hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ポルフィリンジカチオンを基盤とした光機能性自己集積体の創製とその応用

光エネルギー変換を目的として、光励起により電荷分離状態を生成する電子ドナー・アクセプター連結分子の研究が近年盛んに行われている。ポルフィリンは可視領域に強い吸収帯を有する電子ドナーとして広く用いられる。一方、フラビン類は比較的高い電子受容性を有する複素環化合物である。本研究では、これらの分子を連結したポルフィリン-フラビン連結分子を合成した(MPor-F1(M=H_2,Zn,Pd))。ポルフィリンの中心金属及びフラビンと相互作用するルイス酸金属塩により電荷分離状態のエネルギーを制御し、その光電子移動ダイナミクスについて検討を行ったPdPor-F1は励起一重項から高速の項間交差により三重項励起状態が生成し、電荷分離はしなかった。しかし、スカンジウムイオンを添加すると、三重項励起状態から電荷分離状態を生成した。その電荷分離速度(Kcs)及び電荷再結合速度(K_<CR>)をそれぞれK_<CS>=4.4×10^3、K_<CR>=1.1×10^3s^<-1>と決定した。H_2Por-F1ではETが低いため電荷分離状態が生成した後にH2Porの三重項励起状態を生成する。その電荷分離及び電荷再結合速度定数をK_<CS>=1.2×10^<10>s^<-1>,K_<CR>=1.2×10^9s^<-1>と決定した。一方ZnPor-F1では電荷分離状態のエネルギーが低いためZnPor-F1の三重項励起状態は生成せず、電荷分離状態が生成して基底状態へと戻る。その速度定数は、K_<CS>=1.6×10^<11>s^<-1>、K_<CR>=6.5×10^<10>s^<-1>と決定した。光電荷分離を数種類の金属イオンを用いることで制御することに成功した。結果はJ.Phys.Chem.Bに投稿準備中である。ジプロトン化ポルフィリンジカチオンの電子移動特性を知ることは、ジプロトン化ポルフィリンジカチオン超分子の光電子移動を基盤とした思い通りの光機能性材料を開発する上で欠かすことはできない。本年度は下記の通りジプロトン化ポルフィリンジカチオン体の電子移動還元に関する電子移動特性を解明し、チャネル構造を持つジプロトン化ポルフィリンジカチオン超分子結晶(ポルフィリンナノチャンネル:PNC)を用いた色素増感太陽電池の作成及びその評価を行い、論文発表を行った。歪み度合いが異なる4種類のジプロトン化ポルフィリンは還元電位が-0.30.4Vであり、電子アクセプターとして働きうる。これらのジプロトシ化ポルフィリン及び電子供与性が高く還元されやすい亜鉛ポルフィリン錯体の電子移動還元における再配列エネルギー(λ)を最小0.84eV(亜鉛ポルフィリン錯体)から最大1.69eV(ジプロトン化ドデカフェニルポルフィリン)とそれぞれ決定した。DFT計算により構造最適化を行い、ポルフィリン環の平均平面からポルフィリン環の各原子のずれを示すパラメータΔRMSを決定した。ΔRMSとλの間には比例関係があることを明らかにした。成果はJ.Am.Chem.Soc.に掲載された。既報のPNCに各種電子供与体を内包させ、光導電性及び太陽電池による光電変換能について検討した。単結晶のPNCは分子間π-π相互作用を示すc軸方向に異方的に高い伝導性を示した。633nmのレーザー照射によりc軸方向に光電流を生じた。電子供与体内包PNCの微結晶を用いた色素増感太陽電池(DSSC)では460nmの光照射で10.1%のIPCE値を達成した。結晶を用いたことで初めてのDSSCにより伝導経路を具体的に明らかにすることができた。成果はChem.Mater.に掲載された。

一方ZnPor-F1では電荷分離状態のエネルギーが低いためZnPor-F1の三重項励起状態は生成せず、電荷分離状態が生成して基底状態へと戻る。その速度定数は、K_<CS>=1.6×10^<11>s^<-1>、K_<CR>=6.5×10^<10>s^<-1>と決定した。光電荷分離を数種類の金属イオンを用いることで制御することに成功した。結果はJ.Phys.Chem.Bに投稿準備中である。
両墓制の展開と家族構造ー三重県鳥羽市菅島の場合ー

1.埋墓・詣墓双方の家毎の区画を明らかにした結果、本家分家による同族のまとまりや家格を反映するような分布上の特色はほとんどみられず、これは現実生活上の同族関係・家格観念の乏しさと明格に対応している。また、詣墓石塔の悉皆調査と過去帳などとの照合から浮かび上がる画企の石塔の移動状況も現実の父系家筋観念の弱さと対応する。すなわち、墓地の空間配置と家族親族構造の特色との密接な関連が明らかとなった。2.盆行事の詳細な観察および聞取りにより、元老会・中老会・念仏ばあさん、家の当主・カミサン・アトトリ・ヨメ等、それぞれの役割分担の様相が明らかとなり、年齢階梯制集落における葬送儀礼の在り方についての具体的知見が得られた。3.盆行事においては、家・双方的親族・村全体という三層構造をなす祖先供養の在り方があきらかとなった。とりわけ、村に関わる祖霊は村全村で供養するという祖先供養観は菅島の特色として注目すべきものがあり、それを生み出した条件として、漁村集落としての特質、近世村落共同体の成立過程、村内婚を基調とする双方的親族関係、基層の伝統的祖霊観等々、様々な側面からの今後の研究への視角が得られた。4.盆行事における二つの寺の明確な機能分担と埋墓・詣墓との関係から、祖霊・死霊・悪霊カテゴリ-の再検討の必要性、“埋墓=ステ墓、詣墓=供養墓"という通説への疑問が明らかとなり、両墓制研究深化のための重要なステップを築くことができた。1.埋墓・詣墓の家毎の区画分布と詣墓石塔銘の悉皆調査はほぼ終わり現代の家筋との対応も大体明らかになりつつある。本家分家による同族のまとまりや家格を反映するような分布の特色はほとんど見出せず、この菅島の同族関係・家格観念の乏しさと対応していることが予想される。2.過去帳・宗旨改帳・墓籍簿等と詣墓石塔銘との照合はまだ半分ほどであり、まとまった見通しを得るには至っていない。3.盆行事の観察・聞取りから、村に関わる祖霊は村全体で手厚く供養するという祖先供養観の特色、埋墓・詣墓・仏壇のそれぞれに対応して何重にも行われる精霊迎え・精霊送りと村人の供養儀礼の微妙な使い分けの状況が浮き彫りになった。また、かつては宗派を異にする二つの寺院による盆行事の分担があり、一寺(密教系)の廃寺の後も、行事自体は廃絶することなく残る一寺(禅宗)が受けつぎ現在に至っていることも明らかとなった。これらの事実に見られる供養の特色は、"埋墓=捨て墓、詣墓=供養のための墓"という従来の両墓制をめぐる議論に見直しを迫る内容を含んでいる。4.トーヤ関係・寺関係の文書史料は現在整理中である。これにより、祖先供養をめぐる、村の自治組織(元老会・中老会)と寺との関係を具体的に明らかにすることが次年度以降の課題である。5.若者の結婚難、伝統的祖先供養観に対する寺側からの指導や外部との接触による変化など、現代的変容の激しさが顕著にうかがえ、今後の変化の方向をみきわめていくことも重要な研究課題である。1.埋墓・詣墓の区画調査を終え、区画見取図と現世帯との対象一覧表を作成した。その結果、本家分家の同族関係や家格差による占地をうかがわせる分布的特色はほとんど見出せないことが確認できた。また、過去帳・宗旨改帳・墓籍簿等と詣墓石塔銘との照合から、詣墓区画の具体的継承が強固な家筋観念によってはいないことが明らかになりつつある。2.家族関係資料の整理と聞取りから、現世帯の家族類型、判明する限りでの系譜関係、古い家筋などを明らかにした。

