hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超望遠ディジタル写真画像を用いた三次元精密計測

超望遠レンズを用いた遠方観測に利用する標定モデルとして正射投影モデルを考案し、調整計算プログラムを開発するとともにその実験を行った。・従来手法では超望遠レンズを用いると標定解析において精度が低下するか不安定となったが、正射投影モデルを適用することで高い精度での標定解析が可能となった。・正射投影モデルを用いた場合、3枚以上の重複撮影画像を用いなければ被写体と相似なモデルを形成することができない。ただし、基準点を併用する場合はこの限りではない。・正射投影モデルを用いた場合、少ない数の基準点のみを用いて初期値なしで安定した標定計算を行うことができる。・400mmの超望遠レンズを用いて100m程度離れた位置から重複撮影する実験を行ったところ、3mm程度の精度で対象点を計測することができることがわかった。従来手法と比較して2倍ほど精度が向上し、少ない撮影枚数での安定性も向上することが確認できた。本年度は実用化のための研究を進めるとともに、遠方計測時に発生する誤差要因を解明し、その対処方法を考案した。これらの成果により以下の知見を得た。・超望遠レンズを用いて撮影する場合にはどうしても撮影枚数が増える傾向があるが、その際にビデオセオドライトを用いるのが有効であることがわかった。・遠方計測においては、従来の空中写真測量や近接写真測量では発生しにくかった撮影環境により影響や光学的な影響が大きく、とりわけ画像のぼけに対する対処が必要である。これらは基準尺のような幾何学的尺度を用いて補正したり、画像処理によって補正することが可能である。超望遠レンズを用いた遠方観測に利用する標定モデルとして、アフィン投影モデルを改良した正射投影モデルを考案し、調整計算を行うプログラムを開発した。基礎式の導出とシミュレーション計算により、このモデルには以下のような特徴があることが確認された。・4点の相対的な基準点を用いることで初期値を与えることなく標定要素を求めることができ、重複撮影により基準点以外の対象点の相対座標を得ることができる。・3枚以上の重複撮影画像を用いることで、基準点がなくても被写体と相似なモデルを形成することができる。・従来の標定モデルと比べて望遠レンズを用いた計測に適する。その一方、広角レンズを用いた撮影ではやや精度が低下するものの実用上十分な精度での計測が可能である。・異なる焦点距離を持つレンズを組み合わせて撮影し調整計算することが可能である。これにより広い範囲に渡る法面の計測などでは、広角で全域を大まかに計測しておき、精密性を必要とする点については望遠で計測するといった利用法が可能となる。これらの結果を踏まえ、400mmの超望遠レンズを用いて100m程度離れた位置から重複撮影する実験を行ったところ、3mm度の精度で対象点を計測することができることがわかった。超望遠レンズを用いた遠方観測に利用する標定モデルとして正射投影モデルを考案し、調整計算プログラムを開発した。シミュレーショシ計算と実験により、以下のような特徴を確認した。・3枚以上の重複撮影画像を用いた場合、基準点がなくても被写体と相似なモデルを形成することができるが、2枚以下ではモデルに大きな歪が発生する.・異なる焦点距離を持つレンズを組み合わせて撮影し調整計算することが可能である。特に本年度は実用化のための研究を進め、以下の知見を得た.・4点の相対的な基準点を用いることで初期値を与えることなく標定要素を求めることができ、重複撮影により基準点以外の対象点の相対座標を得ることができる。・基準点の配置は平面的でも偏っていても構わないので、窓枠のような大きさが既知の単調な形状の対象物を基準点として用いることができる。・トータルステーションを組み合わせることで、河川や道路の法面のような広範囲にわたる斜面を計測する手法を開発し、その有効性を明らかにした。

従来手法と比較して2倍ほど精度が向上し、少ない撮影枚数での安定性も向上することが確認できた。本年度は実用化のための研究を進めるとともに、遠方計測時に発生する誤差要因を解明し、その対処方法を考案した。これらの成果により以下の知見を得た。・超望遠レンズを用いて撮影する場合にはどうしても撮影枚数が増える傾向があるが、その際にビデオセオドライトを用いるのが有効であることがわかった。・遠方計測においては、従来の空中写真測量や近接写真測量では発生しにくかった撮影環境により影響や光学的な影響が大きく、とりわけ画像のぼけに対する対処が必要である。これらは基準尺のような幾何学的尺度を用いて補正したり、画像処理によって補正することが可能である。
鞭毛・繊毛内の微小管滑りを規範とした3次元屈曲機構に関する研究

真核生物の鞭毛や繊毛の内部には内側に2本,外側に9本の微小管が構成されており,外側の微小管にはダイニンと呼ばれるタンパク質が付いている。隣り合う2本の微小管に注目すると,ダイニンが滑り力を局所的に発生することにより,微小管同士の間に滑り運動が生じ,鞭毛や繊毛全体で屈曲運動が実現されている。本研究ではこの微小管の滑り規範とした屈曲機構を開発し,小型のマニピュレータや流体内推進機構など,工学分野に応用すること,また,鞭毛や繊毛の動きを再現し,それらの研究を支援する"鞭毛・繊毛運動シミュレータ"を開発することを目的とする。はじめに微小管に相当する弾性梁を用意し,弾性梁上にダイニンに相当する電磁石を分布させた電磁アクチュエータによって屈曲する機構を開発,その水中内における推力を測定した。また,その水中内での推進特性に関する理論式を構築し,そのコンピュータシミュレーションを行い,測定結果と比較・検討を行った。次にこの屈曲機構の軽量化を行うため,電磁アクチュエータ内の一部の電磁石の代わりにネオジウム磁石を用いることによって重量を約二分の一に低減させ,消費電力も低減することができた。また,電磁石のみの電磁アクチュエータによる屈曲機構よりも滑り量を増加させることができ,屈曲を大きくすることが可能となった。さらに,より確実な滑り動作が再現できるように電磁石の配置を改善した。これより,従来よりも高い周波数における屈曲運動が実現でき,発生推進力も増加した。また,レイノルズ数が低い,高粘性液体中での屈曲運動を可能にするため,ダイニンの働きを,電磁石に代わる,ギヤユニット付ステッピングモータと歯付ベルトによって再現した屈曲機構を開発,その運動と流体内の推進力の特性について検討した。研究最終年に,微小管の滑りについては規範していないが,繊毛の特徴的な動きである,「有効打」と「回復打」を再現する,可変剛性フィンと基部のモータによる推進機構を開発,基礎的な推進力特性の計測を行った。本研究ではこの微小管の滑り規範とした,電磁アクチュエータを用いた屈曲機構を開発し,小型のマニピュレータや流体内推進機構など,工学分野に応用することを目的とする。まず,微小管に相当する2本の弾性梁を用意し,弾性梁上にダイニンに相当する電磁石を分布させた電磁アクチュエータによって,2次元平面で屈曲する機構を開発,その水中内における推力を測定した。しかし,この屈曲機構の重量は470gであり,3次元的な屈曲を実現するには重いため,軽量化を試みた。電磁アクチュエータ内の一部の電磁石の代わりにネオジウム磁石を用いることによって重量を約二分の一に低減させ,消費電力も低減することができた。

