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市場原理の拡大と公共圏の科学―19世紀ドイツを例に

本研究課題の目的は、19世紀ドイツの都市公共圏で隆盛した科学の実践と市場経済の関係を再検討することである。具体的には、都市住民の知的活動の拠点だった自発的結社などの非営利団体と、科学関連の市場やそこで営業する業者の施設との接点に着目し、両者の競合・共益的関係の具体相を明らかにする。そして、結社と市場双方への監視・介入を強める公権力の介在を軸に、結社文化・市場・公権力3者の関係性の変化を実証的に検証することで、近代ドイツ科学の制度化を理解する総合的なモデルを提示する。研究代表者は、考察を効率的に進めるために、歴史的展開に即した以下の3つの論点に分けて考察を進めてきた。論点(1)自発的結社と市場経済の競合・共益的関係の構築に至る歴史的過程の分析論点(2)市場原理の拡大にともなる、結社と市場経済の関係性の再編成と、公権力の介在が進展する過程の分析論点(3)公権力の文化事業への介入の進展に伴い、公共圏の科学が構造化するまでの段階の分析初年度(平成27年度)は作業仮説を構築した上で論点(1)の考察に必要な史料調査を行い、平成28年度は論点(2)に関連する資料の収集と分析を行った。平成29年度は論点(3)の考察のための史料調査の一部を行ったが、国内で閲覧可能な資料やオンライン・データベースを利用した調査を先行させたため、ドイツにおける資料調査は平成30年度の4月上旬と8月に実施した。年度後半は、これらの資料調査で得られた知見を元に、近代ドイツの都市における科学と市場経済の関係性に関する総合的な考察を進めた。現在、その最終的な成果を論文としてまとめており、今後国際学会等で報告し、最終的なフィードバックを得た上で国内外の学会誌に投稿する予定である。具体的には、都市住民の知的活動の拠点だった自発的結社などの非営利団体と、科学関連の市場やそこで営業する業者や施設との接点に着目し、両者の競合・共益的関係の具体相を明らかにする。初年度である平成27年度は、(1)理論的枠組みの構築、(2)自発的結社と市場経済の競合・共益的関係の構築に至る歴史的過程の分析を行った。具体的には、国内において関連分野の二次文献を体系的に調査し、近代ドイツ科学をめぐる問題群を整理した上で、自発的結社・市場経済・公権力の3者の関係性についての作業仮説をまとめ、今後の研究の理論的枠組みとした。その上で本研究の第一の論点となる、自発的結社と市場経済の競合・共益的関係の構築に至る歴史的過程の分析を開始した。19世紀前半のドイツ語圏の都市部では、出版物や講演会などの多彩な科学知の媒体が発達し、公衆による科学の実践が興隆した。中でも都市住民の知的活動の拠点となったのが、公益のための科学研究と教育を目的に設立された自然科学結社だった。有志の寄付を財源とし、公益性と非営利性を謳った結社だったが、その運営や活動には、営利目的の業者や施設も深く関与していた。そこで本年度は、自発的結社と市場経済の具体的な接点を探ることで、両者の間に競合・共益的な関係が成立する過程を検証することで、今後の考察の土台とした。国内で行った関連分野の二次文献の調査は、予定通り行うことができた。また、夏期には、ドイツにおいて史料調査を計画していたが、予定通り7月30日より8月20日まで渡独し、ベルリンとフランクフルトにおいて資料調査を行った。ベルリンでは、日本国内では閲覧することができない19世紀定期刊行物および出版物の調査を国立図書館にて行い、フランクフルトでは、同市のJ. C.ゼンケンベルク大学図書館のフランクフルト特別閲覧室において、19世紀にフランクフルトで刊行された出版物や定期刊行物の調査を行った。なお、この調査については、当初は同市のフランクフルト都市史研究所にて行う予定だったが、ゼンケンベルク大学図書館の旧カタログ(カードカタログ)を調査した結果、同大学の蔵書で調査を進めた方が効率的であることが判明したため、予定を変更し同図書館で調査を行った。そして、結社と市場双方への監視・介入を強める公権力の介在を軸に、結社文化・市場・公権力3者の関係性の変化を具体的に検証することで、近代ドイツ科学の制度化を理解する総合的なモデルを提示する。初年度である平成27年度は、理論的枠組みの構築を行った上で、第一の論点である自発的結社と市場経済の競合・共益的関係の構築に至る歴史的過程の分析を行った。具体的には、国内において関連分野の二次文献を体系的に調査し、近代ドイツ科学をめぐる問題群を整理した上で、自発的結社・市場経済・公権力の3者の関係性についての作業仮説をまとめた。

その上で本研究の第一の論点となる、自発的結社と市場経済の競合・共益的関係の構築に至る歴史的過程の分析に着手した。具体的には、19世紀前半のドイツ語圏の都市部において都市住民の知的活動の拠点となった自然科学結社の活動に、営利目的の業者や施設がどのように関与したのか、その関係性を実証的に検証した。平成28年度は、引き続き自発的結社と市場経済の具体的な関係性について考察を深める一方で、本研究課題の第二の論点である、公共圏の科学への市場原理の拡大と公権力の介在に至る局面の分析にも着手した。そのため、特に19世紀中頃以降に余暇文化の発達とともに隆盛した、動物園や植物園のような大規模で有料の公共文化施設、さらにはそれら施設や自然科学結社と協力して都市の観光地としての開発を進めた美化協会の活動に関する資料の収集と分析を進めた。国内で閲覧が可能な文献の調査・分析は予定通り進んでいる。平成28年度夏期には、研究の遂行上アクセスが必要なデータベースの調査のため、ロンドンのウェルカム研究所を訪れた。また、春期休暇を利用して渡独し、フランクフルトにおいて予定通り資料調査を行った。同市のJ. C.ゼンケンベルク大学図書館(フランクフルト大学付属図書館)の特別閲覧室や、同じくフランクフルト大学の哲学部図書館が所蔵する、19世紀に同市にて刊行された定期刊行物や出版物、さらには未刊行資料の閲覧・調査を行った。その際には、特に19世紀中頃以降に余暇文化の発達とともに隆盛した、動物園や植物園のような大規模で有料の公共文化施設、さらにはそうした施設や結社と協力して都市の観光地としての開発を進めた美化協会の活動に関する資料の収集と分析を行った。また併せて、自然科学に関する研究資料やコレクションを擁する施設の比較例として、19世紀当時の施設と研究資料がほぼそのまま現存することで知られる、フィレンツェ大学自然誌博物館や人類学博物館等を調査し、ドイツ語圏における自然科学関連の研究施設の分析の際の参照軸とした。なお、これまでの調査から得られた知見を中間的な成果として発表し、さらには公共圏の科学史に関心を持つ諸分野の研究者からフィードバックを得るために、平成29年度の日本科学史学会においてシンポジウムを開催することを企画した。年度後半にはその準備として、異なる地域と時代を専門とする研究者に協力を打診し、協力を得られることになった研究者3名と議論を重ねることで問題関心の共有を図った。なお、日本科学史学会に申し込んだシンポジウム案は受諾されたため、平成29年6月の同学会年会においてシンポジウムを開催することに決定した。本研究課題の目的は、19世紀ドイツの都市公共圏で隆盛した科学の実践と市場経済の関係を再検討することである。具体的には、都市住民の知的活動の拠点だった自発的結社などの非営利団体と、科学関連の市場やそこで営業する業者や施設との接点に着目し、両者の競合・共益的関係の具体相を明らかにする。そして、結社と市場双方への監視・介入を強める公権力の介在を軸に、結社文化・市場・公権力3者の関係性の変化を具体的に検証することで、近代ドイツ科学の制度化を理解する総合的なモデルを提示する。第1の論点である自発的結社と市場経済の競合・共益的関係の構築に至る歴史的過程の分析、第2の論点である公共圏の科学への市場原理の拡大と公権力の介在に至る局面の分析は、それぞれ平成27年度、28年度に予定通り完了できた。平成29年度は、まず6月4日に日本科学史学会におけるシンポジウムの開催を予定していたため、年度はじめより登壇予定者3名とその準備を進めた。
遺伝子医薬等によるｐ５３経路の活性化と抗がん剤による悪性中皮腫に対する治療法開発

