hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
完全情報システムにおける推定量の諸性質

しかし二年間の研究の結果、1については導出で完了した。2についてもかなりの実験を行ない、一応の結果をまとめることができた。研究の重要な目的の一つは,FIMLはアルゴリズム的に複雑であるので、FIMLに近い推定量を作り出すことであったが、これは先に述べたM3SLS法で成功した。この推定量はFIMLと同じ分布の漸近展開を(1/T)の項までもち、計算法としても容易である。このM3SLS法に関してもモンテカルロ実験をさまざま行ない、その性質を分析した。結論としては1.分析の形状を考慮するとM3SLSは3SLSより歪みのないよい推定量である。2.しかし推定量のモ-メントを求めると、異常に大きい値が示されることがあり、モ-メントの不存在が暗示されている。という事が分かった。この推定量については一層の研究が必要である。
精神病発症リスク状態における認知的洞察の検討：認知機能障害との関連を踏まえて

本研究では、統合失調症および精神病の発症リスク状態であるARMS(At-Risk Mental State)を対象とした研究を行った。その中で、ARMSにおける認知的洞察の低下について、精神症状との関連を踏まえて検討していった。その結果、ARMSは健常者と比較して認知的洞察が低下していることを明らかなった。さらに、こうしたものの見方や考え方の硬さは、ARMSにおける妄想様の体験といった微弱な精神病性の症状とも関連していることを明らかにした。本研究は、統合失調症をはじめとした精神病の早期発見、早期介入という観点から、その発症危険群であるアットリスク精神状態(At Risk Mental State: ARMS)を対象とした研究を行った。統合失調症および精神病に対する認知行動療法では、仮説検証や、発見を導くことを通じて、患者に自身の思考を再考させていくことを手助けすることに焦点を当てる。その中で、「偏った考え方や誤った解釈を評価し、修正する能力」である認知的洞察(Cognitive insight)が、妄想などの陽性症状の形成と維持に関連する重要な要因であると考えられている(Beck et al., 2004)。この認知的洞察を測定するためのツールとして、申請者らは、海外で用いられているベック認知的洞察尺度(The Beck Cognitive Insight Scale: BCIS)を翻訳し、BCISが十分な信頼性・妥当性をもつ尺度であることを報告した(Uchida et al., 2009)。認知的洞察は、統合失調症患者において低下していることが示されている(Beck et al., 2004)が、本研究では、ARMSにおいても認知的洞察が低下していることを明らかにした(Uchida et al., in press)。本研究は、統合失調症および精神病の発症リスク状態であるARMS(At-Risk Mental State)における認知的洞察の低下について、認知機能障害との関連を踏まえて検討を行った。ARMSは、精神病を発症する前の時期に該当し、主に軽い妄想や幻覚といった微弱な精神病性の症状によって特徴づけられている。こうした群における認知的洞察の低下の背景にある認知機能障害を明らかにすることで、より効果的なARMSに対する認知行動療法を検討していくことが目的である。平成24年度においては、ARMSの患者60名(男性:女性=22:38)を対象に認知的洞察のアセスメント(ベック認知的洞察尺度)、認知機能のアセスメント(統合失調症簡易認知機能検査:BACS、ウィスコンシン・カード・ソーティング・テスト:WCST)を実施した。その結果、ARMSにおいて認知的洞察が低下しているほど、WCSTのテストで測定される実行機能の成績がよくないことが明らかになった。とくに、自己の体験や考え方に対して過剰な確信をもつ自己確信性の得点が高いほど、WCSTの達成カテゴリー数が少なく、保続エラー数が多かった。一方で、認知的洞察の得点と、BACSで測定される認知領域(言語記憶、ワーキングメモリ、運動機能、言語流暢性、注意と処理速度)との関連はみられなかった。以上の結果から、ARMSにおける認知的洞察の低下、とくに自己の体験や考え方に対する過剰な確信の背景には、思考の柔軟性に関する実行機能の低下が関与していることが示唆された。以上の結果は、第16回日本精神保健予防学会で発表しており、現在、学術誌への投稿に向けて準備中である。また、海外の学会に参加したり、文献を集めることで、当該領域の情報収集も十分に行えている。精神病の発症リスク状態であるARMS(At-Risk Mental State)を対象とした研究については、今後も対象者数を増やしつつ、公表に向けて論文化していく予定である。また、健常者との異同を検討する上で、健常者に対しても同様のアセスメントを実施し、認知的洞察と認知機能の関連プロフィールを明らかにしていく予定である。引き続き、当領域の研究の最新の動向を知るための情報収集をするための旅費や、研究成果の発表のための学会参加のための費用を必要とする。また、より効率よく被験者を募集していくために、一度に複数人に対して検査を実施できるよう認知機能検査用コンピューターや症状評価マニュアルを購入していく予定である。その他、高度な解析を行うために統計解析用コンピューターや統計解析ソフトも必要であると考えられる。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、平成25年度請求額とあわせ、平成25年度の研究遂行に使用する予定である。
グリーフケアの実践とその効果~死因に焦点を当てた効果的な援助~

「わかちあい」の形式でグリーフケアを実施している団体に対して実態調査を行った。また、わかちあいに参加者からのヒアリングの結果を分析した。その結果、感情のプロセスとして(1)現実を否認(2)原因追及(3)自責の念や他人への怒り(4)ネガティブに解釈してしまう(5)徐々に故人を許し、認め、現実を受容する(6)悲嘆となんとかうまく付き合っていける(7)思考変容という過程が見られた。また行動面では(1)外界の遮断と孤立(2)援助希求(3)孤立からの脱出(4)経験の社会化(5)新たなアイデンティティという過程が見られた。本研究では東北6県でグリーフケアを実践している団体で本調査に協力を同意した3団体について、ケアの実態と現在の問題点、今後の課題についてまず調査を行った。3団体のうち2団体は自死遺族に特化したグリーフケアであった。グリーフケアの開催は12ケ月に1回で、参加遺族は17名とばらつきがあった。参加遺族のほとんどが女性で、多くは4050代であった。参加されたご遺族は「話ができてすっきりした」「安心した」という感想を述べている。遺族ケア団体が現在抱えている問題点として、1.ケアスタッフの不足2.広報の不足3.資金不足などが挙げられた。また本研究では、実際の死別体験者の立ち直りプロセスを明らかにするため、自死遺族への面接の逐語記録と手記をデータとして修正版グラウンデッド・セオリー・アプローチを用いて分析を行った。その結果、感情と認識カテゴリーでは、(1)現実を否認(2)原因追及(3)自責の念や他人への怒り(4)ネガティブに解釈してしまう(5)徐々に故人を許し、認め、現実を受容する(6)悲嘆となんとかうまく付き合っていける(7)思考変容という過程が見られた。一方、行動と認識カテゴリーでは(1)外界の遮断と孤立(2)援助希求(3)孤立からの脱出(4)経験の社会化(5)新たなアイデンティティという過程が見られた、この過程は行きつ戻りつ、反復しながら進んでいくということが明らかとなった.今回の調査は自死遺族に限定されたものであったが自死遺族のグリーフケアに関しては自殺対策基本法を受けてここ最近発展してきた分野であり、今回の分析は今後の自死遺族のケアに寄与するものと考える。今後は他の死別体験との比較を行い、さらに死因別に焦点を当てた効果的な援助を考察していく必要がある。本研究では東北6県でグリーフケアを実践している団体で本調査に協力を同意した3団体について、ケアの実態と現在の問題点について19年度に調査を行った。その調査結果をふまえて,グリーフケアを提供するとともに同意の得られたご遺族の話を分析した。インタビューは計25名のご遺族から許可を頂いたが,研究結果としての公表を拒否されたご遺族が21名で本研究では4名の遺族の話を分析した。まず,グリーフケアに参加する遺族の属性として,9割が女性であるということから本研究の対象者も女性のみでとなった。調査対象者はそれぞれ,事故・病気・自殺で身内を亡くされた方であった。事故で身内を亡くした遺族は事故の原因となった加害者への怒りや社会への怒りが強く見られた。また,自殺で家族を亡くした遺族は犯人探しをする傾向がみられ,他罰的な言動も多くみられた。死因を問わず,どの遺族にも自責の念が見られ,サバイバー・ギルトが顕著であった。また,親を亡くしたケースは比較的その受容が早いのに対し,子供を亡くした親は悲嘆のプロセスに長い経過を要する傾向が見られた。以上の結果から,グリーフケアはそれぞれの死因別・亡くした対象の属性などが遺族心理のプロセスに大きな影響を与えており,それらを考慮した個別的なグリーフケアが必要であることが示唆された
カイラル磁性体におけるスピン波の光制御