さらに,3次元屈曲を行う際の弾性梁の設計,シリコンゴムの成型による試作を行い,来年度に行う3次元屈曲機構開発のための基礎を得ることができた。真核生物の鞭毛や繊毛の内部には内側に2本,外側に9本の微小管が構成されており,外側の微小管にはダイニンと呼ばれるタンパク質が付いている。隣り合う2本の微小管に注目すると,ダイニンが滑り力を局所的に発生することにより,微小管同士の間に滑り運動が生じ,鞭毛や繊毛全体で屈曲運動が実現されている。本研究ではこの微小管の滑り規範とした,電磁アクチュエータを用いた屈曲機構を開発し,小型のマニピュレータや流体内推進機構など,工学分野に応用することを目的とする。これまで,微小管に相当する2本の弾性梁を用意し,弾性梁上にダイニンに相当する電磁石とネオジウム磁石を分布させた電磁アクチュエータによって,2次元平面で屈曲する機構を開発,その水中内における推力を測定してきた。しかし,斜め方向に位置する磁石間における吸引と反発が,機構の屈曲に伴って不安定になりやすく,このままでは3次元屈曲機構への適用が困難であることがわかった。そこで,電磁アクチュエータの配置を再検討し,屈曲した状態でも磁石同士が確実に吸引と反発ができるように改善した。これにより3次元屈曲機構開発の基礎を得ることができた。また,屈曲機構の水中内での推進特性に関する理論式を構築し,そのコンピュータシミュレーションを行ってきたが,能動的な滑りを発生する力をモデル化していなかった。そこで,非線形有限要素法を用いて,2本の弾性梁間での滑り力に対する屈曲変形について解析を行い,滑りを発生力のモデル化のための基礎構築を行った。隣り合う2本の微小管に注目すると,ダィニンが滑り力を局所的に発生することにより,微小管同士の間に滑り運動が生じ,鞭毛や繊毛全体で屈曲運動が実現されている。本研究ではこの微小管の滑り規範とした屈曲機構を開発し,小型のマニピュレータや流体内推進機構など,工学分野に応用すること,また,鞭毛や繊毛の動きを再現し,それらの研究を支援する"鞭毛・繊毛運動シミュレータ"を開発することを目的とする。これまで,微小管に相当する弾性梁を用意し,弾性梁上にダイニンに相当する電磁石の吸引,反発力によって滑りを再現し,屈曲運動を実現する機構を開発してきたが,より確実な滑り動作が再現できるように電磁石の配置を改善した。これより,従来よりも高い周波数における屈曲運動が実現でき,発生推進力も増加した。また,レイノルズ数が低い,高粘性液体中での屈曲運動を可能にするため,ダイニンの働きを,電磁石に代わる,ギヤユニット付ステッピングモータと歯付ベルトによって再現した屈曲機構を開発,その運動と流体内の推進力の特性について検討した。さらに,微小管の滑りについては規範していないが,繊毛の特徴的な動きである,「有効打」と「回復打」を再現する,可変剛性フィンと基部のモータによる推進機構を開発,基礎的な推進力特性の計測を行った。
C4,Slp遺伝子コピー数異常の野性マウスにおける探索とその分子機構解析

野性マウス集団におけるC4,Slp遺伝子コピー数の異常を検出する目的で両遺伝子のプロモーター領域に存在し、両者間で長さの異なるマイクロサテライトをPCRで増幅して検討した。日本、アジア、ヨーロッパ産のマウス5亜種127個体を調べ、87個体についてPCRによる増幅に成功したが、C4,Slp遺伝子のコピー数に異常の認められるものは一列を無かった。ヒトの重複したC4遺伝子の場合は約10%の染色体において欠損が、数%の染色体においてさらなる重複が認められることが報告されているので、マウスの場合はヒトに比べて欠損、重複の頻度は極めて低いと結論された。この頻度の違いが何によって生じているかは興味深い問題であり、二つのC4遺伝子間の相同性の違い(ヒトでは99%以上、マウスでは95%程度)、C4遺伝子に近接して存在し一緒に重複している21-hydroxylaseのうち活性を有するものがヒトでは後方に存在するものであり、マウスでは前方に存在するものであることなどが原因となっている可能性が考えられるがこの点について結論を出すにはさらなる検討が必要である。一方、構成的に発現するC4と、テストステロン依存性に発現するSlpの転写活性の違いを規定する要因の解析から、C4には存在しSlpには存在しない転写因子NF1への結合部位が重要な役割を果たしていることが明らかになった。日本産マウス由来のFMストレインでは従来よりSlpを構成的に発現していること、及びそれはSlp遺伝子以外の複数のトランスに働く因子によって規定されていることが知られている。そこで今後、FMとM.spretusの掛け合わせにより原因遺伝子のマッピングを行い、NF1である可能性を含めてその本体を明らかにしたい。
新しいイミダゾール誘導体の合成と機能性超分子への展開