悪性中皮腫は各種治療法に抵抗性を示し、極めて予後が不良の難治性腫瘍の一つである。この悪性中皮腫の大部分には特徴的な遺伝子欠損があり、その結果代表的ながん抑制遺伝子であるp53とpRbがともに機能的に欠損となっている。そこで、この遺伝子欠損を突いて、p53経路の活性化の有用性について検討した。複数のアデノウイルスベクターを使用してp53経路を活性化させてみると、当該細胞はアポトーシスの陥り、p53のリン酸化とpRbの脱リン酸化が生じていた。また、悪性中皮腫細胞は、低分子G蛋白質のプレニル化を阻害するビスフォスフォネートに著しく感受性で、同薬剤処理でp53経路が活性化し、細胞死が誘導されていた。悪性中皮腫の臨床検体の多くで、p14およびp16遺伝子がコードされているINK4A/ARF領域が欠損し、一方でがん抑制遺伝子p53は野生型であるという特徴的な遺伝子変異を示している。したがって、悪性中皮腫においては、p14分子の機能欠損によりp53経路機能が消失し、またp16分子の機能欠損によってpRb蛋白が恒常的にリン酸化され、細胞周期が亢進する結果となっている。そこで、本研究では、p53経路の機能回復によって、細胞死誘導が起こるかどうかを、E1B領域にコードされ分子量55kDaの分子を欠くアデノウイルス(Ad-E1B55del)を使用して検討した。Ad-E1B55delを5種類のヒト悪性中皮腫細胞に感染させると、CAR(coxsackie adenovirus receptor)分子が低発現の細胞を除いて、WST法による細胞傷害活性が検出された。この結果をトリパンブルー染色によるdye exclusion法で細胞生存率を検出すると、ウイルス感染後2日目までは非感染細胞を同様であったが、その後細胞増殖や生存率は低下し、感染後8日になると完全に細胞が死滅していた。また、Ad-E1B55delと、悪性中皮腫の第一選択薬であるシスプラチンあるいはペメトレキセドと併用し、その殺細胞効果を解析すると、両者は相乗効果を示すことが明らかになった。さらに、細胞死に関わる分子の発現をウエスタンブロット法で検討すると、当該ウイルスの感染によって構造蛋白の合成は始まり(当該ウイルスは増殖型ウイルス)、p53蛋白のセリン15および46番目のリン酸化、それに引続くp53蛋白の発現上昇、pRb蛋白の脱リン酸化が検出された。また、同ウイルスの細胞死について検討したところ、caspase-8の分解が検出されたが、caspase-9はごく弱く分解されるのみで、外因性のアポトーシスが生じていることが示された。悪性中皮腫では70-80%の症例において、p14およびp16遺伝子がコードされているINK4A/ARF領域が欠損し、一方がん抑制遺伝子p53は野生型を示すという特徴的な遺伝子変異を示している。この結果、p14分子の機能欠損によりp53蛋白の機能が消失し、またp16分子の機能欠損によってCDK 4/6が活性化し、そのためがん抑制遺伝子産物であるRb蛋白が継続的にリン酸化されて、細胞周期が亢進している。すなわち、悪性中皮腫では2つの重要ながん抑制遺伝子の機能が障害を受けており、このことは悪性中皮腫が抗がん剤に耐性であることと関連している。そこで本研究では、p53経路の機能回復によって、悪性中皮腫に細胞死を誘導し、抗がん剤に対する感受性回復の可能性について検討する。このため、p53遺伝子を発現しうる非増殖型のアデノウイルスベクター(Ad-p53)を用いて、p53の遺伝子型が異なる複数のヒト悪性中皮腫細胞株を対象に、当該ウイルスが有する細胞傷害活性を検討した。その結果、上記ウイルスは当該腫瘍細胞に対して殺細胞効果を有しており、その効果がp53の遺伝子型によらず、むしろタイプ5型のアデノウイルス受容体であるCAR(coxsackie adenovirus receptor)分子の発現によって規定されていた。また、同ウイルスの細胞死について検討したところ、caspase-8の分解が検出されたが、caspase-9は分解されず、外因性のアポトーシスが生じていることが示された。また細胞周期等を検討すると、経時的にsub-G1分画の細胞が増加し、Ad-p53感染細胞ではp53分子のリン酸化、Rb蛋白の脱リン酸化が検出され、またp53経路の下流に存在するp21等の遺伝子発現が増加した。このことはp53経路の活性化が、悪性中皮腫の細胞死に直結していることを意味している。

