hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地殻内比抵抗変化自動測定システムの開発

今年度は,昨年度に試作した直流送信装置を試験運転し,得られたデータの評価を行った。まず,大地の接地抵抗をエミュレートできるような抵抗アレイを製作した。最大で250V,5Aの出力がかかるので,電流送信時の大きな発熱量に耐えられるように300W,15Ωのホーロー抵抗5本を組み合せ,375Ωの範囲の抵抗値で実験した。その結果,45Ωの抵抗値までは最大出力の5Aの電流を流すことができたが,それより抵抗値が大きい場合は流れる電流値が減り,75Ωの抵抗値では3A強の電流値までしか流すことができない,という期待通りの振る舞いが得られた。送信チャンネルの自動切替えや,一日程度の連続運転も問題なく行えた。昨年度に準備した,送受信電極および送信用ケーブルを用いて,実際の大地にも電流を流してみた。電極はシュランベルジャ法配置にし,電位差データの記録には,現有のデータロガーを用いた。送信ダイポールは,300mおよび100mの二側線を自動で切り替えて用いた。桜島の表層を覆う溶岩のため,接地抵抗が200500Ω程度と大きく,最大でも約1Aの電流値しか流せなかった。得られたデータは,数百回のスタッキングにより電位差が読み取れるまでS/Nが改善されたが,ゆらぎが大きく,信号強度を大幅に改善しなければ,精度の良い時間変化の検出は望めないと思われる。大羽(1998)の見積りによれば,10A×1kmの電流モーメントを送信したとしても,桜島の火山爆発で期待される比抵抗変化は検出限界程度の大きさででしかないからである。火山地域で運用することを考えれば,本研究で開発した装置の,商用電源からパワーを得る仕様は不利であることを痛感した。例えば,12Vのカーバッテリを810個直列に接続すれば,100VのDC入力電圧が得られるので,そのように入力部の仕様を変更すれば,山頂付近でも電源の問題は解決できる。本年度は,年次計再にのっとり直流電流送信装置の開発を行った。本年度購入設備備品として,電流を送信するハード部分および内部CPU制御ソフトは業者に発注し,外部CPUから送信をコントロールするソフト部分を自作した。また,次年度に行うフィールドでのテストランの準備として,送受信電極(鉛塩化鉛電極および銅硫酸銅)を制作し,送信用ケーブルの一部を購入した。送信装置は,業者との打合せの結果,安全性や耐雷性を考慮して以下のような仕様となった。入力電圧は,単相100Vおよび200Vが選択でき,これを最大280Vまで昇圧して5Aまでの電流を送信可能である。出力電流は,送信電極と地面との接地状況に依存するが,火山地帯のように一般に表層の比抵抗が高い場合でも, 50Ω程度の接地抵抗に抑えることは可能であり,最大仕様の5Aの電流を流すこともそれほど困難ではない。電流送信チャンネルは4で,外部CPUからの8ビット信号を受け,送信チャンネルを選択した後,矩形波を送信することができる。電流送信極を最大4ペア準備しておけば,外部CPUからの切替え送信によって,探査深度の異なる繰り返し電気探査が可能になる。外部CPUからの制御部分の開発は,現有のパソコン上で行った。主として3つのルーチンから構成される。パラレルポートから8ビット信号を送り,送信チャンネルおよび送信波形を選択する部分,送信波形の周期および送信・停止間隔の制御を行う部分,パソコンの時計を用いて任意の時間に自動送信する部分である。また,送信装置からのアナログ出力(出力電流・電圧)をA/D変換してシリアルポートからパソコンに取り込み、その比をとって接地抵抗の変化をモニターできるようにした。接地抵抗が急激に変化するような事態には,送信を自動でストップするためである。

火山地域で運用することを考えれば,本研究で開発した装置の,商用電源からパワーを得る仕様は不利であることを痛感した。例えば,12Vのカーバッテリを810個直列に接続すれば,100VのDC入力電圧が得られるので,そのように入力部の仕様を変更すれば,山頂付近でも電源の問題は解決できる。
iPS細胞を用いた機能性下垂体腫瘍の病態解明と創薬

