Bosonic Structure of a 2-Dimensional Fermion Model with Interaction among Different Speices

We study a massive Thirring-like model in 2-dimensional space-time, which contains two different species of fermions. This model is a field theoretical version of the quantum mechanical model originally proposed by Gl\"{o}ckle, Nogami and Fukui, where different fermions interact with each other through $\delta$-function potentials. We derive a corresponding boson model by the bosonization technique in the path integral formulation. This is a simple but non-trivial extension of the freedom of the bosonization technique. Operator correspondences between fermion and boson fields are given. One of these could not be realistically expected from the naive correspondence of the original single-species models. It is essential for this point that in our model fermions of the same kind do not interact with each other directly. We find that for a specific value of the coupling constant, one boson field becomes free while the other is a Sine-Gordon field. For this case, therefore, our two-species model is equivalent to the ordinary Sine-Gordon model of a single boson field.Comment: Latex file, 11pages, no figure, needs ptptex.st

力学的骨適応現象の理論モデルに関する研究

取得学位：博士(学術)，学位授与番号：博乙第173号，学位授与年月日：平成10年9月30日,学位授与年：199

骨折治療を目的としたインテリジェント整形外科デバイスの開発研究

金沢大学理工研究域本研究では、骨折部の治療に利用される創外固定器を対象として、創外固定器に発生するひずみを計測し、この情報をもとに固定している骨折部の力学的特性を逆解析的に確定して治癒状況を評価する方法について提案し、その有効性について検討した。具体的な問題として、脛骨中央で起こった開放型の骨折が創外固定された場合を想定し、これに対して作成した有限要素モデルから骨折部の仮骨の特性と創外固定器のひずみの関係を求めた。この関係を用いることで、測定された創外固定器のひずみから仮骨の力学的特性を推定されることが可能となった。平成9年度の研究では、提案した仮骨の力学的特性推定法の基本的な有効性を確認している。平成10年度の研究では、骨の形態や骨折の症状が様々に異なる臨床的な状況下においても本手法が有効性を発揮するように、X線CTから得られた個々の画像データより有限要素モデルを、より正確に効率よく構築する方法の開発に努めた。手順としては、X線CTから得られる骨の横断面の画像に対して画像処理を行うことにより、外形線と髄空線を抽出する。これらの線情報をCADソフトウエアに取り込み、座標系の補正を行った後、互いを結びつけることによって立体モデルを作成する。立体モデルは、有限要素法のプリプロセッサにより要素分割され、各要素に皮質骨、海綿骨および骨折仮骨の材料特性が与えられることによって、個々の症例に対応した有限要素モデルが完成する。以上の方法を、人大髄骨の近位部や脛骨に適用して、実際に有限要素モデルを作成した。また、死体骨を対象にコンピュータで作成した立体モデルと実際の骨との形状を比較し、モデルの形状精度についても評価を行った。以上の計算と実験から、CT画像データより比較的正確な有限要素モデルが効率よく作成できることが確認され、個々の症例に対応した骨折部の力学的特性同定にも効果を発揮することが期待できる。研究課題/領域番号:09750107, 研究期間(年度):1997 – 1998出典：「骨折治療を目的としたインテリジェント整形外科デバイスの開発研究」研究成果報告書　課題番号0975010（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-09750107/)を加工して作

壊死大腿骨の修復手術における移植骨形態の構造最適化

金沢大学新学術創成研究機構本研究では,大腿骨骨頭壊死に対し健康な部位の骨組織を骨壊死部に移植するという治療法に関連して,壊死部の圧壊防止と早期治癒の観点から最適な移植骨の形態を決定する手法の確立を目的とした.この目的の下で,(1)骨壊死大腿骨有限要素モデル作成プログラムの開発,(2)骨壊死修復シミュレーションプログラムの作成,(3)それらの骨移植最適化システムへの統合という実施計画を立て研究を遂行してきた.以下,これらの実施状況について順に説明する.骨壊死大腿骨に移植骨を挿入した有限要素モデルの作成において重要なことは,移植骨の寸法や位置が様々に変化したとしても,毎回同じ手順で簡便に有限要素分割ができるような方法をとることである.ここでは,実際の患者から撮影したCT画像をコンピュータに取り込みこれを元にして大腿骨頭の三次元有限要素モデルを作成することを前提としているが,その際に,有限要素分割の基準となる座標系をCTの断面に沿うものから移植骨の方向を基準とするものに変換することで,任意の角度で移植骨が挿入されても,効率良く決められた手順でモデル作成ができるように工夫した.以上の手法を用いて移植骨角度を変えた数種類の有限要素モデルを作り,大腿骨頭の形状を保ったまま移植骨の位置だけを変えたモデルの作成が可能であることから本手法の有効性を確認した.次に,骨壊死修復シミュレーションプログラムの作成についてであるが,これには力学的環境の変化に対応して骨がその組織形態を変化させる力学的適応再構築を発展させた理論モデルを考えた.これを二次元の大腿骨頭の骨密度変化の問題に適用し,本手法が骨修復のシミュレーションにおいても有効であることを確認した.以上が本研究において現在までに得られた成果である。現在、上記の2つの手法を統合することにより本来の目的である最適化システムの開発を継続中である。研究課題/領域番号:08750107, 研究期間(年度):1996出典：研究課題「壊死大腿骨の修復手術における移植骨形態の構造最適化」課題番号08750107（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-08750107/）を加工して作