悪性中皮腫は高齢者に多く、第一選択薬のシスプラチン+ペメトレキセドの併用によっても、平均生存期間は約1年にすぎず、同剤抵抗性となった場合の第二選択薬は知られていない。新規治療法開発は急務であり、本研究ではその遺伝子的特性に基づいた抗腫瘍効果について検討した。同疾患の臨床検体の70から80%ではINK4A/ARF領域が欠損し、一方でがん抑制遺伝子p53は野生型である。すなわち、当該細胞ではp53経路が機能的に欠損しているが、一方でその活性化が可能でもある。そこで、p53遺伝子を発現するアデノウイルス(Ad-p53)を同細胞に感染すると、アポトーシスによる細胞死が誘導された。また同様に、E1B領域の55kDa分子の遺伝子を欠くAdでも、p53発現が誘導されて細胞死が生じていた。第三世代のビスフォスフォネートは、他の種類のヒト腫瘍細胞に比較して、悪性中皮腫に強い細胞障害活性を示すが、この時もp53経路が活性化されていた。そこで、同薬剤とシスプラチンとを併用すると、両者は相乗効果を示した。この時、p53分子に対するsiRNAを用いて、ビスフォスフォネート製剤とシスプラチンとの併用効果を検討すると、上記の相乗効果は消失し、むしろ拮抗作用を示した。Ad-p53とビスフォスフォネート製剤の併用を検討すると、両者による細胞障害活性は相乗効果を示していた。すなわち、ビスフォスフォネート製剤処理によりp53経路の活性化が起こり、それによって、シスプラチンによる感受性を亢進させ、Ad-p53による細胞死をさらに増強すると考えられた。この結果は、上記薬剤等の胸腔内投与による動物実験でも確認された。すなわち、第三世代のビスフォスフォネートは、それ自体で抗腫瘍効果を有しているが、p53経路を活性化でき、同作用によって他のDNA合成阻害剤やp53を発現によるアポトーシスを誘導できると考えられた。呼吸器内科悪性中皮腫細胞でp53遺伝子が正常型の5種類の細胞にAd-E1B55delを感染させ、当該ウイルスの細胞傷害活性を検討し得た。その他、p53遺伝子が変異型の細胞もあるが、p53経路の解析が同細胞では難しいので、Ad-E1B55delに対する感受性は検討していない。WST法によるミトコンドリア経路の代謝系の測定と、細胞膜のintegrityを検討するトリパンブルー染色の結果は、必ずしも一致せず、ウイルス感染によって細胞が非接着性となるが、細胞膜のintegrity消失は比較的時間がかかるプロセスである。CAR分子が低発現の細胞の場合、細胞傷害活性が低いが、必ずしもCAR分子の発現レベルだけによってウイルスによる同活性が規定されるものではなく、細胞死に対する感受性も影響を与えるはずである。細胞死は外因性のアポトーシスが中心で、ウエスタンブロット法による解析から、オートファジー経路の関与はないと考えられる。細胞周期も検討したところ、sub-G1分画の上昇は時間経過とともに観察されたが、同分画の増加前に、4N以上の分画(hyperploidy)が増加していた。これは細胞分裂の停止の可能性もあるが、ウイルス増殖のよる影響とも想定される。なお、Ad-E1B55delの作製と精製は前年度から開始していたので、本年度は順調に実験を進めることが可能であった。骨粗鬆症等の治療薬であるビスフォスフォネートを用いて、悪性中皮腫細胞に対する殺細胞効果も検討した。特に窒素を含む第三世代の同薬剤を使用すると、膵がんなど他の腫瘍に比較して、低濃度で細胞死誘導されていた。この細胞傷害活性はp53遺伝子が変異型であっても、同様に誘導されており、p53経路のアポトーシス以外の経路の活性化が考えられる。
下側頭葉皮質における視覚情報処理

人は、両眼視差をもとに、2次元網膜像から3次元面構造を復元する。2次元画像から立体構造を求めることは典型的な不良設定問題であり、本来ならば解は一つに定まらない。しかし、脳は、情報として不十分な網膜像から、その網膜像を与えうる可能性の最も高い面構造一つを復元する。Nakayama&Shimojo(Science,257:1357-1363,1992)は、ヒトの知覚心理実験から、一般像抽出原則(ある2次元網膜像を投影する3次元面構造が複数存在する時、視覚系は、その像を一般的に生じるような3次元面構造を再構築する)を提唱し、ヒトの面構造復元を説明した。一般像抽出原則を実現する神経機構の解析には、サルを用いた生理学的実験が必須である。われわれは、その出発として、サルを用いた行動実験を行い、サルが、水平腕の両端に視差をつけた十字を2本の重なったバーとして知覚すること、Redies-Spillmann図形において、ネオン色拡散を知覚していることを示した。これらの結果は、1)サルが面を知覚していること、2)面の知覚の際に、一般像抽出原則で予測される面構造を復元していることを示唆している。
地域における精神障害者の「生活しやすさ指標」の開発

【目的】自立支援法の施行によるサービス体制の変化や社会的入院の問題等、精神障害者をめぐる地域生活環境の課題は多く、地域の支援体制の構築に向けた各市町村の精神保健福祉活動の推進が求められている。そこで、本研究では、精神障害者の生活しやすさ指標を開発し、全国調査を実施した。地域精神保健福祉活動等の実態と精神障害者の「生活しやすさ」について考察した。【方法】精神障害者、精神障害者の家族、精神保健福祉の専門家によるディスカッションの内容を分析し、精神障害者の「生活しやすさ」項目を抽出し、信頼性と妥当性を検討した。平成17年度版全国市町村要覧をもとに、全国1,830市町村の精神保健福祉事業の主管課宛に、調査票を郵送した。保健師(保健師が事業担当でない場合には担当者)に回答を求めた。調査内容は、主に地域精神保健活動と「生活しやすさ」指標の項目であった。倫理的配慮として、回答者には調査目的と調査票の取り扱いについて示し、調査の趣旨に同意の得られた場合のみ返信を依頼した。【結果】調査票の回収率は76.4%で、有効回答率は74.5%であった。精神障害者の生活しやすさ33目の「重要度」と「現状」の5段階評価を評定尺度として、主成分分析を施した。「重要度」の第1主成分は、全項目について、正の主成分負荷量を示し、第5主成分までの累積寄与率は55.6%であった。このことから、第1主成分得点を生活しやすさ「重要度認識値」とした。「現状」の第1主成分は、全項目について、正の主成分負荷量を示し、第5主成分までの累積寄与率は49.1%であった。このことから、第1主成分得点を生活しやすさ「現状認識値」とした。「重要度認識値」と「現状認識値」で構成する2次元空間に、各市町村の「重要度認識値」「と「現状認識値」の主成分得点を布置し、4つの象限に布置された市町村の地域生活環境のデータから、4パターンの地域特性を導いた。研究目的:地域における精神障害者の「生活しやすさ」項目を抽出する。研究方法;全国の精神保健福祉に関わる専門家によって記述された精神障害者の生活しづらさ755項目をもとに、地域における精神障害者の「生活しやすさ」項目を抽出するため、以下の手続きを経た。1.専門家による「生活しやすさ」の検討「生活障害」と「生活しやすさ」について記述された755項目を、1項目ずつ、6名の専門家と討議検討を行った。その検討過程を録音しテープを起こして、その文脈から「生活しやすさ」の項目に加工した。その結果、382項目にまとめられた。2.分類専門家4名と、「精神障害者個人に関する項目」と「地域に関する項目」に分類した。3.「地域に関する項目」の整理本研究は、地域を評価するための指標の開発であるため、「地域に関する項目」について、専門家4名との検討で、類似する項目の整理を行った。地域の「生活しやすさ」を論究する本研究の立場から、個人の要因項目は、「それは地域がどうあれば精神障害者個人の生活がしやすくなるのか」といった視点で専門家4名と検討し、精神障害者個人に関する項目と地域に関する項目に分類した。4.精神障害者による検討