下垂体腫瘍の成因解明、創薬を目的とした本研究において以下の内容を行った。まず機能性下垂体腫瘍のデータベース、サンプルのライブラリーを構築した。先端巨大症については、既知の原因遺伝子変異の有無を日本人症例において包括的に解析し、その特徴について論文で報告した。クッシング病については、腫瘍のマイクロアレイ解析とともに初代培養系を用いて分子標的薬のスクリーニングを行った。また機能性下垂体腫瘍症例における病態解析の臨床研究を行い論文で報告した。さらにヒトiPS細胞から下垂体分化へのプロトコールを確立した。本研究期間中に15の英文論文、13の和文論文を報告した。私たちはこれまで下垂体機能低下症をきたす新たな疾患概念の提唱(高橋らJCI 2011)、エクソーム解析による病態解明(長谷川らJCEM 2014)、ES細胞から下垂体への分化(須賀らNature 2011)、下垂体腫瘍モデルマウスの作製(福岡, MelmedらEndocrinology 2015)など本分野で実績を重ねてきたメンバーで共同研究として本課題を遂行してきた。具体的には「疾患特異的iPS細胞を活用した難病研究事業共同研究拠点」および厚労省難治性疾患等克服研究事業「間脳下垂体機能障害における診療ガイドライン作成に関する研究班」の一員として、また機能性下垂体腫瘍の手術については世界でも有数の実績のある虎の門病院間脳下垂体外科と共同研究体制を構築、エキスパートとともに有機的な共同研究を行い、すでにヒトiPS細胞から下垂体前葉分化方法樹立について一定の成果を得つつある状況である。これまでにスフェロイド形成を用いた3次元培養によってマウスES細胞から下垂体前葉細胞への分化誘導方法が須賀らにより報告されており(Suga H et al. Nature 2011;480:57)、その後、私たちは共同研究を立ち上げ、ヒトES細胞、iPS細胞においても同様の方法で分化誘導が可能であることが明らかになった(未発表データ)。しかしながら、ヒトとマウス間の種差は明らかに存在しており、誘導因子の内容、刺激のタイミングなどについての詳細な検討が必要であった。最終的にはこの方法で視床下部ホルモンに反応する機能性下垂体前葉細胞への分化誘導が可能となった。確立した自己組織化を用いた下垂体分化方法は先天性下垂体機能低下症の発生過程におけるin vitroの病態再現に非常に有用であることが明らかになった。本研究において、私たちはこれまでに原因が明らかでコントロールとなるLHX4, GLI2変異症例および原因不明の下垂体形成不全症例から疾患特異的iPS細胞を樹立するとともにヒトiPS細胞から下垂体への分化方法を確立した。さらに原因不明の下垂体形成不全症例から樹立した疾患特異的iPS細胞において、in vitroの下垂体分化を行うと、下垂体前葉分化の鍵となるLHX3発現が著明に低下しその先に現れるACTH産生およびGH産生細胞分化も低下していることが明らかになった。現在エクソーム解析による原因遺伝子の探索とともに病態解明に取り組んでいる。すでにES細胞から下垂体前葉、後葉細胞への分化方法は報告されているが、ヒトES細胞、iPS細胞からの分化方法は未だ樹立されていない。そこで私たちはES細胞から下垂体前葉への分化方法を見出し報告した須賀らと共同研究を行いヒトiPS細胞からの分化方法の樹立を試みている。すでにin vitroにおけるラトケ嚢胞、少数のGH、ACTH分泌細胞分化が可能になっている状況である。ただし腫瘍細胞の解析に用いることができるほどの効率は得られていないために、さらに効率的な分化方法の樹立を目指した試行錯誤を行っている。また本方法で、下垂体分化異常の症例の病態解析には用いられる可能性があるため、先天性下垂体低形成症例から理研と共同で、疾患特異的iPS細胞の樹立を行っており、近日中にin vitroにおける病態の再現とその機序の解析を行う予定である。内分泌学以下のステップで進め達成を目指す。1より高効率のヒトiPS細胞から下垂体前葉細胞分化方法の樹立2ヒト疾患モデル(先天性下垂体低形成)における病態解析への応用3下垂体腫瘍症例のリクルートと下垂体腫瘍由来iPS細胞の作成、in vitroにおける高効率分化系の樹立4下垂体腫瘍由来iPS細胞からの下垂体前葉細胞におけるホルモン分泌能を指標とした創薬スクリーニング
量子論の基礎原理に関する数学的研究