前年度に得られたオリゴイミダゾール類を配位子とする三重ヘリケートに関しての知見を元に、機能性分子集合体への応用を検討した。具体的には、量子コンピュータ実現に必要不可欠な多qubit化に関しての問題をクリアできるLloyd型一次元周期モデルのプロトタイプとして、2 qubit系と見なすことできる424-Qimの硝酸マンガン(II)錯体に着目し、X線結晶構造解析および固体ESRスペクトルにより、そのqubitとしての可能性を探った。まず、ヘリケート間のスピン相互作用抑制のためにMn(II)錯体と反磁性錯体であるZn(II)錯体との磁気的希釈単結晶を作成した。得られた希釈単結晶中で形成されている三重ヘリケートの構造的特徴は、本研究でこれまでに得られたヘリケートと同程度であった。同程度の金属イオン間距離を有するMn(II)錯体において、ESRスペクトルの結果よりヘリケート内におけるスピン相互作用はほとんどないことを既に前年度に明らかにしている。従って、希釈単結晶中を構成するヘリケート内のスピン相互作用も非常に弱いことが示唆された。また、結晶中ではヘリケート間で水素結合を形成することにより、ネットワーク構造が構築されていた。このように柔軟な水素結合による集積化過程において、Mn(II)錯体はZn(II)錯体の結晶格子中に効果的に取り込まれていると考えられる。さらに、固体ESRスペクトル測定においては、ヘリケート内の二つのMn(II)イオンに由来する2組の6本線が観測された。以上の結果は、Lloydモデルが必要とする条件をすべて満たしており、424-QimのMn(II)錯体が2 qubit系の有効なプロトタイプとなることを実験的に証明している。この成果は、有機化学を基盤として、Lloydモデル構築のためのアプローチを初めて提案したものとして大変意義深い。1.新規なオリゴイミダゾール類の開発及びそれらを配位子とした各種金属錯体の合成とその性質これまでに得られているイミダゾール4量体は、金属に配位することで二核三重らせん構造を形成し、非常に複雑な水素結合ネットワークを形成する。一方、新たに検討したその連結異性体は、同様のらせん構造を形成するが、水素結合様式が異なっているために、これまでとは全く異なった4非常に対称性の高い構造を構築することが分かった。また、より長鎖のイミダゾール6量体が、4量体と同様に多重らせん構造を形成し、それを基盤としたシート構造を構築することを解明した。鎖長を短くしたイミダゾール3量体では、錯体化により二核二重らせん構造を形成することを明らかにした。以上に示した多重らせん型錯体は、溶液中においても安定に存在することが各種測定により示唆されているが、そのうちいくつかはキラルカラムHPLCによって右巻き及び左巻きらせん構造を分割できるほどの安定性を有していることも明らかにした。以上の結果は、4量体を初めとしたオリゴイミダゾール類が、溶液中において安定ならせん構造を形成するための有利なビルディングブロックであり、かつそのらせん構造をネットワーク化することで機能を発現させるという我々の目的に、非常に合致した化合物群であることを如実に示している。2.オリゴイミダゾール類に酸化還元活性部位を導入した化合物の合成イミダゾール2量体を出発物質として用いることで、イミダゾール4量体を中心骨格にもち、酸化還元活性なテトラチアフルバレンを二つ有する新規な電子ドナー分子の合成に成功した。今後、この分子に関して金属錯体化を行い、三重らせん構造を基盤とする機能性超分子の開発を試み、固体状態において形成するネットワーク構造や、それに基づく電気的・磁気的・光学的挙動について、各種測定により詳細に評価したい。
一般コホモロジー論

1.Gがコンパクト可換リー群の場合に,複素G同変同境理論を局所化して得られるG同変コホモロジー理論では,複素G同変ベクトル東に対して分解原理が成り立つ.このことを用いて形式群を構成し,その構造について研究した.これは複素G同境理論の係数環を調べるために必要である.種々の結果を得たが,まだ発表できる段階に到らない。2.(1)リー群,特にコンパクト例外群および射影古典群のMorava K-理論の決定問題は,これまでN.Yagita,J.R.Hunton等により行われてきたが,未決定なところが少なからずある.これについて,Atiyah-Hirzebruch-Serreスペクトル系列を用いて決定した.これはJ.R.Hunton-T.Nishimoto-B.Schusterとの共同研究として発表される予定である.3.任意のコンパクトリー群Gに対して,G同変束の分類空間のモデルをカテゴリカルな構成法を用いて与えた.このモデルは構造群および作用する群の双方に関して完全に凾手的である,という利点を持っている.5.ガロアコホモロジーについて研究し,いくつかの結果を得た.1.Gがコンパクト可換リー群の場合に,複素G同変同境理論を局所化して得られるG同変コホモロジー理論では,複素G同変ベクトル東に対して分解原理が成り立つ.このことを用いて形式群を構成し,その構造について研究した.これは複素G同境理論の係数環を調べるために必要である.種々の結果を得たが,まだ発表できる段階に到らない。2.(1)リー群,特にコンパクト例外群および射影古典群のMorava K-理論の決定問題は,これまでN.Yagita,J.R.Hunton等により行われてきたが,未決定なところが少なからずある.これについて,Atiyah-Hirzebruch-Serreスペクトル系列を用いて決定した.これはJ.R.Hunton-T.Nishimoto-B.Schusterとの共同研究として発表される予定である.(2)R.Body-D.Sullivanにより約20年前に予想された,p-普遍空間に関する結果(特徴付け)に完全な証明を与えた.これはR.Body-H.Shiga-D.Sullivanとの共同研究として発表される予定である.3.任意のコンパクトリー群Gに対して,G同変束の分類空間のモデルをカテゴリカルな構成法を用いて与えた.このモデルは構造群および作用する群の双方に関して完全に凾手的である,という利点を持っている.5.ガロアコホモロジーについて研究し,いくつかの結果を得た.
コルビノディスクにおける新奇な渦糸ダイナミクス

コルビノディスク(CD)形状のアモルファスMo_xSi_<1-x>膜を用い,(1)マイスナー相と(2)渦糸グラス相において,印加電流により回転駆動させた超伝導渦糸系のダイナミクスを調べた。(1)矩形型試料に直流電流を流すと,マイスナー相で大きな広帯域電圧ノイズが現れる。これは自由な渦糸の生成と対消滅に伴う数ゆらぎによる。CD型試料では渦糸と反渦糸は互いに逆向きに回転し,衝突することによってのみ消滅するので,渦糸の数ゆらぎが強められると期待される。実際に一定電流の下で電圧の時間変化を測定した結果,渦糸の回転周期よりもはるかに長周期の異常な自発的電圧振動を観測した。これは,渦糸の集団的な生成・対消滅に伴う大きな数ゆらぎを示す。さらに,電圧波形を見ると,常伝導の電圧値を一時的に超える瞬間があることもわかった。これも渦糸の大きな数ゆらぎに起因すると考えられ,通常の超伝導状態では見られない新規な現象である。渦糸の閉じ込め効果のみをもつ円筒形試料,さらに通常の矩形型試料についても同様の測定をした結果,周期性は乏しいものの,やはりある種の電圧振動が観測された。したがってこの電圧振動現象は,超伝導が壊れて常伝導になる付近で起こる,極めて普遍性の高い現象である可能性がある。(2)つぎにCDにおいて,半径方向に歪み力をかけながら回転運動させた渦糸グラス系のダイナミクスを調べた。これまでに,印加電流の増加に伴いプラスチックフローから液体的フロー状態への変化を示す電圧および電圧ノイズの上昇を観測してきたが,本研究では,同一半径上に並んだ内外2つの電圧端子で,電圧および電圧ノイズを測定し,渦糸ダイナミクスの空間依存性を調べた。その結果,通常の渦糸格子系で見られるプラスチックフローとは異なる,運動の初期状態から横方向の速度相関が失われた液体的フローに近いプラスチックフローが観測された。また,内側と外側での電圧ノイズの相関を求めると,ある電流域でピークをとった。これはこの電流域で,回転するプラスチックフロー中に渦糸の固体片が存在していることを示している。コルビノディスク(CD)形状の電極を持つ厚い(100nm)アモルファスMo_xSi_<1-x>超伝導膜を用いて、半径方向に歪みをかげながら回転運動させたボルテックスグラス(VG)系のダイナミクスを調べた。これまでに、駆動力(電流I)の増大と共にプラスチックフローから液体的フロー状態への変化を示す電圧(V)及び電圧ノイズの上昇を観測したが、本年度は特に、同一半径方向に並んだ2つの電圧端子(内側:V_<12>、外側:V_<23>)によりVG系のダイナミクスの空間依存性を調べることを目的とした。測定は主に電流電圧特性及び電圧ノイズ測定である。内外端子における電圧比V_<12>/V_<23>は、低電流域では大きな値をとり、電流を増やすに従って減少し、ボルテックスが液体的に振舞う場合に期待される値に漸近する。これは次のように説明できる。CDではボルテックスに働く駆動力は半径に反比例するため、外側のボルテックスの速度は内側に比べ遅くなり、その分ピン止め力の影響を受けやすくなる。したがってV_<12>/V_<23>は低電流で大きな値をとる。ピン止めの影響はボルテックスの速度が速くなるに従い小さくなるので、電流が増加するにつれて内側外側共に液体的な振る舞いに近づいていく。またVG相では、ある電流域で1/f型の電圧ノイズスペクトラムが観測された。2つの電圧端子における電圧ノイズからコヒーレンス関数hを求めた(hは2点におけるボルテックスの速度相関が大きいほど1に近づく)。hは電流の増加に伴いほぼ単調に増加し、液体相に近づく高電流域では減少した。これは駆動力が大きくなるにつれて、駆動された渦糸同士の速度相関が一時的に大きくなることを意味する。すなわち、駆動力増大に伴いピン止めの影響が小さくなると、プラスチックフローが液体フローに移る直前に固体の塊のようなものが系内に形成され、固体の秩序を一時的に回復することを示している。