DMI環境下のスピン波のダイナミクスを空間的に研究した例は少なく、DMIに起因した特殊な磁気構造をスピン波が伝播する際の物理は明らかではなかった。光は偏光・強度・波長・空間波形を制御できるなど自由度が高いため、それらを研究することに適している。本研究の完成によって、スピン波と特殊な磁気構造との相互作用や、非相反伝播の物理が明らかになり、さらにはDMIの測定も行うことができる。光とそれらの関係を研究したり、非相反性の研究によってスピン波の整流性を操作したりすることができれば、光磁気ディスクやスピン波を用いた情報伝達媒体などの応用に向かう分野へ大きく貢献することができるDMI環境下のスピン波のダイナミクスを空間的に研究した例は少なく、DMIに起因した特殊な磁気構造をスピン波が伝播する際の物理は明らかではなかった。光とそれらの関係を研究したり、非相反性の研究によってスピン波の整流性を操作したりすることができれば、光磁気ディスクやスピン波を用いた情報伝達媒体などの応用に向かう分野へ大きく貢献することができる
T細胞が認識するヒトの内因性ペプタイドの分離・精製

1.ヒトマイナ-組織適合抗原の分離・精製HLAーB35拘束性,ヒトマイナ-組織適合抗原特異的CTLクロ-ンを用いて、このT細胞が認識するペプチドの分離を試みた。ドナ-由来のB細胞株から酸処理して、HLAーB35に結合しているペプチドを分離させ、これをHPLCを用いて分画した。それぞれの分画を患者由来のB細胞株と混ぜ、CTLクロ-ンによる認識を調らべたところ、Fraction31に活性のピ-クがみられた。これらのピ-クは、患者由来のB細胞株より酸処理によって分離させ,HPLCを用いて分画したものの中には見られなかった。このことから特異的なペプチドと考えられた。また、Hmy2C1R細胞にHLAーB35遺伝子を導入させて発現させた細胞からも、特異的なペプチドが分離できた。さらにB細胞からだけでなく、HLAーB35を発現している賢培養細胞からも、特異的ペプチドが分離できた。2.HLAーB35抗原とマイナ-組織適合抗原ペプチド間の結合の解析T細胞クロ-ンによって認識されるマイナ-組織適合抗原ペプチドがHLAーB35抗原によってのみ細胞内で結合しT細胞に提示されるのか、それとも他のHLAークラスI抗原にも同じぺプチドが結合するが、拘束分子が異るためT細胞が認識できないのかを明らかにするために、Hmy2CIR細胞に他のHLAクラス工遺伝子を導入して発現させた細胞からの特異的ペプチドの分離を試みた。HLAーA11,B51遺伝子を導入した細胞からは特異的ペプチドの分離はできなかった。このことは、この特異的ペプチドはHLAーB35分子によってのみ細胞内で特異的に選択され、結合していると考えられる。
オプトジェネティクスをもちいた麻酔薬による術後認知障害の機序の解明

手術侵襲や全身麻酔による術後せん妄・認知障害が問題となっている。術中の一時的な神経活動の修飾が、意識や感覚の認知といった長期予後に影響している可能性が示唆されている。「術中」に痛みや記憶を司る前頭前野や海馬の神経活動を可視化し直接検証することは困難であるが、本研究では全身麻酔下の手術侵襲による神経活動変化を、インビボ神経活動記録法を用いてリアルタイムに解析し、脳マトリックスの相互作用から術後認知機能との相関関係を明らかにする。さらにオプトジェネティクスにより神経活動を可視化し、術後せん妄・認知機能障害の機序を解明し、麻酔方法や周術期鎮痛の改善に応用することが目的である。
異方的利得を利用したGaAsBi面発光レーザーの長波長化と偏光安定化の研究

本研究では、赤外線領域とくにO-bandと呼ばれる波長域(1260-1360 nm)の光を発する面発光レーザの作製を目指します。この波長域の光はプラスチックを透過し、この面発光レーザの作製に成功すれば肉眼では見えないプラスチック内の金属などの異物の3次元形状をプラスチックを取り去ることなく調べることができるようになります。面発光レーザの心臓部に用いるのは新半導体GaAsBiです。GaAsBiは、長波長発光材料として優れているだけでなく、異方的な利得スペクトルを持ちます。この特性を利用すれば面発光レーザの偏光を安定化することができ、精度の高い3次元形状計測が可能になると期待されています。
個人の動作パターンに応じた簡易式動作フィードバックシステムの構築

本研究は「研究・指導現場に普及可能で、個人の特徴に応じたフィードバックが可能な動作分析システムの構築」を目的とし、以下の3つの課題への取り組みを計画している。1簡易動作分析センサーKinectを用いて精度の高い動作データを取得する方法の検討2標準動作および個人動作パターンを即時的にフィードバックできるシステムの構築3構築したフィードバックシステムを用いた介入実験本研究によって多くの指導者が動作分析を指導に活用できるようになり、指導法に大きな革新をもたらし、大規模な動作分析研究を推進できる可能性も広がると期待される。
風軸直交方向の空間相関特性の制御を可能とする準3次元乱流生成装置の開発

