hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エジプトの巨石建造物における３Ｄ計測データの取得方法と考古学的解釈

1.人文学的解釈(データ解析):平成26年度は、25年度に得たクフ王のピラミッドの3Dデータの解析を引き続き行った。結果、第4王朝時代のピラミッド建造は、これまで考えられていた方法とは異なり、「充填材」による建造方法(外壁と内壁を良質な石材で作り、その間に瓦礫や質の悪い古い建材をコアにして埋める方法)が用いられたと考えられた。これは、本年度後半に行った第5王朝時代のピラミッド建造でも同様の建造方法の存在を確認することができた。2.数理的アプローチによる3D計測の最適化:第5王朝時代のピラミッドの3D計測調査を、チェコ共和国カレル大学チェコ・エジプト学研究所と共同で行い、新たなデータ取得方法として、「数理的アプローチ」によるに3D計測方法の最適化を試みた。通常、ある対象物を計測する場合、その方法(3D計測機器の設置場所や仰俯角と水平角など)は、計測者の「経験知」から判断される。そのため、現場の計測の方法論を体系化することは、定性的な経験値に基づくデータを積み上げていくのが一般的だと考えられている。しかし、本研究では、関西大学環境都市工学部都市システム学科の安室喜弘准教授(画像測量による3Dモデリングとシミュレーション専門)と檀寛成准教授(システム最適化専門)の協力を経て、個人の経験知に基づくデータではなく、線形計画法を練り、計測ポイントを絞り込んで、計測する方法を導入した。3.画像アーカイブシステムの開発:2011年のアラブの春以降、遺物の略奪や破壊が続くエジプトでは、文化財損害に対する早急かつ現実的な対応策が求められているが、一般向けのウェブアプリケーションでは対応できず、高価な3Dデータのアプリケーションを導入するには資金がなかった。そのため、このような危機的な状況に対して、現地遺跡査察官が容易に導入できることを前提にしたウェブアプリケーションのリサーチを行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の広義の目的は、「巨石建造物の工学的3Dデータの取得」、「人文学的解釈(データ解析)」、そして「インターネット上でのデータの公開」の一連の手順を方法論として体系化することである。【1.予備調査の完遂】エジプトでの3Dレーザー・スキャニング計測のための予備調査を2012年度に行った。この結果、ターゲットであるギザ台地の主要石灰岩累層であるモカッタム累層の部層の大部分を網羅するための、計測方法や計測場所が明らかになった。【2.ボリューム計算の実験】「人文学的解釈」のための工学的な補完として、関西大学工学部の安室善弘准教授とともに、ボクセルを使ったボリューム計算と生データの欠損箇所を考古学的に埋めるためのソフトの開発を開始した。【3.特徴検出技術PEAKITの導入】上記2に加え、株式会社ラング(岩手県)の協力のもと、同会社が開発した"PEAKIT"(開度、レリーフ、標高段彩など、ディジタル標高モデルを演算することによって作成される複数の画像を選択的に重合表示する技術)を用い、2006年に取得したケントカウエス女王墓の3Dデータの画像処理を、2012年度の間、試験的に行った。【4.リモートセンシング技術の応用】一般財団法人リモート・センシング技術センターの古田竜一副主任研究員に協力を得て、ギザ台地の衛星画像の解析から、累層の形状と、その上に堆積する廃棄物の量を検出することを試み始めた。【5.人文学的解釈】本年度は、カフラー王の治世中に建てられた墓を調べ、カフラー王のピラミッド建造前のギザの状態を、エジプト学側から探り始めた。【6.インターネット上でのデータの公開】ギザで予備調査を共同に行ったCoaptics社のTobias Tonner氏との公開方法を探った。現状では、JavaScript,HTML5 and WebGL技術を用いるが、公開は、点群の生データではなく、Blenderを用い、0.25-0.5mのメッシュでモデリング化したデータを使用する予定である。(1)「巨石建造物の工学的3Dデータの取得」:これまでの考古学における3D計測の学術的な研究は、レーザー・スキャニング機器やデジタルカメラなどを用いて、研究者自らが調査現場でデータを取得する方法が取られてきた。しかし、遺跡によっては、学術調査許可を得るのが困難な場所がある。今回、筆者らが研究対象としたクフ王のピラミッドもその内の一つである。クフ王のピラミッドは、エジプトの巨石建造物の代表的な遺跡の一つであり、建造方法を含めた数多くの研究がなされてきた。しかし、その基となる計測データは仮説と比較すると非常に少なく、特に、内部の組積造に関しては、計測データが存在していない。筆者らは、「洞穴」と呼ばれるピラミッド北東の角80メートル上部に存在する空間のテレビ映像を使用する機会を得、“structure from motion" (SfM)技術を適応し、各画像の「特徴点」を検出することで、最終的に3D点群モデルを生成した。(2)「人文学的解釈(データ解析)」エジプト古王国時代の第4王朝に造営されたピラミッドの組積造は、現在でも明らかにされていない。この時代のピラミッドは建築水準が高いため、外装石の多くは剥がれているが、ほぼオリジナルの状態のままである。そのため、表面上は石組みが見えるようだが、実際の内部の組積造がどのようになっているのかは分かっていない。

積み方は建築方法にも深く関わるが、組積造を知るための計測データはこれまで取られていなかった。しかし、本研究によって、小さな空間ではあるが、ピラミッド内部の石組み構造を示しうる3Dデータと実測図となる線画が生成された。(3)インターネット上でのデータの公開3Dデータの提示技術の研究は、関西大学環境都市工学部都市システム学科の安室喜弘准教授とPhotosynthを用いたデータ公開も試みた。1.人文学的解釈(データ解析):平成26年度は、25年度に得たクフ王のピラミッドの3Dデータの解析を引き続き行った。結果、第4王朝時代のピラミッド建造は、これまで考えられていた方法とは異なり、「充填材」による建造方法(外壁と内壁を良質な石材で作り、その間に瓦礫や質の悪い古い建材をコアにして埋める方法)が用いられたと考えられた。これは、本年度後半に行った第5王朝時代のピラミッド建造でも同様の建造方法の存在を確認することができた。2.数理的アプローチによる3D計測の最適化:第5王朝時代のピラミッドの3D計測調査を、チェコ共和国カレル大学チェコ・エジプト学研究所と共同で行い、新たなデータ取得方法として、「数理的アプローチ」によるに3D計測方法の最適化を試みた。通常、ある対象物を計測する場合、その方法(3D計測機器の設置場所や仰俯角と水平角など)は、計測者の「経験知」から判断される。そのため、現場の計測の方法論を体系化することは、定性的な経験値に基づくデータを積み上げていくのが一般的だと考えられている。しかし、本研究では、関西大学環境都市工学部都市システム学科の安室喜弘准教授(画像測量による3Dモデリングとシミュレーション専門)と檀寛成准教授(システム最適化専門)の協力を経て、個人の経験知に基づくデータではなく、線形計画法を練り、計測ポイントを絞り込んで、計測する方法を導入した。3.画像アーカイブシステムの開発:2011年のアラブの春以降、遺物の略奪や破壊が続くエジプトでは、文化財損害に対する早急かつ現実的な対応策が求められているが、一般向けのウェブアプリケーションでは対応できず、高価な3Dデータのアプリケーションを導入するには資金がなかった。そのため、このような危機的な状況に対して、現地遺跡査察官が容易に導入できることを前提にしたウェブアプリケーションのリサーチを行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。下記の「今後の研究の推進方策」でも述べているように、7月3日にエジプトでクーデターが起こり、外務省から渡航延期勧告が出たため、平成26年度内に変更したが、日本のテレビ局が撮影した、通称「洞穴」と呼ばれるピラミッド北東の角80メートル上部に存在する空間のテレビ映像(非学術的なデータ)を使用する機会を特別に得ることができ、これを用いて、クフ王が造営した大ピラミッドの構造解明に繋がる研究を行うことができた。この研究は、来年度行う、第五王朝時代のピラミッド建造方法と構造の解明の大きな手掛かりになりうることから、渡航を延期したにも関わらず、当初の計画以上に進展していると思われる。平成25年度は、現地調査を8月に予定していたが、7月3日にエジプトでクーデターが起こり、外務省から渡航延期勧告が出たため、平成26年度内に変更した(調査許可の再申請、並びに、人材・機材のスケジューリングのため)。
ジルコニウム錯体を触媒とする高付加価値な炭素-炭素結合生成反応