したがってこの電圧振動現象は,超伝導が壊れて常伝導になる付近で起こる,極めて普遍性の高い現象である可能性がある。(2)つぎにCDにおいて,半径方向に歪み力をかけながら回転運動させた渦糸グラス系のダイナミクスを調べた。これまでに,印加電流の増加に伴いプラスチックフローから液体的フロー状態への変化を示す電圧および電圧ノイズの上昇を観測してきたが,本研究では,同一半径上に並んだ内外2つの電圧端子で,電圧および電圧ノイズを測定し,渦糸ダイナミクスの空間依存性を調べた。その結果,通常の渦糸格子系で見られるプラスチックフローとは異なる,運動の初期状態から横方向の速度相関が失われた液体的フローに近いプラスチックフローが観測された。また,内側と外側での電圧ノイズの相関を求めると,ある電流域でピークをとった。これはこの電流域で,回転するプラスチックフロー中に渦糸の固体片が存在していることを示している。
新規開環異性化を伴う光学活性モノマーの合成およびラジカル開環重合

重合時に非収縮性を示すモノマーはいくつか報告がなされているが、それらの重合方法の多くは、イオン重合を用いている。しかしながら、この方法では有機金属化合物や金属塩を用いるために、外部に直接接触する場所での使用や医療用材料といった、水分混入が避けられず、さらに生体に接触するような用途に用いるためには多くの問題が残る。これまでに光学活性な環状モノマーをラジカル開環重合した報告例はなく、この研究により重合機構の解明、および新規機能性高分子材料への応用にも一石が投じれるものと考えている。そこで、本研究では光学活性な置換基を導入したビニルシクロプロパン誘導体の合成、およびそのラジカル開環重合挙動と得られたポリマーの物性評価について検討を行っている。現在までの状況は以下の通りである。各種のデータについては早急に結果をまとめる予定である。1光学活性な置換基を導入したビニルシクロプロパンの合成。引き続き酒石酸から誘導した種々のジオール(threitol誘導体)と1,1-ジクロロ-2-ビニルシクロプロパンを、塩基存在下、DMF中で分子内環化反応を伴う付加脱離反応させることにより、目的とする光学活性な部位を有するビニルシクロプロパンシクロアセタールを合成した。2光学活性ビニルシクロプロパンのラジカル開環重合。得られたモノマーとチオールとを等量でラジカル付加させ、得られた付加生成物から、重合により生成するポリマーの構造決定や、重合機構の推測を行った。チオールとの付加生成物については、開環構造は確認されなかった。その後に、モノマーを種々の条件(温度・溶媒)の下でラジカル重合させ、その解析を行っている。そこで、本研究では光学活性な置換基を導入したビニルシクロプロパン誘導体の合成、およびそのラジカル開環重合挙動と得られたポリマーの物性評価について昨年度より検討を行っている。酒石酸から誘導したジオール(threitol誘導体)と1,1-ジクロロ-2-ビニルシクロプロパンを、塩基存在下、DMF中で分子内環化反応を伴う付加脱離反応させることにより、目的とする光学活性な部位を有するビニルシクロプロパンを合成した。
酵素による糖質の炭素環化を基軸とする有機工業資源化グリーンケミストリー

炭素6員環を有する化合物である2-デオキシ-scyllo-イノソースをD-グルコースからポリリン酸塩とNAD+の存在下で2-デオキシ-scyllo-イノソース合成酵素(BtrC)とポリリン酸グルコキナーゼと反応させることで、ワンポットで調製する方法を開発した。2-デオキシ-scyllo-イノソースは容易に芳香族化合物へ誘導可能であるため、本手法は広く入手可能なD-グルコースから、有機工業資源の生産へと繋がる持続可能なグリーンケミストリーの手法を示したものである。2-デオキシ-scyllo-イノソース(DOI)合成酵素は、グルコース-6-リン酸(G-6-P)を基質とし、NADを補酵素として、炭素6員環化合物、DOIへの変換反応を触媒する酵素である。DOIは簡単な化学反応で芳香環化し、有用工業資源であるカテコール等に変換可能である。すなわち、本酵素は再生可能資源の糖質から有機化学工業資源を生産する手段になり得ると考えられる。DOI生産のためには、基質としてG-6-Pの供給が必要である。試験管内では、G-6-Pは、ATPの存在下、ヘキソキナーゼの作用により調製できるが、高価なATPを用いるため、実用に用いることができない。従って、微生物の代謝系を利用したG-6-Pの供給、すなわち発酵系によるDOI生産利用が考えられている。そこで、G-6-Pの供給法としてポリリン酸グルコキナーゼ(PPK)により調製を試みた。ポリリン酸グルコキナーゼは、安価なポリリン酸をリン酸供与源として、グルコースの6位を直接リン酸化する酵素である。PPKによるG-6-Pの供給が可能であれば、2つの酵素を利用した1ポットの反応で、DOI生産が可能となる。そこでまず鍵となるPPKの入手が必要であり、そのため入手容易でPPKの存在が予測可能であった放線菌Strepomyces coelicolorのPPK遺伝子のクローニングを行い、大腸菌での発現,酵素精製を行った。さらに精製したPPKとDOI合成酵素を用いてのDOI生成を検出したところ、予想通りDOIの生成が確認できた。また、PPKおよびDOI合成酵素を共にHis-tagタンパク質として発現させ、金属アフィニティーカラムを用いて、活性を保持したまま簡便に精製できることも確認した。さらに金属アフィニティー樹脂に保持した両酵素を用いてもポリリン酸およびNADの存在下でグルコースからDOIの生成も確認しており、酵素固定化による反応プロセスへの応用も可能であることが分かった。まず鍵となるPPKの入手が必要であり、そのため入手容易でPPKの存在が予測可能であった放線菌Strepomyces coelicolorのPPK遺伝子のクローニングを行い、大腸菌での発現,酵素精製を行った。SCO5059がポリリン酸グルコキナーゼの機能を有し、BtrCの共存下で、グルコースとポリリン酸からDOIを生産し得ることを明らかとした。また、SCO5059はポリリン酸に対してだけではなく、ATPに対しても酵素活性を有してはいたが、アロステリック効果が観測され、微生物の生体内では、基質濃度により制御されている酵素であることが伺えた。また、SCO5059とBtrCを精製用レジンに固定化した状態でも酵素活性を有すことがわかり、酵素の再利用が可能であることを示した。また、今年度はDOIの大量合成を念頭に置き、DOI合成酵素活性の高い酵素の選出を目指し研究したところ、Bacillus circulans ATCC21558由来のDOI合成酵素が最も高い酵素活性を示すことが分かった。具体的にどのようなアミノ酸残基が影響を及ぼしているかについては、結晶構造解析など分子レベルで確認することで詳細な情報が得られると考えている。今年度は、グルコースから2-デオキシ-scyllo-イノソース(DOI)へのワンポットでのより効率的な酵素合成系を設計した。安定かつ高効率でグルコース-6-リン酸を与えるポリリン酸グルコキナーゼ(PPGK)を、放線菌Streptomyces coelicolor A3