【不確定性】有限自由度量子系に対するブランシャールの誤差擾乱関係式をさらに強力にした究極的な誤差擾乱関係式を2014年度に導いたが,その関係式を無限自由度系に拡張し,任意のフォン・ノイマン代数で成立することを示すことにより,無限自由度系における測定誤差と擾乱に関する不確定性原理を確立した.【相補性】量子論の論理学的基礎付けとして量子集合論とトポス量子論が知られているが,両者を統一的に扱うための新しい集合論的枠組みを構築した.【情報理論的非局所性】統計モデル比較理論の枠組みを熱力学に応用するため,任意の状態の間に一般化熱力学的状態変化(系のハミルトニアンによる1係数群に共変なトレース保存的完全正値写像)が存在するためのいくつかの新しい必要十分条件を導いた.この成果は,古典的な確率分布の間のマジョライゼーション順序を熱力学的量子状態に一般化する.【計算量理論的非局所性】近年,注目を集めている,量子計算機の古典的検証問題に関する計算量理論的モデルとして,証明者が量子計算を行い,検証者が古典計算を行う対話型証明モデルを研究し,可解群の位数を求めるという計算代数における代表的な問題が検証可能であることを明らかにした.また,量子回路の第2フーリエ階層と呼ばれるクラスにおける2つの量子回路の出力分布の識別問題の検証可能性を示した.【相対論的非局所性】代数的場の量子論において,局所性原理(ある時空領域における操作が他の空間的に離れた時空領域に影響を及ぼさないという原理)をどのように表すことができるかという問題を考察し,ある時空領域に影響を及ぼしその時空領域と空間的に離れた時空領域に影響を及ぼさないような操作は,完全正写像で表すことができることを示した.【量子暗号】これまでにユニタリ演算子構成の定量的な限界式を得ているが,適用先となり得る物理系等に関する検討・サーベイを行った.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。【不確定性】小澤は誤差擾乱関係に関して初期状態が混合状態の場合に下限の値をよりタイトにできることを示して、ブランシャールの関係式をさらに強力にした究極的な関係式を導いた。岡村と小澤は一般のvon Neumann代数上で定義された完全正値インストルメントが測定過程を持つための条件を明らかにした。【相補性】小澤は、竹内の量子集合論によって量子力学の確率解釈を系統的に拡張する方法を明らかにし、2つの量子物理量の値が一致する確率を完全に一般的に定義し、量子測定理論への応用を与えた。【情報論的非局所性】ブシェーミは、時間発展する開放系の時間的相関を記述する完全正値写像が存在するための必要十分条件を与えた。ブシェーミ、小澤は、「普遍的最適量子相関子」と呼ばれる新しい装置を導入して、任意の量子状態における2つの量子物理量の空間的及び時間的2点相関関数を実験的に推定できることを示した。【計算量的非局所性】西村は、量子対話型証明において重要な性質である片側誤り化について研究を進め、量子対話型証明の特殊な場合である量子版NPが、証明者と検証者の間のエンタングルメントを用いれば片側誤り化できることを明らかにした。【相対論的非局所性】小嶋と岡村は、代数的量子場理論における局所状態の概念を導入し、DHR-DR理論を局所状態に対するセクター理論として再定式化した。北島は、複製不可能定理を不完全な複製に拡張した。小嶋は、ミクロ・マクロ双対性と4項図式の文脈で、圏論的量子論には、局所ゲージ不変性が自然に備わっていることを明らかにした。【量子暗号】浜田は、回転をSU(2)の元とみなし、与えられた任意の回転を軸に関する制約のもと最小個数の回転の積に分解するアルゴリズムを与えた。また、情報理論において基礎となるFano不等式を一般化し、盗聴通信路のための符号の安全性評価に適用した。【不確定性】ブシェーミ,小澤は最近提案した情報論的誤差擾乱関係式をウィーン原子研の長谷川と共に,中性子のスピン測定によって実験的検証を行い,理論的な予測を完全に裏付けるデータを得た.小澤と長谷川は,究極的な誤差擾乱関係式の混合状態に対する実験的検証を行った.【相補性】小澤は,佐々木含意,対偶的佐々木含意,相関論理的含意の3種の含意に基づく量子集合論を展開して,実数の順序構造の相違を明らかにした.【情報論的非局所性】ブシェーミは、情報理論的観点から開放系の時間発展を研究し,マルコフ性と条件付きエントロピーの増大性が同等であることを示し,記憶のない過程に対する第2法則の妥当性を明らかにした.【計算量的非局所性】西村は,1ラウンドの量子対話型証明について,その計算量的性質や計算構造について研究を進め,検証者の操作がEPR対の片方を送るという操作に限定された1ラウンドの量子対話型証明を新しく提案し,事前に定数ラウンドの古典通信を追加しても検証能力が不変であることを証明した.【相対論的非局所性】北島は,確率空間が共通原因で閉じているという性質の特徴づけを与え,量子力学と相対論を数学的に厳密に統合しようとする試みである代数的場の量子論における確率空間は、共通原因で閉じていることを導いた.