「地域に関する項目」について、精神障害者4名と精神障害者の家族5名と専門家3名との討議により、項目の修正・追加を行う。当事者にとって「生活しやすさ」であることの妥当性を検討する目的で、精神障害者4名が検討した。その結果52項目に整理された。5.抽出された精神障害者の「生活しやすさ」項目の海外事情を参考とした検討海外先進地であるトリエステ(イタリア)における精神保健福祉活動の訪問視察・資料収集を行った。ノーマライゼーションの視点が重視され、項目の修正を行い、精神障害者の「生活しやすさ」33項目が抽出された。精神障害者の生活しやすさ指標の開発を目的として、質問紙による実態調査を実施した。全国1363市町村から回答を得た。その結果、入院施設に精神科医療機関の有る市町村は35.6%で、全国の3分の2の市町村に精神科医療機関がないことが明らかとなった。また、社会復帰施設として、小規模共同作業所は約半数、精神障害者地域生活支援センターは4分の1、デイケアは約半数の市町村内に存在しており、社会復帰施設のない市町村の場合、8割が近隣市町村の施設を障害者が利用している実態があった。精神障害者の家族会は、約8割の市町村に存在しており、その拠点は、ほとんどが市町村と保健所であったが、市町村としている会は53.1%で、保健所の39.6%よりも多かった。家族会が自立して運営しているのは4割、行政の支援を要するところは約半数であった。家族会への市町村支援について力を入れているところは約1割で、約半数は要請に応じて支援していた。精神障害者の当事者グループは約35.7%、精神保健ボランティアは45.6%、障害者を支える会などの住民団体は20.4%の市町村内で活動している実態が明らかとなった。市町村の精神保健福祉活動の充実度は、大変充実しているのは0.7%、まあまあ充実しているのは28.4%、あまり充実していないのは55.5%、充実していないが14.6%であり、約7割の市町村が、活動が充実していないと感じていた。また、精神障害者にとって生活しやすい地域であると感じない市町村が約7割で、活動の充実度と同様の傾向にあった。【目的】自立支援法の施行によるサービス体制の変化や社会的入院の問題等、精神障害者をめぐる地域生活環境の課題は多く、地域の支援体制の構築に向けた各市町村の精神保健福祉活動の推進が求められている。そこで、本研究では、精神障害者の生活しやすさに着目した地域診断のための評価指標の開発を意図し全国調査を実施した。今回は、その基礎データとして、地域精神保健福祉活動等の実態と精神障害者の「生活しやすさ」について明らかにした。【方法】平成17年度版全国市町村要覧をもとに、全国1,830市町村の精神保健福祉事業の主管課宛に、調査票を郵送した。保健師(保健師が事業担当でない場合には担当者)に回答を求めた。調査内容は、主に地域精神保健活動と「生活しやすさ」に関する項目であった。倫理的配慮として、回答者には調査目的と調査票の取り扱いについて示し、調査の趣旨に同意の得られた場合のみ返信を依頼した。【結果】調査票の回収率は76.4%で、有効回答率は74.5%であった。精神障害者の生活しやすさ33目の「重要度」と「現状」の5段階評価を評定尺度として、主成分分析を施した。「重要度」の第1主成分は、全項目について、正の主成分負荷量を示し、第5主成分までの累積寄与率は55.6%であった。このことから、第1主成分得点を生活しやすさ「重要度認識値」とした。
新しい超イオン伝導ガラスの開発と導電機構

電解質溶液に匹敵するほどの高い伝導性を有するいわゆる「超イオン伝導ガラス」は、全固体電池や全固体表示素子を開発するための固体電解質として注目されている。本研究は、新しいタイプの超イオン伝導ガラスを開発すること、構造や導電機構を解明することなどを目的として行ったものであり主な成果は次の通りである。1.AgI-【Ag_2】Ch-【P_2】【Ch_5】系(Ch=O、S、Se)超イオン伝導ガラスを作製し、ガラス転移温度、イオン伝導度、電子伝導度、イオン輸率などを測定し、ChをO、S、Seと変化させた影響や伝導機構を詳しく調べた。3.新しいタイプのリチウムイオン伝導体としてLi【BO_2】-LiB【S_2】系オキシスルフィドガラスを作製した。広い組成域にわたり均質なガラスが得られ、またアニオンを混合したことによって導電率の組成依存性に極大が見られ、これを混合アニオン効果と名付けた。4.【Li_4】Si【O_4】-【Li_3】B【O_3】系は、超急冷によって広い組成域でガラスが得られ、、この場合も導電率の組成依存性に極大が現れ、上記2と同様、混合アニオン効果が見られた。5.RFスパッタ法やRFマグネトロンスパッタ法によって、【Li_4】Si【O_4】-【Li_3】B【O_3】系の薄膜化を行った。ターゲット組成、混合ガス比、ガス圧など、イオン導電性の高い薄膜の得られるスパッタ条件を確認した。6.【Li_4】Si【O_4】-【Li_3】B【O_3】系ガラスの構造をラマンスペクトルによって調べた。その結果、この系のガラスは、化学組成から期待される通り、Si【O(-4^4-)】,B【O(-3^3-)】だけから成ることがわかった。
多成分超伝導における時間反転対称性の破れた状態の新奇物性