(2)由来、アミノ酸生産に工業的に利用されている放線菌Corynebacterium glutamicun由来(Cgppgk)、好熱性菌Thermobifida fusuca由来より選定することにし、グルコースからグルコース-6-リン酸への変換効率を検討した結果、Cgppgkを用いたときに最も高い比活性0.76 Umg-1[μmol/min・mg]が観測されたため、Cgppgkを酵素合成系に用いることにした。PPGKのリン酸供与体となるポリリン酸に関しては、ポリリン酸の重合度6、25、60ー70のポリリン酸での反応を検討し、ポリリン酸25(PolyP25)を用いることにより、安価であり効率的なグルコース-6-リン酸の生成につながった。さらに、Bacillus circulans由来DOI合成酵素BtrCと組み合わせ、グルコース、PolyP25、Mg2+、および酵素の濃度や緩衝液を種々検討した結果、25 mMリン酸緩衝液(pH 7.7)中、グルコース5mM、ポリリン酸25 3.0 mM、MgCl2 0.5mM、NAD+ 0.3 mM、cgppgk及びBtrC 7.5 μMの条件の時、24時間ワンポットで完全に反応が進行し、安価なグルコースとポリリン酸を原料としてDOIを収率90%以上という効率的に酵素合成する系を確立することができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。生物有機化学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の本年度の計画であったポリリン酸グルコキナーゼのクローニング、発現および2-デオキシ-scyllo-イノソース合成酵素と組み合わせての2-デオキシ-scyllo-イノソースの調製については、予定通り進行した。さらに2-デオキシ-scyllo-イノソース合成酵素部位特異的変異についても計画に沿って進めている。以上のことを判断し、本研究は、おおむね順調に進展していると判断した。いままでBacilllus circulansおよびいくつかの放線菌から2-デオキシ-scyllo-イノソース合成酵素を得ていたが、より有効且特異的な酵素遺伝子を発見する可能性を考慮し、他の微生物起源の同様な酵素を探索した。その結果、アミノグリコシド抗生物質生産菌の中にBacilllus circulans由来の2-デオキシ-scyllo-イノソース合成酵素よりも約1.5倍の高い酵素活性を持つ酵素を発見した。今後は、好熱菌由来のポリリン酸グルコキナーゼ遺伝子のクローニング、大腸菌での発現を行いより効率的な2-デオキシ-scyllo-イノソースの調製を目指す。さらにより効率的な2-デオキシ-scyllo-イノソース合成酵素の取得を目指し、他の微生物起源の酵素を探索する。また、2-デオキシ-scyllo-イノソース
社会的選択理論の情報学的展開

