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ジョージ・エリオット後期小説研究:インターテクスチュアリティの実証的研究

ジョージ・エリオットの後期3小説(『急進主義者フィーリックス・ホウルト』、『ミドルマーチ』、『ダニエル・デロンダ』)にみる小説テクストのインターテクスチュアリティ(過去および同時代作家のテクストとの影響関係)を文体分析の方法により実証的に裏づけた。これにより、19世紀後半の時代精神たるキリスト教(聖書の宗教的世界観と科学(進化論と生理学・心理学)の対話・葛藤が小説テクストに深く浸透していることが明らかになった。1本研究の内容は、ジョージ・エリオットの後期小説たるFelix Holt the Radical, Middlemarch, Daniel Derondaの原文テクストを実証的に分析することにある。原文の姿・形、音楽性、意味の連想、言葉の相照らしあい、語源、修辞(アイロニー、比喩など)を熟読によって明らかにすることがテクスト分析の要になる。文学作品は、作家が生きた時代と文化を多層的に反映している。言い換えれば、作品にはこれを形作った社会の、過去から現代に至る歴史の流れが伏流している。エリオットが福音主義的キリスト教から歴史主義的聖書批評(聖書を神の超越的真理の表れとみる見方を否定し、人類の体験と記憶を湛えた備忘録とみる視座の転換)へと心の軌跡を辿ったことは、彼女の小説言語を分析すると見えてくる。2平成22年度は、テクスト分析の基礎作業となる作家の精神遍歴を振り返った。これと同時に、イギリスで一次資料(エリオット訳英語版Ethics、伴侶ジョージ・ヘンリー・ルイスの生理学・心理学研究文献など)を集め、実証的な裏づけの基盤を整えた。年度後半は、作品を講読する一方で、チャールズ・ダーウィン、トーマス・ハックスリーの科学的世界観と方法を辿り、エリオットが彼らから受けた影響を探った。また、ルイスとの共同研究たる医学・生理学の知見が小説テクスト、特にMiddlemarchに反映していることを確かめた。3小説テクストを読んで明らかになったことは、作家が正統派キリスト教を捨てた後にも、聖書の言葉と創造主を畏れ敬う心は作家の人間観に息づいていることであった。宗教的魂が聖書の道理を、神話と生理学・心理学の言葉で裏づけようとする、その営みが作品に結実していることが見えてきた。平成23年はじめに当たって、これを論述する試みが視野に入ってきた。1平成23年度に取り組んだ主な研究テーマは、ジョージ・エリオット後期の主要小説たる『ミドルマーチ』テクストをインターテクスチュアリティ(文学テクストに先行時代の遺産と周時代の影響関係を裏付ける方法)の観点から精査することであった。そこに作家自身の、英語聖書、オースティン、ワーズワース、スピノザ、フォイエルバッハとの対話が、情景描写と人物描写に反映していることを跡付けた。また、ダーウィンに代表される進化論の自然・宇宙観と創造主の人智を超えた叡智を見る聖書的世界観との対立・葛藤が小説言語に影を落としていることを具体的な言語事実から裏付けた。これは、現代英米のエリオット批評の動向を、我が国の批評界が共有する際の一助となると思われる。2『ミドルマーチ』自体が有機的生命体の特徴を備え、作家が時代精神との対話から得た知見が個々の人物の内面描写にまで浸透していることを明らかにした。とりわけ、科学者・医師リドゲートの医学・整理学の知見は、作家自身が科学的世界観から学んだ知見の反映であることを跡付けた。同時に、彼の夫婦生活の挫折を通して、科学的世界観の限界をも洞察していたことを裏付けた。全体として、作品世界が、個人と個人の、個人と社会の、相互依存のネットワークとして生命的なプロセスそのものを描いていることを論証した。3最後期の小説『ダニエル・デロンダ』を取り上げ、デロンダを中心とするユダヤ人物語が作家のユダヤ文化との対話を反映していることを論証しつつある。ヒロイン・グエンドレンの結婚生活の悲劇は、19世紀後半イギリスの因習的な文化風土を背景にもち、このプロットがユダヤ人プロットの汎ヨーロッパ的視野によって浮き彫りにされていることを明らかにした。そこに形骸化した宗教の再生を期する解釈学(既存の価値を解体し、意味を再建するアプローチ)のテーマを位置づけた。最終年度に当たる平成24年度には、ジョージ・エリオット後期の代表作『ミドルマーチ』(1871-72)から最後の小説『ダニエル・デロンダ』(1875-76)に至る小説テクストの文体の変化を跡づけた。平成23年度に『ミドルマーチ』で、エリオットは科学的世界観に由来する方法を、性格描写と語りと作品の構造に完成した形で生かし、実践したことを明らかにした。本年度は、これを基に『ダニエル・デロンダ』のテクスト分析に取り組んだ。この小説では、1進化論の自然観と言葉が性格描写と語りの技法に生かされている意味では『ミドルマーチ』を継承していることを裏付けた。2その一方、作家のなかに深く根ざすユダヤ教・キリスト教の伝統が科学的世界観と葛藤し、対話していることがテクスト分析によって明らかとなった。

これは、19世紀後半、宗教と科学が相克した時代精神の先端的な動向の反映であることを、エリオット批評の主要な批評家(アッシュトン、ビア、シャトルワース、カロルなど)の見解で裏づけつつ、インターテクスチュアリティ(文学テクストが、過去や同時代の文人との対話によって成立していることを言語的に裏づける方法)の観点から実証した。本年度執筆した論考のうち、3「『ダニエル・デロンダ』にみる解体と再建の試みーユダヤ人物語にみるジョージ・エリオットのヴィジョン」では、作家が現代イギリス文化のありようを、ユダヤ文化(とりわけ旧約聖書)との比較において鏡にかざしていることを論証し、4「『ダニエル・デロンダ』22章を読む:オースティンの遺産とエリオットの創造」では、エリオットがオースティンの小説言語の遺産を継承していながら、進化論の方法と言語を生かすことによって小説を革新したことを跡づけた。エリオットの後期小説3作品のうち、『ミドルマーチ』と『ダニエル・デロンダ』が長大かつ複雑で、テクスト分析に予想外の時間と労力を要した。『フィーリックス・ホウルト』の分析は、『ダニエル・デロンダ』批評とともに、この1年の課題となる。24年度が最終年度であるため、記入しない。エリオットの後期小説の批評は、イギリスヴィクトリア朝小説研究の最前線の様相を帯びている。それゆえ、作品テクストの分析と批評の裏付けをさらに行って、緻密化する必要を感じている。本年度末の研究総まとめは、完成に向かっての一里塚の域を超えないと危惧している。さらに時間をかけて、内外研究者との交流と、著書として世に問うことが不可欠と考えている。