本研究は,自然風の乱れに起因する構造物の不規則応答であるガスト応答の推定精度を向上させるために,風洞内に任意の乱流特性を有する自然風を再現することを目的とするものであり,特に,変動風速の空間相関特性を自由に制御することに重点を置いて進められたものである.本年度に得られた成果を以下に示す.主流と直交する方向に設置された10枚の柔軟な翼(長さ1m)を20cm間隔に配置された5基の翼制御ユニット(ACサーボモータによって翼に任意の鉛直変位を与える装置であり,制御用のパーソナルコンピュータの出力電圧を16ビットワンチップコンピュータで構成されるモータコントローラによってモータの駆動パルスを作成しモータに任意の回転角を与えるように作られている)を設置し,それぞれを独立して駆動させることにより,パワースペクトルなどの乱流特性は維持したまま,任意の空間相関分布を有する気流を生成することが可能となった.特に今年度は,昨年度試作した乱流生成装置の支柱を取り除き,分割されていた剛な翼から,柔軟な1枚翼にすることで乱流特性が空間的に滑らかに分布するような改良を施し,昨年度の結果では不連続な分布となっていた乱流特性が滑らかに分布するような結果を得ることができた.今後改良すべき点としては,柔軟な翼を使用したために生じた駆動軸間で生じる翼の弛みが気流の迎え角に影響を与えている点が挙げられ,翼の素材の選定にはもう少し検討が必要である.本研究は,自然風の乱れに起因する構造物の不規則応答であるガスト応答の推定制度を向上させるために,風洞内に任意の乱流特性を有する自然風を再現することを目的とするものであり,特に,変動風速の空間相関特性を制御することを主目的としており,本年度に得られた成果を以下に示す.風洞内を主流と直交する方向に5分割するように5機の乱流生成ユニット(可動翼(平板)をACサーボモータによって駆動する装置であり,制御用パーソナルコンピュータの出力電圧を16ビットワンチップコンピュータで作成されたモータコントローラによってモータの駆動パルスを作成してモータを駆動し,平板に変位を与えることにより変動気流を作成する装置である)を設置し,それぞれを独立して駆動させることにより,同一の気流特性(平均風速,乱れの強さ,乱れのスケール,変動風速のパワースペクトル特性)を有し,任意の空間相関を有する気流を風洞内に作成できた.ここで,まず,所要の乱流特性を有する気流が作成できるまで,気流計測・制御信号の修正を繰り返し,基本となる制御信号を決定する.ついで,本研究の主目的である変動気流の空間相関特性の制御についても,隣り合う乱流生成ユニット毎に所要の空間相関を有し,離れたユニット間においても相対距離の関数として与えられる空間相関を満足するよう各ユニットの制御信号を決定した.しかしながら,駆動平板を支持するための平板の背後においては異なった変動気流特性となること,駆動平板そのものから乱れた気流が発生し,10Hz以上の周波数の変動気流を制御できない点が今後の問題点として挙げられる.本研究は,自然風の乱れに起因する構造物の不規則応答であるガスト応答の推定精度を向上させるために,風洞内に任意の乱流特性を有する自然風を再現することを目的とするものであり,特に,変動風速の空間相関特性を自由に制御することに重点を置いて進められたものである.本年度に得られた成果を以下に示す.主流と直交する方向に設置された10枚の柔軟な翼(長さ1m)を20cm間隔に配置された5基の翼制御ユニット(ACサーボモータによって翼に任意の鉛直変位を与える装置であり,制御用のパーソナルコンピュータの出力電圧を16ビットワンチップコンピュータで構成されるモータコントローラによってモータの駆動パルスを作成しモータに任意の回転角を与えるように作られている)を設置し,それぞれを独立して駆動させることにより,パワースペクトルなどの乱流特性は維持したまま,任意の空間相関分布を有する気流を生成することが可能となった.特に今年度は,昨年度試作した乱流生成装置の支柱を取り除き,分割されていた剛な翼から,柔軟な1枚翼にすることで乱流特性が空間的に滑らかに分布するような改良を施し,昨年度の結果では不連続な分布となっていた乱流特性が滑らかに分布するような結果を得ることができた.今後改良すべき点としては,柔軟な翼を使用したために生じた駆動軸間で生じる翼の弛みが気流の迎え角に影響を与えている点が挙げられ,翼の素材の選定にはもう少し検討が必要である.
アルカリ水溶液系二次電池用の高分子ヒドロゲル電解質薄板の開発

本年度得られた知見を総括すると次の通りである。1)モノマー前駆体であるアクリル酸とKOHの混合水溶液に、架橋剤であるN,N'-メチレンビスアクリルアミド、さらに重合開始剤であるペルオキシ二硫酸カリウムを加え、重合させることにより、従来の架橋型ポリアクリル酵カリウムにKOH水溶液を吸収させる手法では得るのが困難であった自立膜としての機械的強度を有し、かつ均一な高分子ヒドログル電解質薄板を作製することに成功した。2)溶液重合法を用いて作製した高分子ヒドロゲル電解質薄板は、室温で10^<-1>Scm^<-1>オーダーのKOH水溶液に近い高い電気伝導率と広い電位窓を有することが明らかとなった。また、この電解質薄板はKOH水溶液に比べ、優れた保水性と著しく抑制された電解質のクリープ特性を示すことも見出した。3)高分子ヒドロゲル電解質薄板を用いることで、セパレーターフリーなニッケル-水素電池およびニッケル-亜鉛電池を構築できた。これらのアルカリ二次電池では、電極/電解質界面において円滑な充放電反応が起こり、KOH水溶液を用いた場合と同様に明瞭な電圧プラトーおよび高い放電容量を示すことが明らかとなった。4)高分子ヒドロゲル電解質薄板を用いたニッケル-亜鉛電池は、KOH水溶液を用いたものと比べ、サイクル安定性が著しく向上することを見出した。これは、この電解質が亜鉛負極での自然溶解やデンドライト形成を抑制するためであることが考えられる。5)これらの研究結果から、溶液重合法により作製した高分子ヒドロゲル電解質薄板は、化学的・電気化学的安定性、安全性、耐久性などに優れており、従来のアルカリ二次電池の電解液に代わる新規で有望な機能性材料となり得ることが強く示唆される。1)ポリビニルアルコール(PVA)水溶液とKOH水溶液を混合し、シャーレ上でキャストした後、乾燥させることによって、機械的強度を有する均一で透明な自立性高分子ヒドロゲル電解質薄板の作製に成功した。また、混合した水溶液に架橋型ポリアクリル酸カリウム(PAAK)を添加した場合についても、半透明な自立性の電解質薄板が得られた。2)PVAおよびKOHから作製した電解質薄板は、室温で10^<-3>Scm^<-1>オーダーの電気伝導率を有し、重量比がPVA:KOH=55:45付近で最も高い値を示した。また、PAAKを添加した方がより高い電気伝導率を示すことがわかり、これはPAAKの高い保水力のために電解質中により多くの水分を含まれるためであると考えられる。3)作製した電解質薄板を用いてニッケル-水素(Ni/MH)電池を構築し、25°Cで充放電試験を行った結果、充放電曲線において電解質としてKOH水溶液を用いた場合と同様に明瞭なセル電圧のプラトーが観測され、電極/電解質界面で充放電反応が円滑に進行していることが明らかとなった。4)PAAKを添加した電解質薄板の方が、充放電サイクルに伴う放電容量の急激な低下が抑えられ、サイクル特性に優れていることがわかった。このことについても、電解質中により多くの水分が含まれることによって、サイクルを重ねても、円滑に充放電反応が進行する良好な電極/電解質界面が保持されるためであると考えられる。
プロスタグランジンD_2とE_2による睡眠・覚醒調節の神経回路網の解明