その結果と1の整理結果との対比から、庶民における家筋観念の形成と基層の親族構造との相互関係の総合的考察が可能となった。この考察をすすめることにより、両墓制の機能についても何らかの新しい知見がもたらされると予想される。4.埋墓周辺の経塚遺跡についての新たな知見が得られ、墓地・寺・神社の分布、精霊迎え、送りの順路、オハケさんの場所などとあわせて、島内祭祀空間の配置が重要な意味をもつことが明らかになった。1.埋墓・詣墓の家毎の区画分布、詣墓石塔の悉皆調査から、墓地の空間配置と家族親族構造の特色と密接な関連が明らかとなった。2.盆行事における元老会・中老会・念仏ばあさん、家の当主・カミサン・アトトリ・ヨメ等、それぞれの役割分担の様相から、年齢階梯制集落における葬送儀礼の在り方についての有益な知見が得られた。3.盆行事にみられる、家・双方的親族・村全体という三層構造をなす祖先供養の在り方、とりわけ、村に関わる祖霊は村全体で供養するという祖先供養観の特色からは、漁村集落としての特質、近世村落共同体の成立過程、村内婚を基調とする双方的親族関係、基層の伝統的祖霊観等々、様々な側面からの今後の研究への視角が得られた。4.盆行事における二つの寺の明確な機能分担と埋墓・詣墓との関係から、祖霊・死霊・悪霊カテゴリ-の再検討の必要性、“埋墓=ステ墓、詣墓=供養墓"という通説への疑問など、両墓制研究深化のための重要な一ステップが築かれた。
磁気浮上系における電力変換制御を用いた電気-機械連成振動抑制法の検討

本研究では,電気-機械結合系として申請者のグループが提案してきた磁気弾性連鎖系モデル,磁気軸受で支持された多慣性系,磁気浮上構造系などを研究対象とし,構造的に連続的な分布形状を有し,電磁力が空間的に離散的に配置された系について,その電気-機械連成振動の電力変換技術を用いた抑制法について検討を加えた.これらの系においては,従来機械的共振点は従来設計時に共振点の発生を避ける方策が採られてきた.しかしそれらが必ずしもシステム全体の最適設計にはつながっていないことから,機械系,電気系独立に考慮されてきた系のダイナミクスを,それらの連成を考慮し,磁気浮上系全体を見直すことを実験解析の両面から検討した本研究の成果は,磁気浮上系の多機能化を目指した研究にダイナミクスの観点で従来に無い視点を与えた.以下に,得られた結果をまとめる.(1)構造的に空間に連続的に分布した鋼板などの柔構造体を磁気的に浮上させるには,その磁石配置が重要であると同時に,このような系が示す力学的特性を把握することの重要性を,実験と解析から明らかにした.特に,振動の波動的移動の発生の力学的メカニズムを明らかにし,電磁力を制御する際の指針を明らかにした.(2)鋼板に関して材料力学分野で用いられている基本的な方程式について,実験的にその適用範囲を求め,適用限界を超えた領域で連成振動が発生する可能性が高いことを示した.ただし,電力変換技術を用いて電磁力の制御により振動の抑制を試みたが,これに関しては十分な成果が得られるには至っていない.(3)鋼板の搬送にリニアモータを用いた場合,鋼板に働く電磁力を実験的に測定した.その結果,大きな空間ギャップで電磁石を用いた場合の効果について基礎的なデータが得られた.(4)多慣性系における理論的検討により,分布系が機械的共振モードに入って破壊に至る現象を避ける手法について検討を加えた.その有効性を理論的に,実験的に確認した.この成果は磁気浮上系に適用できる可能背がある.これらの成果については,論文誌,学会等で成果発表を行った.本研究では,電気-機械結合系として申請者のグループが提案してきた磁気弾性連鎖系モデル,磁気軸受で支持された多慣性系,磁気浮上構造系などを研究対象とし,構造的に連続的な分布形状を有し,電磁力が空間的に離散的に配置された系について,その電気-機械連成振動の電力変換技術を用いた抑制法について検討を加えた.これらの系においては,従来機械的共振点は従来設計時に共振点の発生を避ける方策が採られてきた.しかしそれらが必ずしもシステム全体の最適設計にはつながっていないことから,機械系,電気系独立に考慮されてきた系のダイナミクスを,それらの連成を考慮し,磁気浮上系全体を見直すことを実験解析の両面から検討した本研究の成果は,磁気浮上系の多機能化を目指した研究にダイナミクスの観点で従来に無い視点を与えた.以下に,得られた結果をまとめる.(1)構造的に空間に連続的に分布した鋼板などの柔構造体を磁気的に浮上させるには,その磁石配置が重要であると同時に,このような系が示す力学的特性を把握することの重要性を,実験と解析から明らかにした.特に,振動の波動的移動の発生の力学的メカニズムを明らかにし,電磁力を制御する際の指針を明らかにした.(2)鋼板に関して材料力学分野で用いられている基本的な方程式について,実験的にその適用範囲を求め,適用限界を超えた領域で連成振動が発生する可能性が高いことを示した.ただし,電力変換技術を用いて電磁力の制御により振動の抑制を試みたが,これに関しては十分な成果が得られるには至っていない.(3)鋼板の搬送にリニアモータを用いた場合,鋼板に働く電磁力を実験的に測定した.その結果,大きな空間ギャップで電磁石を用いた場合の効果について基礎的なデータが得られた.(4)多慣性系における理論的検討により,分布系が機械的共振モードに入って破壊に至る現象を避ける手法について検討を加えた.その有効性を理論的に,実験的に確認した.この成果は磁気浮上系に適用できる可能背がある.これらの成果については,論文誌,学会等で成果発表を行った.本研究は,従来より研究を継続してきた,電気-機械結合系に関わる連成問題に関わる一連の実験的研究に基づいて行うものである.従来この種の問題は工学的に現実的な問題でありながら,近年は計算機の発達により主として数値計算の対象としての興味で研究がなされることが多かった.それらのシステムにおいても,電気系,機械系がそれぞれ独立に検討され,システムとして連成を如何に検討するかという立場を本研究の計画に反映するため,実験主体の研究を行ってきた.本年度の研究期間において得られた結果を以下に示す.1.磁気浮上推進系の振動試験装置の試作申請者のグループで従来の研究で製作した磁気弾性連鎖系,柔構造浮上体の振動実験装置,リニアモータ・浮上可動子系等のシステムにおいて得られた実験結果に基づき,電気-機械連成問題の検討すべき点を明確にした.その検討に基づき,新たに磁気浮上推進系の電磁加振実験装置を試作した.2.実験データの検証と数式モデルの導出新たに製作したシステムは,機械系の振動と磁気的に浮上力を作る電気回路内の電流の間に非線形結合がある.この点を考慮した数式モデルを検証することは,振動の抑制には欠かせない.