従来、アリル化合物と各種求核試薬との反応が遷移金属錯体を触媒として進行することはよく知られているが、この反応は生成物の有用性において不満がある。一方、同じく遷移金属錯体を触媒とする反応の一つにカルボメタル化反応がある。この反応は、反応生成物が有機金属化合物であるため、生成物のその後の化学的変換が容易である。本研究においてはこのようなアリル化反応とカルボメタル化反応を組み合わせた、より付加価値の高い触媒的炭素-炭素結合生成反応の開発を目的とし研究を行なった。最近我々の研究グループにおいては、前周期遷移金属であるジルコニウム錯体が新規なアリル化反応、およびカルボメタル化反応の触媒となることを報告した。興味深いことに、この二つの反応はいずれも5員環メタラサイクルであるジルコナシクロペンタン錯体を経由していることが検討の結果明らかになった。これらの反応の機構をもとに種々の気質についてカルボメタル化反応の可能性を検討したところ、新たにホモアリル化合物を用いたシクロプロパン環の生成を伴うアルキン類のカルボメタル化反応が進行することを見出した。この反応はジルコニウム錯体上でアルキンとホモアリル化合物から生成するジルコナシクロペンテンのα側鎖からのγ脱離を経ていることが明らかになった。その詳細について検討し、論文として発表した。また、ビニル化合物を基質として用いたところ、同様に生成するジルコナシクロペンテン錯体から、β側鎖からのβ脱離を経てアルキンのビニル化反応が進行することを見出した。本反応は通常のビニル-金属化合物の付加によるアルキンのビニル化とその機構が本質的に異なり、生成物がさらに基質と反応し副生成物を生ずることが全くないという長所を有する。以上の反応はいずれも有機金属化合物を生成物として与えるので付加価値の高い反応と言える。今後は触媒的な反応への展開を検討している。
大腸癌における細胞分裂期チェックポイント異常の系統的解明と分子標的治療への応用

大腸癌の発癌・増殖に関わる分子異常を明らかにする目的で、大腸癌細胞および癌切除組織において細胞分裂期に働くスピンドルチェックポイント機構の遺伝子群の発現状態を解析した。その結果、p53遺伝子変異(正常発現喪失)が上記遺伝子群であるBUBR1、Aurora-A、Aurora-B、PLK1にチェック機能低下を引き起こし、その結果、染色体不安定性(aneuploidy)が出現する可能性が示唆された。大腸癌治療における新たな分子標的を策定することを目標として、細胞分裂期のスピンドル(紡錘体)チェックポイント機構の異常に関し、BUBR1を中心に系統的に解析した。H2324年度は、大腸癌切除標本組織におけるゲノム不安定性(染色体不安定性およびマイクロサテライト不安定性)の系統的解析を行った。【方法】1)大腸癌切除標本140例を用いて、染色体不安定性の形質としてDNA ploidyをLaser Scanning Cytometryを使用し、解析した。2)マイクロサテライト不安定性の形質としてmicrosatellite instability (MSI)を高分解能蛍光マイクロサテライト解析法により評価した。3)細胞分裂期スピンドルチェックポイント因子の発現の解析としてBUBR1のモノクローナル抗体を用いた免疫組織化学染色によりBUBR1の蛋白発現レベルを解析した。さらに関連遺伝子としてp53発現異常およびTP53遺伝子変異を解析した。【結果】1BUBR1高発現94症例のうち68例(72.3%)がDNA aneuploidy;低発現46症例のうち24例(52.2%)のみがDNA aneuploidyと有意に低い頻度であった。2BUBR1高発現94症例のうち49例(52.1%)にp53発現異常;低発現46症例のうち15例(32.6%)のみがp53発現異常を示した。さらに相関して、TP53遺伝子変異はBUBR1高発現症例で38例(40.4%);低発現症例で10例(21.7%)。3BUBR1高発現94症例のうち、わずか9例(9.6%)がMSI;低発現46症例のうち、12例(26.1%)がMSIを示し、有意に高い頻度であった。以上より、大腸癌においてCIN型に認められるaneuploidyにBUBR1およびp53発現異常が関与している可能性が示唆された。大腸癌治療における新たな分子標的を策定することを目標として、大腸癌切除標本組織におけるゲノム不安定性(染色体不安定性およびマイクロサテライト不安定性)の系統的解析、続いて細胞分裂期のスピンドル(紡錘体)チェックポイント機構の異常を明らかにするために、関与する遺伝子群のうちBUBR1、Aurora-A、Aurora-B、PLK1の発現を系統的に解析した。【方法】1)大腸癌および胃癌切除標本あるいは同細胞株を用い、染色体不安定性の形質としてDNA ploidyをLaser Scanning Cytometryを使用し、解析した。2)細胞分裂期スピンドルチェックポイント遺伝子発現の解析としてモノクローナル抗体を用いた免疫組織化学染色によりBUBR1、Aurora-A、Aurora-B、PLK1の蛋白発現レベルを解析した。【結果】1大腸癌組織においてBUBR1過剰発現とTP53遺伝子変異(p53発現異常)さらにDNA aneuploidyが相関していた。2胃癌組織においてAurora-BおよびPLK1の過剰発現とDNA aneuploidyさらにTP53遺伝子変異が優位に相関していた。3diploid cellに対しKBrO3による酸化ストレスはp53の活性化とそれに引き続くBUBR1の抑制をもたらすが、p53ノックアウト細胞に対し、酸化ストレスはBUBR1過剰発現からDNA aneuploidy化をもたらした。以上より、大腸癌発癌において、p53遺伝子変異(正常発現喪失)がスピンドルチェックポイント機構の遺伝子群であるBUBR1、Aurora-A、Aurora-B、PLK1にチェック機能低下を引き起こし、その結果、CIN型に認められるaneuploidyが出現した可能性が示唆された。大腸癌治療における新たな分子標的を策定することを目標として、大腸発癌経路の大多数(8590%)を占める染色体不安定型(CIN)発癌過程において認められる細胞分裂期のスピンドル(紡錘体)チェックポイント機構の異常に関し、BUBR1を中心に系統的に解析した。H23年度は、大腸癌切除標本組織におけるゲノム不安定性(染色体不安定性およびマイクロサテライト不安定性)の系統的解析を行った。1)大腸癌切除標本140例を用いて、染色体不安定性の形質としてDNA ploidyをLaser Scanning Cytometryを使用し、解析した。2)続いて、マイクロサテライト不安定性の形質としてmicrosatellite instability (MSI)を高分解能蛍光マイクロサテライト解析法により評価した。3)上記大腸癌切除標本組織における細胞分裂期スピンドルチェックポイント因子の発現の解析を行った。まず、BUBR1のモノクローナル抗体を用いた免疫組織