脳内に投与されたPGD_2が睡眠を促進し、PGE_2が覚醒を引き起こすことをわれわれは繰り返し示してきた。本申請研究は、このようなプロスタグランジン(PG)による睡眠・覚醒調節の実行系として、どのような神経回路網が存在するのかを解明すべく企画された。ところが本研究の過程で、当初の予想とは異なった結果が次々と得られ、本研究は意外な展開をみせた。脳内でPGD_2を合成する酵素、すなわちPGD合成酵素の脳内分布について、in situ hybridizationや免疫組織化学の手法により検討したところ、PGD合成酵素は脳脊髄液を産生している脈絡叢や、脳の表面を覆っているクモ膜、軟膜に豊富に存在していることが明らかになった。さらには、以前から脳脊髄液中でアルブミンに次いで多いタンパク質として知られてきたβ-トレースが実はPGD合成酵素そのものであることが国外の研究グループとの共同研究で確認された。これらの一連の研究と並行して、PGD_2の睡眠促進に関する作用部位についても、脳内持続微量注入法やマイクロダイアリシスの手法を用いて検討してきた。その結果は、いわゆる睡眠中枢とされている視束前野ではなく、より吻側の脳底領域にその作用部位が存在することを示していた。すなわち、当該部位のクモ膜下腔へPGD_2を持続注入すると、生理的に生じ得る最大レベルの睡眠増加が得られたのである。以上の諸結果は、今日まで一般に考えられてきたシナプスを介したシグナルの伝達からなる機構以外に、脳表におけるなんらかの生理機能の調節機構といったものが存在し、睡眠・覚醒の調節に関与している可能性を示唆するものである。さらに脳脊髄液の役割についても、今後注目していく必要があることを示唆している。本研究の成果は、睡眠・覚醒調節機構のみならず、神経科学全般の研究の今後の発展に、新しい局面を開くものと考えている。1.プロスタグランジン(PG)D_2を第三脳室内に持続注入する時、後部視床下部近傍、中脳水道近傍、側脳室と第三脳室の移行部近傍などに注入する場合より、視束前野近傍へ注入する方が睡眠が強く誘発されることが明らかになった。つまり、PGD_2の作用部位が視束前野近傍にあるらしいことが示唆された。また、かねてより試行鎖誤してきた無麻酔、無拘束ラットの脳内へのPGD_2あるいはPGE_2の両側投与法を確立し実験を重ねているが、この実験でも視束前野にPGD_2を両側性に投与した1例で顕著な睡眠の増加を認めた。PGE_2に関しても同様に検討を行なっており、視床下部投与で睡眠、とりわけ逆説睡眠の抑制が顕著におこっている。現在、さらに詳細にこれらPGの作用部位の検討を行なっている。2.睡眠誘発作用は、リポキシンやロイコトリエンではさほど顕著に見られないことから、アラキドン酸代謝物のなかでPGD_2に比較的特異性の高い作用であろうと考えている。3.パラクロロフェニールアラニンをラットの腹腔内に投与しセロトニンを枯渇させ不眠状態にした上でPGD_2を第三脳室内に持続投与しても、睡眠が有意に増加してくることを明らかにした。これは、PGD_2による睡眠の誘発にセロトニンは必ずしも重要でないことを示唆している。4.神経生理学的検討を加え、青斑核や延髄腹外側部のニューロンが視束前野の睡眠ニューロンの活動を、睡眠を抑制する方向に調節していることが明らかになってきた。これらニューロンとプロスタグランジンとの連関は現在検討中である。5.また、ウシ胸腺ミクロソーム画分から新規のPGE合成酵素を可溶化している。

1.プロスタグランジン(PG)D_2の睡眠促進作用に関する作用部位を明らかにすべく実験を行なってきた。PGD_2はマイクロダイアリシスプローブにより脳内の種々の部位に両側位に持続投与された。その結果、吻側前脳基底部に投与した時に、顕著な睡眠促進が得られることが多いことが明らかになった。さらに、PGD_2を同部位の脳底のクモ膜下腔に持続注入すると、より顕著な睡眠促進作用が再現性良く得られることが明らかになった。PGD_2の睡眠促進作用の作用部位が明らかになりつつある。2.ラット脳内におけるPGD合成酵素の産出部位および存在部位が、脈絡叢、グリア細胞、軟膜であることが、in situ hybridization法と免疫組織化学法により明らかになった。3.睡眠促進作用がリポキシンやロイコトリエンではさほど顕著に見られないなど、アラキドン酸代謝物のなかで、睡眠促進作用はPGD_2に比較的特異性の高い作用であることが示唆された。4.パラクロロフェニールアラニンをラットの腹腔内に投与しセロトニンを枯渇させ不眠状態にした上でPGD_2を第三脳室内に持続投与しても、睡眠が有意に増加してくるなど、PGD_2による睡眠の誘発とセロトニンによる睡眠・覚醒調節系とは直接的な連関がないことが示唆された。5.神経生理学的検討を加え、青斑核や延髄腹外側部のニューロンが視束前野の睡眠ニューロンの活動を睡眠を抑制する方向に調節していることが、レセプターレベルで明らかになってきた。視束前野のこれら睡眠ニューロンの中にはPGD_2に反応するものが存在するものの、その意義は現在検討中である。本申請研究では、プロスタグランジン(PG)による睡眠・覚醒の生理的調節の実行系として、どのような神経回路網が存在するのかを解明しようと試みた。この試みの中で、われわれは当初の予想とは異なった意外な実験結果を次々と得ることができ、睡眠・覚醒調節機構の研究のみならず、今後の神経科学の発展に新しい局面を開きつつあると予想している。脳内に投与されたPGD_2が睡眠を促進し、PGE_2が覚醒を引き起こすことはわれわれは既に繰り返し示してきている。そこで次に、脳内でPGD_2を合成する酵素、すなわちPGD合成酵素の脳内分布について、in situ hybridizationや免疫組織化学の手法により検討した。その結果、PGD合成酵素は脳脊髄液を産生している脈絡叢や、脳の表面を覆っているクモ膜、軟膜に豊富に存在していることが明らかになった。さらには、以前から脳脊髄液中でアルブミンに次いで多いタンパク質として知られてきたβ-トレースが実はPGD合成酵素そのものであることが国外の研究グループとわれわれの研究グループとの共同研究で確認された。これらの一連の研究と並行して、PGD_2の睡眠促進に関する作用部位についても、脳内持続微量注入法やマイクロダイアリシスの手法を用いて検討してきた。その結果、いわゆる睡眠中枢とされている視束前野ではなく、より吻側の脳底領域にその作用部位が存在し、当該部位のクモ膜下腔へPGD_2を持続注入すると、生理的に生じ得る最大レベルの睡眠増加が得られることが明らかになった。以上の諸結果は、今日まで一般に考えられてきたシナプスを介したシグナルの伝達からなる機構以外に、脳表における機構といったものも、睡眠・覚醒の調節に関与している可能性を示唆するものである。
光分子機能を目指した高分子ナノ薄膜の組織化