人工関節の病状適応型最適設計システムの開発

金沢大学理工研究域平成11年度では,人工股関節の設計に必要とされる変形性股関節症の関節部の3次元形状や骨密度分布等をCT画像やX線写真から求め定量化する方法を確立した.また,そこで得られる骨密度分布を有限要素法による力学解析モデルに反映させるための手法についても開発を行った.即ち,CT画像とと実物の骨組織とを比較して,画像上の濃淡値と骨密度の関係を求めておくことで,大腿骨上の任意の点における骨密度が明らかとなる.この関係を用いて,大腿骨の形状データより予め作成しておいた有限要素モデルの各要素重心点における骨密度を求め,各要素の力学的特性値に変換して利用する.実際の変形性股関節患者より撮影したCT画像を対象に,本手法を用いて有限要素モデルを作成して,その有効性を確認した.さらに,大腿骨近位部の髄空形状に沿うように従来の人工股関節ステムの形状を修正し,これを挿入した大腿骨の有限要素モデルを用いて周囲の骨に作用する応力を解析した.これらの解析を髄空形状の異なる大腿骨に対しても同様に行い,その影響を比較検討した.その結果,髄空形状が異なる大腿骨についても,その髄空形状に合わせて人工股関節ステムの形状を修正することで,ほぼ同様な応力分布が得られることが明らかとなった.平成12年度では,患者個別の解析モデルを速やかに作成するための方法について検討し,各CT断面間の分割作業を半自動化することで,より効率の良いモデル作成を可能とした.また,大腿骨近位部における髄腔占拠率がより高い人工股関節ステムを新たに設計し,11年度と同様の条件で応力解析を行い,その違いについて検討した.この解析より,髄腔占拠率の高いステムを有するモデルの方が大腿骨近位部における応力が一様に大きく,生体力学的にもより好ましいことが明らかとなった.以上のような結果が得られたことから,本研究で開発したシステムの有効性が確認された.研究課題/領域番号:11750074, 研究期間 (年度):1999 – 2000出典：「人工関節の病状適応型最適設計システムの開発」研究成果報告書　課題番号11750074（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （ https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-11750074/ ）を加工して作

発生システムを応用した創造的最適設計法の開発

金沢大学工学部1.発生システムによる概念設計の創造法の開発発生システムを取り入れた概念設計法の開発にあたり,生体の骨組織において細胞が発生・分化し骨構造を周囲の環境に適応させ再構築していく現象に注目し,これを計算機上でシミュレートするアルゴリズムを作成した.ここでは,発生した骨再構築を司る骨芽細胞の活動を,人工生命システムの1つであるセルオートマトンを用いて表現し,発生してきた細胞が自律的に力学的環境に適応して骨組織を構築していくようにプログラムしている.これを力学的負荷を受ける骨構造の実際の問題に適用したところ,従来の数理的最適化の考え方では得ることが困難な,骨再構築が創造的に行われることを確認した.2.遺伝的アルゴリズムによる発生システムの最適化法の開発上記のアルゴリズムにおいてセルオートマトンが自律的に状態変化を行うためのルールを,記号情報として表現し,これを遺伝的アルゴリズムにより最適化することで,最適化を実行するシステムそのものの最適化を試みた.幾つかの数値実験の結果,記号化された自律規則を変化させることで,構造要素の力学的特性を有効に変化させることが可能であることを確認した.3.創造的構造最適設計システムの開発と実用的問題への適用以上の研究から得られた知見をもとに,人間の大腿骨骨頭部で行われている自律的適応再構築のシミュレーションを行い,実際の現象と比較してその有効性を確認した.また,遺伝的アルゴリズムを利用したトラス構造の形態設計手法の開発を行い,この手法に上記の創造的要素の組み込みが可能との確信を得ることができた.研究課題/領域番号:06750087, 研究期間(年度):1994出典：研究課題「発生システムを応用した創造的最適設計法の開発」課題番号06750087（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-06750087/）を加工して作

A fuzzy-based system for peer reliability in JXTA-overlay P2P considering number of interactions

The trustworthiness of peers is very important for safe communication in P2P system. In this paper, we propose a fuzzy-based reliability system for P2P Communications in JXTA-Overlay. We use three input parameters: Number of Interactions (NOI), Amount of Data Exchanged (ADE), and Reputation (R) and the output is Peer Reliability (PR). We evaluate the proposed system by computer simulations. The simulation results show that the proposed system have a good behaviour can be used successfully to evaluate the scale of reliability of the new peer connected in JXTA-Overlay.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Yeast Eps15-like endocytic protein Pan1p regulates the interaction between endocytic vesicles, endosomes and the actin cytoskeleton

The actin cytoskeleton plays important roles in the formation and internalization of endocytic vesicles. In yeast, endocytic vesicles move towards early endosomes along actin cables, however, the molecular machinery regulating interaction between endocytic vesicles and actin cables is poorly understood. The Eps15-like protein Pan1p plays a key role in actin-mediated endocytosis and is negatively regulated by Ark1 and Prk1 kinases. Here we show that pan1 mutated to prevent phosphorylation at all 18 threonines, pan1-18TA, displayed almost the same endocytic defect as ark1Δ prk1Δ cells, and contained abnormal actin concentrations including several endocytic compartments. Early endosomes were highly localized in the actin concentrations and displayed movement along actin cables. The dephosphorylated form of Pan1p also caused stable associations between endocytic vesicles and actin cables, and between endocytic vesicles and endosomes. Thus Pan1 phosphorylation is part of a novel mechanism that regulates endocytic compartment interactions with each other and with actin cables