そこで,本年度はまず新なに製作したシステムの振動について定性的に検証を加え,数式モデルの可能性について示した.その結果,6自由度のシステムにおいて,軸間で非線形な結合項が存在し,その結合による非線形連成が発生することを実験データとの比較検討により明らかにした.また,実験装置に置いて,振動モードの共存の可能性を示唆するデータを得た.本研究では,電気-機械結合系として申請者のグループが提案してきた磁気弾性連鎖系モデル,磁気軸受で支持された多慣性系,磁気浮上構造系などを研究対象とし,構造的に連続的な分布形状を有し,電磁力が空間的に離散的に配置された系について,その電気機械連成振動の電力変換技術を用いた抑制法について検討を加えた.これらの系においては,従来機械的共振点は従来設計時に共振点の発生を避ける方策が採られてきた.しかしそれらが必ずしもシステム全体の最適設計にはつながっていないことから,機械系,電気系独立に考慮されてきた系のダイナミクスを,それらの連成を考慮し,磁気浮上系全体を見直すことを実験解析の両面から検討した本研究の成果は,磁気浮上系の多機能化を目指した研究にダイナミクスの観点で従来に無い視点を与えた.以下に,得られた結果をまとめる(1)構造的に空間に連続的に分布した鋼板などの柔構造体を磁気的に浮上させるには,その磁石配置が重要であると同時に,このような系が示す力学的特性を把握することの重要性を,実験と解析から明らかにした.特に,振動の波動的移動の発生の力学的メカニズムを明らかにし,電磁力を制御する際の指針を明らかにした.(2)鋼板に関して材料力学分野で用いられている基本的な方程式について,実験的にその適用範囲を求め,適用限界を超えた領域で連成振動が発生する可能性が高いことを示した.ただし,電力変換技術を用いて電磁力の制御により振動の抑制を試みたが,これに関しては十分な成果が得られるには至っていない.(3)鋼板の搬送にリニアモータを用いた場合,鋼板に働く電磁力を実験的に測定した.その結果,大きな空間ギャップで電磁石を用いた場合の効果について基礎的なデータが得られた.(4)多慣性系における理論的検討により,分布系が機械的共振モードに入って破壊に至る現象を避ける手法について検討を加えた.その有効性を理論的に,実験的に確認した.この成果は磁気浮上系に適用できる可能背がある.これらの成果については,論文誌,学会等で成果発表を行った.
緑色細菌のグリセロ脂質ライブラリー：脂質の微細構造から見た光合成調節機構の解明

緑色光合成細菌Chlorobaculumtepidum株(至適温度45°C)の構成脂質を分子レベルで解析した。光合成の教科書に記載されている既知のMGDGに加え、ラムノールが転移したRGDGが主たる糖脂質であることと、脂肪酸部の不飽和構造としてシクロプロパン環を持つことが明らかとなった。阻害剤を用いたシクロプロパン環形成の抑制にも成功した。シクロプロパン環形成を阻害した場合、細菌の酸耐性の低下が確認された。30°C、45°C、55°Cを至適温度とする緑色細菌の糖脂質組成を網羅的に解析した結果、至適温度と脂肪酸の炭素鎖長に見事な相関が確認された。緑色光合成細菌をモデル生物とした糖脂質の網羅的な構造・組成解析を、蒸発光散乱型検出器(ELSD)をオンライン接続したLCMSを用いて行った。糖脂質分子を構成する二つのパーツ(糖構造と脂肪酸部の微細な構造)に焦点を絞り、その構造や組成比への生育環境因子の及ぼす影響を検証した。緑色光合成細菌の生育環境因子として、温度と光の質(=波長)に着目した。温度因子として、約3060°Cを至適温度する緑色光合成細菌の糖脂質を網羅的に解析した。その結果、至適温度の上昇にともない、糖構造の改変(単糖から二糖へ)、脂肪酸の不飽和構造の改変(シクロプロパン環化を経由した飽和型構造へ)を確認した。光因子として、赤、青、緑の三種類のLED光源を用いた「光の質」という観点より、糖脂質構造・組成への影響を検証した。より光の精度を高めるために、キセノン光源と各種バンドパスフィルターを用いた質の改善にも着手した(半値幅10 nmの輝線)。効率的なグリセロ脂質の解析を行うためにELSD検出器の増設を行い、微量サンプルへの対応策として、HPLCの超高速化にも着手した。緑色光合成細菌の糖脂質の人為的な構造改変として、構造特異的な阻害剤の利用と、触媒遺伝子群の探索とその変異株の作成も併せて行った。1.蒸発光散乱検出器をオンライン接続した高分解能LCMSに基づき、緑色光合成細菌をモデル生物としたグリセロ脂質ライブラリーの構築を行った(本研究の第一の目的)。生育温度(30-55°C)が異なる7種類の緑色細菌に対して、網羅的な解析を行った。その結果、細菌の生育温度とグリセロ糖脂質分子の脂肪酸の炭素鎖長に明確な相関が確認された(生育温度の上昇に比例し脂肪酸鎖長も増加)。更に、この脂肪酸鎖長の連続的な伸長は、細菌が生産するクロロフィル色素分子の炭化水素鎖長とも相関性が見られた。これらの疎水性炭化水素鎖長の生育温度に対する依存性は、疎水性相互作用に基づく光合成器官の耐熱性の獲得戦略と解釈された。得られた成果は、学術論文1報として公表した:Mizoguchi et al., Photosynth. Res. 114, pp. 179-188 (2013年).2.見えない脂質分子の微細構造が誘起する生体膜特性への影響を、見えるクロロフィル色素をプローブとして評価した(本研究の第二の目的)。緑色細菌の光収穫アンテナ器官(=グリセロ脂質一分子膜より成るミセル様構造体)を生体膜モデルとし、pH変化によるプロトン透過性の評価を行った。アンテナ器官に内包されるクロロフィル色素の化学的・分光学的特性を活用することで、プロトン透過性(=アンテナ器官の耐酸性)へのグリセロ脂質分子の微細構造の影響を検証した。その結果、脂肪酸部の不飽和構造がプロトン透過性に関与することが確認された。得られた成果は、学術論文1報として公表予定である:Mizoguchi et al., Bioorg. Med. Chem., in press (2013年) (doi: 10.1016/j.bmc.2013.04.030).光合成調節機構の解明を脂質分子の微細な構造という観点より行った。緑色光合成生物をモデル生物とし、そのグリセロ糖脂質の構造解析を実施した。蒸発光散乱検出器をオンライン接続したLCMSを主たる構造解析ツールとして用いることで、蛍光プローブ等の標識を行うことなく、インタクトな脂質分子の高感度な構造解析を実現した。光合成細菌の生育環境を人為的に改変することで、グリセロ糖脂質の構造、組成への影響を検討した。環境因子としては温度と光に着目した(温度因子に関しては昨年度の研究で実施)。今年度は光因子に焦点を絞り研究を行った。種々の光源(近赤外、赤、緑、青色LEDやキセノン光源と各種バンドパスフィルターの組み合わせ)を用いることで、光の質(=波長)を自在に制御しつつ光合成細菌を培養することが可能となった。