1.非対称二重回折格子ゲート型グラフェントランジスタを研究代表者らが独自に開発してきたエピタキシャルグラフェン製膜,グラフェン・窒化ホウ素剥離転写,グラフェンチャネルゲートスタック等のプロセス技術を駆使し,素子の設計・試作を行った.[担当:尾辻泰一,渡辺隆之(研究分担者),吹留博一(研究協力者)]2.デバイスモデリングは,グラフェン電子正孔のクーロン相互作用に伴う多体効果をキャリア自己エネルギーとして記述し,GWA法およびランダム位相近似により線形バンド分散の崩れ(ブロードニングと非線形性)を伴うグラフェンプラズモンを定式化し,ポアッソン方程式と連立して自己無撞着に数値解析した.その結果,利得獲得のキラーとなるAuger過程はキャリア温度と強相関があり,キャリア温度を室温付近以下に保つことで大幅に抑止できることを見出した.[担当:尾辻泰一,佐藤昭(研究分担者)]3.テラヘルツ帯の増幅現象を,研究代表者所有のテラヘルツ時間分解分光計測装置を用いて観測することに成功した.測定結果よりディラック点近傍までキャリアを枯渇化した場合のドリフト速度とプラズマ速度の同定を試みた結果,DC測定から同定される値から約一桁の乖離があることを見出した.直流測定で同定されるキャリア運動量緩和時間は光学測定から同定された値に比して一桁大きく,キャリア運動量緩和時間の周波数分散(本実験ではレッドシフト)が極めて大きいことを見出した.今後はその原因究明と,この分散効果がプラズモン不安定性に与える影響を理論実験両面から検証してゆく.[担当:尾辻泰一,渡辺隆之(研究分担者)]4.計画後半実施の第二の目的の計画遂行のための,調査研究・準備を進めた[担当:尾辻泰一,岩月勝美(研究分担者)]・プラズモン異常不安定性の発現の根拠となるドリフト速度がプラズマ速度を超越する条件が実動作条件下で得られるか否かという本研究課題の核心に迫る実験を遂行し,これまで明確には認識されていなかったキャリア運動量緩和時間の周波数分散(レッドシフト)効果を発見した.実験ではテラヘルツ周波数帯のキャリア運動量緩和時間は直流動作時のそれに比して一桁短く,これは,キャリアのドリフト速度が一般常識に比して一桁遅いことを意味し,チェレンコフ(プラズモニックブーム)型の不安定性は発現し得ないことを意味する.得られたテラヘルツ帯増幅現象は,Dyakonov-Shurモデルによるドップラーシフト効果,およびRyzhii-Satou-Shurモデルによる速度変調効果に起因することを示唆するものであり,これらの不安定性によって室温下で9%という(グラフェン単層からの)巨大利得を獲得できたことは,驚きに値する.・プラズモン不安定性発現機構の制御性を明らかにし,テラヘルツ帯コヒーレント発振源としての能力を定量的に明らかにしてゆくための礎を築けたことは,学術的に極めて有益な知見である.1.試作した素子のテラヘルツ帯発振現象を研究代表者所有のフーリエ変換遠赤外分光計測装置を用いて測定し,テラヘルツ帯自励発振現象の室温観測を実現するとともに,自励発振特定のドレインバイアス,内部電界強度,キャリアドリフト速度に対する閾値特性を定量的に明らかにする[前年度からの継続課題].2.デバイスモデリングと素子の試作評価を通して,プラズモン異常不安定性が発現するためのデバイス・プロセス・材料物性パラメータへの要求条件を明らかにする[前年度からの継続課題].3.運動量緩和時間の周波数分散の要因をグラフェン結晶依存のキャリア散乱過程やプラズモン減衰等のテラヘルツ周波数領域におけるキャリア散乱過程を念頭に置いて定量的に明らかにするとともに,不安定性発現機構の制御性を明らかにし,テラヘルツ帯コヒーレント発振源としての能力を定量的に明らかにしてゆく.4.実動作状態下におけるナノ領域のプラズモンダイナミクスの観測は,放射光施設Spring-8を利用したオペランド時間分解顕微分光計測装置を利用する[前年度からの継続課題].5.計画後半実施の第二の目的の計画遂行のための,調査研究・準備を進める[前年度からの継続課題].1.非対称二重回折格子ゲート型グラフェントランジスタを研究代表者らが独自に開発してきたエピタキシャルグラフェン製膜,グラフェン・窒化ホウ素剥離転写,グラフェンチャネルゲートスタック等のプロセス技術を駆使し,素子の設計・試作を行った.[担当:尾辻泰一,渡辺隆之(研究分担者),吹留博一(研究協力者)]2.デバイスモデリングは,グラフェン電子正孔のクーロン相互作用に伴う多体効果をキャリア自己エネルギーとして記述し,GWA法およびランダム位相近似により線形バンド分散の崩れ(ブロードニングと非線形性)を伴うグラフェンプラズモンを定式化し,ポアッソン方程式と連立して自己無撞着に数値解析した.その結果,利得獲得のキラーとなるAuger過程はキャリア温度と強相関があり,キャリア温度を室温付近以下に保つことで大幅に抑止できることを見出した.[担当:尾辻泰一,佐藤昭(研究分担者)]
3.テラヘルツ帯の増幅現象を,研究代表者所有のテラヘルツ時間分解分光計測装置を用いて観測することに成功した.測定結果よりディラック点近傍までキャリアを枯渇化した場合のドリフト速度とプラズマ速度の同定を試みた結果,DC測定から同定される値から約一桁の乖離があることを見出した.直流測定で同定されるキャリア運動量緩和時間は光学測定から同定された値に比して一桁大きく,キャリア運動量緩和時間の周波数分散(本実験ではレッドシフト)が極めて大きいことを見出した.今後はその原因究明と,この分散効果がプラズモン不安定性に与える影響を理論実験両面から検証してゆく.[担当:尾辻泰一,渡辺隆之(研究分担者)]4.計画後半実施の第二の目的の計画遂行のための,調査研究・準備を進めた[担当:尾辻泰一,岩月勝美(研究分担者)]・プラズモン異常不安定性の発現の根拠となるドリフト速度がプラズマ速度を超越する条件が実動作条件下で得られるか否かという本研究課題の核心に迫る実験を遂行し,これまで明確には認識されていなかったキャリア運動量緩和時間の周波数分散(レッドシフト)効果を発見した.実験ではテラヘルツ周波数帯のキャリア運動量緩和時間は直流動作時のそれに比して一桁短く,これは,キャリアのドリフト速度が一般常識に比して一桁遅いことを意味し,チェレンコフ(プラズモニックブーム)型の不安定性は発現し得ないことを意味する.得られたテラヘルツ帯増幅現象は,Dyakonov-Shurモデルによるドップラーシフト効果,およびRyzhii-Satou-Shurモデルによる速度変調効果に起因することを示唆するものであり,これらの不安定性によって室温下で9%という(グラフェン単層からの)巨大利得を獲得できたことは,驚きに値する.・プラズモン不安定性発現機構の制御性を明らかにし,テラヘルツ帯コヒーレント発振源としての能力を定量的に明らかにしてゆくための礎を築けたことは,学術的に極めて有益な知見である.1.試作した素子のテラヘルツ帯発振現象を研究代表者所有のフーリエ変換遠赤外分光計測装置を用いて測定し,テラヘルツ帯自励発振現象の室温観測を実現するとともに,自励発振特定のドレインバイアス,内部電界強度,キャリアドリフト速度に対する閾値特性を定量的に明らかにする[前年度からの継続課題].2.デバイスモデリングと素子の試作評価を通して,プラズモン異常不安定性が発現するためのデバイス・プロセス・材料物性パラメータへの要求条件を明らかにする[前年度からの継続課題].3.運動量緩和時間の周波数分散の要因をグラフェン結晶依存のキャリア散乱過程やプラズモン減衰等のテラヘルツ周波数領域におけるキャリア散乱過程を念頭に置いて定量的に明らかにするとともに,不安定性発現機構の制御性を明らかにし,テラヘルツ帯コヒーレント発振源としての能力を定量的に明らかにしてゆく.4.実動作状態下におけるナノ領域のプラズモンダイナミクスの観測は,放射光施設Spring-8を利用したオペランド時間分解顕微分光計測装置を利用する[前年度からの継続課題].5.計画後半実施の第二の目的の計画遂行のための,調査研究・準備を進める[前年度からの継続課題].