小嶋と岡村は,長浜バイオ大の西郷と共同で局所量子物理学において「局所状態」概念と局所状態に対するセクター理論を整備し,またC*-代数上の状態に対する直交分解理論をC*-代数からvon Neumann代数への完全正値写像の場合に拡張して,代数的量子場理論におけるセクター概念を著しく簡素化することに成功した.【量子暗号】浜田は,昨年度までに単一量子ビット系のユニタリ演算子構成アルゴリズム(最小分解法)を与えたが,更なる発展を目指し,その基礎となった浜田の補題を強化しより一般的な状況を扱えるようにした.不確定性原理に対する新しい関係式の理論的導出及びその実験的検証に関して当初の計画以上の成果がえられ,今年度,Physical Review Lettersに掲載され,Editor's suggestionに選ばれる等,極めて高い評価を得た.昨年の研究で得られた局所物理量に関する測定理論は,今年度1月にJournal of Mathematical Physicsに掲載され,3月のMost Read paperに選ばれ,当初の想定以上の高い評価を得た.共通原因に関する研究は,すでに科学哲学分野で評価の高い学術誌に掲載され,当初の計画以上に進展している.1ラウンドの量子対話型証明に関する研究は,当初の計画以上に進展し,昨年度のSIAM. J. Computingに引き続き,今年度2本の論文が量子情報分野で極めて評価の高いQuantum Information & Computationに掲載された.量子測定及び開放系の時間発展の研究に情報理論的な方法を応用する研究は,当初の計画以上に進展し,既に,Physical Review LettersとPhysical Review Aに掲載されている.また,量子暗号に関する研究も,昨年度すでにRoyal Society Open Scienceに論文発表を行い,当初の計画以上に進展している.【不確定性】小澤は,2乗平均平方根誤差の量子論的拡張の健全性と完全性の概念を明らかにして,誤差作用素に基づく定義から容易な方法で健全で完全な量子論的拡張が得た。それに対して普遍的不確定性関係が成立し,従来の実験的検証は新しい誤差概念に関する検証と見なすことができる。これによって,状態依存的不確定性関係が不可能であるという誤解を解消させることが期待される。【相補性】岡村は,不確定性関係と量子集合論の関係を研究して、量子集合論における実数論が量子測定理論での誤差論に有用であることを確認した。【情報論的非局所性】ブシェーミは,統計モデル比較理論の枠組みで量子的相関の研究を行い,量子熱力学及び装置独立的プロセストモグラフィーに応用した。特に,確率分布だけでなく量子状態の比較を許すためにマジョライゼーションの概念を拡張することを提案した。数理統計学でマジョライゼーションが重要な役割を果たすので,その量子版も多くの応用に関して有用性が期待される。【計算量的非局所性】西村は,量子非対話型証明において,検証者が対数領域の計算能力に制限された場合の計算能力を解析した。この場合,証明者のメッセージも必然的に対数長にダウンサイズするが,このような状況における量子非対話型証明の能力は対数領域量子計算の計算能力と等価になることを明らかにした。【相対論的非局所性】北島は,ライヘンバッハの共通原因系を研究し,2つの相関した事象に対して共通原因系が存在するならば、それらの事象は論理的に独立であることを示した。
出芽酵母Dpb11,RFCの複製モニター機構

出芽酵母Dpb11とRFC関連の因子の複製モニターにおける機能に関して、本年度は以下のような研究を行った。1.Dpb11と複合体を形成するSld2は不安定で、S期以外では量が低下する。このSld2の不安定性が、再複製抑制に関与している可能性があるので、触媒する分解系を探したが、既存のユビキチン系の中には存在しなかった。従って、新たな分解系によりSld2量が制御されている可能性がある。2.Dpb11-Sld2複合体の作用点をピンポイントで決めるため、GINS複合体、Sld3-Cdc45複合体との関連を調べたところ、これら3つの複合体はお互いに依存して複製開始領域に結合することが分かった。従って、Dpb11-Sld2が一群の複製タンパク質が複製開始領域へ結合する過程を制御していることが示唆される。