鉄系超伝導体は三つ以上のバンドから寄与されている。三つの超伝導成分間に斥力が働く場合、成分間に非自明な位相差が現れ、磁場の印加がなくても時間反転対称性が破れた(TRSB)状態が現れる。本研究は、(1)従来型の単成分超伝導体とTRSB超伝導体のジョセフソン接合において、超伝導臨界電流が電流方向によって異なる;(2)TRSB超伝導体のループの磁化曲線(B-H曲線)に、量子化されない磁束値を持つステップの対が現れ、それらの磁束値の和が磁束量子になる等の新規現象を解明した。多成分超伝導において成分間に斥力が働く場合、成分間の位相差が非自明な値を取り、磁場がなくても時間反転対称性の破れた状態が可能である。本年度この特異な超伝導状態について次の結果を得た。(1)BCS理論から出発して、その時間反転対称性の破れた状態が安定になる条件を明らかにした。(2)時間依存ギンツブルグ・ランダウ方程式を解くことによって、その渦糸状態を調べた。特に、GL自由エネルギー汎関数の各項の係数から決まる超伝導核生成磁場(Hn)が熱力学磁場(Htc)より少し大きい場合、渦糸クラスター状態が安定になることを突き止めた。この時、超伝導と正常状態間のインターフェスエネルギーが正になっていることも解明した。(3)時間反転対称性の破れた多成分超伝導体と単成分超伝導体で作られたジョセフソン接合では、二つの電流方向で臨界電流が異なることを発見した。この現象を利用すれば時間反転対称性の破れた超伝導状態を実験的に確認することができ、超伝導ペアリングの解明を通じて鉄系超伝導の本質に迫ることもできる。多成分超伝導において成分間に斥力が働く場合、位相差が非自明な値をとり、磁場がなくても時間反転対称性の破れた状態が現れる。(1)時間反転対称性の破れた状態を実験的に確認できる方法と一つとして、従来型の単一成分超伝導とのジョセフソン接合を考えた。ジョセフソン超伝導臨界電流が電流方向によって異なることを理論的に明らかにした。すでに発表された鉄系超伝導体の実験結果との比較を通じて、時間反転対称性の破れた超伝導状態が鉄系超伝導ですでに実現されている可能性を指摘した。(2)時間反転対称性の破れた超伝導状態はカイラリティの異なる状態の2重縮退を持つ。それらがSQUID構造に同時に存在する場合、SQUIDに囲まれた磁束が磁束量子の分数分になることを理論的に解明した。SQUIDの磁化曲線に分数磁束プラトーが複数個現れ、それぞれの値は物質パラメーターや温度によって変わりえる。しかし、プラトー間の和が磁束量子になることも突き止めた。この性質はこの新規な超伝導状態の確認に役立つ。以上の二つの理論提案はいずれも位相敏感な特性であり、超伝導現象の本質を捉えている。これらの研究成果は超伝導位相の操作に新しい方向性を示した。今年度時間反転対称性の破れた超伝導体が作ったループの磁化曲線について調べた。ループの右半分と左半分がそれぞれ異なるカイラリティを示す超伝導状態になっている状況をレーザー照射等の実験的な手法で実現できたとする。2つの異なるカイラリティを持つ状態はそのままでは繋がることができず、超伝導ループに2つのドメインウォール(DW)が現れ、それぞれのDWにおいて、三つの超伝導成分の中の2つの成分間の位相差が逆転する。位相逆転を起こさせる超伝導成分が2つのDWで異なる場合、超伝導体ループに囲まれる磁束が磁束量子の分数分になることを突き止めた。これは系の磁化曲線に分数磁束量子ステップが表れることを意味し、実験で容易に観測できる。分数磁束量子の値自身は物質パラメータや温度によっても変わり得るが、ステップは必ず対で現れ、その間は磁束量子の整数倍で結ばれている。この現象は、単一成分超伝導、二成分超伝導や時間反転対称性の破られていない三成分超伝導には見られないことも明らかになっている。このため、この現象は時間反転対称性の破れた超伝導状態の特有な性質であり、その検証に利用できる。今後の実験研究が期待される。本研究の目標は鉄系及び関連物質における時間反転対称性の破れた超伝導状態の発見及び新しい量子機能の探索に設定している。本年度の研究において、ジョセフソン接合における非対称ジョセフソン臨界電流、SQUIDの磁化曲線における分数磁束量子プラトーを解明した。いずれもこの特異な超伝導状態の位相敏感な特性であり、今までのに確立された超伝導理論では理解不可能な現象である。我々の研究により、超伝導位相を司る新しい道が示唆された。超伝導今後は実験的にこれらの現象を観測できるように鉄系超伝導や関連物質の同定を行う予定である。

本研究の目標は鉄系及び関連物質における時間反転対称性の破れた超伝導状態の新奇物性及び新しい量子機能の探索に設定した。本年度の研究において、この新規超伝導状態に由来する特異な渦糸クラスター状態及びジョセフソン接合での非対称臨界電流を解明した。論文2報が掲載され、1報が投稿中である。今後は引き続き解析理論手法と数値シミュレーションを用いて、多成分超伝導の特異な物性現象と新規量子機能の探索を行う。
コレオグラフィ記述に基づく組込みシステムの高信頼性設計技法

集中的な制御を仮定しない分散並行実行の概念としてのコレオグラフィーに基づいたシステム記述とその設計技法を示した。具体的には、家電ネットワークの優先度を導入した記述およびユーザインタフェースの設計技法を提案し、さらに、時間オートマトンを組み合わせた動作モデルを提案し、状態の順序にループのない場合には分散記述と大域記述が同じ能力を持つことを示した。このことは割込みの動作検証が基本的に時間オートマトンで可能なことを示す。本年は、従来から継続していた通信プロセスモデルの組込みソフトウェアによるモデル化とその解析技術に関する研究の発表、コレオグラフィーに基づく分散システムの記述体系として家電ネットワークの振舞いをモデル化した。さらに、高信頼な実現のための関数型言語による実現手法についても研究を行った。具体的内容は以下の通りである。(1)AIBOロボットソフトウェアの振舞いをプロセス計算体系の一つであるπ計算によってモデル化し、デッドロックの発生の可能性をモデル上で検出する手法を示した。動作コンポーネントの分割により、実際的な時間でデッドロックの検出が可能であることを示した。(2)ネットワーク家電の振舞いをプロセス計算に基づいて記述した。全体的な振舞いから個々の家電機器の振舞いを分割して導出することが可能であることを示し、さらに、実際の記述に対しては優先度を導入して意味論と分割手法を拡張した。(3)π計算の記述を直接的に関数型言語Haskellに変換する手法を示した。πmonadoによってπ項をそのまま入力として、プログラムの整合性をHaskell型システムによって直接的に記述可能になっている。本年は、実際的なネットワークアプリケーションを記述してその有効性に対して検討を行った。これらの技法を統合していくことで、本研究の目的であるコレオグラフィーによる分散環境における高信頼なソフトウェアの実現が可能である。今後は、家電ネットワークと車載ソフトウェアに対する応用を主眼に研究を進める計画である。本年度は、通信指向プログラミングの記述対象となる組込みシステムの振舞いモデルに対して以下の2点について研究を行った。(1)組込みシステムにおける割込みの振舞いモデル:通信指向プログラミングの実現において通信の効率的な実現は割込みに基づいている。割込みは通信を実現する基本的な機構であり、時間に依存した周期的な振舞いを行う組み込みシステムでは必ず含まれる。時間に依存した振舞いモデルはAlurの時間オートマトンに基づく。割込みが発生した場合に実行される割込みハンドラを時間オートマトンで表し、割込みの振舞いを解析するための新たなモデルとして"制御オートマトン"を提案した。制御オートマトンに割込み優先度を全順序的に与えると時間オートマトンに変換できることを示した。これは、単純な割込みに対する検証は時間オートマトンの技法を適用することができることを示している。割込みを含むタスクのスケジューリング可能性が時間オートマトンの到達可能性解析に還元できることを示した。(2)セッション型の実現機構:通信指向プログラミングで用いるセッション型の型推論をHaskellにおける実現で自動化する方法を示した。従来からの手法では、言語からある程度独立したセッション型の型推論は人手による助けを必要とする。通信ポートを自然数にエンコードすることで、Haskellの型レベルプログラミングでセッション型の型推論が自動的に可能になることを示した。以上の検討から、組み込みシステムに対する通信指向プログラミングツールについて研究を進める。本年度は以下の点について研究を実施した。1.制御オートマトンの提案時間オートマトンの集合において、時間オートマトン間の大域的な遷移を導入することで大域的なオートマトンを構成する枠組みとして制御オートマトンを提案した。状態の優先度にループがない場合、大域的な情報は単一のオートマトンに埋め込まれることを示した。2.GUI応用プログラムへのコレオグラフィの適用GUIアプリケーションに対して,その振る舞いをユーザ・内部システム・GUIコンポーネンとの間の通信系列で特徴化し,通信指向プログラミング手法を適用した.通信指向プログラミングでは,2者間の通信の系列をシステム全体の振る舞いとして大域的に記述し,この大域記述を通信の参加者ごとに独立したプロセスに分解する.このためにGUIアプリケーションの大域的な記述としてGUI-CDL,局所的な記述としてGUI-□を定義し,GUI-CDLからGUI-□への変換GUI-EPPを定義する.GUIアプリケーションでは,ユーザとの通信は必要に応じて制限される.この特徴を通信における可視性として導入して,高信頼のGUIプログラミングを実現した.
生物学的思考における生気論的因果の役割