歯髄細胞特異的因子によるマクロファージからのTNF-α発現誘導機構の解明

我々の研究室では歯髄細胞の培養上清をマクロファージに添加した場合、マクロファージからのTNF-α産生能が顕著に亢進し、ヒト歯肉線維芽細胞とヒト歯周靭帯細胞の培養上清では亢進しないことを示した。これらの結果は、歯髄細胞が分泌する何らかの因子がマクロファージの炎症を惹起する可能性を示唆している。またこれら培養ヒト歯髄細胞上清からexosomeを単離しその炎症促進活性を検討すると、培養上清と同様にマクロファージでの炎症性サイトカイン発現が上昇した。このことから、exosomeを含む細胞外微粒子が培養ヒト歯髄細胞上清中の炎症促進活性因子であると考えた。歯髄炎の初期反応では、歯髄に浸潤したマクロファージから腫瘍壊死因子(TNF)-αが分泌され炎症反応が亢進する。そこで我々は、誘導因子の候補として歯髄培養上清中の核酸に着目しTNF-α産生誘導能の確認を行った。ヒト不死化歯髄細胞、ヒト歯髄細胞、ヒト歯肉線維芽細胞、ヒト歯周靭帯細胞をコンフルエントまで培養し、その後非血清の調整培地に交換、24時間後にその上清を回収した。培養上清中に微量に存在するmRNA・DNAを濃縮・回収し無血清標準培地に混合後、マクロファージをこの培地で24時間培養した。死細胞から放出された偽分泌mRNAのコンタミネーションを避けるために、細胞上清の回収は無血清調整培地に交換後24時間のみとした。24時間の形態変化を観察、記録すると共に、24時間後の上清を回収し、上清内のTNF-α量をELISAで測定した。結果は歯髄培養上清から回収したサンプルに軽微なTNF-α誘導能が認められたが、培養上清を添加した場合のような顕著な誘導能は示さなかった。更に歯髄細胞から分泌される細胞外ベシクルを回収しマクロファージ培養培地に添加したところ、顕著なTNF-α誘導能が確認できた。また、歯髄培養上清によるTNF-α産生誘導へのNF-kBの関与も検討した。培養上清をマクロファージに添加しサンプルを回収後、NF-kBサブユニットp65のリン酸化蛋白をウエスタンブロット法にて検出した結果、マクロファージのp65のリン酸化は歯髄培養上清添加によって顕著に促進した。マクロファージからのTNF-α誘導因子の候補として歯髄培養上清中の核酸に着目しmRNA・DNAを濃縮・回収を行ってきたが、結果は歯髄培養上清から回収したサンプルに軽微なTNF-α誘導能が認められたものの培養上清を添加した場合のような顕著な誘導能は示さなかった。これについては、回収したサンプル量が不足していた可能性もある。しかしながら、歯髄細胞培養上清から回収した細胞外ベシクルにはマクロファージからの顕著なTNF-α誘導能が確認できた。細胞外ベシクルにはタンパク質や核酸などが含まれ、細胞間の情報伝達に重要な役割を果たしているといわれているため、本研究では細胞外ベシクル内の核酸がマクロファージからのTNF-α誘導因子として作用しているのではないかと仮説を立てて研究を進めている。先行研究において初代および不死化培養ヒト歯髄細胞上清をマクロファージに添加すると、添加1時間後からマクロファージにおいてTNF-αなどの炎症性サイトカイン遺伝子発現の著しい上昇ならびにサイトカイン分泌促進を認めることを報告してきた。我々は培養ヒト歯髄細胞上清中から回収した微小小胞(microvesicles : MVs)とマクロファージの炎症促進活性の関連について検討した。精製した細胞外微粒子を分化THP-1に作用させTNF-α産生量を測定した。0.8μmで限外濾過した培養上清は無濾過と同等のTNF-α産生誘導を認めたが、0.45μmで限外濾過した培養上清には産生誘導能がほとんどなかった。さらに遠心法で得られた歯髄細胞由来MVsで分化THP-1を刺激すると、100 ng/mlの低濃度刺激下で培養上清と同等の著明なTNF-α産生誘導を認めた。一方、ヒト歯肉線維芽細胞から得られたMVsには活性がなかった。0.8μm以上ではなく0.45μm以下の限外濾過法での歯髄細胞上清からの細胞外微粒子除去によってそのTNF-α産生誘導能が喪失したことから、0.45μm以上0.8μm以下の長径を持つ微粒子の集団が産生誘導の主体を為すことが明らかとなった。これは遠心法で得られたMVsと長径が一致していた。今後、歯髄細胞からのMVsやexosomeなどの細胞外微粒子の放出や、その反応として引き起こされる免疫応答およびその抑制機構を解明することで、歯髄炎のみならず炎症性疾患の成因を明らかにできる可能性がある。

我々の研究室では歯髄細胞の培養上清をマクロファージに添加した場合、マクロファージからのTNF-α産生能が顕著に亢進し、ヒト歯肉線維芽細胞とヒト歯周靭帯細胞の培養上清では亢進しないことを示した。これらの結果は、歯髄細胞が分泌する何らかの因子がマクロファージの炎症を惹起する可能性を示唆している。またこれら培養ヒト歯髄細胞上清からexosomeを単離しその炎症促進活性を検討すると、培養上清と同様にマクロファージでの炎症性サイトカイン発現が上昇した。このことから、exosomeを含む細胞外微粒子が培養ヒト歯髄細胞上清中の炎症促進活性因子であると考えた。歯髄細胞培養上清から回収した細胞外ベシクル内に存在する核酸(mRNA)の回収と誘導能の確認:回収した細胞外ベシクル内の核酸成分を単離し、それぞれ無血清標準培地に混合し、マクロファージをこの培地で24時間培養する。24時間後の上清を回収し、上清内のTNF-α量を測定することで誘導能を検討する。mRNA責任配列の同定:コントロールとして用いる歯肉線維芽細胞培養上清から同様の方法で単離したmRNAとの発現比較をマイクロアレイにて解析する。そして、歯髄線維芽細胞培養上清に高分泌されるmRNAについて、通法に従いcDNAに逆転写した後に、制限酵素サイトのついたPCRプライマーで目的配列を増幅しpBluescript-SK(+) vectorにライゲーションする。このベクターのT3またはT7RNAプロモーターを利用し、目的RNAを大量に精製後、得られたRNAを無血清標準培地に加えマクロファージを刺激し、その目的配列がTNF-α産生能を誘導する責任配列であるかを確認する。同定した核酸の細胞内への移行について:同定した核酸によるTNF-α誘導が同様のシグナルパスウェイを介するのかをTLRの中和抗体を用いて検討する。細胞膜や細胞質に受容体は存在せず、直接マクロファージの核内に取り込まれて転写されている可能性も考えているため、同定したmRNAを標識しマクロファージ上清中に添加し、経時的にその細胞内への取り込みを解析することで、その受容体が細胞膜上、細胞質内、核内かを併せて検討する保存治療系歯学当初予定していた別の誘導因子にターゲットを絞って検討を加えているため物品購入の値段に差額が生じた。新たに着目している誘導因子についての検討を加えるためにシグナル阻害剤を購入予定である。
動物プランクトンの音響反射率の推定に必要な生体密度と生体内音速の測定