本研究では秩序構造を有する高分子単分子膜をラングミュアーブロジェット法にて二次元的及び三次元的に組織化し,分子配列の制御された生体膜類似の機能発現を目指したナノ高分子薄膜を作成することを目的としている。長鎖アルキルアクリルアミド高分子の優れたLB摸形成能を利用し、種々の光機能団を有する共重合体を合成し、光架橋団を導入した三元共重合体の単分子膜、LB膜の開発をめざしている。本年度は、電極界面での高次組織体の構築を目指しフェロセン誘導体(Fc)やルテニウムビピリジル錯体(Ru)を導入したレドックス高分子LB膜の作製を試みた。また、FcLB膜およびRuLB膜からなる種々のヘテロ積層構造を電極界面上に構築し、光電気化学的挙動について検討を行った。先ず、ITO電極上にFcLB膜及びRuLB膜を順次累積して、累積順序の異なるITO/Fc/Ru及びITO/Ru/Fcの二種類のヘテロ積層LB膜電極を作製した。ヘテロ積層LB膜のCV結果から、内膜がRuLB膜の場合フェロセンの酸化還元電位では外膜のFcLB膜の酸化反応は起こらず、RuLB膜が酸化される電位で初めて外膜のFcLB膜の酸化が触媒的に起こることがわかった。一方、内膜がFcLB膜の場合、CV波形はフェロセンに基づく酸化還元波しか得られず、外膜のRuLB膜の酸化還元波はルテニウム錯体が酸化還元反応する電位においても観測されなかった。これらの結果から本へテロ積層LB膜では、内膜のレドックス種の種類や酸化還元状態に対応して内膜は外膜の絶縁層として機能したり、外膜が電極との電気的接触をとるためのメディエーター層として機能しており、電極上に高秩序構造が形成されていることが明らかとなった。次に、定電位における光電流応答測定を行った。光電流応答は光照射に伴い、累積順序によりカソードおよびアノード電流が観測された。これは光照射により励起されたルテニウム錯体がフェロセンまたはITO電極と電子移動消光し、ルテニウム錯体の一価とフェリシニウムが生成するためであり、これらのうち内膜が電極反応することで光電流の向きが決まる。すなわちヘテロ積層LB膜のように電極界面上に高秩序構造を構築することで光電流の向きを制御できることが明かとなった。
FDM式3Dプリンタを用いた傾斜機能セラミックスの作製方法

近年3Dプリンタの普及により個人利用での3次元加工や試作が容易に行うことができる.金属材料の積層造形技術について,SLS方式をはじめとする多くの産業用3Dプリンタなどで最終製品をつくる試みがなされている一方で,個人利用が可能な3Dプリンタとしても普及してきた熱溶解積層法(以下FDM方式とする)3Dプリンタで使用できるフィラメントの材料は熱可塑性樹脂に限定され,材料の機械的特性や,造形物の積層方向に対する機械強度が低いこと,加えて造形精度のばらつきが大きいことなどから製品の製造機械として用いられることは少ない.本研究では,あらかじめセラミック粉を含有させたフィラメントを作製し,これを一般的なFDM方式の3Dプリンタに使用しセラミック/樹脂複合体を作製し造形物の機械的性質の向上を試みた.具体的にはフィラメントに含有させるセラミック粉と母材である熱可塑性樹脂の体積比が異なるフィラメントを作製し,これらを用いて得られた造形物の造形精度,耐摩耗性およびデュロメータ硬さについて評価した.セラミック粉を含有させた造形体は造形制度の影響は見られなかったものの,非加圧成形体であることから耐摩耗性の向上は確認されなかった.また,樹脂のみの造形物に比べて熱伝導率と熱容量の増加から耐熱性については低下することが確認された.一方でセラミック粉を50vol.%以上含有した造形物を熱的に脱脂後に焼成することで,セラミック体の造形が可能であることを確認し,3Dプリンタによる造形時の充填密度を任意に制御することで傾斜機能を有するセラミック焼結体が作製可能であることを確認した.FDM方式の3Dプリンタに用いるフィラメント材料について、セラミックのグリーン体を作製するためにセラミック粉と結合剤の体積比が70:30となる専用のフィラメントを開発した。フィラントの作製にあたり、セラミックと結合剤の混合を任意に調整できる単軸の小型押出機を製作し、これにセラミック粉と結合剤を供給することで所望するフィラメント材料を得られた。結合剤に対するセラミック粉の含有割合が増加するに従い、フィラメントの柔軟性が乏しくなり、60%以上の割合では3Dプリンティングできないほどの脆さとなってしまった。そのため、結合剤に塩化ビニル粉末を添加することで、フィラメント作製時の樹脂の流動性を向上させ、さらにフィラメント自体を軟化させることで70%の含有率を達成できた。開発したフィラメントは市販されているFDM方式3Dプリンタを改造することなく使用可能で、造形精度はフィラメント直径のばらつきに関するもの以外は市販フィラメントを用いた場合と同程度であった。これにより得られた造形物を加熱雰囲気中で脱脂し、その後焼成することでセラミック焼結体の作製が可能であることを確認した。ただし、開発したフィラメントを用いた方法では脱脂工程中に造形物の形状精度が著しく悪化してしまった。これは結合剤材料に使用されるABS樹脂が熱可塑性樹脂であることと、樹脂のガラス転移点が低いことが起因しているためであり、次年度以降に対策方法について検討する。セラミックの積層造形を目的としたフィラメント材料の開発は予定通り完了したが、その後の脱脂処理条件の最適化について当初の予定よりも難航している。熱溶融積層方式(FDM)の3Dプリンタに用いるフィラメント材料について、セラミックのグリーン体を作製するためにセラミック粉と結合剤の体積比が70:30となる専用のフィラメントを開発した。そのため、セラミック粉のバインダー材料として使用する熱可塑性樹脂を、ABS樹脂からポリアミド系樹脂(ナイロン)に変更することで、セラミック粉の含有量が70vol.%を超えた場合においても造形精度が悪化すること無く3Dプリンタでの造形が可能となった。また、セラミック粉の含有割合を変えることで造形物の硬さ、耐摩耗性などの機械的特性の向上が確認された。これは結合剤材料に使用されるナイロン樹脂の熱脱脂が200°Cと、セラミックスの焼成温度に比べて低いことが原因であり、現在、焼成温度が400°C程度のガラス系の低融点セラミックスを用いた焼成の可否について調査している。当初予定していた、FDM式3プリンタによるセラミックを含有した造形物の作製方法については予定通り確立できた。得られた造形物の脱脂、焼成工程において、造形物の形状の悪化について考慮しない条件においては焼成体が作製可能となったが、形状の悪化を抑制しつつ所望するセラミックスを作製する点について難航している。ガラス系のセラミックスの作製の検討や熱処理条件の見直しを含め、継続して形状精度を維持した焼成体の作製方法を検討する。