生気論的因果とは活力の生成と循環によって生物現象を説明する因果枠組みである。その発達的変化について,以下のことが示された。(1)児童期半ば頃から,生気論的因果は身体固有生物現象を説明する枠組みから心身相関的な枠組みへと変化する。(2)食物摂取と生物現象とのつながりを説明する際,子どもも大人も生気論的因果に言及することがある。(3)病気やケガの原因について説明する際,母親および幼稚園・保育園の先生は生気論的因果に言及しやすい(伝染性の病気について顕著)。(4)食事場面の衛生習慣について説明する際,保育園の先生はその理由を細かく説明しないが,幼児は生物学的メカニズムに踏み込んだ説明を産出できる。22年度は(1)保育園の食事場面の観察と,(2)35歳児に対する個別インタビュー実験を実施した。(1)は食と健康・病気について社会的に与えられる情報を明らかにすること,(2)は幼児の理解を明らかにすることが目的であった。(1)食事場面の観察:都内3つの保育園の食事場面を合計32日,ビデオ観察した。先生が子どもに何かするよう指示する発話をとりだし,指示内容と指示の際の説明形式を分析した。内容については,マナー(皿の持ち方,すわり方)・摂食(残さない,よくかむ)よりも,衛生(手を洗う,落ちた食べ物は拾わない)に関する指示が多く,説明形式については理由を付さない指示(しなさい,はだめ)が過半数以上を占めていた。生物学的根拠を付した指示はごくわずかだった。生物学的根拠を付すとしても入出力関係だけを述べた説明(汚い,病気になる)が多く,媒介メカニズムについてはほとんど説明がなかった。ただし,「元気がなくなる」「力がでない」等,生気論的説明が認められる場合もあった。(2)幼児の理解:3歳児22名と5歳児26名に対して,食事時に衛生習慣を守らないことがなぜ病気につながるのかを説明してもらった。課題文中には汚染に関する言及は無かったものの,3歳児の60%以上,5歳児のおよそ90%が,衛生習慣の不履行が汚染を引き起こし,それが病気につながるという説明を産出した。その説明において「ばい菌」は「大きくなる」とか「死ぬ」といった生物学的特性をもつものとして描かれていた。その「ばい菌」が「元気」や「力」を奪った結果,病気になるのだという説明が一定程度認められた。(1)と(2)を単純に比較することはできないが,(2)で得られた幼児の説明は,(1)で観察された保育園の先生の説明より精緻で詳細なものであり,幼児の理解は社会的に与えられる情報を上回ることが示された。このことは生物学領域における知識獲得を促す何らかのバイアスを示唆している。23年度は,(1)保育園の朝の会の観察と,(2)幼児に対するインタビュー調査,(3)大学生に対する質問紙調査を実施した。(1)朝の会の観察都内多摩地区の保育園の35歳児混合クラスについて,朝の会を計24日間,観察した。保育士は,朝の会を利用して,病気や衛生習慣(手洗い・うがいなど)を守る重要性などを説明することが多かった。病気を予防するために何をすればよいか,病気になるとどのような身体症状がみられるかといったことから,食や睡眠習慣との関連性まで,説明内容は多岐にわたっていた。その際,「元気」や「パワー」など,生気論的概念を用いることが多かった。(2)幼児に対するインタビュー調査年中児(4歳児)18名,年長児(5歳児)21名を対象とした個別インタビュー調査を実施した。質問項目は,朝の会の観察で得られた保育士の発話を踏まえ,病気の原因や予防,治療法に関する考え方,そして病気と食・睡眠習慣との関連性とした。幼児は,社会的に与えられる情報を理解しているだけでなく,未知の状況について予測を求める質問に対しても,生物学的にみて適切な推論を行うことが示された。(3)大学生に対する質問紙調査大学生265名に対する質問紙調査を実施した。食と健康のつながりとして,食べ物の汚染と病気に関する理解をとりあげた。2011年3月11日の東日本大震災以降,放射能汚染に関する報道があいついでいることから,放射能汚染のメカニズム,内部被曝,外部被曝,除染等の概念についても質問した。連日のように多くの情報にさらされているにもかからわず,大学生の理解はかなり曖昧であることが示された。25年度は,2つの調査を行った。(1)食と健康・病気に関する理解4歳児28名,2年生24名,5年生32名,大学生33名を対象とした個別インタビュー調査を実施した。