本年度は、実際に5月から9月にかけて、北海道噴火湾で捕獲した生きたツノナシオキアミの生体密度および生体内音速の測定を行った。測定法は前年度に確立した方法であり、生体密度の測定には海水とグリセロールの混合溶液を用いたdensity bottle法を用い、生体内音速の測定はTチューブを用いたTime of flight法によった。その結果、噴火湾のツノナシオキアミの生体密度は、いずれの月も体長の増加に伴って減少した。生体密度の季節的変化を見ると、同体長のツノナシオキアミでも、春季に小さく夏季に大きくなる傾向があった。また各月毎の平均生体密度をサンプル採集時の海水の密度で除した平均密度比も同様の季節的変化が見られ7月の方が6月より約1%大きかった。一方、音速比に関しても平均密度と同様に6月から7月にかけて約1%増加した。以上の測定により得られた各月毎の平均密度比、平均音速比を用いて音響理論散乱モデルからターゲットストレングス(TS)を推定し、季節によるTS変化を調べた。用いたモデルはオキアミを有限長のシリンダーに仮定する、有限長シリンダーモデルである。その結果、各月毎のツノナシオキアミのTSは同体長においても明確に異なっており、7月と9月ではそのTSは最大約5dB異なっていた。さらに平均密度比、平均音速比がともに約1%変化していた6月と7月では、算出されるTSが最大約3dB異なっていた。このことは、超音波反射の主要因である「うきぶくろ」を持たないオキアミのような生物のTSを推定する場合、単に体長を考慮する以上に密度比や音速比に適切な値を使わなければ、正確なTS推定ができないことを意味する。しかしこれら生体密度や生体内音速の季節的変化が、何に起因するかは今回の研究においては特定することができなかった。本年度は,動物プランクトンの短期飼育法,生体密度測定法,生体内音速測定法の確立に主眼をおいた.1.動物プランクトンの短期飼育:プランクトンネットのエンドにボトルを取り付け,その海水と一緒にプランクトンを捕獲した.そしてそれを蓋つきガラス瓶に移し,海水冷却装置でプランクトンの生息水温に保持された水槽にビンごと入れ,生息環境を保持したまま短期間飼育することができた.2.プランクトンの生体密度の測定:当初,密度の測定には密度勾配ボトル法を用いる予定であったが,ノルウェー海洋研究所での研究者とのディスカッションにおいて,この方法の問題点が明らかになった.そこで,塩化ナトリウムあるいはグリセロールを用いて密度の異なる溶液を約10本のビンに作り,プランクトンを密度の低いビンから順に入れ,明らかに沈んだ溶液と明らかに浮いた溶液の平均の密度をもって,そのプランクトンの密度とする方法を取りいれた.試験的に行ったツノナシオキアミの生体密度測定において,体長の増加とともにその密度が減少するという結果が得られた.ホルマリン固定した同種についても測定を行ったが,体長が増加すると密度が増加し,また同じ体長でも生体と保存個体とでは密度が大きく異なっていた.来年度は,季節的な生体密度の変化を測定する.3.プランクトンの音速測定:タイムオブフライト法で測定すべく,周波数400Hzおよび1MHzのトランスデューサを備えたT型チューブを作成した.音波の到達時間は,送波信号および受波信号をパソコンに取り込み,パソコン上であらかじめ決めた受波信号の任意のある部分の位置をモニタすることで自動計測した.この装置により水道水および蒸留水を用い音波の到達時間測定を行った.その結果,水温の違いによる到達時間の変化がはっきりモニタされ,今回開発した装置の精度が十分であることがわかった.本年度は、実際に5月から9月にかけて、北海道噴火湾で捕獲した生きたツノナシオキアミの生体密度および生体内音速の測定を行った。
微分同相群 - 特に群作用の剛性問題の観点から

[金井]剛性問題を念頭に置き,微分同相群,あるいはその等質空間のゲルファンド・フックスコホモロジーの計算を行った.また,階数が2以上の非コンパクト半単純リー群に付随した高階アーベル群のアノソフ作用に対し,その無限小剛性に関する新たな知見を得た.[井関]n次元球面に作用するクライン群が凸ココンパクトならば,その不連続領域の商空間はコンパクトである.極限集合のハウスドルフ次元がn/2未満である場合には,逆も成立することを証明した.[井関・納谷]単体複体から非正曲率距離空間への組合せ的な調和写像を定義し,適当な仮定の下での調和写像の存在を証明した.さらに,その応用として,ある種の離散群の非正曲率距離空間への作用に関する固定点定理を示した.[小谷]砂田利一氏との共同研究で,結晶格子上のランダム・ウォークに関する大偏差原理を調べた.また,非可換トーラスの微分構造を用いて,磁場に滑らかに依存する自己共役な作用素のスペクトル端は磁場に対してリプシッツ連続性を持つことを示した.[坪井]射影的アノソフ流に対し、付随する安定,不安定平面場が滑らかな葉層構造を定める場合、正則とよぶ。ザイフェルトファイバー空間における正則な射影的アノソフ流は付随する葉層がコンパクト葉を持たないときに正則なアノソフ流になり、Ghysの結果によつて擬フックス流となることを説明した。[藤原]Bestvina氏との共同研究で、写像類群の部分群の2次有界コホモロジーを計算した。その応用として、リー群の離散部分群が写像類群の部分群にならない事実の別証を得た。微分可能多様体Mに対し,その微分同相群Diff(M)を,とくに群作用に対する剛性問題の観点から研究することが当課題の研究目的であった.今年度の主な成果のひとつは,微分同相群上の(左)不変閉微分形式の具体的構成方法を見出したことである.これにより非自明なGelfand-Fuks cohomology類が定まる.さらにその内のあるものは,多様体の次元が十分低いときには「有界」であることが確かめられている.このcohomology類に関するMilnor-Wood型の定理の成立が期待される.これらcohomology類の詳細な性質を解明し,それらの群作用の剛性問題に対する応用を探ることは今後の重要な研究課題のひとつである.この他に共同研究者小谷元子氏によるグラフの標準的実現方法の開発,井関裕靖氏によるあるKlein群の凸cocompact性の証明などが今年度の主要業績として挙げられる.曲面群の円周S^1への滑らかな作用に対するMilnor-Woodの不等式,とくにその不等式における等号成立条件としてえられる剛性定理は,研究課題を遂行する上で最も重要な既存の成功例と考えられる.ところで, Milnor-Woodの不等式に対する証明はいくつか知られているが,その中でもとくに一種大域変分法的証明においては, Euler類がS^1のあるGelfand-Fuksコホモロジー類として実現され,しかもそのコホモロジーを表す2-形式が,いわゆるキャリブレーション形式であることが本質的である.そこで, S^1以外の(従って高次元の)空間に対しても,同様な現象が観察されるかを確認するために,一種の実験的考察を行った.より具体的には,まず一般の微分可能多様体に対し,そのGelfand-Fuksコホモロジー類を具体的に構成する手法を開発し,それによって得られたコホモロジー類がキャリブレーション形式であるか否かを,場合によってはMapleによる数値実験を用い,調べてみた.また,研究分担者によっても,研究課題に関連し,いくつかの重要な結果が得られている.(金井)群作用の剛性問題を念頭に置き,微分同相群,あるいはその等質空間のGelfand-Fuks cohomologyの計算を行った.