3.dpb11変異株をG1で停止させ、DNA合成抑制剤であるヒドロキシ尿素存在下にリリースすると複製は開始する。その後、非許容温度下でヒドロキシ尿素からリリースすると複製や細胞分裂は野生株同様に起こるが、細胞の生存率は低下する。この原因を調べたところ、dpb11変異では野生株に比較するとダメージが高い頻度で起こっていることが分かった。従って、dpb11では複製フォークが野生株に比較すると高頻度に崩壊することによりダメージが生じ、修復されないまま細胞分裂を行うため、生存率が低下するものと思われる。4.ATMの出芽酵母ホモログであるTel1が、2本鎖DNA切断部位に組換えや修復に関与するMre11-Rad50-Xrs2依存的に結合することを明らかにした。出芽酵母を用いて、S期の細胞周期チェックポイントを染色体複製に関与するDpb11及びRFC(Replication Factor C)の解析を行い、以下の結果を得た。1)Dpb11の機能を知るため、Dpb11と相互作用するSld(Synthetic lethal with dpb11-1)16を分離している。このうち、Sld3はSld4/Cdc45と共に働き、S期初期に活性化される複製開始領域にはG1期から結合することが分かった。そして、複製開始に必須であるpre-Replication ComplexやCdc45同様に、複製開始に伴ってSld3の複製開始領域への結合は観察されなくなった。また、種々のdpb11変異を分離し、Sldとの相互作用を遺伝的手法と2-ハイブリッド法により調べたところ、Dpb11のC端末とSld2が結合していることが明らかになった。さらに、Sld5と結合するPsf1を分離し、Sld5Psf1複合体が複製開始に必須であることを明らかにした。2)RFCは1つの大きなサブユニットRfc1(95kDa)と4つの小さなサブユニットRfc25(3640kDa)からなっている。チェックポイントタンパク質Rad24は、RFCのサブユニットのうち、Rfc25と結合している。このRfc25とRad24の結合が、Rad24の複製チェックポイントに必須であることをみいだした。さらに、出芽酵母複製チェックポイント関与する新規遺伝子を単離し、現在解析中である。出芽酵素のDpb11は、タンパク質間の相互作用に働くBRCT(BRCA1 C-Terminus)ドメインを4つ持ち、染色体DNA複製と細胞周期チェックポイントに関与している。荒木は、Dpb11がDNAポリメラーゼε及びαの複製開始領域への結合に必要であることを明らかにした。また上村・荒本は、Dpb11の機能を知るため、Dpb11と相互作用するSld(Synthetic lethal with dpb11-1)16を分離している。このうち、Sld3はSld4/Cdc45と共に働き、S期初期に活性化される複製開始領域にはG1期から結合していることを見つけている。本年度はこの解析を進め、1)Sld3とCdc45が複合体を形成することが、それぞれのタンパク質が複製開始領域に結合するために必要であること、2)Sld3,Cdc45の複製開始領域への結合が、複製開始領域の解離に必要であること、を明らかにした。一方、他のSldタンパク質に関して、以下のことも明らかにした。1)Sld5はPsf1(Partner of Sld5)と複合体を形成し、複製開始領域にS期に結合し、DNAポリメラーゼのローディングに直接または間接的に関わっている。2)Dpb11と複合体を形成することを報告しているSld2は、S期にCdkキナーゼによりリン酸化される。このリン酸化がDpb11との複合体形成に必須であり、DNAポリメラーゼの複製開始領域へのローディングがSld2のリン酸化を介して制御されている可能性を示した。さらに、1月には本特定研究のシンポジウムのため、ミラノ大学のM.Foianiを招聘し、DNA複製期でのチェックポイントについて討議した。杉本は、チェックポイントに関わる因子の検索を続け、チェックポイントで重要な働きをするMec1(ほ乳動物のATMに似る)が新規因子Pie1と複合体を形成し、Pie1もチェックポイントに関わっていることを明らかにした。また、Mec1が二重鎖切断部位に結合することも、CHIP(Chromatin Immunoprecipitation)法により明らかにしている。複製モニターに関して、本年度は以下のことを明らかにした。1.複製開始領域には、M期後期からG1期にかけてpre-RC(pre-replication complex)が形成される。その後、Cdc45(=Sld4)が結合することが複製開始には必須である。