化学染色によりBUBR1の蛋白発現レベルを解析した。4)上記三つの解析結果を比較検討した。(1)BUBR1高発現94症例のうち、68例(72.3%)がDNA aneuploidyであった。それに対して、BUBR1低発現46症例のうち、24例(52.2%)のみがDNA aneuploidyと、有意に低い頻度であった。(2)BUBR1高発現94症例のうち、わずか9例(9.6%)がMSIを示した。それに対して、BUBR1低発現46症例のうち、12例(26.1%)がMSIを示し、有意に高い頻度であった。以上より、大腸癌においてCIN型に認められるaneuploidyにBUBR1が関与している可能性が示唆された。この結果は、われわれが胃癌において解析した結果と同等である。ゲノム不安定性の検討として、Laser Scanning Cytometryを使用したDNA ploidyの解析により染色体不安定性を、また、高分解能蛍光マイクロサテライト解析法によるmicrosatellite instability (MSI)からマイクロサテライト不安定性を140例すべてにおいて明らかにした。さらに、細胞分裂期スピンドルチェックポイント因子としてBUBR1の発現を免疫組織化学染色により解析した。さらに関連する遺伝子としてp53の発現異常とTP53遺伝子変異の解析を終了した。しかしながら、その他の遺伝子として、MAD2, Aurora A, Aurora B, Plk1の発現解析が行われていない。この点はH24年度の計画であったから、研究進捗がやや遅れている。H23年度当初の計画では、大腸癌組織150例を用いて、ゲノム不安定性を解析することであった。実際には解析に不適格な組織が若干含まれていたので、140例を解析した。順調に予定どおり進んだ。これはH24年度の計画であったから、予定より早く実験が遂行された。H24年度までの研究はやや遅れているが進んでいる。また、研究結果は当初の推定どおりであった。したがって、H25年度は当初の計画どおりに遂行する。大腸癌切除標本組織における細胞分裂期スピンドルチェックポイント因子の発現を免疫組織化学染色により系統的に解析する。
高度多剤耐性緑膿菌染色体に特異的に存在するゲノミックアイランドの機能解析

多剤耐性緑膿菌による院内感染は、医療安全を根底から脅かしている。申請者はこれまでの多剤耐性緑膿菌株の全ゲノム解析を通し、薬剤耐性遺伝子がプラスミドを介して菌種間に水平伝播することによって播種されるだけではなく、特定の株では薬剤耐性遺伝子を積極的に染色体ゲノムに取り込むことによって流行株に変貌していくことを明らかにした。本研究の目的は、申請者が明らかにした完全長ゲノム情報を用いて多剤耐性流行株が外来遺伝子を染色体に積極的に取り込む機構に関与する遺伝子を特定することである。予備解析により得られた10候補遺伝子を薬剤感受性緑膿菌株に発現させ、外来遺伝子である16S rRNAメチラーゼarmAの染色体ゲノムへの取り込みに関与する因子の特定を試みた結果、どの遺伝子群もarmAの取り込みを促進する結果は得られなかった。16S rRNAメチラーゼは10種類知られているが、それぞれ菌種によって嗜好性が確認されている。今後は緑膿菌でアミノグリコシド高度耐性を付与するrmtAをマーカーに実験を行う。さらに、大腸菌で確認されている移動促進因子IS-Enhancer-Element(IEE)類似遺伝子(アミノ酸ホモロジー37%)も同様に16S rRNAメチラーゼarmAの取り込みを試みたが、コントロールとの有意差は見られなかった。こちらも取り込みを確認するマーカーである16S rRNAメチラーゼarmAに問題がある可能性が示唆され、今後はrmtAをマーカーに実験を行う予定である。高度多剤耐性緑膿菌固有に保有する遺伝子の特定するため、完全長ゲノム配列が決定している高度多剤耐性緑膿菌3株(日本由来2株、ネパール由来1株および感受性株(PAO1)1株)の詳細な比較ゲノム解析から特定を試みた。その結果、高度多剤耐性緑膿菌特有の10遺伝子をスクリーニングした。現在まででに5遺伝子の機能解析を実施したが、高度耐性化の原因となる遺伝子は特定できなかった。沖縄綜合科学研究所との共同研究で新たに決定した多剤耐性緑膿菌3株(日本1株、ベトナム2株)の完全長ゲノムを用いて、再解析を実施した。その結果、上記遺伝子を含む4遺伝子を見出した。現在、それらの遺伝子をクローニングし、機能解析を実施している。同時に、大腸菌O-157においてトランスポゾンを移動促進因子IS-Enhancer-Element (IEE)に類似した(アミノ酸ホモロジー37%)ORF領域を多剤耐性緑膿菌中に見出した。現在、緑膿菌内でみられるIS-Enhancer-Element (IEE)類似遺伝子における高度多剤耐性および感受性緑膿菌間の比較を行い、高度多剤耐性菌特有のアミノ酸変異の特定を行っている。緑膿菌のゲノムサイズは67Mbpと非常に大きく、coding sequences(CDS)は60007000個存在し、比較ゲノム解析に膨大な時間を有する。そのため、候補遺伝子のスクリーニングが思うように進まなかったことが大きな理由として挙げられる。多剤耐性緑膿菌は、カルバペネム、アミノグリコシドおよびフルオロキノロンの3系統の薬剤に耐性を示す緑膿菌と定義される。2005年以降、上記薬剤の最小発育阻止濃度(MIC)が128mg/L以上を示す高度多剤耐性緑膿菌株が分離されるようになってきた。申請者は、これまで日本、ベトナムおよびネパールの医療施設で分離される多剤耐性緑膿菌の全ゲノム解析を実施してきた。その結果、緑膿菌では薬剤耐性遺伝子がプラスミドを介して菌種間に水平伝播することによって播種されるだけではなく、完全長ゲノム情報を用いた比較ゲノム解析から特定の株では薬剤耐性遺伝子を積極的に染色体ゲノムに取り込むことによって流行株へと変貌していくことを明らかにしてきた。また、申請者は、高度多剤耐性緑膿菌株の主要な薬剤耐性遺伝子(カルバペネマーゼ、アミノグリコシド修飾酵素および16S rRNAメチラーゼなど)はすべて染色体ゲノム上に存在していることを明らかにしてきた。本研究では流行株および非流行株の多剤耐性緑膿菌株の完全長ゲノムおよびドラフトゲノムを用いた比較ゲノム解析から日本で流行している多剤耐性緑膿菌流行株はシークエンスタイプ(ST)235に属しており、このST235株には特有のtypeIV secretion systemを持っていることが明らかとなった。さらにこのST235に属する多剤耐性緑膿菌のほとんどはCRISPR/CAS systemが欠如していることも明らかとなった。以上の結果から、流行性のST235多剤耐性緑膿菌の特異的な遺伝特性により変異効率が高まり、この高い変異効率が外的環境の変化に対応していることが示唆された。研究代表者の所属機関が変更され、着任先への研究機器および研究試料の移設が難航し、実験のセットアップが予定より遅れたため、研究の遅延を余儀なくされた。