特に2次元torusに対しては,望ましい2次元cohomologyを見いだすことが出来た.(井関)n次元球面に作用するKlein群が凸ココンパクトならば,その不連続領域の商空間はコンパクトであるが,その逆は一般には正しくない.しかし,極限集合が小さければこの逆が成立することが予想されていた.この予想に対して,極限集合のHausdorff次元がn/2未満である場合に肯定的な解答を与えた.極限集合のHausdorff次元がn/2の場合には反例があるので,これは最良の評価である.(小谷)砂田利一氏との共同研究で,結晶格子上のランダム・ウォークに関する大偏差原理を調べた.そこに表れるエントロピー関数と,結晶格子のスケールを小さくしていったときの,グロモフ・ハウスドルフ極限として現われる距離空間に関連性があることを明らかにした.(藤原)M.Bestvina氏との共同研究で、写像類群の部分群の2次有界コホモロジーを計算した。その応用として、リー群の離散部分群が写像類群の部分群にならない事実の別証を得た。関連した研究として、エンドの数が1つの双曲群の外部自己同型群の部分群も、リー群の離散部分群にならないことを示した。これは上に述べた写像類群についての結果の拡張である。[金井]階数が2以上の非コンパクト半単純リー群に付随した高階アーベル群のアノソフ作用に対し,その無限小剛性に関する新たな知見を得た.[井関・納谷]単体複体から非正曲率距離空間への組合せ的な調和写像を定義し,適当な仮定の下での調和写像の存在を証明した.さらに,Garlandの消滅定理を導く(と思われる)単体的コチェインに対する積分公式と,その非線形版とみなせる,単体複体から非正曲率距離空間への写像に対する積分公式を得た。さらに,その応用として,ある種の離散群の非正曲率距離空間への作用に関する固定点定理を示した.[小谷]非可換トーラスの微分構造を用いて,磁場に滑らかに依存する自己共役な作用素のスペクトル端は磁場に対してリプシッツ連続性を持つことを示した.[坪井]射影的アノソフ流に対し、付随する安定,不安定平面場が滑らかな葉層構造を定める場合、正則とよぶ。ザイフェルトファイバー空間における正則な射影的アノソフ流は付随する葉層がコンパクト葉を持たないときに正則なアノソフ流になり、Ghysの結果によって擬フックス流となることを説明した。[藤原]多様体に対するあらたな不変量として、CAT(O)-次元という概念を導入し,数種類の多様体に対しそれを計算ないし評価した.
限定アクセス下の高次元量子多体系のシステム同定と全系制御

究極のミクロな世界での物理現象を利用する量子情報処理などの実現には,多数の量子からなる系を自在に制御する技術の確立が必要である.直接のアクセスを一部に限定して制御パラメータを最小化したシナリオにおける量子制御と,量子ダイナミクスを規定するハミルトニアンを推定する方法を研究,それが可能であることを見出した.同時に、アクセスする部分系S上では区別不能なハミルトニアンと量子状態の組が存在することを明らかにした.さらに数学的に一般化した状況で,そもそも限定アクセスが代数構造にどのような制限を課すのかを調べ,部分系S次元により全系制御可能性,空間構造に大きな特徴が現れることを明確にした.多体量子系を自在に制御するための知見と技術の獲得は、量子情報処理の実現のみならず、ナノテクノロジーの発展や化学反応制御に及ぶ広い領域において大きなブレイクスルーをもたらすものと期待されている。しかし最大の課題は、そのダイナミクスの複雑さとノイズ(デコヒーレンス)の抑制にある。こうした制約・条件を強引につぶすのではなく、いかに限られた制御パラメータやアクセスで、ダイナミクスを決定するシステムパラメータを同定し、そして制御を施すかを明らかにするための理論的研究を行う。26年度には、アクセスが多体系の一部自由度に限られたときの、系を特徴付けるパラメータ同定法に関し大きな前進を得た。すなわち、アクセスが許されない大きな部分系について有限次元性以外の予備知識を仮定せずとも、系のハミルトニアンを同定するための物理的手段が存在することを見出した。また、系へのアクセスが限定されることにより、完全に同一の観測可能ダイナミクスをもたらす複数の(必ずしもユニタリー同値でさえない)ハミルトニアンと初期状態の組(同値類)が存在することを示した。同値性により観測不可能なダイナミクスの差はまったく見えず、したがって大きな系が限定アクセスを通して制御可能であることを明らかにした。さらに一般的視点から、限定アクセスにより誘起される全系ヒルベルト空間の構造についても明らかにしつつある。これは上記同値類や、制御可能空間の系統立った理解を助け、量子制御の一般論構築に向け重要な示唆を与えるものである。量子制御理論の一般論構築を目指すべく、高次元ヒルベルト空間内の量子状態に作用する演算子を、制御対象となる限定された部分系との関連で特徴づける研究を行った。直接制御可能な空間Sと、Sと強く相互作用するが直接制御・観測できないE系からなる高次元空間を考える。研究の主たる活動となるのは、本来全系S+Eがもつハミルトン演算子と、S系に対して作用可能な演算子から構成される代数構造の解析である。量子制御技術の基礎を固めるものとして重要であるにもかかわらず、これまでほとんど深く研究されたことのないものであり、基本的概念の定義、定式化から行った。直接制御が可能な系SがS+Eの部分系に限られるという条件により、全系ハミルトニアンによる自然な時間発展とS系への観測により区別不可能な状態の同値類クラスが導入される。また異なる同値類間といえども当該部分系へのユニタリー演算子作用により「接続」できるクラスが導入される。さらに、任意の次元のアンシラ系AをSに付け加えることでこれらの同値類がどう変化するかを調べた。結果、S系が2次元の場合と3次元以上の場合で決定的な違いがあることがわかった。3次元以上の場合はいくら次元を増やしても、3次元のときにシステム同定・制御が可能な空間が拡大されないこと、2次元のときはA系追加によりこれらの空間が拡大する可能性が否定出来ないこと、を見出した。つまり、いかにE系が巨大であろうとも、直接制御可能なS(+A)系が最低3次元あれば、Sを通した間接制御が原理的に可能な空間は完全に制御できることになる。これとは別に、情報やその処理の基礎的・物理的側面に着目して、統計力学の基礎を操作論的視点に基づいた物理により構成する試みにおいても成果を上げ、論文として出版することができた。非常に一般的な量子制御理論の問題設定の下で、高次元量子多体系のなす数学的構造に期待当初の期待以上に迫ることができている。