現在、各種光源を用いて培養した細菌のグリセロ糖脂質解析に取り組んでいる。付随的な結果として、光の質の改変は、細菌が合成する光合成色素(クロロフィルとカロテノイド)の構造と組成に大きな影響を与える事が判明した。クロロフィル色素に関しては、光の質に依存した触媒酵素活性への影響が確認され、細胞内での新規クロロフィルの発現が確認された。更に、分子生物学的手法に基づき、酸素発生を行う植物や藻類の主たるクロロフィルであるクロロフィル-aを、酸素非発生型の光合成細菌中で発現させることも試みた。結果、この発現には、糖脂質合成遺伝子の導入が必須であることが確認され、光合成における糖脂質の新たな役割を見出すことができた。光合成機能性分子の精密計測本研究では、以下の2点を主たる研究目的として設定した。目的1:緑色光合成細菌をモデル生物としたグリセロ脂質ライブラリーの構築。至適生育温度の異なる緑色光合成細菌に対して、網羅的に合成される糖脂質の構造・組成解析を行った。細菌の生育温度と糖脂質の構造に明確な相関性が確認でき、生物における耐熱性獲得に関する知見を得た。得られた成果は、以下の論文として公表した:T. Mizoguchi et al., Photosynth. Res. 114 (2013) 179-188。目的2:見えない脂質分子の微細な構造が誘起する生体膜特性の影響を、見えるクロロフィル色素をプローブとして評価するシステムの構築。緑色光合成細菌の光収穫用アンテナ器官であるクロロゾーム(=糖脂質の一分子膜より成るミセル様構造体)を単離し、内包されるクロロフィル色素をプローブとして用いることで、酸処理による糖脂質分子膜へのプロトン透過性を評価することに成功した。得られた成果は、以下の論文として公表した:T. Mizoguchi et al., Bioorg. Med. Chem. 21 (2013) 3689-3694。本研究で構築した緑色光合成細菌の糖脂質解析システム(ELSD-ESI-LCMS)に対して、複数の共同研究の申し込みがあった。これらの共同研究を積極的に推進することで、本研究課題の更なる発展が期待される。本研究では以下の二つを主たる目的として設定した。(目的1)緑色光合成細菌をモデル生物としたグリセロ脂質ライブラリーの構築1-1)緑色細菌が合成するグリセロ脂質の組成・微細構造への様々な生育環境因子(本年度は温度因子に対して実施)の影響を評価した。30-55°Cの範囲で生育する7種類の緑色細菌のグリセロ糖脂質組成を網羅的に解析することで、光合成を駆動する光合成器官の耐熱性獲得に関する知見を得た。学術論文1報として成果を公表した。1-2)生体膜特性の制御因子の同定を、グリセロ脂質分子の積極的な構造改変より試みた。グリセロ脂質の脂肪酸部における特異な不飽和構造(=シクロプロパン環構造)の形成を、化学的に阻害することに成功した。この構造改変により、シクロプロパン環構造が光合成器官の酸耐性の獲得に重要な働きを担うことが確認された。学術論文1報として成果公表を予定している(印刷中)。1-3)生体膜と光合成器官のグリセロ脂質組成を精査することで、光合成器官の分化・形成メカニズムに関する知見を得る。未着手。H25年度に実施予定。
らい菌の細胞内寄生分子機構の解明と臨床応用ための研究