本研究の目的は、申請者が明らかにした完全長ゲノム情報を用いて多剤耐性流行株が外来遺伝子を染色体に積極的に取り込む機構に関与する遺伝子を特定することである。予備解析により得られた10候補遺伝子を薬剤感受性緑膿菌株に発現させ、外来遺伝子である16S rRNAメチラーゼarmAの染色体ゲノムへの取り込みに関与する因子の特定を試みた結果、どの遺伝子群もarmAの取り込みを促進する結果は得られなかった。16S rRNAメチラーゼは10種類知られているが、それぞれ菌種によって嗜好性が確認されている。今後は緑膿菌でアミノグリコシド高度耐性を付与するrmtAをマーカーに実験を行う。さらに、大腸菌で確認されている移動促進因子IS-Enhancer-Element(IEE)類似遺伝子(アミノ酸ホモロジー37%)も同様に16S rRNAメチラーゼarmAの取り込みを試みたが、コントロールとの有意差は見られなかった。こちらも取り込みを確認するマーカーである16S rRNAメチラーゼarmAに問題がある可能性が示唆され、今後はrmtAをマーカーに実験を行う予定である。平成28年度に実施した結果を踏まえ、申請者は新たに決定した高度多剤耐性緑膿菌3株(日本1株およびベトナム2株)の完全長ゲノムを決定し、さらに詳細な比較ゲノム解析を実施している。現在までの解析から、4つの候補遺伝子をスクリーニングした。今後はこれらの遺伝子の機能解析を実施する。さらに緑膿菌内でみられるIS-Enhancer-Element (IEE)類似遺伝子における高度多剤耐性および感受性緑膿菌間の比較を行い、高度多剤耐性菌特有のアミノ酸変異を特定するとともに、これらの変異が緑膿菌の多剤耐性化に関与するか否かを緑膿菌変異株を作成して解析する。今後はST235多剤耐性緑膿菌が持つ高い変異効率が外部からの薬剤耐性因子の取り込みにどのように関連しているのか、その分子基盤の解明を行うとともに、その分子基盤が他のグラム陰性菌ではどのように作用しているのかを明らかにする。研究代表者の所属機関が変更され、着任先への研究機器および研究試料の移設が難航し、実験のセットアップが予定より遅れたため、研究の遅延を余儀なくされた。
惑星探査機搭載能動型蛍光X線分光計の高精度軽元素分析

本研究の目的は、将来の惑星“着陸探査"に向けて、惑星の起源と進化の解明に繋がる惑星物質の元素情報を詳細に解読するため、その場での高精度・多元素同時分析が可能な“能動型蛍光X線分光計"の開発を行うことである。生命発生の前駆環境形成に必要不可欠な軽元素分析のために、本研究では“シリコンナイトライド(Si3N4)"を大面積シリコンドリフト型X線検出器(SDD)の電極面に形成してウィンドウとして用いることで、軽元素の検出効率が大幅に向上した惑星探査用X線分光計の開発を目的とする。本年度は前年度に引き続き、Amptek社で市販されているSi3N4ウィンドウ型SDD(XR-100FASTSDD-C2,Si3N4厚40nm)を用いて、高真空下(10E-5 Pa)にて、検出器の性能を評価した。X線発生装置には、カーボンナノチューブ(CNT)とMo泊を組み合わせたX線発生装置を使用した(MoのL線のエネルギーは2.29 keV)。Al、Mgに加え、より軽い元素の計測に特化した計測システムである。平成30年度は、所属研究機関の変更に伴う実験装置の移管・移動、ならびに実験環境構築に時間を要した。また真空装置の一部が故障したので、修理に係る該当箇所の部品を購入したが、納入に時間がかかり、研究計画の進捗に遅れが生じた。今後の本研究では、実際にSi3N4がX線検出窓として、宇宙機に搭載可能かどうかを検証する。既製品のSi3N4薄膜を購入し、振動実験を行い、耐久性を調査する予定である。また、Si3N4を取り扱う業者と連絡を取り、実際に検出器表面上に薄膜を蒸着する上での要検討事項を調査し、洗い出しを行っている。今年度はこれら検討事項をもとに、宇宙機搭載に向けた検出器開発を進める。CNT型X線発生装置の改良は、申請者が平成30年度から平成32年度まで受給する特別研究員奨励費(課題番号18J01786)を用いて行う。これらは将来探査用能動型蛍光X線分光計の研究開発という点で共通であるが、こちらは分光計の検出器開発が目的であり、奨励費はX線の励起源となるCNT型発生装置の開発が目的である点が異なる。本年度はAmptek社で市販されているSi3N4ウィンドウ型SDD(XR-100FASTSDD-C2,Si3N4厚40nm)を購入し、検出器の性能評価を行うため高真空下での実験系を構築した。X線発生装置から発生するMoのL線を計測し、その性能を従来のBeウィンドウ型のSDDと比較した。MoのL線のエネルギーは2.29 keVであり、Si以下の軽元素を効率的に励起することができる。実験の結果、従来のBeウィンドウ型のSDDと比較して、Si3N4をウィンドウに用いたSDDは低エネルギー側でのX線透過率が非常に高いため、MoのL線エネルギー以下のX線をより高効率で観測することができた。一方で、今回の実験結果を従来の焦電結晶型X線発生装置の開発にフィードバックしていく過程で、高真空下で焦電結晶を用いたX線発生実験を行った。その結果から、封入する気体の真空度が発生X線の強度に大きく影響を与えることが本研究にて明らかとなった。本研究で使用予定であった焦電結晶型X線発生装置の使用過程において、X線強度の封入ガス圧力依存性が明らかとなった。この実験結果から、大気が薄いもしくはない天体表層を模した実験系においては、軽元素を励起するのに十分な蛍光X線が得られないことが明らかとなった。そこで本研究とは別に、焦電結晶のバックアップとして開発中であったCNT(カーボンナノチューブ)を用いたX線発生装置をこちらの実験でも発生装置として用いるために基礎実験を行い、その有用性を検討してきた。その期間があっため、予定より遅れが生じた。