当初から、S系の次元により全系の同定・制御可能性に違いがあることは見えていたが、これを数学的に厳密な形で記述し、なおかつ可能なこと、不可能なことについて種々の物理的前提に基づいた形で定式化することは想定以上の成果と言える。我々が導入した同値類の概念やその性質は量子制御理論を発展させる上で重要な礎になると信じる。ただ、基礎論の構築を志し多くの命題の厳密な証明等に注力したため、論文執筆の面では遅れがある。アウトプットとしての論文執筆に遅れがある以上、「想定以上に進んでいる」との評価は難しく、「おおむね順調」とした。多体量子系を小さな部分系Sと残りの部分系Eに分け、d_S次元のSに対してはリー代数su(d_S)の任意の操作が実行可能であるとし、d_E次元のEはS以外の外界とは一切相互作用しない状況を考える。これはもちろん、多体量子系SEへ侵入するノイズを最小化するためのシナリオであるが、人為的アクセスが制限されることで、量子制御や系の同定の可能性が本質的にどのように制限されるかは明らかではなかった。本研究では、限定アクセスによって引き起こされる代数構造、ヒルベルト空間の構造の変化を詳細に調べた。その結果、E系のヒルベルト空間H_Eはより小さな部分空間の直積の直和になっていること、つまりH_Bj \otimes H_Rjの様々なjについての直和構造をなしていることがわかった。

全系ハミルトニアンH_SEとsu(d_S)から生成される動的リー代数は、H_Rj \otimes H_Sに作用する作用素と、H_Bjに作用する作用素に分類され、H_Bjのみに非自明な作用をもたらすものの効果はSでの観測には現れず、またSでの操作の影響もH_Bjには及ばない。さらに重要なことは、この構造がSの次元d_Sに依存することである。3次元以上のときには各H_Rjでsu(d_Rj)がSを通して実行可能であるが、d_S=2のときには各H_Rjを独立に制御したり、任意のsu操作を施すことができない場合が存在する。そして、d_S=3でH_Rjに対して可能な量子制御は、Sにアンシラ系を付与してd_Sを大きくしても変化しないことなども見出した。こうした事実は、アクセスが限定された条件下での普遍的構造であり、各物理系について動的リー代数を都度計算するだけでは得難い情報である。現実の量子制御の場面では、多かれ少なかれアクセスは制限されるため、空間、代数構造の理解は何が可能かを見極める上で重要な知見となる。多体量子系制御において、アクセスが限定されたときのヒルベルト空間、代数構造の特徴づけを明確にできたことは当初の期待を上回る結果である。これにより、前の研究で見出していたSからは区別できないE内の状態、ダイナミクスの物理的裏付けも与えることができる。また、Sでの操作にsu(d_S)だけでなくCPTP写像を含めた場合などの状況へも考察範囲を広げることができ、限定アクセス下(という非常に一般的状況)での量子制御の理論の一般論構築へ大きく前進した。テーマを絞った数本にわたる論文を現在執筆中である。さらに、具体的な物理系として3スピン系とみなせる分子に関し、ESRを用いた電子スピンのみの制御で他のふたつの核スピンに非自明な論理ゲートを適用する数値計算も行い、実際の分子の物理的特徴をうまく活用する検討を行った。これについても論文を執筆、投稿、現在審査中である。研究成果を世に出すことに多くの労力を費やした。最大の成果は、高次元量子多体系への人為的アクセスが限定されたときに原理的に誘起されるヒルベルト構造、および代数構造を明確化したことである。論文執筆にあたり、現実の物理系に数学的構造がいかに現れるかを例示することが望ましいため、スピン系を例にこれを作成した。部分系Sと相互作用する残りの系Eの構造については、さらに小さな部分空間の直積の直和になっており、代数的にSと「連結」されている空間たちRjと、各Rjに対応して直積構造をなす空間Bjが存在する。Bj上の代数はS, Rj上の代数と可換であるため、S上での量子制御の効果は及ばない。しかし、Decoherence-free subspaceのように振る舞うため、Sとは別の量子プローブS'を用意したときには有効に利用できる可能性がある。また、相互作用Hamiltonianのすべての対称性からなる群の規約分解からも、動的リー代数の特徴づけ(分解)が得られることが分かった。この純粋に群論的な手法で得られる分解はJordan代数の表現論を用いた手法に比して一般性には欠けるものの、MarvianとSpekkensが定義した群の非対称性に関する単調関数が、間接制御による状態の変換の下でもmonotoneになっていることが分かった。
形状初期不整に敏感な構造物の最大支持荷重制約設計法

1.有限要素法を用いて離散化された対称構造物において,対称荷重に対応する荷重係数を増加させたときに,不安定対称分岐点型座屈を呈する場合について,逆対称な不整の存在しない完全系の座屈荷重係数が,指定値以上となり,かつ全構造体積を最小化するような最適設計解を求める手法を提案した。2.逆対称不整に関する不整感度係数と,最も不整感度の大きいな不整モード(最敏感不整モード)を求めるための,数値解析に適した近似解法を提案した。また,最敏感不整モードを求める際に用いる必要条件(停留条件)が,十分条件でもあることを示した。3.最敏感不整モードのノルムが指定されたとき,不整の存在する系の極限点で定義される最大支持荷重係数が,指定下限値以上となるような制約の下で,全構造体積を最小化するような最適設計解を求めるためのアルゴリズムを提案し,対称トラスの最適部材断面積を求めるとともに,2の近似解法を用いて十分に精度の良い最適設計解が得られることを示した。4.最敏感不整モードに対応する不整感度は,一様断面積からなる初期設計解と,最適解とでは,ほとんど差がないことを例示した。5.単層扁平立体トラスでは,規何学的非線形性の影響は大きいが,最適設計解において,部材断面積はほぼ一様であることを示した。さらに,搭状トラスでは,幾何学的非線型性の影響は小さいが,最適化にともなう全部材断面積の減少量は大きいことを示した。
搬送波位相を用いるリアルタイム高精度衛星測位方式に関する研究