近年3Dプリンタの普及により個人利用での3次元加工や試作が容易に行うことができる.金属材料の積層造形技術について,SLS方式をはじめとする多くの産業用3Dプリンタなどで最終製品をつくる試みがなされている一方で,個人利用が可能な3Dプリンタとしても普及してきた熱溶解積層法(以下FDM方式とする)3Dプリンタで使用できるフィラメントの材料は熱可塑性樹脂に限定され,材料の機械的特性や,造形物の積層方向に対する機械強度が低いこと,加えて造形精度のばらつきが大きいことなどから製品の製造機械として用いられることは少ない.本研究では,あらかじめセラミック粉を含有させたフィラメントを作製し,これを一般的なFDM方式の3Dプリンタに使用しセラミック/樹脂複合体を作製し造形物の機械的性質の向上を試みた.具体的にはフィラメントに含有させるセラミック粉と母材である熱可塑性樹脂の体積比が異なるフィラメントを作製し,これらを用いて得られた造形物の造形精度,耐摩耗性およびデュロメータ硬さについて評価した.セラミック粉を含有させた造形体は造形制度の影響は見られなかったものの,非加圧成形体であることから耐摩耗性の向上は確認されなかった.また,樹脂のみの造形物に比べて熱伝導率と熱容量の増加から耐熱性については低下することが確認された.一方でセラミック粉を50vol.%以上含有した造形物を熱的に脱脂後に焼成することで,セラミック体の造形が可能であることを確認し,3Dプリンタによる造形時の充填密度を任意に制御することで傾斜機能を有するセラミック焼結体が作製可能であることを確認した.提案する手法で作製したセラミックグリーン体の脱脂方法について再検討する。これまでは熱脱脂のみについて検討していたが、溶剤による脱脂を並行して検討する。脱脂方法の確立後、当初予定していた通り、焼成体の機械的特性の評価を行う。焼成過程における造形形状の悪化を防ぐために、大気圧雰囲気下での焼成に加えて熱間等方圧加圧法(HIP)による焼成を検討予定である。また、異なる材料を複数のノズルから吐出し造形した造形物について焼成前後において傾斜機能特性をそれぞれ発揮させることができるかについて実験的に検証を行う。
変形と回転の幾何学に基づく複雑分子システムの集団運動と機能の解明

本研究課題では、原子分子集合体や生体高分子などの高度な秩序構造と機能を有する階層的分子システムの集団運動のメカニズムを、統計力学、非線形力学、幾何学の手法に基づき明らかにする研究を進めた。特に、オブレート-プロレート遷移や解離反応など、質量分布を大きく変える原子分子集合体の集団運動の駆動機構や、DNAを始めとする生体高分子の非対称な弾性特性と高次構造の形成機構の一端を明らかにした。さらに、分子系と天体系の力学的類似性に注目し、小惑星の遷移ダイナミクスに関する研究を推進した。本年度は,非線形力学,非平衡統計力学,幾何学の手法を用いて,原子分子集合体や生体高分子などの複雑分子系の集団運動の仕組みを解明する研究を進めた.さらに,より高次の複雑系である生体分子モーター,細胞,社会ネットワーク,宇宙ミッションのダイナミクスに関する理論的研究を発展させた.その主な成果は以下の通りである.まず,本研究で開発している超球モード解析と呼ぶ多体系の振動・回転運動の解析手法を用いて,原子集合体の構造異性化と解離のメカニズムを解析した.その結果,本年度は特に,系の質量分布がオブレートやプロレート,球,のように高い対称性を獲得する瞬間に,急激な内部エネルギー移動が生じ,系の大規模構造変化の引き金が引かれることを明らかにした.また,DNAの粗視化モデルを計算機上に構築し,DNAはその二重らせん構造に起因して,熱ゆらぎの影響下で自発的にカイラル対称性を破った構造を選択する傾向があることを明らかにした.また,生体分子モーターの運動原理を解明する準備として,Brown運動下のラチェットモデルを構築し,ミクロなゆらぎから一方向運動が生じる仕組みを検証した.また,細胞間シグナル伝達の数理モデルを取り上げ,確率共鳴によって生じる集団的な発火現象を確認した.また,宇宙ミッションへの応用として,制限3体問題を扱い,Lagrange点近傍に存在するhalo軌道やquasi-halo軌道の立体的な構造を解析し,それぞれの軌道に離散力学と最適制御の手法を適用することで,軌道制御に用いるエネルギーを最適化した低エネルギー型のフォーメーションフライトの可能性を示した.さらに,Lagrangian coherent structuresと呼ばれる非線形力学の手法を応用することによって,円および楕円制限3体問題において輸送を支配する安定・不安定多様体(チューブ)の構造を抽出した.昨年度の結果をふまえ,生体分子モーター,DNA,原子分子集合体の構造変化,機能発現,集団運動の機構解明に関する研究を推進した.さらに,分子系の集団運動との力学的類似性をふまえて,惑星系のダイナミクスとその宇宙ミッションへの応用に関する研究を,多体問題の観点から進めた.その成果は次の通りに纏められる.まず,前年度までに開発してきた超球モード解析と呼ぶ多体系の振動と回転の解析法を発展させ,原子分子集合体の構造変化の内的駆動メカニズムを探求した.特に,原子クラスターがオブレートとプロレートという異なる質量分布を有する構造間を遷移する際の一般的な機構を,自発的対称性の破れの観点から提案した.さらに,この知見をもとに,原子クラスターの内部自由度に選択的にエネルギーを注入することによって,構造変化を効率的に誘導できることを示した.また,生体高分子におけるらせん構造の普遍性に着目し,前年度までに作成したDNAの2重らせんモデルが熱ゆらぎの環境において自発的に決まった方向に捩れる傾向があることの普遍的意義を探求した.その結果,生体分子モーターの構成要素であるアクチンフィラメントの自発的な捩れ運動も,このDNAの2重らせんモデルと同様のメカニズムによって生じている可能性があることが分かった.また,流体中のカオス的輸送の機構を可視化する手法であるLagrangian coherent structures (LCS)の手法を用いて,3原子分子の相空間の流れの解析を行った.その結果,3原子分子の解離反応のメカニズムをlobe dynamicsの観点から特徴づけることができた.また,上述のLCSの手法を応用して,太陽-惑星系のモデルとしての制限3体問題および制限4体問題の枠組みにおいて,周期軌道および共鳴軌道間の遷移軌道を抽出するなど,宇宙ミッションに応用可能な軌道設計手法を探求した.本研究課題では、原子分子集合体や生体高分子などの高度な秩序構造と機能を有する階層的分子システムの集団運動のメカニズムを、統計力学、非線形力学、幾何学の手法に基づき明らかにする研究を進めた。本研究の目的は、原子分子集合体や生体分子モーターなど、高度な秩序構造や機能を有する複雑分子系の集団運動のメカニズムを、非線形力学と微分幾何の観点から解明することにある。この目標に向けて、本年度は、これまでに筆者等が開拓してきた超球モード解析と呼ぶ多体系の振動・回転運動の解析法をさらに発展させ、複雑分子系への多角的な応用を進めた。また、DNAの2重らせん構造がもつ右回りの「らせんキラリティ」が、DNAの階層的折り畳み構造の形成過程で果たす役割について、理論的な解析を進めた。以上の結果は次の通りにまとめられる。超球モード解析は、超球座標と微分幾何に基づく多体系の振動・回転運動の新たな解析法であり、複雑分子系における内部エネルギー移動や集団運動の発現機構の解明に役立つことが期待できる。