Al、Mgに加え、より軽い元素の計測に特化した計測システムである。平成30年度は、所属研究機関の変更に伴う実験装置の移管・移動、ならびに実験環境構築に時間を要した。また真空装置の一部が故障したので、修理に係る該当箇所の部品を購入したが、納入に時間がかかり、研究計画の進捗に遅れが生じた。CNT型発生装置の使用準備については平成29年度中に基礎実験を行い、その性能を評価した結果、本研究においても使用が有用であると結論した。平成30年度以降の本研究計画では、このCNT型発生装置をX線発生装置として用い、検出器(fast-SDD)の性能評価を行う。さらにその実験結果から、宇宙機への応用を見据えた検出器の研究開発を行う。CNT型のX線発生装置の開発・改良については、申請者が平成30年度から平成32年度まで受給する特別研究員奨励費(課題番号18J01786)を用いて行う。これらは将来探査用能動型蛍光X線分光計の研究開発という点で共通であるが、こちらは分光計の検出器開発が目的であり、奨励費はX線の励起源となるCNT型発生装置の開発が目的である点が異なる。今後の本研究では、実際にSi3N4がX線検出窓として、宇宙機に搭載可能かどうかを検証する。既製品のSi3N4薄膜を購入し、振動実験を行い、耐久性を調査する予定である。また、Si3N4を取り扱う業者と連絡を取り、実際に検出器表面上に薄膜を蒸着する上での要検討事項を調査し、洗い出しを行っている。今年度はこれら検討事項をもとに、宇宙機搭載に向けた検出器開発を進める。CNT型X線発生装置の改良は、申請者が平成30年度から平成32年度まで受給する特別研究員奨励費(課題番号18J01786)を用いて行う。Amptek社のfast-SDDの価格変動のため、より安価に購入ができたため、物品費に差額が生じた。翌年分として請求した助成金は当初の予定通り、成果発表のための国内旅費と海外旅費、成果物の出版料に用いる。差額に関しては、前年度の高真空実験の結果、真空計のフィラメントが消耗し、交換の必要がでたので、その費用に充てる。また残りは平成30年度に研究室を移ったため、不足している真空実験に必要となる物品・消耗品の購入などに充てる。所属研究機関の変更に伴い、実験装置の移管・移動に時間を要したこと、真空装置の一部が故障したので、修理に係る該当箇所の部品を購入したが、納入に時間がかかったことによる進捗の遅れにより、次年度使用額が生じた。次年度はSi3N4薄膜を購入し、振動実験等に使用する。そのためSi3N4薄膜の購入費と、薄膜蒸着に係る費用を物品費として使用する。また成果報告として、学会発表に係る国内旅費(32nd ISTS)と、成果報告のための論文投稿費、印刷費に使用する。
運動が骨代謝に及ぼす影響:骨粗鬆症予防のための基礎的研究

運動が骨量を増大する機序について1)pQCT法を用いた骨の3次元構造の解析2)骨代謝マーカーの測定から骨代謝の動態を測定3)ビタミンD受容体遺伝子型の解折から運動と遺伝因子の相互作用の解析について検討した。平成10年までに行ったI.運動習慣が成人の骨行動に及ぼす影響(テニス選手の橈骨構造の左右差の解析)、II.運動習慣が中高年者の骨構造に及ぼす影響(テニス愛好家の橈骨構造の左右差の解析)に加えて、平成11年度にはIII.骨代謝に及ぼすレジスタンス運動トレーニングの影響およびIV.に対する骨代謝応答の個人差についての分子遺伝学的検討を行い、以下のような可能性を示唆が得られた。1)運動による骨強度の増加は骨密度の増加ではなく、骨の外側への成長(Cortical drift)が主要な原因である可能性が橈骨骨幹部の皮質骨の観察から示された。これは、運動により骨モデリングが皮質骨外側で活発になっているという機序を示唆している。2)同様な骨構造の運動にたいする適応は中高年になってからでも期待できる可能性がある。3)骨代謝はレジスタンス運動トレーニング開始後かなり早い時期、1ヶ月以内から変動が観察可能である。4)レジスタンス運動トレーニングに対する骨代謝応答の個人差には遺伝因子の関与があり、その一部はビタミンD受容体などの遺伝子多型から予想がつく可能性が考えられた。1ヶ月間にわたるレジスタンス運動トレーニングが骨代謝に及ぼす影響を調べた。ウエイトトレーニングに熟達した健康な若年成人男子10名を被検者とし、全身の筋肉と骨に刺激を与えるためにベンチプレス、バックプレスなど7種目からなるレジスタンス運動を各種目3セットづつ行わせ、その後の骨代謝マーカーの変動を1週間追跡した。トレーニングでの運動強度を1セット目には1RMの60%、2セットと3セット目には1RMの80%とした。なお、骨のカルシウム代謝を一定の状態にコントロールするために、カルシウムを補充した実験食(1日あたり2800kcal、カルシウム800mg)を運動負荷実験の1週間前より摂取した。また、トレーニングを負荷しない被検者7名を対照群とした。骨形成マーカーである血中オステオカルシン濃度とアルカリフォスフアターゼ活性の上昇や骨吸収マーカーである尿中デオキシピリジノリンとI型コラーゲンN末端テロペプチド排泄量の低下が1ヵ月以内に認められた。また体内へのカルシウム吸収と密接な関係を持つ活性型ビタミンDの血中濃度も1ヵ月目には上昇していた。これらの結果は、レジスタンス運動トレーニング開始1ヵ月以内に、骨形成が促進され、骨吸収が抑制されると同時に、体内へのカルシウム吸収が促進されてていることを示唆している。これらの結果の一部を1998年12月の国際骨代謝学会において発表する予定である。運動は骨量増大作用をもち、骨粗鬆症の予防に有効であることが昔から知られているが、その基本的なメカニズムについては不明な点が多い。我々は、pQCT(Peripheral Quantitative Computed Tomography)法を用いて若年成人テニス選手の橈骨の左右比較から、成長期の骨に力学的負荷が加わると体積骨密度が減少する可能性を示唆する結果を得て、最近発表した(J.Appl.Physiol.1999印刷中)。これは、2次元平面に投影された骨のX線像の解析に基づく従来からのDEXA法などにおいては、トレーニングによる骨横断面積の増大効果が投影面積当たりの骨塩量である面積骨密度に加算されていたことによる測定法の限界によると考えられる。本年度は更に、中高年テニス愛好家を中心とした大規模調査を開始した。3年以上の経験を有するテニス愛好家および一般健常人の同意を得て、女性192名、男性46名のpQCT測定と運動歴、履病歴などの質問調査および身長、体重、握力などの測定を行った。上腕骨のpQCT測定は、左右各8画像を撮影し、橈骨遠位部を海綿骨の測定に、中間部を皮質骨の測定に用いた。