本研究では、らい菌と宿主との相互作用を解明するために、マクロファージに菌を感染後にDNAマイクロアレイを行い変動する遺伝子全体像を明らかにした。変動遺伝子群を用いpathway解析を行った結果、宿主マクロファージにperoxisome proliferator-activated receptors(PPAR)シグナル伝達経路が活性化していることが高いscoreで予測された。Real-time PCRで確認した結果、らい菌感染が特異的にPPAR-γとPPAR-δのmRNA発現を誘導したことが明らかになった。Western blottingを行った結果、PPAR-γとPPAR-δのタンパク発現もらい菌の生菌にのみ誘導されたことが示された。また、PPAR-γ、PPAR-δとADRPの遺伝子発現量は、感染した菌の濃度依存性に誘導されたことが明らかになった。免疫蛍光染色によって、らい菌感染後にPPAR-δとPPAR-γの細胞内局在が細胞質内から核内に変動することが示され、らい菌感染後にPPARシグナルが活性化することが示唆された。一方、PPAR-δまたはPPAR-γの拮抗剤治療によって、らい菌感染後の泡沫細胞化が抑えられ、宿主遺伝子の変動も阻害されることから、宿主PPARシグナル伝達経路がらい菌感染に関与する可能性が考えられる。さらに、ハンセン病の予後や治療効果の判定に役立つbiomarkerを同定するための検討を行うために、ハンセン病治療前後の患者からの皮膚検体からRNAを抽出し、それにおけるPPARs標的遺伝子の実際な発現レベルを調べた。その結果、宿主PPARシグナル標的遺伝子発現量がハンセン病治療前後に特異的に変動することが示され、宿主PPARシグナル標的遺伝子がハンセン病治療効果評価の新規biomarkerとして、ハンセン病治療効果評価に役立つ可能性が考えられる。ハンセン病は未だ世界では年間約20万人の新患が発生する重要な抗酸菌感染症であるが、その経過や治療効果を判定するための有効な臨床検査法は無く、治療が困難な例も少なくない。起因菌であるらい菌は、マクロファージのファゴゾーム内に寄生する典型的な細胞内寄生細菌であるが、申請者等はその寄生の分子機構を研究する過程で、らい菌の細胞内寄生に利用され、菌の生存状態や治療によって発現量が特異的に変動する宿主遺伝子を幾つか報告してきたが、らい菌感染による宿主遺伝子発現変化の全体像は未だ明らかではなく、より有用なbiomarkerが存在する可能性が残されている。そのような候補遺伝子の全体像を解明するため、THP-1細胞にらい菌の生菌と加熱死菌を加え、添加前と添加6時間及び48時間後の細胞からRNAを精製し、Agilent Whole Human Genome Oligo DNAマイクロアレイによるヒト全遺伝子の発現変化を網羅的に解析した。得られたDNAマイクロアレイのデータを、cluster解析に加え、GeneAnalytics (LifeMap Sicence, Inc) platformを用いて、gene ontology解析およびpathway解析を行った。その結果、peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs)シグナルの標的遺伝子群が生菌感染のみに応答し、発現量の変動が48時間まで持続していることが明らかとなり、らい菌感染後の自然免疫抑制や脂質蓄積代謝に関与するpathwayの一つを解明することができた。研究計画どおりにらい菌感染後の宿主遺伝子発現変化を網羅的に解析し、らい菌感染後宿主遺伝子変化の全体像を解明し、感染に特異的に変動するpathwayを抽出した。すなわち、DNAマイクロアレイデータのcluster解析で、宿主マクロファージの遺伝子発現がらい菌生菌のみによって48時間内に持続的に著しく変動することがわかり、らい菌の感染初期に起こる宿主遺伝子発現変化の全体像を解明した。この中で、脂肪細胞分化(adipocyte differentiation)マーカーとして知られており、脂質の生成や取り込み、輸送に働くperoxisome proliferator-activatedreceptors (PPARs)シグナルの標的遺伝子(ADRP, FABP4, ACSL1, CD36, APOE, APOC)のmRNA発現量がらい菌の生菌に強く誘導されることが明らかになった。らい菌が感染したマクロファージの細胞質に脂質滴が大量に蓄積することは古くから知られており、多菌型のハンセン病皮膚組織にこのような多数の典型的な大型の泡沫状マクロファージが常に認められる。今回の結果から、らい菌感染後PPARsシグナルが活性化し、らい菌の細胞内寄生に有利な脂質豊かな環境に寄与する可能性が考えられた。また、これら感染後特異的に変動する宿主遺伝子群の中に、ハンセン病の治療効果評価や予後の予測のbiomarkerとして有用な遺伝子が存在する可能性が高いと考えられた。

免疫蛍光染色によって、らい菌感染後にPPAR-δとPPAR-γの細胞内局在が細胞質内から核内に変動することが示され、らい菌感染後にPPARシグナルが活性化することが示唆された。一方、PPAR-δまたはPPAR-γの拮抗剤治療によって、らい菌感染後の泡沫細胞化が抑えられ、宿主遺伝子の変動も阻害されることから、宿主PPARシグナル伝達経路がらい菌感染に関与する可能性が考えられる。さらに、ハンセン病の予後や治療効果の判定に役立つbiomarkerを同定するための検討を行うために、ハンセン病治療前後の患者からの皮膚検体からRNAを抽出し、それにおけるPPARs標的遺伝子の実際な発現レベルを調べた。その結果、宿主PPARシグナル標的遺伝子発現量がハンセン病治療前後に特異的に変動することが示され、宿主PPARシグナル標的遺伝子がハンセン病治療効果評価の新規biomarkerとして、ハンセン病治療効果評価に役立つ可能性が考えられる。DNA microarrayで著しく変動を示したperoxisome proliferator-activatedreceptors (PPARs)がらい菌によるマクロファージのfoam cell formationにおける役割を解明する。具体的には、らい菌感染による宿主遺伝子の発現変化をreal-time PCRとWestern blottingで確認する。また、らい菌感染後におけるPPARsの遺伝子発現量、タンパク発現量及び活性を評価する。PPARs拮抗薬がらい菌によるマクロファージ感染に与える影響を検討する。さらに、中国の研究協力者であるYang Degang医師の協力を得て、多菌型ハンセン病患者治療前後の皮膚スメアサンプルを収集する検体から精製したmRNAを用いて、検証されたPPARsシグナル標的遺伝子の実際の発現量をreal-time PCRにより評価する。治療反応性、らい反応の発症、末梢神経障害の程度などの臨床データと照合し多因子解析することにより、biomarkerの候補を選び出し、治療効果の判定や予後予測に用いることができる検査法の開発を行う。37,213円という軽微な残額であり、ほぼ計画どおりに執行された。次年度も計画に沿って予算の執行に努める。
古典文の現代文への変換と古典単語の文法情報の獲得