本研究では,社会的選択理論の情報学的展開の可能性を検討した。特にAmartya Senの理論に焦点を当て,その有効性検討を念頭に社会的選択過程の情報量を計算するソフトウェアシステムを開発した。開発システムの情報量測定ではシャノン理論に基づく計算手法を用いる。Senの枠組みは,単なる投票ではなく,社会的観点での観察と評価に基づくような社会的選択の論理を含む特徴がある。Sen自身の当初の意図とは別に,このことが今日の「幸福」をめぐる様々な試みにまで関連している。本研究の定量分析手法は,望ましい社会的選択が観察と評価に基づく方式でどの程度実現可能であるのかについて,再検討を行う一つの手段となる。社会的選択理論を情報学的に展開するソフトウェアシステムの設計と実装を行った。目標としたのは電子投票システムではなく,個々の社会的選択が伴う情報処理量を計量するシステムである。「入力」としての「社会的選択過程の定義」と「個人的選好の布置」に対して,対応する社会的選好そのものではなく,社会的選好を導出する過程で必要とする個人的選好情報の総量を集計することを意図した。平成25年度にはそのプロトタイプの設計と実装を終えることを目指し,おおむね予定通りの作業成果を得た。具体的には,基礎理論として,アマルティア・センの社会的選択理論の枠組みを『集合的選択と社会的厚生』の数論を軸に共同確認する作業から開始した。その上で,<Shannonの自己情報量の総和として投票前と投票後の匿名水準を算出し,その差分により社会的選択過程が抽出した情報量を計測するアプローチ>を軸に,目標システムの基礎設計を行った。実装上は,当初予定した個別端末上で動作するシステムだけでなく,Web上でもほぼ同様に動作するシステムの構築も行った。プロトタイプとして,実装上主に用いた例題は単純多数決であった。他のより複雑な社会的選択手続きの実装が今後の課題となる。研究開発の中で,数理的意思決定や電子民主主義論の成果との関連づけの問題を幅広く検討した。また,社会学(特にコミュニケーション論)上の問題設定との比較,社会的選択理論以後の民主制観の展開や正義論との関わりにおける論点,厚生経済学の展開に対する貢献等の面で,本研究を位置づけなおす議論を時間をかけて行った。9月には,社会情報学会の学会大会においてワークショップも開催し,同時点における知見を研究展望として共同発表した。前年度に続けて社会的選択理論を情報学的に展開するソフトウェアシステムの設計と実装を進め,運用可能な水準のシステムを開発した。基本的には,任意の選好の布置に対する計算が可能になった。また,システム開発の応用として,Capabilityアプローチの実現性の検討,プライバシー保護技術としての応用可能性の検討を開始した。Capabilityは,人がなしうる機能(functioning)の集合とされる。Capabilityアプローチとは,この「機能の集合」の拡大を重視するアプローチであった。機能の集合は,個人が利用可能な財ベクトルの集合と,財から機能ベクトルを生みだすための利用関数の集合に依存した階層的な数式定義をもつ。本研究では,財ベクトルの集合と利用関数の集合のモデル化を行うのでなく,個人間比較や要求されない選択肢等の問題を除いた投票レベルの社会的選択理論に立ち返り,主としてSenの可能性定理の枠組みを基礎に,Capabilityアプローチに要される情報処理量の問題を検討している。また,プライバシー保護技術としての開発システムの応用としては,被調査者に匿名性を保証する社会調査システムの改良など,新たな研究への展開可能性の検討を行っている。2014年9月には,社会情報学会の学会大会において連携報告を行い,同時点における知見を研究展望として共同発表した。本研究の検討成果の一部は,2015年5月に出版される社会情報学のテキストにも反映させることができた。Capabilityアプローチの実現性の検討,プライバシー保護技術としての応用可能性の検討はまだ開始段階であるが,その一部も反映させることができた。本研究で目標とした「社会的選択理論を情報学的に展開するソフトウェアシステム」の設計と実装は,昨年度の段階で運用可能な水準に至っていた。今年度は,その補足的な機能拡張を行うと共に,システム開発の応用として,Capabilityアプローチの実現性の検討,プライバシー保護技術としての応用可能性の検討を進めた。また,最終年度として研究発表にも力点を置いた。Capabilityアプローチの点では,当初は主としてAmartya Senの可能性定理の枠組みを基礎にCapabilityアプローチに要される情報処理量の問題を検討する方針であったが,議論を進める中で,より広範な意味での「情報学的展開」の検討へと研究が展開した。具体的には,分配的正義論における「厚生主義から非厚生主義へ」および「帰結主義から非帰結主義へ」と要約しうる,より広範な研究文脈において,「情報学的展開」の可能性を検討するに至った(当初のSenの文脈は前者の一部分に相当する)。これらの成果は書籍として出版できる見通しである。また,Senの研究過程を確認する中で,主著とされるCollective Choice and Social Welfareとその訳書『集合的選択と社会的厚生』の再検討も行った。結果として訳出の改善にも議論が及び,副次的な成果として,実際に同訳書の改訂に貢献できる見通しともなった。プライバシー保護技術の点では,被調査者に匿名性を保証する社会調査システムの改良手法の検討を行った。具体的な手法提案と,情報学的展開の観点からのその再検討を行い,国際会議で発表するに至った。最終年度として,成果報告のシンポジウムも開催した。

電気通信大学で開催された第22回社会情報システム学シンポジウムの基調シンポジウムとして,「社会的選択理論の情報学的展開」のシンポジウムを開催した。本研究では,社会的選択理論の情報学的展開の可能性を検討した。特にAmartya Senの理論に焦点を当て,その有効性検討を念頭に社会的選択過程の情報量を計算するソフトウェアシステムを開発した。開発システムの情報量測定ではシャノン理論に基づく計算手法を用いる。Senの枠組みは,単なる投票ではなく,社会的観点での観察と評価に基づくような社会的選択の論理を含む特徴がある。Sen自身の当初の意図とは別に,このことが今日の「幸福」をめぐる様々な試みにまで関連している。本研究の定量分析手法は,望ましい社会的選択が観察と評価に基づく方式でどの程度実現可能であるのかについて,再検討を行う一つの手段となる。当初の平成26年度計画の通りに,社会的選択理論を情報学的に展開するソフトウェアシステムの設計と実装,Capabilityアプローチの実現性の検討,プライバシー保護技術としての応用可能性の検討の各作業を進められているため,このように判断する。27年度が最終年度であるため、記入しない。社会情報システム学当初の平成27年度計画の通り,1)社会的選択を情報学的に展開するソフトウェアシステムの実装を進めると共に,2)Capabilityアプローチの実現性の検討,3)プライバシー保護技術としての応用可能性の検討を行う。また,最終年度として成果発表に力を入れる。目標システムの設計と実装の作業がほぼ当初予定の通りに進んでいるため,このように判断する。前年度に続き書籍出版の機会に恵まれ,その準備に力を入れたため,結果的に国際会議発表等のための旅費の使用が少なくなる側面があった。書籍出版は重要な発信形態であり,むしろ当初の予定以上の成果が得られた結果とも位置づけられる。前年度に続けて,1)社会的選択理論を情報学的に展開するソフトウェアシステムの設計と実装を進め,運用可能な水準のシステムとすることが第一の目標である。また,当初予定の通り,2) Capabilityアプローチの実現性の検討,3)プライバシー保護技術としての応用可能性の検討を開始する。研究自体は問題なく進展しており,当初予定の通り執行を進めていく。国際会議発表の点も含め,最終年度として成果発表に力点をおいていく。早くから国内論文誌上での発表や書籍出版の機会に恵まれ,その準備に力を入れたため,結果的に国際会議発表等のための旅費の使用が少なくなる側面があった。しかし,こうした点は当初の想定以上に発表上の成果が得られたものとも位置づけられる。研究自体は問題なく進展しており,国際会議発表等の旅費の使用もいずれ必要である。当初予定の通り,執行を進めていく。
有機金属原料を用いる原子層エピタキシ-のマイクロバランスによるその場観察