成長期を過ぎてからテニスを始めた40歳代女性(78名)においても橈骨中間部の骨外膜周囲長は利き腕で増大しており、成長期から競技を開始した大学生の計測が示唆された結果と似ていた。現在はpQCT装置の計測結果を校正するための人工骨モデルを作成中であり、この作業完了を持って、骨密度などの計測結果詳細の検討を引き続いて行なう。本研究結果の一部を、以前に行った大学テニス選手についての研究結果と併せて、第53回日本体力医学会およびアメリカ骨代謝学会・国際骨ミネラル学会合同学会において発表した。運動が骨量を増大する機序について1)pQCT法を用いた骨の3次元構造の解析2)骨代謝マーカーの測定から骨代謝の動態を測定3)ビタミンD受容体遺伝子型の解析から運動と遺伝因子の相互作用の解析について検討した。平成10年度までに行ったI.運動習慣が成人の骨構造に及ぼす影響(テニス選手の橈骨構造の左右差の解析)、II.運動習慣が中高年者の骨構造に及ぼす影響(テニス愛好家の橈骨構造の左右差の解析)に加えて、平成11年度にはIII、骨代謝に及ぼすレジスタンス運動トレーニングの影響およびIV.に対する骨代謝応答の個人差についての分子遺伝学的検討を行い、以下のような可能性を示唆が得られた。1)運動による骨強度の増加は骨密度の増加ではなく、骨の外側への成長(Cortical drift)が主要な原因である可能性が橈骨骨幹部の皮質骨の観察から示された。これは、運動により骨モデリングが皮質骨外側で活発になっているという機序を示唆している。2)同様な骨構造の運動にたいする適応は中高年になってからでも期待できる可能性がある。3)骨代謝はレジスタンス運動トレーニング開始後かなり早い時期、1ケ月以内から変動が観察可能である。4)レジスタンス運動トレーニングに対する骨代謝応答の個人差には遺伝因子の関与があり、その一部はビタミンD受容体などの遺伝子多型から予想がつく可能性が考えられた。
超伝導機器絶縁へのナノコンポジット材料の適用

超伝導を応用した電力機器の開発が行われている。本研究は,高分子材料にナノフィラーを配合したナノコンポジット材料を用い,超伝導機器を対象とした極低温電気絶縁に適用するため,その電気絶縁特性を検討した。本研究から,絶縁材料の破壊特性が絶縁系の絶縁耐力を決定する要因と示唆され,極低温における絶縁材料にナノフィラーを配合し補強することで放電に対して優位性を持ち,電気絶縁性が向上する結果を得た。固体絶縁方式の超伝導ケーブルの高性能化を実現するためには,極低温領域における電気絶縁材料の絶縁性の向上が重要である。(1)本研究は,ナノコンポジット材料の極低温における絶縁破壊特性など,極低温下での固体絶縁における電気絶縁破壊メカニズムの解明を行う。(2)ナノフィラーが関与する電気絶縁特性の解明を行い,これらの結果から,超伝導電力機器の絶縁設計の方針を提案する。超伝導を応用した電力機器の開発が活発に行われている。超伝導ケーブルや超伝導コイルは,極低温,高機械的応力,高磁界など過酷な環境下に曝される。一方,超伝導機器の長期信頼性を確保するため電気絶縁は重要な技術課題である。しかしながら,超伝導機器は極低温で用いられるため固体絶縁の導入を検討した場合,固体高分子の熱収縮によって極低温で機械的なクラックが発生する問題がある。このため,固体高分子材料を用いた電気絶縁においては極低温におけるこれらの問題を解決する必要がある。本研究は,ナノテクノロジーによって作製された充填材を,従来の高分子材料に配合したナノコンポジット材料を極低温電気絶縁に利用し,その基礎特性を詳細に検討することで,極低温領域で用いる電力機器の絶縁性能を向上させることを目的とする。当該年度は,研究の基礎データの蓄積を行うため,主に『極低温におけるナノコンポジット材料の絶縁破壊特性の解明』について研究を進めた。主に,高温超伝導導体の動作温度を対象とし,液体窒素(77K)を周囲雰囲気とした試験を実施した。絶縁材料にはポリイミドをベースとしたナノフィラーを配合したフィルムを用いた。ナノフィラーが充填された試料においては,フィラーが配合されていないものと比較して,破壊箇所の観察から放電が抑制されている可能性が示唆された。この原因として無機質のフィラーが耐部分放電特性に優れていることから,部分放電の進展特性を改善した可能性が高い。このことは,機器の電気絶縁性の観点から有利であると考えられる。当該年度は,H20年度の知見を生かし,主に『極低温におけるナノコンポジット材料の絶縁破壊特性の解明』について研究を進めた。実験は,液体窒素(77K)を周囲雰囲気とし比較のため室温でも実施した。絶縁材料にはポリイミドをベースとしたナノフィラー配合のフィルムを用いた。室温においては高周波高電圧になるにつれ破壊電圧の低下が見られたが極低温では電子性の破壊が促進されほぼ一定の破壊電圧となった。さらにナノフィラーが配合された試料の破壊は,フィラーが配合されていないものと比較して小さく,極低温ではさらに小さくなることがわかった。この原因として熱破壊の有無や無機質のフィラーが耐部分放電特性に優れていることから,部分放電の進展特性を改善した可能性が高い。当該年度は,研究の基礎データの蓄積を行うため,主に『極低温におけるナノコンポジット材料の絶縁破壊特性の解明』について平成21年度に続き研究を進めた。