1.現代語の文法知識を利用した古典文の現代文への変換法平安時代の古典仮名文から現代文への変換において、古語辞典から得る訳語への単純な変換では、多義語の訳語の選択と省略助詞の現代文での助詞への変換とが問題である。これに対し、現代語のために開発された日本語辞書を用いた解決法を検討した。本方法では、EDR電子化辞書から、訳語動詞の格フレーム情報と訳語名詞の概念情報を用いて、多義の動詞・名詞の訳語の選択と、名詞の後の省略助詞の現代語格助詞への変換を目指す。その処理手順は次の通りである。(1)単語分け・品詞付けされた古典文の読込みと前処理(特定単語対を一単語にまとめるなど)。(2)上で得た各古語単語を、古語辞典の訳語候補に変換(訳語候補は複数個あり得る)。(3)訳語動詞の格フレーム(取り得る名詞の概念と格の記述)と訳語名詞の概念を現代語辞書から取得。この組合せから得る訳文候補(原文の各単語に対する訳語候補列)の作成と妥当性評価。(4)訳文候補の単語列の中で、現代文として不自然な単語対を一部変更する後処理。実験結果の検討と今後の課題は次の通りである。(1)「伊勢物語」から100文を選んで変換した結果の、ある個人による評価では、動詞と名詞の訳語を正しく選択し省略助詞を補えた文は42文であった。これは当初の期待を下回る。(2)今回の処理では、一文内の複数の動詞・名詞対の係り受け候補を網羅して最良候補を選ぶ方法、連体形動詞が係る名詞がその動詞の格要素となる場合の処理を実現していない。改良が必要である。古語辞典の訳語が単語でなく句である場合を含め、辞書から格フレーム・概念が得られない場合が多数ある。格フレーム・概念情報の代替策として結合価データの利用も考えられる。さらに他品詞の多義単語の扱い方は未検討である。これらは今後の課題である。2.古典コーパスからの単語情報の獲得古典コーパス中の高頻度語で古語辞典に未登録の語を追加した。品詞・活用情報はコーパスのタグに依る。固有名詞、連語、現代語でも使用される語などから成る。改良が必要である。次の諸点を実施した。1.研究実施計画の第1点である、現代語の文法知識を利用した古典文の現代文への変換について、目的通りの進行である。即ち、平安時代の古典文から現代文への変換を対象に、索引による辞書検索を含めて格フレーム辞書に基づく変換処理を試作した。その処理手順は次の通りである(評価と改良は次年度の課題である)。(1)単語分け・品詞付けされた古典文の各単語を古語辞典の訳語に置換える(訳語は複数個あり得る)。

(2)次に訳語列中の動詞の格パターン(動詞に係り得る名詞の概念と格助詞の記述)と名詞の概念とを現代語辞書から求め、この組み合わせによって訳文候補(原文の各単語に対する訳語候補の組み合わせ)の妥当性を判定する。(3)訳語列の選択:格パターンと概念情報から、訳語列の妥当性を判断し、妥当性の高い候補を選び出す。2.研究実施計画の第2点である文法情報の獲得法については、計画を練り直し、コーパスを利用した獲得法を検討中である。それは上の変換結果の正しさを自動的に評価する手段がないため、変換結果に基づく文法情報の獲得の効率が低いためである。新たに検討中の方法は、文法情報が付されたコーパスに基づく単語辞書情報や単語属性の獲得法である。コーパスの関係データベース化により、データベースの検索機能による情報収集を行なうことを検討している。3.現代文の係り受け解析に格パターンの一種である結合価パターン(各動詞が取る格助詞の組)を用いる効果を調べる実験を実施した。この検討は本研究以前から実施していたが、本年度に一応の結果を得たため学会で報告した。これは、本研究の実施事項として掲げてはいないが、上の変換処理で用いる妥当性判定手法(上記の1.(2)を参照)と関連が強いので、一環の研究の一つとしてここに記した。実施事項は次の通りである。1.実施計画の第1点である、現代語の文法知識を利用した古典文の現代文への変換平安時代の古典仮名文から現代文への変換において、古語辞典から得る訳語への単純な変換での問題点である、多義語の訳語の選択と、省略助詞の現代語助詞への変換を、訳語動詞の格フレーム辞書と訳語名詞の概念辞書によって部分的に解決する方法を実現した。処理手順は次の通りである。(1)単語分け・品詞付けされた古典文の単語列の読込みと、前処理(特定の単語対を一単語にまとめるなど)。(2)上で得た各々の古語単語を、古語辞典の訳語候補に変換(訳語候補は複数個あり得る)。(3)訳語候補中の動詞の格フレーム(動詞に係り得る名詞の概念と格助詞の記述)と名詞概念とを現代語辞書から取得。この組合せにより得られる訳文候補(原文の各単語に対する訳語候補の列)の作成とその評価。(4)訳文候補の単語列の中で、現代文として不自然な単語対を一部変更する後処理。2.実施計画の第2点である、古典コーパスからの単語情報の獲得(昨年度の見直しで変更した)前年度の検討で、使用する古語辞典には、固有名詞が不足であり、現代語としても同義で使われる単語も少ないという問題が判明した。そこで、未登録語の中で、古文コーパスの高頻度語を古語辞典に追加した。その際、古語としての品詞・活用情報をコーパスから反映し、固有名詞についてはその概念情報(「場所」・「人間」など)を古語辞典に収容して格フレーム処理時に使用した。3.評価実験及び検討「伊勢物語」による評価実験を実施した。その結果と今後の課題の主なものは次の通りである。(1)「伊勢物語」から100文を選んで実験した。その中で60文については全動詞の格フレームが得られた。そのうち、動詞と名詞の訳語を正しく選択し省略助詞を正しく補えた文は42文であった。本処理法では、副詞や接続詞など他の品詞の多義は解消できないが、他の用言(形容詞・形容動詞)に適用可能である。(2)今回の処理では、複数動詞を含む文での名詞との係り受け候補を網羅して最良候補を選ぶことはしていない。また、連体形動詞が係る名詞がその動詞の格要素の役割を果たす可能性を考慮していない。動詞以外の用言の格パターンを扱っていない。さらに他品詞の多義単語の扱い方は未検討である。これらは今後の課題である。
インフルエンザ菌バイオフィルムに対する抗菌薬の薬物動態についての研究