本研究では,これまで我々が進めてきたこれらのその場測定装置を用いて,原料として有機金属を用いるALE成長の成長メカニズムを調べることを目的に行ってきた。本研究では,大きく分けて2つの方向から本研究に取り組んだ。その一つは,新しい観察手段として,他では行われていないALE成長装置に高感度マイクロバランスを組み合わせたその場測定装置を有機金属系ALEに対して開発すること。もう一方は,ハロゲン系原料を用いたALE成長により有機金属を用いた場合と同じ表面状態を形成して,その面を用いて結晶成長メカニズムの解明を行うことである。有機金属系を用いたその場測定装置の一番の問題点は加熱方法である。通常の有機金属法では,高周波加熱等を用いたコールドウォールタイプが主流である。これは,ハロゲン化物が熱に対して安定であるのに対して,有機金属原料が熱的に不安定であるためである。しかし,マイクロバランスを用いたその場測定装置に基板結晶のみを加熱することは不可能であるため,以下に示した種々の加熱方法を検討した。(1)高周波加熱を用いた,立ち上がり距離の非常に短いホットウォールタイプの電気炉(2)高出力の抵抗加熱を用いたホットウォールタイプの電気炉その結果,上述の(2)の方法がノイズおよび温度の安定性からも有利であることが明らかになった。この結果を踏まえ,有機原料系のその場測定装置の構築に取り組んだ。本研究で得られた成果は、当初の目的を達成し、表面における多くの知見を得ることができた。近年、有機金属を原料とする化合物半導体のエピタキシャル成長の研究が盛んに行われ、原子層エピタキシ-も主として有機金属原料を用いて行われている。一方、我々は超高感度なマイクロバランスを組み込んだ原子層エピタキシ-成長装置の開発に成功しており、これによれば、一原子層レベルで重量変化をその場測定できる。このような、背景においては、本研究では(1)有機金属原料を用いる原子層エピタキシ-のマイクロバランスによるその場測定装置を構築し、(2)有機金属を用いる原子層エピタキシ-に対し、その成長可能範囲を調べる、(3)原子層成長に独特な吸着ならびに反応過程をリアルタイムで調べ、原子層エピタキシャル成長メカニズムを解明することを、目的とした。本年度は、特に、有機金属を原料とすべくその場測定装置の構築を行い、以下の成果が得られた。(1)有機金属原料を使用する場合、非常に急峻な温度分布を必要とする。温度分布とキャリヤガスの流速の安定性およびマイクロバランスの安定性の関係を調べ、その場測定可能な加熱方式の設計を終了した。(2)III-V族半導体の成長で重要な成長表面からのV族元素の脱離過程のその場測定を行い、従来、高真空中で成長が行われるMBE法でのみ、知られていた表面再構成面を常圧気相成長法で明らかにした。本研究では,これまで我々がすすめてきたこれらのその場測定装置を用いて,原料として有機金属を用いるALE成長の成長メカニズムを調べることを目的に行ってきた。(1)高周波加熱を用いた,立ち上がり距離の非常に短いホットウォールタイプの電気炉(2)高出力の抵抗加熱を用いたホットウォールタイプの電気炉実際に,炉を作製してその場測定装置に組込み安定実験を行った。

その結果,上述の(2)の方法がノイズおよび温度の安定性からも有利であることが明らかになった。この結果を踏まえ,有機原料系のその場測定装置の構築に取り組んだ。本研究では当初の目的を達成し、表面における多くの知見を得ることができた。
深い不純物状態DXセンターの対称性

深い不純物DXセンターの対称性の理解をめざし、Al_<1-x>Ga_xAs: Se試料を取り上げ、DXセンターの電子構造を過渡容量分光法、ホトルミネッセンス法により詳細に調べた.本研究の最大の成果は中性電荷状態(D^0)による電子放出信号を世界に先駆けて見つけた.その詳細な電子状態はごく近い将来発表するが、すでによく知られているDXセンターの2電子捕獲状態、浅い有効質量状態とあわせ、一つのドナー不純物から異なる3電子状態が誘導されることが実証された.DXセンターの科学を推進するインパクトを与えるものと予想している.また、目標である対称性の探求は強い歪みを導入した試料作成のめどが明らかになりつつあり、引き続き探求する.深い不純物DXセンターの対称性の理解をめざし、Al_<1-x>Ga_xAs: Se試料を取り上げ、DXセンターの電子構造を過渡容量分光法、ホトルミネッセンス法により詳細に調べた.本研究の最大の成果は中性電荷状態(D^0)による電子放出信号を世界に先駆けて見つけた.その詳細な電子状態はごく近い将来発表するが、すでによく知られているDXセンターの2電子捕獲状態、浅い有効質量状態とあわせ、一つのドナー不純物から異なる3電子状態が誘導されることが実証された.DXセンターの科学を推進するインパクトを与えるものと予想している.また、目標である対称性の探求は強い歪みを導入した試料作成のめどが明らかになりつつあり、引き続き探求する.
法規範の国際的な伝播と変容に関する法分野横断的研究

今日の法秩序は、各国の内部では完結せず、国と国の関係を前提とした国際法でも規律しきれるものではない。国境を超えた法の展開は、国家の立法・行政・司法を通じた法の定立・執行・裁判に加え、市民やNGOの社会活動、企業や市場のプレーヤーの経済活動の中でのインフォーマルな規範形成をふまえて初めて理解できる。本研究は、その規範形成のメカニズムを、移民・団体のガバナンス・憲法規範など具体的なテーマから検討する。
密教の理論と実践の内に現象する人間-自然共生空間系の構築論

1、文献研究広義の言語的空間を、日本においてほぼ同時期に成立した、古今集的世界と密教的世界とを比較考察することによって、その両者が各々独自の抽象性に基づいて新たな空間を産み出したことが明らかにされた。さらにその両者はともに別々の仕方で人間-自然共生システムとして捉えうることが判明した。2、フィールドワーク、アンケート調査多くの密教寺院をフィールドワークし、自然地理的状況と寺院建築との相互関係を探り、そこに幾つかのパターンを見いだした。しかし、それは単に地形的関係に留まらない。関係の潜在的構造を解明するために、「気」という関係項を作業仮説として立て、全国の気功団体にアンケートすることによって、一般人には捉えられない気のエネルギーの観点から寺院建築と自然地理的状況の場所的関係性を探った。また、密教に関わる修行のプロセスを可能な限り参与観察し、人間-自然共生関係の変容過程を捉えることができた。3、以上を総合して次のような新たな知見を得た。(1)内部空間を新たに定義し直すことによって、西洋世界、西洋建築とは異なる独自の空間性を古今集、密教の中に見いだすことができる。(2)意識のあるrelaxationのもとで、古今集的共生の世界が開かれ、非在の自然美が様式化される。そのためのインスタレーションの構造も分析された。(3)意識のmeditationのレベルにおいて密教的共生の世界が開かれ、意識化の自然性が開発される。今年度の本研究は文献研究(密教の人間-自然共生システムの基本的構造の研究、密教的世界を必要とした意識構造の研究、自然と人間の関係を「自然の精神史」という観点から考察する)と、フィールドワーク(密教聖地等の場所的特性の調査)によって次のような新たな知見を得た。1・人間-自然共生空間の構造を探るためには、「自然の精神史」という観点が必要である。2・その観点から、人間-自然関係は、詩(記紀万葉)的意識表出段階、詩-物語(古今集)的意識表出段階、物語(源氏物語)的超自然の析出段階、対象的「自然」(明治20年代)の発見段階、ヴァーチュアルリアリティとしての自然の仮構段階に分けられる。3・上記各段階のうち、平成6年度は特に詩-物語(古今集)的意識表出段階の空間と時間の構造とそのコスモロジーを詳細に明らかにした。4・密教の人間-自然共生システムは、詩-物語(古今集)的意識表出段階以降の意識において、それらを補完するかたちで機能し、身体的変容過程を通じてのみ共生システムを実現するものである。5・密教の人間-自然共生システムは、詩-物語(古今集)的意識表出段階以降の意識を変成し、詩(記紀万葉)的意識表出段階にある止揚を及ぼすことによって共生を実現するものである本研究テーマは「自然の精神史」という、より広い視点の中に位置づけられなければならぬという意味で、研究のパラダイムを広げる必要があることが明かとなった。一方、密教の内的構造にはまだ深く考察が及んでいないので、次年度にはその点を充実させなければならない。関係の潜在的構造を解明するために、「気」という関係項を作業仮設として立て、全国の気功団体にアンケートすることによって、一般人には捉えられない気のエネルギーの観点から寺院建築と自然地理的状況の場所的関係性を探った。