絶縁材料にはポリイミドをベースとしたナノフィラーを配合したフィルムを用いた。特に冷媒の破壊が引金となり固体絶縁が破壊される絶縁系では,フィラーが配合されると耐部分放電特性が向上し,固体表面の破壊が抑制される可能性が示唆された。このことは,機器の電気絶縁性の観点から有利であると考えられる。超伝導を応用した電力機器の開発が活発に行われている。超伝導ケーブルや超伝導コイルは,極低温,高機械的応力,高磁界など過酷な環境下に曝される。一方,超伝導機器の長期信頼性を確保するため電気絶縁は重要な技術課題である。しかしながら,超伝導機器は極低温で用いられるため固体絶縁の導入を検討した場合,固体高分子の熱収縮によって極低温で機械的なクラックが発生する問題がある。このため,固体高分子材料を用いた電気絶縁においては極低温におけるこれらの問題を解決する必要がある。本研究は,ナノテクノロジーによって作製された充填材を,従来の高分子材料に配合したナノコンポジット材料を極低温電気絶縁に利用し,その基礎特性を詳細に検討することで,極低温領域で用いる電力機器の絶縁性能を向上させることを目的とする。当該年度は,主に極低温におけるナノコンポジット材料の絶縁破壊特性に関する検討を行った。実験は高温超伝導導体の動作温度を対象とし,液体窒素(77K)を周囲雰囲気とし実施した。対象となる絶縁材料は耐環境性に優れたポリイミドとし,ポリイミドにナノフィラーを配合したフィルムを用いた。特に,本研究から冷媒の破壊が引金となり固体絶縁が破壊される絶縁系では,フィルムの破壊特性が絶縁系の絶縁耐力を決定する要因と示唆されたことから,極低温材料にフィラーを充てんし補強することで,超伝導電力機器の電気絶縁性が向上すると考えられる。
教師としての成長を授業実践力の視点から把握する実証的方法に関する研究

本研究の目的は,授業実践力の視点から,教師としての成長を把握する方法を実証的に構築することである。そのために,15人が行った32時間の授業を収集し,発話や教授・学習行動を分析した。また,教育実習生と教師の授業を比較し違いを検討した。その結果,1授業実践力の構成要素を整理できた。2教員養成段階から採用後10年程度の期間における授業実践力の変容を把握できた。3授業経験の異なる授業者による授業比較から,授業者の考え方や授業スタイルが子供の学びの質に影響を及ぼしていることがわかった。本研究の目的は、教員養成において重視すべき実践的指導力を抽出するために、教師としての成長を授業実践力にかかわる力量形成の視点から把握する実証的方法論を構築することである。研究は、授業実践の質に影響を及ぼす教材や教授方略など良否の違いを把握する方法の検討(理論研究)、卒業後68年程度経た教員の、勤務校での授業データの収集(実証的研究:事例研究)、異なる熟達ステージに属する学生、教員による共通教材を用いた授業実践データの収集と比較(実証的研究:比較研究)の3つの内容で構成している。研究2年目は、次の3つの内容を実施した。「1授業実践の良否に影響をおよぼす発話や教授行動、教材や教授方略に関する文献の収集」については研究1年目に引き続き行ったが、教材の良否に関して論じているものが少数であったため今後も収集を行う。「2卒業後68年程度を経過した追跡対象者の勤務校授業を観察しデータの収集を行うこと」については、2名の授業を観察しデータの収集を行った(授業観察日:平成25年6月7日、平成25年9月27日)。「3学生と熟練教員との実施授業データの比較・分析」については、大学4年次生が公立小学校で実施した授業を熟練教員が再構成して実施した授業、計12時間分のデータを収集した。以上の研究成果は、口頭発表1件、論文2件、報告書1件として公表した。本研究の目的は、教員養成において重視すべき実践的指導力を抽出するために、教師としての成長を授業実践にかかわる力量形成の視点から把握する実証的方法論を構築することである。研究は、授業実践の質に影響を及ぼす教材や教授方略など良否の違いを把握する方法の検討(理論研究)、卒業後68年程度たった教員の勤務校での授業データの収集(実証的研究:事例研究)、異なる熟達ステージに属する学生、教員による共通教材を用いた授業実践データの収集と比較(実証的研究:比較研究)の3つの内容で構成している。研究1年目は、次の4内容を実施した。「1授業観察及び教師の成長を把握する枠組みの設定」については、開発した授業観察評価シートを教職志望学生の模擬授業実施時に相互評価シートとして用い、評価項目の妥当性を検証した。また、教員養成段階の実践的力量形成に関連する取組について情報収集を行った。「2授業実践の良否に影響を及ぼす教材や教授行動等に関する文献の収集と整理」については、教授行動等に関しては論文や文献を収集したが、授業実践の良否と教材との関連について論じている文献の収集は不十分であるので平成25年度も収集を続ける。「3追跡対象者の授業データの収集」については、3名の予定者のうち1名の収集を行った。「比較研究のための教材パッケージの準備」については、2種類の授業の教材パッケージを各2セット完成し、依頼する授業者に送付できる準備を整えた。また、大学3年次生が行った授業(5時間分)と同一教材を用いて経験豊富な教師が行った授業(5時間分)の授業データを対象に、試行的に比較分析した。教師の熟達ステージの違いと授業実践場面で現れる相違点について考察し、次年度以降の比較の枠組みの基礎資料を得た。以上の研究成果は、口頭発表2件、活動報告書等2件として公表した。研究3年目は、次の3つの内容を実施した。「1授業実践の良否に影響を及ぼす発話や教授行動、教材や教授方略に関する文献の収集」については、研究2年目に引き続き行った。教材等に関する考え方の整理に資する資料を収集した。「2卒業後68年程度経た追跡対象者の、勤務校授業を観察しデータの収集を行うこと」については、卒業後7年目に当たる1名の授業を観察し、データの収集を行った(授業観察日:平成26年11月)。「3学生と熟達教員との実施授業データの比較・分析」については、大学4年次学生が公立中学校で実施した授業と、観察した熟練教員が再構成して実施した授業(計6時間)の授業データを収集した(学生授業実施日:平成26年10月11月、3時間構成、教員授業日:平成27年1月、2時間構成)。以上の成果は、論文4件(うち、報告書1件)、口頭発表3件として公表した。