このCdc45の結合には、新たな因子、Sld3が必要であることを示した。さらに、Cdc45の強固なクロマチン結合には我々の分離したSld5,Psf1,Psf2からなる新規の複合体が必要であることを見出した。2.Dpb11と複合体を作って複製に働くSld2は、Cdkによるリン酸化部位を6ケ所持ち、Cdkに依存してS期にリン酸化されることを見出した。Sld2のCdkによるリン酸化可能部位に変異を導入すると、Dpb11と複合体を作ることが出来ず、DNA複製に欠損を示す。また、Sld2は不安定で、すぐに分解されてゆく。従って、CdkがSld2のリン酸化を通して複製開始を制御し、且つその後Sld2が分解されることにより重複複製を阻止していることが示唆される。3.RFCはRfc15のサブユニットから成っているが、Rfc25はRad24又はChl12とも複合体を作り、モニター系にはこれら3つの複合体が重複して関わっていることを明らかにした。4.染色体DNAに2本鎖切断が起ると、チェックポイントが働く。この時、2本鎖切断部位周辺にMec1、Rad17-Mec3-Ddc1がそれぞれ独立に結合することを示した。Mec1は哺乳動物のATMホモログと考えられており、モニター系において中心的役割をするプロテインキナーゼである。また、Rad17-Mec3-Ddc1はPCNA(ホモ3量体)とアミノ酸配列に相同性がある。複製反応では、PCNAはRFCによって鋳型にローディングさせられる。2本鎖切断部位周辺でも、Rad17-Mec3-Ddc1の結合はRad24に依存しており、複製反応でのRFCとPCNAの関係に類似している。複製モニターに関して、本年度は以下のことを明らかにした。1.複製開始領域には、M期後期からG1期にかけてpre-RC(pre-replication complex)が形成される。その後、Cdc45(=Sld4)-Sld3が結合することが複製開始には必須である。このCdc45-Sld3の結合には、我々の見いだしたDpb11-Sld2複合体及びGINS複合体が必要であることを明らかにした。GINSは、我々の分離したSld5,Psf1,Psf2,Psf3からなる新規の複合体であり、真核生物では良く保存されている。そこで、滝澤(阪大・理)等との共同研究により、同様の複合体がアフリカツメガエルでも複製に働いていることを示した。2.Sld2は、Cdkに依存してS期にリン酸化され、リン酸化されたSld2はDpb11と複合体を作って複製開始に働く。この分解の機構を、抗Sld2抗体を作成して調べた。その結果、Sld2は全ての細胞周期で不安定であり、転写量の増加するS期にSld2タンパク質量も増加することが分かった。3.dpb11変異株は、非許容条件下ではS期に死んでゆく。しかし、Dpb11は複製の開始には必須であるが、DNA鎖伸長過程への関与は明らかでない。そこで、種々の方法によりdpb11変異株のDNA合成を調べたが、Dpb11の伸長過程への関与は検知出来なかった。
テルルを含む環状化合物の合成、構造及び反応に関する研究

テルル原子を含む環状ポリカルコゲニドがベンゼン環に接合した化合物の合成とその化学的性質の解明を目的として、次のような計画に従って研究を遂行した。1.二置換ベンゼンのハロゲン化、リチオ化、カルコゲン化を経由する、4,7位に置換基を有するベンゾジカルコゲナスタノールの合成2.スズ-カルコゲン交換反応を経るベンゾジカルコゲナスタノールからのテルルを含む、4,7位に置換基を有する混合系ベンゾポリカルコゲノールの合成これらの研究の結果、これまで合成例のない2,2-ジクロロ-1,3,2-ベンゾジチアテルロール、2,2-ジクロロ-4-(tert-ブチルジメチルシリル)-1,3,2-ベンゾジチアテルロール、2,2-ジクロロ-5-(トリフルオロメチル)-1,3,2-ベンゾジチアテルロール、2,2-ジクロロ-1,3,2-ベンゾチアセレナテルロールを合成することが出来た。今後これらの化合物の化学的性質の解明を行う予定である。