本研究はリアルタイム・キネマティックGSPの高精度化、高安定化を目指して行われた。その結果、移動体における初期位相の高速解明法、サイクルスリップの高速検出法及び、マルチパス対策による受信信号の安定化の面で研究成果が得られた。初期位相の高速解明法では、移動体において高精度測位を行う際に必要となるキャリア位相のアンビギュイティ(不確定な位相バイアス)を整数制約条件に基づいて、高速に解明する方法を検討した。具体的には、従来型の従来型のアンビギュイティ決定法である最小2乗探索法における残差を、アンギビュイティ整数制約条件に起因する残差と測定雑音に起因する残差とに分離して処理することで、アンギビビギティの高速解明を実現した。また、電波の寸断やその他の移動体測位における外乱等によって位相の同期がずれる、サイクルスリップの検出に関しては、カルマンフィルタの更新残差に基づく方法と余剰GPS信号を用いる方法とを統合することによって、より高速にサイクルスリップを検出・除去できる可能性を得た。また、マルチパス対策としては受信機の初期同期信号の中から、マルチパス環境に関する情報を引き出し、適応フィルタを用いることによりマルチパス信号の検出・除去を行う方法を検討した。その結果、コードおよびキャリアのトラッキング誤差を軽減できる可能性を得た。本研究により得られた研究成果を統合することで、リアルタイム・キネマティックGPSの更なる高精度化、高安定化が図れるものと考える。高機能なナビゲーションシステムを実現するため本年度は機器の充実を図り、リアルタイム高精度衛星測位方式であるキネマティックCPSのさらなる高精度化を目指し、マルチパス誤差を軽減するための基礎的研究を行った。本研究はGPS測位誤差の大きな要因となりつつある、マルチパス(多重波伝搬)による誤差を、ディジタル処理技術を用いて軽減しようというものである。GPSの受信機中でマルチパスの影響を大きく受ける部分は遅延ロックループ(DLL)と呼ばれる部分である。本研究では従来から使用されてきたハードウェア的なDLLをA/D変換機とディジタル信号処理装置(DSP)によって実現し、DSP部分にマルチパスの推定、除去機能を持たせる事を考えた。GPSではスペクトラム拡散方式の電波形態が使用され、この電波形態においてマルチパスを推定、除去するためには、電波中のキャリア周波数、キャリア位相、振幅、拡散コードの遅延時間がパラメータとして必要となるが、これらのパラメータを直接計算式によって求めるのは一般的に困難である。そこで、パラメータ推定のために、ディジタルフィルタの一種であるFIRフィルタと適応推定アルゴリズムを用いて、逐次的にパラメータを推定する方式を採った。本年度は拡散コードのチップ同期に重点を置き、コンピュータシミュレーションにより考案したシステムの有効性を確認した。本年度は主として、GPS信号の受信状態の安定化に関して計算機シュミュレーションにより検討を行った。GPS測位においては、その誤差要因の大多数は、各種の周辺技術の導入により取り除かれつつあるが、マルチパスに起因する誤差に関してはその方法がほとんど確立されていない。そこで、GPSの単独測位方式及び搬送波位相を用いる測位方式(リアルタイム・キマネティックGPS)等において、マルチパスに起因する受信信号の乱れをエコーキャンセリングの技術と同様の手法を適用して取り除く受信処理を検討した。その結果、より高精度かつ高速な測位を実現できる可能性を確認した。具体的には、まずGPS受信機で得られる初期同期信号を手がかりして、GPS測位における主要誤差要因の一つであるマルチパス信号を推定する。その後、推定結果を利用して受信機側でマルチパスの複製を行い、これを受信信号より減算することで、受信波に含まれるマルチパス信号を根本的に除去する。このようにすることで、拡散コード信号を用いる場合はもちろん、搬送波位相を用いる測位においても位相の誤差を軽減させることができ、高精度に測位を行えると考える。また、昨年度までの研究成果から、リアルタイム・キマネティックGPSで必須の技術である初期位相の高速解明技術、サイクルスリップの検出技術に関して検討が行われており、本年度の研究成果と融合させることによって、リアルタイム・キネマティックGPSのさらなる高精度化、高安定度化が図れるものと考える。
架橋度勾配を有するコラーゲンを応用した歯根膜組織の再構築

本研究では、架橋度合いの異なるコラーゲンスキャフォルドを作製しその有用性を確認すると共に、ティッシュエンジニアリング材料に組み合わせるため、自己由来の細胞として大きな可能性を有すると考えるヒト智歯歯胚由来間葉系幹細胞についての検討を行なった。結果、歯根膜組織を再構築することを目的としティッシュエンジニアリングに用いる自己由来細胞のソースとしてヒト智歯由来の間葉系幹細胞が有用であることが示唆され、今後、スキャフォルドとの親和性等さらに検討を行うことが必要と考えられた。近年、様々な生体材料に自己細胞および増殖・分化因子を組み合わせたティッシュエンジニアリングが開発され発展しつつある。本年はティッシュエンジニアリングに組み合ねせるための自己の細胞として可能性を有すると考えられるヒト智歯歯胚由来の間葉系幹細胞についての検討を行った。智歯歯胚は矯正学的理由により抜去したものを使用し、分離した間葉系幹細胞について免疫組織化学的に検討した。実験には8歳から12歳までの抜去された埋伏智歯を用いパラフォルムアルデヒドにて固定後パラフィン包埋ならびに凍結包埋し、HE染色および間葉系幹細胞に特異的に交差するSTRO-1、CD146による染色を施した。得られたヒト智歯歯胚は、歯冠形成途上であり歯根形成は開始していなかった。組織学的にはBellStageに相当し象牙前質の形成がみられたが石灰化はしていなかった。エナメル芽細胞の極性化が認められたが、エナメル質は未形成であった。STRO-1およびCD146による染色の結果、いずれも特にエナメル芽細胞ならびに歯乳頭の血管周囲の細胞に強い発現とさらに、象牙芽細胞の一部にも陽性反応を認めた。さらに、ヒト智歯歯胚を細胞培養し、さらにはSTRO-1陽性細胞の分離回収をおこなったところ全細胞にしめる間葉系幹細胞の割合はおおよそ7%であった。以上より、歯根膜組織を再構築することを目的としティッシュエンジニアリングに用いる自己由来細胞としてヒト智歯由来の間葉系幹細胞が有用であることが示唆され、今後、スキャフォルドとの親和性等さらに検討を行うことが必要と考えられた。さらには、人工多能性幹細胞(iPS細胞)を代表とする胚性幹細胞(ES細胞)にかわる多分化能を有する細胞の開発、研究が行われている。本年は昨年に引き続きティッシュエンジニアリング材料に組み合わせるため、自己由来の細胞として大きな可能性を有すると考えるヒト智歯歯胚由来間葉系幹細胞についての検討を行った。智歯歯胚は8歳から12歳までの矯正学的理由により抜去された埋伏智歯を使用した。抜去したヒト智歯歯胚を酵素下にて細胞単位まで分離し、培養を行った。幹細胞マーカーとされるSTRO-1陽性細胞に対し、磁石抗体を応用したDynabeads^[○!R]を用い、分離回収をおこなった。全細胞にしめる間葉系幹細胞の割合はおおよそ7%であった。また、それら磁石抗体を再分離し、さらに培養を継続、細胞の増殖を確認している。