無莢膜型インフルエンザ菌はバイオフィルムを作り、急性中耳炎を難治化させる要因となっている。今回我々はバイオフィルム内の細菌に対する抗菌薬の効果を検討したバイオフィルム形成後の経過に伴う抗菌薬効果の変化について検討した。浮遊菌に比べてバイオフィルム状態の細菌ははるかに強い抗菌薬抵抗性を示し、アモキシシリン(AMPC)添加ではMIC以上の濃度でも抗菌作用を示さなかった。クラリスロマイシン(CAM)は抗バイオフィルム作用を示した。CAMの併用効果を検討した。小児急性中耳炎患児に対してAMPC単独治療群とAMPC/CAM併用群とで治療効果を検討したところCAM併用群は主治医判定で治癒率が高くなった。急性中耳炎は幼小児期の代表的な細菌感染症であるが、近年難治化・遷延化例が増加している。難治化の要因として、抗菌薬の無秩序な頻用による薬剤耐性化だけでなく、薬剤耐性化によらない難治化の機序、すなわちインフルエンザ菌のバイオフィルム形成が急性中耳炎の難治化に関与する可能性が考えられている。細菌はバイオフィルムを形成することで抗菌薬感受性が低下するが、最小発育阻止濃度(MIC)とは別に抗菌薬の種類によってバイオフィルムに対する感受性が大きく異なる。特にインフルエンザ菌は肺炎球菌ほど重篤な症状は引き起こさないが、再発性、反復性の中耳炎と関係が深い。我々はすでに急性中耳炎の難治化にインフルエンザ菌バイオフィルムが関与することを見いだしている。すなわち、当施設で中耳炎患児より採取した無莢膜型インフルエンザ菌70株のバイオフィルム形成能を検討すると、バイオフィルム形成能は株によって大きく異なり、様々なバイオフィルム形成能を持つことが判明した。今回4種類の無莢膜型インフルエンザ菌(H139,IH202,IH240,IH285)を18時間振盪培養し、バイオフィルム形成後に、段階希釈した抗菌薬(アモキシシリン、クラリスロマイシン、アジスロマイシン)を投与し、バイオフィルム量の経時的変化を調べた。クラリスロマイシンにおいて、4μg/ml以上の濃度ではバイオフィルム量の増加はほとんどみられなかったのに対し、0.5μg/mlの濃度では30時間まではバイオフィルム量は増加し、その後減少する形となった。無莢膜型インフルエンザ菌(NTHi)のバイオフィルムが、中耳炎難治化と関係することが報告されている。抗菌薬のMIC値は臨床的効果と一致しないことがあり、バイオフィルム内細菌に対する効果を評価する必要がある。今回われわれは、NTHi形成バイオフィルムに対する抗菌薬の有効性について検討した。小児急性中耳炎症例から分離されたNTHi株を培養しバイオフィルムを形成させた。段階希釈した抗菌薬を加え、バイオフィルム量の評価をクリスタルバイオレット法で、バイオフィルム内細菌を殺菌する抗菌薬濃度を最小バイオフィルム抑制濃度minimalbiofilm eradication concentration(MBEC)として評価した。また、バイオフィルム形成後の経過に伴う抗菌薬効果の変化について検討した.浮遊菌に比べ、バイオフィルム状態の細菌ははるかに強い抗菌薬抵抗性を示し、アモキシシリン(AMPC)の添加ではMIC以上の濃度であっても抗菌作用を示さなかったがクラリスロマイシン(CAM)は抗バイオフィルム作用を示した。CAMは肺炎球菌の病原因子である莢膜を菲薄化させ,インフルエンザ菌の産生するバイオフィルム形成を抑制することにより中耳炎の病態を改善する可能性が示唆されたため,今回,CAMの併用効果を検討した.中等症の小児中耳炎に対してAMPC治療群(AMPC治療群;AMPC 70mg/kg/日,5日間投与)と治療開始時からCAMを3日間併用した群(CAM/AMPC治療群;CAM 15mg/kg/日,3日間投与+ AMPC 70mg/kg/日,5日間投与)の中耳炎の症状スコアと,急性鼻副鼻腔炎合併例では,その症状スコアの比較検討を行った.治癒がCAM/AMPC治療群で85.2%であり,AMPC群で55.9%であり,CAM/AMPC治療群で有意(p=0.0327)に治癒判定が高かった.また、合併する急性鼻副鼻腔炎の症状消失率では,試験薬投与57日後でCAM/AMPC群が50.0%,AMPC群が28.6%であり,CAM/AMPC治療群で有意(p=0.0135)に高い消失率が認められた.動物実験でのバイオフィルム形成に対する抗菌薬の効果の検討について遅れが生じているため無莢膜型インフルエンザ菌はバイオフィルムを作り、急性中耳炎を難治化させる要因となっている。抗菌薬治療におけるMIC値は浮遊菌を目標としているため、細胞内に侵入している菌やバイオフィルムで守られている菌が存在する臨床上かい離が生じることもある。今回我々はバイオフィルム内の細菌に対する抗菌薬の効果を検討した。小児急性中耳炎症例から分離された無莢膜型インフルエンザ菌株を培養してバイオフィルムを形成させた。段階希釈した抗菌薬を加えてバイオフィルム量の評価をクリスタルバイオレット法で、バイオフィルム内細菌を殺菌する最小抗菌薬濃度を最小バイオフィルム抑制濃度minimalbiofilm eradication concentration(MBEC)として評価した。またバイオフィルム形成後の経過に伴う抗菌薬効果の変化について検討した。

CAMは肺炎球菌の病原因子である莢膜を菲薄化させ、インフルエンザ菌の産生するバイオフィルム形成を抑制することで中耳炎の病態を改善する可能性がしさせれたため、今回CAMの併用効果を検討した。中等症の小児急性中耳炎に対してAMPC治療群とAMPC/CAM併用群に無作為に分けて小児急性中耳炎ガイドラインに沿ったスコアリングシステムを用いてそれぞれの治療効果を比較したところCAM併用群は主治医判定で治癒率が高い結果となった。無莢膜型インフルエンザ菌はバイオフィルムを作り、急性中耳炎を難治化させる要因となっている。今回我々はバイオフィルム内の細菌に対する抗菌薬の効果を検討したバイオフィルム形成後の経過に伴う抗菌薬効果の変化について検討した。浮遊菌に比べてバイオフィルム状態の細菌ははるかに強い抗菌薬抵抗性を示し、アモキシシリン(AMPC)添加ではMIC以上の濃度でも抗菌作用を示さなかった。クラリスロマイシン(CAM)は抗バイオフィルム作用を示した。CAMの併用効果を検討した。小児急性中耳炎患児に対してAMPC単独治療群とAMPC/CAM併用群とで治療効果を検討したところCAM併用群は主治医判定で治癒率が高くなった。研究のあてる時間が少なかったため。今後はプレート上に作成したバイオフィルムに対する抗菌薬の効果をその投与量、投与方法を変化させて検討すると同時にチンチラを用いた動物実験でバイオフィルムに対する抗菌薬の効果を検討する。感染症アモキシシリン、アジスロマイシンについて、昨年と同様にバイオフィルム量の経時的変化を検討する。さらに抗菌薬の投与方法によってバイオフィルム状態の無莢膜型インフルエンザ菌に対する効果がどのように変化するかを検討する。MBEC法と同様の96 well plate pin/coversystemおよびcontinuousflowcell systemを用いて抗菌薬の投与方法を変化させる。バイオフィルムは生菌数および共焦点レーザー顕微鏡、走査型電子顕微鏡で評価する。動物実験を中心に実験の遂行が遅れているため予算を次年度に繰り越す必要が生じている。研究時間があまりとれなかったため。抗菌薬の投与方法によってバイオフィルムに対する無莢膜型インフルエンザ菌に対する効果がどのように変化するかをまずプレート上で抗菌薬の投与方法を変化させて検討する。またチンチラを用いた動物実験でもバイオフィルムが抗菌薬でどのように変化するかを検討する。そのため細胞の培養試薬、最近培養試薬、バイオフィルム検出試薬、動物の購入費および飼育費などに研究費を使用する予定である。昨年途中で中断している実験の完遂と、さらに、抗菌薬の投与方法によってバイオフィルム状態の無莢膜型インフルエンザ菌に対する効果がどのように変化するかを検討する。
時間反転対称性の破れた超伝導体の理論的研究