巨大振幅原子振動がもたらす新しい電子相の動的分光法による研究

カゴ状物質における基底状態を明らかにするためNMR,超音波,ラマン散乱,放射光X線散乱,中性子非弾性散乱実験を行った.(1)I型クラスレートのゲストイオンラットリングは20-30Kの特性エネルギーを持ち,ゲスト原子の可動長と関係する.強い電子-格子相互作用は種々の物理量の増大をもたらす.(2)RO_4Sb_<12>の重い電子的な振る舞いは伝導電子と最低基底状態,すなわちラットリング状態か結晶場状態と関係する.(3)SmRu_4P_<12>の秩序状態は磁気八極子によって説明できる.(4)希土類ヘキサボライトでのフォノン異常は強い電子-格子相互作用によって引き起こされている.(5)RT_2Zn_<20>の構造相転移は電子格子相互作用に起因したラットリング転移である.またPrIr2Zn20において、ラットリング転移は抑えられ,低温で反強四極子秩序が生じる.調和近似を超えて大きく揺らぐ電場を発生する非調和ポテンシャル中の巨大振幅原子振動「ラットリング」によって出現する新しい電子相とラットリングが電子物性へ及ぼす効果について、複数の測定手段による横断的なスペクトロスコピー実験の連携から統一的理解を与える。特に(1)ラットリングのエネルギー階層構造(2)重い電子状態形成への効果(3)超伝導対形成機構との関連(4)金属-絶縁体転移などの新奇現象を解明する。加えて、室温以上の非調和フォノンの散乱による熱伝導率低下の機構を明らかにし、熱電素子など機能性物質の設計指針を得る。カゴ状物質における基底状態を明らかにするためNMR,超音波,ラマン散乱,放射光X線散乱,中性子非弾性散乱実験を行った.(1)I型クラスレートのゲストイオンラットリングは20-30Kの特性エネルギーを持ち,ゲスト原子の可動長と関係する.強い電子-格子相互作用は種々の物理量の増大をもたらす.(2)RO_4Sb_<12>の重い電子的な振る舞いは伝導電子と最低基底状態,すなわちラットリング状態か結晶場状態と関係する.(3)SmRu_4P_<12>の秩序状態は磁気八極子によって説明できる.(4)希土類ヘキサボライトでのフォノン異常は強い電子-格子相互作用によって引き起こされている.(5)RT_2Zn_<20>の構造相転移は電子格子相互作用に起因したラットリング転移である.またPrIr2Zn20において、ラットリング転移は抑えられ,低温で反強四極子秩序が生じる.(1)クラスレートではゲスト原子Baが巨大振幅原子振動を示すとされている。その振動は中心(off-center)振動とは限らず、非中心振動(off-center)も存在するとされている。NMR実験では、ホスト核GaのNMR緩和率測定から、非中心振動を示すType Iおいて、20K付近に緩和率の異常ピークを観測したが、中心振動を示すTypeVIIIでは、コリンハ的な振る舞いを示すことを明らかにした。ラマン分光実験では、キャリヤの符号変化で、ゲスト原子が非中心位置をとるカゴの6c位置の格子振動スペクトルだけ大きく変わることを示し、非中心の起源が6c位置のカゴ原子の運動状態と密接な相関があることを初めて明らかにした。中性子散乱実験からゲスト原子の位置が中心から非中心に変わったとき、ゲストフォノン分散に異常を見つけ、この原因が電子-格子相互作用による可能性を示した。(2)スクッテルダイトでは、ゲストイオンの巨大振幅原子振動が超伝導や磁性に関係している。超音波実験で、FeSb系およびGaGe系において、100K以下で音波モード選択性のない超音波分散と低温域における顕著な弾性ソフト化を見つけた。また、モード選択性がある物質もあることから、混成にかかわる結合係数の大小が重要であることを明らかにした。放射光実験では、ゲスト原子ダイナミクスに関して調べ、希土類K端のEXAFS測定から得られるアインシュタイン温度とX線非弾性散乱や核共鳴非弾性散乱から得られるフォノン・エネルギーが良い一致を示すことを明らかにした。中性子散乱実験では、RT_4Sb_<12>(R=Ce,Pr,T=Ru,Os)において、Os系では約4meVに、Ru系では約5meVに平坦な分散をもつフォノンモードを観測した。