食べ物を栄養(健康によい食べ物・健康によくない食べ物)と心理(おいしい食べ物・おいしくない食べ物)という2つの次元で統制し,それらの摂取が成長・伝染性の病気・非伝染性の病気・疲労といった身体現象とどうかかわるかを聞いた。その結果,伝染性の病気については,年齢にかかわらず栄養の有無が判断の軸として働いていること,しかし,非伝染性の病気については,年齢があがるにつれ,心理の次元が判断に使われるようになること,そしてその際に,生気論的因果に基づく理由付けがより認められるようになることが示された。以上の結果は,身体現象の心身相関的理解が発達とともに進むこと,その際,生気論的因果が役割を果たしていること,そして心身相関的理解は身体現象すべてに一様にみられるのではなく,個別の現象に即したものであることを示唆している。(2)病気の原因に関する理解5歳児22名,2年生29名,5年生26名,大学生26名を対象として,伝染性の病気(インフルエンザや風邪)・非伝染性の病気(歯痛やアトピー性皮膚炎)・ケガ(骨折やねんざ)の原因に関する理解を問う個別インタビュー調査を行った。その結果,年齢にかかわらず,伝染性の病気については感染が主たる原因として理解されてること,非伝染性の病気については,年齢があがるほど遺伝や体質がその発症にかかわっていると理解されるようになることが示された。また,生気論的因果に基づく理由付けは,非伝染性の病気やケガよりも,伝染性の病気に関する説明において多く認められること,そしてこのことは年齢があがるほど顕著になることが示された。24年度は,2つの調査を行った。(1)食と健康・病気に関する理解汚染された食べ物の摂取が身体症状を発症させるメカニズムに関する理解を検討するために,小学5年生46名・中学2年生53名,大学生83名に対する質問紙調査を実施した。3タイプの汚染源(生物種・物理的物質・放射性物質)によって汚染された食べ物を摂取した場面を提示し,身体症状が発症するまでにどの程度の時間がかかるか,年齢・性別・免疫力によって発症の仕方に相違があるか,煮沸などの除染方法はどの程度効果をもつか判断してもらうと同時に,理由説明を求めた。その結果,小学生よりも中学生・大学生の方が精緻な説明を産出したが,判断そのものには年齢差がみられなかった。大学生になっても,汚染された食べ物の摂取と身体症状の発症についてはあいまいな理解しか得られていないことが示唆された。東日本大震災以降,放射性物質による汚染については多くの報道がなされているものの,大学生ですら,放射性物質に関する基本的概念を正確には理解していなかった。また,生気論的概念は多義的な意味合いをもつものとして使われており,このことは本調査で対象とした範囲では年齢差が認められなかった。(2)食事場面における乳幼児と大人のかかわり乳幼児と母親の食事場面を観察したデータに基づき,母子がどのような調整過程を経て,食べ物を食べるー食べさせるという協調作業を遂行しているのかを明らかにした。母親の発話を分析した結果,食物摂取の意義を説明する際,母親は生気論的概念(元気や気,パワーなど)にしばしば言及することが示された。ただし,(1)同様,生気論的概念は身体的なエネルギーだけでなく,心的エネルギーを指すものとして使われており,きわめて多義的,心身相関的だった。これらの特徴は,保育園の食事場面における保育士の発話にも認められた。23年度当初に計画していた,朝の会の観察,幼児のインタビュー,大人に対する質問
尿路感染症分離菌におけるカルバペネマーゼ産生菌の研究

クラスBカルバペネマーゼ産生菌として知られるメタロβラクタマーゼ:MBL産生株は全CREのうち84.6%であり、全株でIMP-6型を示した。また腸内細菌科以外のカルバペネム耐性菌としては、カルバペネム耐性緑膿菌ではMBL産生菌は76.4%を占めていた。またカルバペネマーゼ別ではIMP型85.7%(IMP-1型55.6%、IMP-7型44.4%)、VIM型9.5% (4/42株)であった。また疫学分析としてrep-PCR法にてextended-spectrum β-lactamases :ESBL産生大腸菌72株は18グループに分類された。今後この解析をカルバペネマーゼ産生菌に応用していく。カルバペネマーゼ産生菌が疑われる、すなわちimipenem (IPM)の最少発育阻止濃度(minimal inhibitory concentration: MIC)が1ug/dL以上の腸内細菌株を神戸大学附属病院ならびにその関連施設の協力により肺炎桿菌、大腸菌など約40株を収集した。これら菌株を用いてカルバペネム系抗菌薬も含め、9種類の抗菌薬(IPM、meropenem; MEPM、ampicillin; ABPC、piperacillin; PIPC、cefotaxime; CTX、ceftadizime;CAZ、cefepime; CEPM、piperacillin/tazobactam; PIPC/TAZ、cefoperazon/sulbactam; CPZ/SBT)のMICを測定した。変法ホッジテストによりカルバペネマーゼ陽性の確認試験を行った。これら菌株よりDNAを抽出しカルバペネマーゼ産生菌関連遺伝子であるKPC、VIM、NDM、OXA、IMPなどの産生を同定するべくPCRを行った。結果としては約半数がホッジテスト陽性でカルバペネマーゼ産生ありと判定された。さらに遺伝子解析の結果、IMP型さらにはOXA型のカルバペネマーゼ産生株である可能性が示唆されている。今後はさらに菌株を増やしていきつつシークエンス解析なども追加して行っていき、カルバペネム系抗菌薬であるIPM、MEPMのMICの値との関連を調べ、高度耐性、中等度耐性にそれぞれ関連するシークエンスタイプについても検討していきたい。カルバペネム耐性菌につき尿路感染症を中心に収集した。まずカルバペネム耐性腸内細菌科細菌(Carbapenem resistant Enterobacteriaceae: CRE)について、多系統の抗菌薬に対す薬剤感受性試験を行い、カルバペネマーゼ産生菌のうちクラスBカルバペネマーゼ産生菌として知られるメタロβラクタマーゼ(MBL)産生性を確認した。MBL産生株は全CREのうち84.6%であった。全株でメロペネム(MEPM)耐性であったが、イミペネム(IPM)耐性は27.3%で見られたのみであった。全株でシークエンスを行った結果全てIMP-6型を示した。また腸内細菌科以外のカルバペネム耐性菌としては、カルバペネム耐性緑膿菌について、10種類の抗菌薬において感受性試験を行い、MBL産生菌は76.4%を占めていた。またカルバペネマーゼ別ではIMP型85.7%(IMP-1型55.6%、IMP-7型44.4%)、VIM型9. 5% (4/42株)であった。腎泌尿器科学まず一般的には収集が難しいとされるカルバペネマーゼ産生菌を神戸大学附属病院ならびにその関連施設からの多大なご協力により約40株も収集できたことが本研究を順調に開始することに大きな役割を果たせたと思われる。さらにホッジテストでも半数で陽性株でありmetallo-beta lactamase: MBL産生性も確認している。今後は日本ではあまり認められてはいないKPC、NDM産生性などについての研究も進めていきたいと考えている。まずはカルペネマーゼ産生株のさらなる型別診断を行い、KPC、VIM、NDM、OXA、IMPなどの遺伝子同定をPCR法にて行う。さらにはOXA型IMP型に同定された株に関してはそのシークエンス型別診断も加える予定である。

さらに現在多剤耐性菌が問題となっているという現状においてカルバペネマーゼ耐性のみならず他系統抗菌薬との交叉耐性を調べるためにβラクタム系抗菌薬全般としてESBLの産生を調べるのみならず、ニューキノロン系抗菌薬耐性が疑われる株に関しては関連遺伝子の変異や薬剤排出ポンプの発現につきPCR法での検討を加え、アミノ配糖体耐性関連遺伝子であるaac(6')-Iaeの有無についても調査していく予定である。これらにより多剤耐性菌に関連する遺伝子ならびにそれらのシークエンス型別診断を行っていきたい。予想よりも目的菌株の収集数が少なかったため。平成26年度に合算して使用予定。
大規模マルチスケールシミュレーションによる星初期質量関数の起源の探求