この1年間の研究により、すべての粒子が実空間(r空間)で二粒子束縛状態を作っている、という描像から出発した超伝導理論の定式化をほぼ終えることができ、論文にまとめる段階まで来ている。この定式化の特徴は、以下の3点にある。1.BCS理論の結論をある極限において再現する。2.多体相関の効果を、normal stateと同様の摂動展開により系統的に取り組むことができる。3.絶対零度での超流動^3He-Aの軌道角運動量が、(N/2)hであると予言する。3については、既成の理論、すなわちゴルコフ方程式との違いがどこにあるのかも明らかにすることができた。以上のように、当初の研究目標の重要な部分について、成果を上げることができたと思っている。これからの課題は、この定式化がどこまで既成の理論と同じ結果を与え、どのような場合に異なる結果を与えるのかを明らかにし、また、その違いを明白にする実験を見い出すことである。BCS理論が発表されてすでに40年近く経つが、超流動・超伝導理論の一層の発展のためには、理論の再検討・より確固とした基礎づけが必要である。いましばらくの時間を、この目的に費やしたいと思っている。
幾何学的力学系理論の応用と展開

微分幾何学的手法で、(1)猫の宙返りモデルのポートハミルトン形式での定式化と制御、及び計算機内での宙返りの実現、(2)対称性群の両側変換のもとでの線形変形体の古典及び量子力学の簡約化、(3)回転群の離散部分群のもとで不変な、2次元球面上で定義されたパラメータ付きエルミート行列に付随する固有空間バンドルのチャーン数のパラメータ依存性、(4)行列の特異値分解に対応するリーマン幾何学的最適化問題の解法、(5)その他の課題をそれぞれ研究した。22年度の研究計画に従って、力学系の幾何学的理論を応用して猫の宙返りの問題を、連結2円柱にトルク入力のあるハミルトン力学系として定式化し、これにポート制御の考え方を適用して制御系として取扱い宙返りの後、運動が止まるようにモデルの運動を設計した。この成果の一部は「数理の玉手箱」の中の「宙返りの奥義」という章に収められている。本研究は、幾何力学が実際問題にも有効であることを示したものである。また群の表現論の応用として、「Classical and quantum dynamics for an extended free rigid body」というタイトルで研究した。特にSU(2)やSL(2,R)等の規約ユニタリー表現が効果的に用いられた。また、副産物として、旧来対称コマのシュレーディンガー方程式が変数分離法で解けていた理由を群論的に説明できた。23年度の研究計画に基づき、回転群の離散部分群の2次元球面上への作用と、その既約表現とを考えて、それらの作用の下で不変なエルミート行列を球面上のハミルトン作用素を考察した。固有値が縮退しなければ、ひとつの固有値に付随する複素直線バンドルを球面上に定義することができる。パラメータの値如何では、固有値が縮退するので、このようなバンドルは構成できない。複素直線バンドルが構成できるようなパラメータはどのような集合をなすのか、その時のチャーン数はいくらか。パラメータの変化に伴って、バンドルが一旦崩れて、次に再構成されるとき、チャーン数に変化が現れる。このような現象を、D3の記号で表される離散群の対称性をもつ2次のエルミート行列について研究し、その結果を「Energy bands : Chern numbers and symmetry」と「Rearrangement of energy bands : Chern numbers in the presence of cubic symmetry」の2編の論文にまとめて公表した。以前から続けてきた、猫の宙返りの問題は、すでに前年度に論文を投稿していたのだが、査読に時間がかかり、23年度になってようやく「The falling cat as a port-controlled Hamiltonian system」と題して公刊された。本論文の基本的な部分は昨年度の報告書にある通り日本語ですでに公表されている。同じく、微分幾何学の制御理論への応用として、ラグランジュ力学系における出入力の関係を論じた論文を「Configuration flatness of Lagrangian control systems with fewer controls than degrees of freedom」と題して公表した。多体系の幾何学的理論を、伝統的な分子の力学で用いられている離散対称性を取り入れて展開した。早い変数は量子力学的に作用素として、遅い変数は古典力学的に多様体上の点として取り扱うという手法を用いた。これを準量子論と呼ぶことにする。分子の力学における解釈では、早い変数は振動を、遅い変数は回転を表すと解釈される。回転群の離散部分群の2次元球面上への作用と、その既約表現とを考えて、それらの作用の下で不変なエルミート行列を球面上のハミルトン作用素と考えることができる。このとき、固有値が縮退しなければ、ひとつの固有値に付随する複素直線バンドルを球面上に定義することができる。この変化量に物理的意味がある。本研究は、一昨年から始まった、Boris Zhilinskii氏との共同研究の一環であり、力学系の幾何学的理論の新たな展開といえる。23年度は、D3で表される対称性をもつ2準位系について研究し、その成果の一端を、Zhilinskii氏とともに国際研究会で発表し論文も公表した。24年度は、さらに発展させて、正8面体の対称性をもつ3準位系を研究し、さらに、一般的にパラメータ変化に伴うチャーン数の変化についての法則を確立し証明した。変化量が位相的な不変量であることを証明したところがポイントである。成果の一部は年度末に速報の形で論文にして投稿した。このほかにも多様体上の最適化問題を微分幾何学的に取り扱う研究をした。

本研究の申請当初は、Boris Zhilinskii氏との共同研究は明確には予期していなかったが、あるきっかけで共同研究を始めることとなり、特に、伝統的な分子の力学で用いられている離散対称性を取り入れて、量子系の簡約化の理論の新たな側面を見出して、研究が意外な方向に展開し、当初の見込み以上の成果を得ている。24年度が最終年度であるため、記入しない。Boris Zzhilinskii氏との共同研究はe-mailによるファイルのやり取りにより現在も継続中である。その中で、ハミルトニアンのパラメータ変化に伴うチャーン数の変化量の一般的法則を3準位系において研究している。また、多様体上の最適化手法の数値計算アルゴリズムへの応用についても他の人と共同研究中である。こちらも多様体上の力学系理論の実際的展開であり、本研究計画の申請当初にはそれほど明確には意識されていなかったが、研究課題の趣旨に十分かなうものである。