超球モード解析の枠組みによれば、任意の多体系の運動は回転半径モード、ひねりモード、ずりモードの3種類に分類される。今年度は、これらモード間の動的結合の機構を詳細に検討し、モード間のエネルギー移動に見られる方向性を理論と数値実験により明らかにした。さらに、原子・分子クラスターを例に取り、特定のモードにエネルギーを注入してから、系に集団運動が発生するまでのエネルギー移動の経路を詳細に調べ、理論的に説明づける基礎を築いた。上記に加えて、本年度は、DNAを始めとするらせん状高分子の高次構造形成における方向性(キラリティ)の選択機構に関する理論的解析を進展させた。特に、右回りのらせん構造を有する高分子は、曲げに際して、自発的に左向きによじれる普遍的な傾向があることを、数値実験だけではなく理論的にも示した。この結果は、生体高分子の低次のキラリティが高次構造のキラリティへと連鎖し得ることを示すものであり、キラリティを基軸とした生体高分子の階層的な設計原理の解明へ向けた第一歩と期待できる。本研究の目的は、原子分子集合体や生体分子モーターなどの高度な秩序構造を有する階層的分子システムの集団運動と機能発現のメカニズムを、非線形力学、非平衡統計力学、微分幾何学の手法を駆使して明らかにすることである。平成26年度は、本研究課題の最終年度であるため、これまでに得られた知見や成果の適用範囲を広げ、新たな応用先を探求することに力を入れた。さらに、分子系と天体系の力学的類似性に注目することで、太陽-惑星系のダイナミクスに関する研究を進めた。その成果は次の通りにまとめられる。まず、生体高分子が普遍的に有するらせん形状の物理的・生物学的意義を解明する研究を進めた。特に、昨年度までに数値的に作成したDNAの2重らせん構造のモデルを発展させ、より現実の構造に近いモデルを構築した。さらにこのモデルを用いた数値および理論解析により、DNAが熱ゆらぎの環境においても自発的に決まった方向(カイラリティ)に巻き付き、よじれ合う傾向を有する可能性があることを示した。この結果は、DNAの超階層的な折り畳みの機構や生体高分子同士の相互認識機構について、新たな視点を提供する可能性のあるものと考えられる。また、原子分子集合体の集団運動の機構解明と制御に向けた研究を推進した。特に、これまでに発展させてきた「超球モード解析」と呼ぶ手法を用いて、原子クラスターがオブレートとプロレートという異なる質量分布を有する構造間を遷移する集団運動の仕組みを、系の超球半径と慣性主軸の運動から説明する理論を提案した。本結果を、より複雑な分子集合体に応用し、その構造制御の手法を探ることは今後の重要な課題と言える。天体力学への応用として、太陽と惑星を含む制限3体問題および制限4体問題を理論的および数値的に解析し、トロヤ群小惑星がラグランジュ点L4とL5の間を遷移する一般的なメカニズムを明らかにした。
幾何学における統計法則

(1)代数的極小曲面のガウス写像の値分布論の構築.集団コーン・フォッセン不等式と周期条件のネバンリンナ理論への翻訳が理論の要である.(2)正の4元数ケーラー多様体の枠バンドルから定まるツイスター空間上のある主東上の横断的アインシュタイン計量と,その回りの横断的リッチフロー不安定セルの構成.(1)代数的極小曲面のガウス写像の値分布論の構築.集団コーン・フォッセン不等式と周期条件のネバンリンナ理論への翻訳が理論の要である.(2)正の4元数ケーラー多様体の枠バンドルから定まるツイスター空間上のある主東上の横断的アインシュタイン計量と,その回りの横断的リッチフロー不安定セルの構成.完備性の下で極小曲面のガウス写像の値分布を説明する幾何を明らかにすることが目標である.完備極小曲面が擬代数的であるとは,そのワイヤシュトラスデータがコンパクトリーマン面から有限個の点を除いた穴あきリーマン面上で定義されるが周期条件は要求しない.擬代数的極小曲面のガウス写像の全分岐値数の評価をアーカイブmath.DG/0511543に発表した.代数的極小曲面の場合はガウス写像を普遍被覆である円板に持ち上げてネヴァンリンナ理論に持ち込んで砥究するのが有効である.ガロア群の作用つきのネヴァンリンナ・ガロア理論を円板上で展開していく.代数幾何的方法では周期条件のうち曲面のトポロジーを生み出すサイクルの寄与を数値化できないという限界があるが,ネヴァンリンナ・ガロア理論ではこの点の解析が原理的に可能である.例えば,ガウス写像をコンパクトリーマン面からの有理方像に拡張したものの次数と穴あきリーマン面のオイラー数の絶対値の比に関わらず,ガウス写像の高さ関数の増大度はワイヤシュトラスデータの定義域だけで決まる関数で押さえられることが示される.よって代数的曲曲面のガウス写像の対数微分の補題が除外値問題に本質的である.ガウス写像のネヴァンリンナ・ガロス理論では対数微分の補題の右辺はガウス写像の高さ関数のある定数倍のオーダーを持ち,誤差項に吸収できない大きさを持っている.その定数が3より真に小さいことが分かれば全分岐値数票評価に対して長年未解決の予想が解ける.予想は2.91である.予備的・発見的考察をアーカイブmath.CV/0512302に発表した.ペレルマンが導入したリーマン幾何的熱浴の分かりやすい説明を見いだし,それを東北大学COEの講義録に発表した.最短閉測地線の長さによる球面の特徴付けについてアーカイブmath.DG/050748に発表した.代数的および擬代数的極小曲面のガウス写像の値分布を説明する幾何を構築することが目標である.代数的極小曲面は有限連結リーマン面になるから擬射影的曲線Cとみなせる.そしてガウス写像はCからリーマン球面への正則写像で穴まで正則に拡張するものである.したがって代数幾何学を適用できる.宮岡礼子氏および川上裕氏と共同でガウス写像の全分岐値数を評価する代数幾何的枠組みを定式化した.それはCohn-Vossenの不等式(代数的極小曲面のときはRiemann-Rochの定理)とRiemam-Hurwitzの公式を柱とする議論の流れである.代数的極小曲面の周期条件はRiemalm-Rochの定理に現れる極の位数への制限という形で使われる.代数幾何の議論では代数的極小曲面の基本群の情報の使い方が非常に弱いので,得られる結果も最良ではないと思われる.そこで代数的極小曲面の普遍被覆面である円板をとってすべてのデータを円板上に持ち上げて,代数幾何の議論の,基本群の作用つきネヴァンリンナ理論類似を構築する.この試みが殆ど完成し,現在筆者と宮岡氏で詳細を検討中である.代数幾何のRiemam-Roch,Riemalm-Hurwitzの公式を使う位相的な議論と,基本群の作用によって基本領域のユークリッド幾何的形状が円板の境界付近に行くとどのように歪むかの双曲幾何的な解析を組み合わせることによって,Cohn-Vossen不等式の基本群作用つきネヴァンリンナ理論類似を構築する.古典的Chon-Vossen不等式は代数的極小曲面のガウス曲率の積分と双曲計量に関する面積の比較であるが,この両者を円板上で高さ変換したものの間の不等式がCohn-Vossen不等式の基本群作用つきネヴァンリンナ類似である.これによって,代数的極小曲面のガウス写像を円板状に持ち上げたものの高さ関数と,双曲面積の高さ変換の比が少なくとも1/2.73であることを示すことができた.昨年報告した予想値2.91の根拠は結局誤りであることが分かり.今回の収穫は正しい議論をすれば2.73というもっと良い値が得られることが分かった点である.これは擬代数的の場合も正しい.次に代数的の場合だけ現れる周期条件であるが,これはWeierstrass dataのAbel-Jacobi積分から作られるある有理型関数の基本群作用に関する不変性と同値である.この不変性から値分布論的な情報を引き出す「幾何的対数微分の補題」と言うべき道具を開発し,それを適用して,代数的極小曲面のWeierstrass dataを円板状に持ち上げたものから決まる,いくつかのネヴァンリンナ理論的関数たちが,ある種の等式によって結びついているという現象を発見した.(1)代数的極小曲面のWeierstrass