今年度の研究では星形成過程の舞台である分子雲の形成過程を磁気流体シミュレーションを用いて調べた。分子雲は銀河内での渦状腕や超新星爆発による圧縮とそれに伴う熱的不安定性によって形成されると考えられている。今年度は圧縮の方向と大局的な磁場の方向及び強度の関係について系統的なサーベイを行い、分子雲の形成効率と磁場の関係について調べた。その結果磁場と圧縮の間の角度によって分子雲内部の構造が異なり、その結果圧縮方向と磁場のなす角度が比較的小さい場合に最も効率よく分子雲が形成されることを示した。またこの振る舞いについて解析的モデルを構築し、その振る舞いを簡単な力学的なバランスを考えることで理解できることを示した。これはPlanck衛星や電波望遠鏡によって観測されている分子雲と磁場の関係を説明しうる理論モデルであり、現在このシミュレーションから後処理で輻射輸送計算を行い磁場による偏光観測をモデル化し、理論と観測との比較を進めている。また同時に、より分子雲の長時間進化および小スケールの分子雲コアの性質を調べるために自己重力の効果を実装した高解像度シミュレーションを現在進めている。この計算結果が得られれば個々の星形成過程の初期条件である分子雲コアの質量や回転、磁場の統計的分布が得られ、星形成過程の多様性と普遍性の理解に繋がると期待される。本研究では米国Princeton大学を中心として国際協力で開発している公開磁気流体シミュレーションコードAthena++を用いており、研究代表者は開発に中心的人物として参加している。本研究で開発したコードはPrinceton大学のWebサイトで公開すると共に、研究代表者のWebサイトで日本語によるドキュメントとサポートも提供している。当初の予定通り分子雲スケールの星形成過程の研究を進めており、より小スケールへの研究も進展しつつある。おおむね順調に研究が進展していると判断している。自己重力を含む分子雲形成過程の高解像度シミュレーションを継続し、その結果の解析を行う。このシミュレーションにより個々の星形成過程の初期条件であると考えられている分子雲コアの質量・回転・磁場等の統計的分布が得られる。これらは個々の星形成過程を特徴づける重要な量であり、より小スケールの星形成過程の初期条件となる。この結果を既存の電波望遠鏡等による観測と比較することでシミュレーションの妥当性を検証し、これらの物理量の分布の物理的起源を明らかにすることを目指す。更に余裕があれば現在開発している解適合細分化格子に対応した自己重力ソルバを用い、個々の分子雲コアの崩壊過程を分解しより小スケールの星・円盤形成過程へとシミュレーションを進めることも検討している。本研究は分子雲スケールから原始星・原始惑星系円盤スケールに至る星形成過程を多数の物理過程を含む現実的なマルチスケールシミュレーションで明らかにすることを目指している。数値シミュレーションには米国プリンストン大学と共同で開発している公開時期流体シミュレーションコードAthena++を利用している。今年度は主にコードの開発を行った。まずオーム散逸と双極性拡散という二つの非理想MHD効果をAthena++に実装した。星形成を起こす分子雲は高密度かつ低温のため電離度が低く、これらの非理想MHD効果が重要であることが知られている。コードのテストを兼ねて星間ガスの熱構造を行った。乱流状態にある星間ガスでは衝撃波による加熱と輻射による冷却で温度構造が決まるが。双極性拡散を考慮すると衝撃波の構造が変化するため熱構造に影響すると期待されるが、実際には輻射冷却の効果が強いため温度分布は大きくは変化しないことがわかった。また、自己重力のポアソン方程式を解くポアソンソルバの開発を行った。大規模並列計算機上で正確かつ効率よく計算を行うために手法の検討を行い、Full MultiGrid Cycleに基づくMultigrid法の実装を開始した。まだ実装途中であるが、来年度前半には開発を完了できると見込んでいる。更に星・円盤形成過程を調べるため分子雲の収縮から星周円盤が形成される過程の長時間シミュレーションを行った。星周円盤の形成と進化においては角運動量輸送が重要であるが、シミュレーションにより初期には磁場による角運動量輸送が支配的であるが、後期に進むにつれて円盤質量が増加するために重力不安定により渦状腕が形成され、これによる重力トルクが支配的となることが分かった。この結果を観測と比較し、最近ALMAによって発見された渦状腕を持つ天体Elias2-27の性質を整合的に説明できることを示した。本年度は主にシミュレーションコードの開発に注力した。非理想MHD効果の実装は予定通り終了し、自己重力の実装もおおむね予定通りのペースで進んでいる。また星周円盤の形成過程の長時間シミュレーションによる研究で構築した理論モデルは観測を非常によく説明することができ、星・円盤形成過程の理解に大きく貢献したと考えている。総じて順調に進展していると考えている。

これはPlanck衛星や電波望遠鏡によって観測されている分子雲と磁場の関係を説明しうる理論モデルであり、現在このシミュレーションから後処理で輻射輸送計算を行い磁場による偏光観測をモデル化し、理論と観測との比較を進めている。また同時に、より分子雲の長時間進化および小スケールの分子雲コアの性質を調べるために自己重力の効果を実装した高解像度シミュレーションを現在進めている。この計算結果が得られれば個々の星形成過程の初期条件である分子雲コアの質量や回転、磁場の統計的分布が得られ、星形成過程の多様性と普遍性の理解に繋がると期待される。本研究では米国Princeton大学を中心として国際協力で開発している公開磁気流体シミュレーションコードAthena++を用いており、研究代表者は開発に中心的人物として参加している。本研究で開発したコードはPrinceton大学のWebサイトで公開すると共に、研究代表者のWebサイトで日本語によるドキュメントとサポートも提供している。当初の予定通り分子雲スケールの星形成過程の研究を進めており、より小スケールへの研究も進展しつつある。おおむね順調に研究が進展していると判断している。来年度はまず自己重力のポアソンソルバの開発を最優先で進める。開発が完了次第、乱流状態にある分子雲の数値シミュレーションを行い、乱流中で形成される分子雲コアの質量や回転、磁場強度などの分布を統計的に調べる。これらは小スケールの星形成過程の初期条件・境界条件に対応しているため今後の研究に重要である。また電波望遠鏡により観測できる量のため、これらを用いて理論モデルの妥当性を観測結果をもとに検証する。自己重力を含む分子雲形成過程の高解像度シミュレーションを継続し、その結果の解析を行う。このシミュレーションにより個々の星形成過程の初期条件であると考えられている分子雲コアの質量・回転・磁場等の統計的分布が得られる。これらは個々の星形成過程を特徴づける重要な量であり、より小スケールの星形成過程の初期条件となる。この結果を既存の電波望遠鏡等による観測と比較することでシミュレーションの妥当性を検証し、これらの物理量の分布の物理的起源を明らかにすることを目指す。更に余裕があれば現在開発している解適合細分化格子に対応した自己重力ソルバを用い、個々の分子雲コアの崩壊過程を分解しより小スケールの星・円盤形成過程へとシミュレーションを進めることも検討している。