本研究は,教員養成教育において重視すべき実践的指導力を抽出するために,教師としての成長を授業実践に関わる力量形成の視点から把握する実証的方法論の構築を目的として進めた。具体的には,1授業実践の質に影響を及ぼす教材や教授方略などの良否のちがいを把握する方法に関する先行研究を収集・分析,2大学3年次教育実習を保持している学生が卒業後68年後に勤務校で行う授業データの収集・分析(実証的追跡研究),3異なる熟達ステージに属する学生・教員による共通教材を用いた授業実践データの収集と比較(実証的比較研究)を行った。平成24年度から26年度に観察した授業実践は,追跡対象として4人(授業時間4時間)比較対象として,11人(授業時間28時間)であった。収集した授業実践データの分析を元に,追跡研究としては,一人の授業者の授業がどのように変容するのか,比較研究としては,一つの授業(教材)が,授業者によりどのように異なるのかの視点から,変容や違いの抽出を試み,得られた知見については,論文等にまとめてきた。平成26年度までにまとめた研究成果は,口頭発表6件,論文6件(うち査読付き5件),報告書3件であった。最終年度である平成27年度は,収集データの分析を進め口頭発表を行った。教師としての成長をとらえる視点は多様であり,収集データの分析に多くの時間がかかり,教師としての成長を授業実践に関わる力量形成の視点から把握する実証的方法論を提案するには至っていない。しかし,その基盤となる教員養成段階における授業実践力の育成要件や要件を組み入れることによる養成プログラムの効果については,本研究の基盤となっている研究(基盤研究(C)課題番号19530790)の成果とともにまとめ単著として刊行した。本研究の目的は,授業実践力の視点から,教師としての成長を把握する方法を実証的に構築することである。そのために,15人が行った32時間の授業を収集し,発話や教授・学習行動を分析した。また,教育実習生と教師の授業を比較し違いを検討した。その結果,1授業実践力の構成要素を整理できた。2教員養成段階から採用後10年程度の期間における授業実践力の変容を把握できた。3授業経験の異なる授業者による授業比較から,授業者の考え方や授業スタイルが子供の学びの質に影響を及ぼしていることがわかった。研究計画時の予定通りとは言えないが、事例研究、比較研究ともデータ収集の蓄積が実施できている。分析や整理を進め研究をまとめるために、最終年度である来年度に向けて、これまでの3年間で得た授業データに含まれている発話や行動を分析し、データの分析や整理を始めたところである。教科教育平成27年度は研究最終年度にあたることから、比較研究データの整理を進め、不足箇所があればデータ収集を行う。また、一人の教師の変容、熟達ステージの異なる教師の違いなど、それぞれを複層的に整理することで、授業実践に係る力量形成を教師の成長の視点と繋いで考察を深める予定である。研究段階で予定していた内容(事例研究、比較研究)は数は多くないが実施できている。追跡対象者の複数が育休・産休休暇に入っており、授業観察やデータ収集は計画通りには進んでいない状況である。しかし、収集数の減少は分析の精度を高めることで対応することは可能である。研究1年目として計画した4内容のうち、「授業観察及び教師の成長を把握する枠組みの設定」と「比較研究のための教材パッケージの準備」については、予定通りの進展であった。
時空構造と統一理論

自然界には4次元を越えた余剰次元や超対称性を実現する超空間が潜んでいると予測されている。本研究は、これらの新たな時空構造を、素粒子の統一理論との関連、とくに素粒子の質量を生み出す湯川相互作用の世代構造に着目して取り組み、ニュートリノ振動の特徴的な世代混合の時空幾何学的理解、ノンコンパクト世代群による世代の統一的理解、蜃気楼伝達機構と呼ばれる超対称性の破れの新たな機構等々、さまざまな観点からその本質的理解を進めた。本年度は、研究実施計画に基づき、次の3課題について研究を行った。1.超対称標準模型のヒッグスポテンシャルの解析最小超対称標準模型におけるヒッグスポテンシャルの大域的構造を解析した。とくに、電弱相互作用の破れの際に必要なパラメータの微調整に焦点をあて、ニュートリノ物理が果たす役割を評価した。その結果、様々なニュートリノ物理の効果を取り入れることにより、微調整問題が改善されうることを見た。これは、繰り込み群の効果や、統一群より高いエネルギースケールの物理から来ている。2.高次元空間の安定化超対称5次元量子電磁力学において、Fayet-Iliopoulos項が輻射補正により必ず現れること、またその取りうる値を評価し、真空構造の変化を解析した。とくに余剰次元の大きさが安定化される幾つかの機構を作りあげ、高次元理論の現実的な応用が可能となることを示した。また、それぞれの機構に於いて、新しい型の超対称性の破れやフレーバー物理への応用を議論した。3.湯川相互作用に関連したフレーバー物理の研究大統一理論を念頭に、荷電粒子の質量行列の解析を行った。加速器実験におけるCP対称性の破れの最新結果を含む、現在の実験と無矛盾かつ最も単純な行列形、すなわちゼロ要素を最も多く含む形を見出した。とくに荷電レプトンの質量行列に大きな世代間混合角を示唆することは、近年のニュートリノ観測実験の結果とよく一致するものである。これらの研究において、数値解析および論文の作成において、設備備品として購入した計算機が大いに役立った。また重点的に研究を行うために学術研究員を2名雇用し、共同研究を行った。本年度は研究実施計画に基づき以下の課題について研究を行った。●統一理論における質量行列の最小形を考察した。行列形は、ニュートリノの性質・数に大きく依存するため、各々の場合について網羅的な数値解析を含め、系統的に解析を行った。昨年度行ったクォーク質量行列の解析結果をもとに、統一理論への適用を念頭にレプトンの非対称質量行列の詳細を検討した。右手型ニュートリノを含む場合と含まない場合の両者に対し、現在までの実験と無矛盾かつ最も単純な行列形、すなわちゼロ要素を最も多く含む形を調べ、ごく限られた数の行列形のみが、実験結果と最小性を満たすことを見いだした。またそれらが生み出す特徴的な物理現象(ニュートリノを含まない二重ベータ崩壊、レプトンフレーバーの破れ、宇宙のバリオン・反バリオン非対称性など)の数値評価を行った。このテーマとは別に、統一理論と世代間対称性の関わりについても検討し発表した。●超対称模型における電弱ヒッグスポテンシャルの解析に取り組んだ。具体例として最小超対称標準模型に右手型ニュートリノを加えたものをとり、高エネルギースケールのニュートリノの様々な物理がポテンシャル構造に与える影響を議論した。第3世代フェルミオンの質量統一問題、結合定数の微調整問題、フレーバー物理を絡めながら考察を進めることにより、ニュートリノの結合定数により引き起こされる電弱相互作用の新たな破れの機構を提唱した。これらの研究においては、数値解析および論文作成において、設備備品として購入した計算機および関連製品が大いに役立った。また重点的に研究を進めるため学術研究員を1名雇用し共同研究を行った。本年度は以下のような研究を行った。●超対称大統一模型において、右手型ニュートリノがもつ結合定数の果たす役割を検討した。ビッグスのポテンシャル構造、フェルミオンの質量統一問題、フレーバー物理、宇宙の暗黒物質の問題について、詳細な数値解析とともに将来の素粒子実験における影響を考察した。●ニュートリノ領域における世代間対称性の破れの新しい機構を提唱した。右手型ニュートリノが(有限な)余剰次元空間を伝播する場合に、非自明な境界条件が対称性の破れを導く。この破れにより、tri-bimaximal型の世代間混合などの、特徴的な現象論的帰結が導かれることを見いだした。●D項による超対称性の破れの効果は、大統一理論における物質場の世代構造と密接に関わっている。超対称性の破れの詳細に依らないスカラー質量間の関係式を見いだし、超対称粒子が観測された場合にその質量スペクトラムと組み合わせることにより、直接的に統一理論の世代構造を探ることが可能であることを示した。●非可換世代間対称性は物質場の質量項を統制する。非自明表現のヒッグス場による世代間対称性の破れを、ポテンシャルをあらわに扱うことにより系統的に考察し、理論の真空において質量項にゼロ構造が生じる機構を提唱した。対称性の非可換性のため非自明な世代間混合が自動的に導かれる点が興味深い。