以上より、歯根膜組織を再構築することを目的としティッシュエンジニアリングに用いる自己由来細胞のソースとしてヒト智歯由来の間葉系幹細胞が有用であることが示唆され、今後、スキャフォルドとの親和性等さらに検討を行うことが必要と考えられた。近年、様々な生体材料に自己細胞および増殖・分化因子を組み合わせたティッシュエンジニアリングが開発きれ発展しつつある。さらには、人工多能性幹細胞(iPs細胞)を代表とする胚性幹細胞(ES細胞)にかわる多分化能を有する細胞の開発、研究が行われている。本年も引き続きティッシュエンジニアリング材料に組み合わせるため、自己由来の細胞として大きな可能性を有すると考えるヒト智歯歯胚由来間葉系幹細胞についての検討を行った。智歯歯胚は8歳から12歳までの矯正学的理由により抜去された埋伏智歯を使用し、実験に供することの同意を得ている。抜去したヒト智歯歯胚をディスパーゼ・コラゲナーゼ酵素下にて細胞単位まで分離回収し培養を行った。幹細胞マーカーとされるSTRO-1生細胞に対し、磁石抗体を応用したDynabeads^[○!R]を用い、分離回収をおこなった。全細胞にしめる間葉系幹細胞の割合は6%であった。さらに、抜去天然歯由来の歯根膜細胞からSTRO-1陽性細胞を分離し同様の実験を行った。その結果、回収率は2.2%と有意に低かった。さらには歯胚由来の細胞は培養経過においてALP活性及びタンパク量測定で歯根膜由来細胞に比べ高い値を示すことを確認した。以上より、歯根膜組織を再構築することを目的としティッシュエンジニアリングに用いる自己由来細胞のソースとしてヒト智歯
汚染物質動態と植物根の生長を考慮した環境配慮型地盤浄化シミュレーターの開発

本年度は,前年度に構築した円筒座標系の「環境配慮型汚染地盤浄化シミュレーター」の高度化を目指し,差分解析プログラムの改良を行い,植生のバイオリズムを考慮した水分・化学物質の吸収解析が可能となった.地盤の初期水分・化学物質の分布に統計的にばらつきを持たせ,精度の高い物質吸収解析が可能となった.また,根の生長速度,分布密度,根の吸水能力および土壌の保水性が,汚染物質の濃度の分布および経時変化に及ぼす影響を計算した結果,根の伸長速度が汚染物質の早期軽減に最も寄与していることが明らかとなった.さらに,汚染物質の浄化は,保水性が低く,透水性の高い土で効率的に働くことも示唆された.六価クロム模擬汚染地盤内での植生実験は,前年度のコマツナに加え,ヒマワリを対象とした.本研究の初年度に開発した,奥行き方向の影響が無視できる「二次元型育苗装置」を用いて,数種の六価クロム濃度においてヒマワリを生育し,1個体が耐えうる限界の六価クロム濃度,及び生育の持続期間と浄化効果を測定した.コマツナ,ヒマワリともに,植生による浄化効果が確認できる最大の六価クロム濃度は25mg/kgdryであり,その浄化効果は2か月間でコマツナは27%,ヒマワリは34%であった.また,植物体内の六価クロム吸収量を算出した結果,0.5か月程度の短期的なサイクルで植え替えを行うことで,効率的なファイトレメディエーションを行うことができることが示唆された.最後に,植生実験の土壌パラメータを用いて解析を行い,精度の検証を行った.その結果,30日後の全体の平均濃度において,解析値は実験値の1.04 1.7倍を示し,過大評価となることが明らかとなった.今後もシミュレータの高精度化に向けた検討を行う予定である.上記の成果を基に,国際学会プロシーディングス3編,国内研究発表会6編の論文発表を行った.六価クロムを対象とした地盤内の汚染物質浄化の効率化を目指し,平成28年度は,移流分散方程式を基とした「環境配慮型地盤浄化シミュレーター」の試作と,二次元型育苗装置の開発及び当該装置による植生実験を行った.環境配慮型地盤浄化シミュレーターは,不飽和汚染地盤に植物根が存在する場合を想定し,植物根の生長と周辺地盤環境に伴って変化する地盤内水分と汚染物質の吸収量,移流・分散による地盤内水分・汚染物質の移動,酸化・還元による汚染物質の形態変化を考慮し,汚染物質の長期的な浄化効果を予測するものである.本モデルを試作し,地盤の水分特性,根の成長速度,初期水分,汚染物質濃度などをパラーメーターとして,二次元解析場におけるパラメトリックスタディを行った.その結果,根一本あたりの浄化効果を算出することができ,浄化効果を十分に発揮できる植生の間隔および個体数を提案できることが示唆された.本モデルを用いた解析結果について,4件の学会発表を行った.また,1件の学術誌に投稿中である.上記シミュレーターの妥当性を検証するため,解析条件と実験条件を一致させた,奥行きが極端に短い二次元型育苗装置を開発した.本装置を用いて,人工気象室において,汚染地盤の浄化に効果があるとされているセイタカアワダチソウとコマツナの生育試験を行った.六価クロムの添加量を変えた模擬汚染土を数パターン用意した.それぞれの条件での浄化効果を,汚染模擬地盤の深さ,根からの距離ごとの体積含水率,pH,酸化還元電位,六価クロム含有量を測定することにより評価した.その結果,還元による六価クロムの三価クロムへの形態変化と,植物根の吸収による汚染物質濃度の減少を測定することができ,各汚染物質濃度における浄化効果を把握することができた.表記の実験結果については,既に1件の学会発表を行った.また,3件の学会及びシンポジウムに投稿中である.汚染地盤浄化シミュレーターの試作・解析,及び二次元型育苗装置による植生実験に関して,当初計画していた申請書の計画通りに進行している.また,平成29年度には,植生実験から得られた各種パラメーターを用いて,シミュレーターの精度を向上させる予定であるが,解析に必要なデータは既に実験から得られている.本年度は、研究課題である「環境配慮型汚染地盤浄化シミュレーター」の高度化を目指し、前年度に構築した二次元座標系の差分解析プログラムを円筒座標系に改良した。その結果、前年度に開発したプログラムよりもより短時間で長期間の解析を行うことができるようになった。また、根の生長速度、分布密度、根の吸水能力および土壌の保水性が、汚染物質の濃度の分布および経時変化に及ぼす影響を計算した結果、根の生長速度が汚染物質の早期軽減に最も寄与している可能性があることがわかった。さらに、汚染物質の浄化は、保水性が低く、透水性の高い土で効率的に働くことも示唆された。さらに、六価クロム模擬汚染地盤内での植生実験を行った。前年度に開発した、奥行き方向の影響が無視できる「二次元型育苗装置」を用いて、数種の六価クロム濃度においてコマツナを生育し、コマツナ1個体が耐えうる限界の六価クロム濃度、及び生育の持続期間と浄化効果を測定した。その結果、六価クロムの初期濃度が10mg/kg以上であると、コマツナが正常に生育せず、枯死及び生長阻害が認められることがわかった。育苗箱の水溶性・交換性六価クロム濃度分布を調査した結果、初期六価