイクルを明らかにすることが出来た。4.投入した油脂に対する最適な添加物量(無機態窒素、微量金属イオン、酵母エキス、脱水汚泥等)について現在検討を行っているが、油脂投入毎に一定量の添加が必要であることが示唆される結果が得られて来ている。今後連続処理プロセスにおける最適な添加物量についてさらに詳細を明らかにして行く。次年度は初年度で確立した分子生態学的手法を利用して高温好気発酵による油脂分解過程における優占微生物種の変遷と栄養源要求性の関係を把握することに重点を置き、適当な添加物によって油脂分解速度が改善されるメカニズムを微生物相の変遷という観点で明らかにすることを試みる。
RFイオントラップ質量選別レーザー分光分析装置の開発

1.フェノール・(H_2O)_n水素結合クラスターイオン構造の赤外分光独自に開発したイオントラップ法と波長可変光差周波を利用して発生する赤外光によるOH振動領域の振動分光法を結合して、サイズ選別したクラスターイオンの赤外分光法を開拓した。これを用いて、フェノール・水クラスターイオンの安定構造を、電子遷移および振動分光の両面から解析した。その結果、クラスター内プロトン移動がクラスターサイズに依存して起きることを見いだし、[PhOH-(H_2O)_n]イオンの安定構造が、n=1,2では非プロトン移動型[PhOH^+-(H_2O)_n],n≧3ではプロトン移動型[PhO-H^+(H_2O)_n]になることを明らかにした。観測結果に基づいて、クラスターイオンと中性クラスターの形態の相違について議論し、その一部を学術雑誌に公表した。2.この方法を半導体プロセスの分野に応用する事を念頭に、内部状態や並進エネルギーを制御したイオン種によるエッチング加工のための基礎実験を行った。SF_6をKrFエキシマーレーザーにより光イオン化し、発生した種々のフラグメントイオン種を個別に捕捉して、それらの捕捉条件、生成条件を観測し、その一部を学術雑誌に公表した。これらイオンと半導体表面との化学反応の研究を推進することにより、原子層エッチングなど超LSI加工プロセスの核となる表面反応を研究している。1.分子クラスターラジカルカチオンの新生成法の開発とフェノール水素結合クラスターイオンの可視および赤外分光ジェット冷却したフェノールとN(CH_3)_3,NH_3,H_2Oとの水素結合体ラジカルイオンについて、光解離分光法による電子スペクトルの観測を行った。ジェット冷却したクラスターイオンの生成法は新しい方法を開発し、フェノールイオンを生成したのちクラスター形成とジェット冷却を行った。N(CH_3)_3,NH_3とのクラスターイオンでは、水素結合による分子間伸縮振動を含む振電バンドが明瞭に観測され、この方法の有効性が示された。観測結果に基づいて、クラスターイオンと中性クラスターの形態の相違について議論した。2.フェノール・(H_2O)_n水素結合クラスターイオン構造の分光研究開発したIR-UV二重共鳴分光法とイオントラップ分光法を結合して、フェノール・水クラスターイオンの安定構造を、電子遷移および振動分光の両面から解析した。その結果、クラスター内プロトン移動がクラスターサイズに依存して起きることを見いだし、[PhOH-(H_2O)_n]イオンの安定構造が、n=1,2では非プロトン移動型[PhOH^+-(H_2O)_n],n≧3ではプロトン移動型[PhO-H^+-(H_2O)_n]になることを明らかにした。2.この方法を半導体プロセスの分野に応用する事を念頭に、内部状態や並進エネルギーを制御したイオン種によるエッチング加工のための基礎実験を行った、。