dataを普遍被覆面に持ち上げたもののGalois理論,すなわち、極小曲面のWeierstrass dataのNevanlinna理論を基本群の作用に関する不変式論の立場から研究した.代数的極小曲面の研究の難しさは周期条件の扱いにある.筆者が数年前に発見した「Nevanlinnaの対数微分の補題の幾何的解釈」を使うと,周期条件という群論的条件をNevanlinna理論に翻訳して解析できることに気がついた.これは伝統的な代数幾何的方法を普遍被覆面に持ち上げて忠実に類似性を追求することによって可能になった.例えば代数幾何的方法で重要なRiemann-Rochの定理はCohn-Vossen不等式のNevanlinna理論類似を構築することに対応し,周期条件はNevanlinna理論的関数で基本領域の共形構造だけで決まる(Weierstrass dataの詳細に依らない)ものを見つけることに相当する.後者は代数的極小曲面に特有の「幾何的対数微分の補題」とも解釈できる.この研究の応用として「代数的極小曲面のガウス写像の最大除外値数は?」という長年の未解決問題の答えは2であることを示した.(2)「Einstein計量の拡張概念であるRicci流の古代解」というアイディアを正の四元数Kaehler空間のtwistor空間の自然な崩壊に適用するという実験的な研究を行った.Einstein計量から空間の幾何的情報を導出するアイディアは豊富とは言えないというのが研究の動機である.そこでRicci流の固定点と解釈されるEinstein計量をRicci流の不変部分集合,特にEinstein計量を中心とする不安定セルに拡大することを考えた.これはRicci流の古代解に対応する.正の四元数Kaehler空間の正規直交枠束のホロノミー簡約上定義される動標構と接続形成のSp(1)部分を組み合わせて2次元のRicci流不安定セルを構成した.これはLeBrun-Salamon予想の解決につながった.・研究1.代数的極小曲面のCohn-Vossen不等式は代数幾何的で説明されるが,これ普遍被覆面と被覆変換群の組に対して定式化しようとすると代数幾何では説明できない現象が現れる.それは被覆変換群の作用がユークリッド幾何をどのように歪めるかという問題である.この観点から集団的Cohn-Vossen不等式を証明した.この応用として代数的極小曲面のガウス写像を普遍被覆面に持ち上げたものの最良の誤差項評価の対数微分の補題を証明することができた.・研究2.代数的極小曲面のWeierstrassデータは周期条件を満たす.周期条件は代数幾何の枠組みに乗らない.筆者は普遍被覆面と被覆変換群の組に対するNevanlinnam理論の立場からの研究を追求した.アイディアは,筆者が開発した幾何的対数微分の補題である.周期条件の情報を含む対数的1形式をリーマン球面上に考えてそれに幾何的対数微分の補題を適用することによって,周期条件からNevanlinna理論的な等式を導くことができた.研究1,2の応用として「代数的極小曲面のガウス写像に対する第2主要定理を示すことができた.・研究3. Einstein計量の拡張概念としてRicci流の古代解を使うというアイディアを正の四元数Kaehler空間のtwistor空間の自然な崩壊に適用するという実験的研究を行った.
短距離相互作用スピングラス状態の動的応答現象に関する計算機シミュレーション

化合物混晶磁性体で実現している短距離相互作用系スピングラスについて、特にその動的応答現象を解明するため、計算機によるシミュレーションを中心とした研究を行った。具体的には磁場を断熱的に変化させた際の応答及び、動的性質が最も直接的に現れる磁気共鳴現象について計算を適用した。又、この研究テーマが対象とする相互作用が競合した化合物磁性の問題は、単に磁性体研究の範疇にとどまらず、最近、注目を集めている銅酸化物混晶系の超伝導現象が、そのような磁気的相互作用競合と密接な関係があることが指摘されて以来、動性物理学分野の最重要課題の一つとなりつつある。本研究も、スピン動力学の観点にたって、相互作用の競合する系の量子スピン系の問題を論ずることによりその関係の解明をも目的の一つとした。1.計算システムについて計算は大規模なもので、設置したパーソナルコンピュータとそれを端末としたスーパーコンピュータシステムを積極的に用いて実行した。2.計算結果及びその検討についてスピングラスの動的応答をコンピュータ上に再現することにより、系の性質が精密に理解できるようになった。また、磁気共鳴現象についても、このシミュレーション法による表現が初めて可能になった。これにより、特に実験的に困難な高振動成分の解明が可能となった。3.銅酸化物混晶系超伝導体の磁気的性質についてスピン動力学の立場から研究した。まず、相互作用の競合している量子スピン系の基礎的性質を解明するため、その特徴を反映させたモデルを設定し、その固有状態を調べた。さらに、そのようなスピン系の示す特徴が超伝導現象とどのような関係にあるかを調べた。このテーマは今後、さらに積極的に展開してゆく計画である。