3、以上を総合して次のような知見を得た。(1)内部空間を新たに定義し直すことによって、西洋世界、西洋建築とは異なる独自の空間性を古今集、密教の中に見いだすことができる。(2)意識のあるrelaxationのもとで、古今集的共生の世界が開かれ、非在の自然美が様式化される。そのためのインスタレーションの構造も分析された。(3)意識のmeditationのレベルにおいて密教的共生の世界が開かれ、意識化の自然性が開発される。
「観測的ブラックホール時空研究」に向けての理論研究

ブラックホールが作る曲がった時空における高エネルギー天体現象の理解のため、ブラックホール周辺の磁気圏の構造についての研究を深化した。銀河系中心やコンパクトX線天体の中心では激しい天体現象が発現しているが、その活動性の原因にはブラックホールが深く関与していると考えられている。ただし、そのようなブラックホールの存在は直接観測的には未だに確認されてはいない。私は、観測されているような激しい活動性を引く起こすようなブラックホールの周辺環境モデルを構築した。また、その様子をどのように観測的に確認できるのかについて、電波VLBI天文観測および近赤外線天文観測の分野と協力して、方策を検討した。(1)ブラックホール探査に向けての共同研究:我々の銀河系中心に実在すると期待されている「巨大ブラックホール」を観測的に検証する。この目的のため、電波サブミリ波帯でのVLBI観測による、銀河系中心SgrA*領域の撮像を計画している。この撮像観測によりブラックホール周辺に分布する降着円盤を確認し、さらにその中央部付近の暗い影状領域(=ブラックホール影)を確認する。これまでに、ブラックホール周辺プラズマの物理的な性質や、撮像における時空の歪みの効果(重力赤方偏移、ドップラー効果、光行差など)について調べている。(2)ブラックホール磁気圏の磁場形状:ブラックホール近傍の磁場配位は、宇宙ジェットの起源や超高エネルギー放射や宇宙線の発生機構と深く関わっている。この問題を一般相対論的磁気流体力学の枠組みの中で解決することを目標に、磁場形状を記述する方程式(trans-field equation)を整備してきた。一方で、ブラックホール周りの真空磁気圏解を適用し、磁場が存在するブラックホール環境での「磁気的なペンローズ過程(=ブラックホールからのエネルギー引き抜き機構)」についての議論を進めている。(3)磁気流体降着流における温度分布:降着流からの高エネルギー放射を探るべく、降着磁気プラズマ流に発生する衝撃波により、プラズマがどの様に高温化するか調べている。この定常解は多くの物理パラメータを含むため、その性質について絞りきれてはいないが、定常解が破綻する状況の中に極めて高温なプラズマが発生しうる状況があることがわかってきた。ただし、これは定常解としては破綻する状況になっているため、今後は非定常解としての取り扱い(数値シミュレーション)が不可欠になりそうである。高温に至った後のプラズマからの輻射スペクトルの推定については、海外の研究グループとの共同研究を進める。(1)ブラックホール探査に向けての共同研究:我々の銀河系中心に存在すると期待される巨大ブラックホールについて、電波サブミリ波帯でのVLBI観測による「ブラックホール影」撮像の可能性を検討した(ほらいずんサブミリ計画)。この観測のためには南米アンデス山脈に電波望遠鏡群を展開する必要があるが、実際にどのような画像が得られるかをシミュレーションして検証した。その結果、計画中の予算規模の装置ではブラックホールの影の発見は困難であることがわかった。今後は、ブラックホール周囲の「降着円盤環境の撮像」(これも画期的な研究成果)を短期的目標とし、降着円盤の内端領域のプラズマ状態の観測的理解を深める事で、ブラックホール時空の性質を明らかにすべきとの認識に至った。この計画遂行のためには電波天文コミュニティからの支持が必要となるが、そのための啓蒙活動も行った。(2)ブラックホール磁気圏での磁場形状:ブラックホール周りの磁場配位は、宇宙ジェットの起源や超高エネルギー放射の発生機構を理解する上で重要である。この問題は古くから難問として知られ、いまだ定性的にも理解が得られていないのが現状と言える。我々は磁場配位を解析的に調べるにあたり、今年度は基礎方程式レベルからの再検討を行った。特に、ブラックホールから電磁気的機構により回転エネルギーを引く抜く機構について、物理的な解釈を明確にする作業を行った。(3)磁気流体降着流における温度分布:ブラックホールへの定常降着流について、その温度分布が如何なるものになるかについて調べた。多くの物理パラメーターを含むため、その性質について絞りきれていないのが現状ではあるが、テスト流の温度上昇に対してどのような輻射スペクトルが期待できるのか、その道筋についての議論を深めた。まだ研究の途上である。(1)ブラックホール探査に向けての共同研究:銀河系の中心に存在するとされる「巨大ブラックホール」の観測的検証に向けての理論研究を進めている。観測的検証のため、電波サブミリ波帯でのVLBI観測のグループ、および近赤外線での観測家との共同研究を進めている。今年度は、電波サブミリ波による撮像観測の準備として、ブラックホールの周りの降着円盤の見え方(「ブラックホール影」:ブラックホールの強重力場のために降着円盤が歪んで見える)についてのシミュレーションを実施した。特に、降着円盤からの光線の偏光面がブラックホールの強重力場と時空の引きずりの効果によりどのような変更を受けるか調べた。(2)ブラックホール磁気圏の磁場形状:ガンマ線バースト・ジェットや宇宙ジェットの起源を探るべく、ブラックホール周りの磁場形状および降着流について調べている。この研究は、海外の研究グループ(モンタナ州立大学)との共同研究である。本研究においては、一般相対論的磁気流体の取り扱いの元で、大局的な磁場の分布を解析的に解く。一般に、プラズマの慣性の効果により磁場構造の解法は困難であるが、我々は磁場が支配的である状況の特別な解を足がかりに、プラズマの流れについて解析した。磁場の強い状況では、ブラックホールの回転エネルギーが外部の磁気圏に抽出できるが、その効率およびプラズマ流体の加速については議論中である。(3)磁気流体降着流における温度分布:ブラックホールへの降着流は降着につれてガス温度が上昇する。