このモードは室温から10Kにかけてともにソフト化するが、Os系のエネルギー変化率がRu系よりも若干大きいことがわかった。1.クラスレートではゲスト原子の巨大振幅局所原子振動が新奇低温物性の原因とされている。その振動には中心振動と非中心振動がある。NMR実験では、ホスト核GaのNMR実験から、非中心と中心振動の緩和率の違いを明らかにした。ゲスト原子のNMR測定に成功し、非中心振動で緩和率の異常を観測した。超音波実験では、I型クラスレートで体積弾性率のソフト化を伴うものがあることを発見した。ラマン散乱実験からは、ゲスト原子の非中心距離と[1,0,0]と[1,1,0]方向の異方的エネルギー差の相関を確立し,非中心距離がゲストイオン半径のみならずカゴの6c位置の原子の振幅で決まることを明らかにした。中性子散乱実験では中心振動の場合フラットなフォノン分散がみられるが、非中心振動の場合は、電子-格子相互作用に起因する波数依存性のあるフォノン分散を観測した。Eu_3Pd_<20>GeにおけるX線吸収やX線非弾性散乱から、Euの価数が結晶学的サイトごとに異なる周波数で揺動していることを明らかにした。

2.スクッテルダイトでは、ゲスト原子の巨大振幅局所原子振動が超伝導や磁性に関係している。PrOs_4Sb_<12>のNMR実験では低温で局所原子振動による効果は見られなかった。一方、f電子結晶場エキシトンと考えられる振る舞いを観測した。RFe_4Sb_<12>の超音波実験では、超音波分散は強くキャリアと相互作用した低エネルギー光学フォノンと音響フォノンの結合に起因することを明らかにした。ROs_4Sb_<12>のX線吸収やX線非弾性散乱より、ゲスト・モードのエネルギーがフリースペースに依存することを明らかにした。3.そのほか関連物質について、CeRu_2Al_<10>の相転移についての超音波実験を行った。相転移に伴う弾性率のハード化を観測し、相転移は電荷秩序の可能性を指摘した。GdB_6の反強磁気秩序を明らかにするため放射光X線非弾性散乱実験を行い、Gdイオンモードと他の自由度(Gd磁気モーメントおよび伝導電子)との強い結合が存在することを明らかにした。カゴ状物質におけるゲスト原子の巨大振幅局所原子振動は、高温の熱伝導率抑制や低温の量子トンネリング現象と関係しているとされ、この本質を解明することは基礎科学のみならず応用においても極めて重要である。本研究では様々な分光学的手法により、以下の研究成果を得た。(1)藤:単結晶試料Ba_8Ga_<30>Sn_<16>のNMR実験に成功し非中心振動で緩和率の異常を観測した。1-2-20型カゴ状物質のNMRより、協力的ヤンテラー効果による構造相転移の可能性を指摘した。(2)鈴木:Sr_8Ga_<15>Si_<30-x>Ge_xにおいて,超音波弾性率C_<44>のソフト化がゲスト原子の非中心振動に起因することを明らかにした。CeRu_2Al_<10>の超音波実験では、相転移が電荷等の全対称表現が関与する秩序である可能性を指摘した。1-2-20型カゴ状物質の超音波測定から構造相転移がバンドヤンテラー効果に起因することを明らかにし、PrIr_2Zn_<20>の0.11Kの相転移が反強四極子秩序であることを明らかにした。(3)宇田川:ラマン散乱実験によりBa_8Ga_<16>Ge_<30>における格子熱伝導率の抑制は非中心距離と関係していることを明らかにし,非中心による電気双極子相亙作用の大きさを実験的に評価した。一方,Ba_8Ga_<16>Sn_<30>では,非中心回転運動だけで,量子トンネル効果は生じていないことを得た。(4)筒井:Eu_3Pd_<20>Ge_6においてEuの価数が結晶学的サイトごとに揺動していることを明らかにし、また、宇田川とともにYB_6の超伝導がYの非調和振動モードである可能性を見いだした。(5)李:クラスレートにおいて中心振動ではフラットフォノン分散を観測し、非中心振動では電子一格子相互作用に起因する波数依存性をもつフォノン分散を観測した。(6)岩佐:スクッテルダイトRT_4Sb_<12>(R=Ce,Pr及びT=Ru,Os)におけるR原子振動を観測し、非調和的振動に関しキャリアーの違いの観点から整理を試みた。
子育て中の母親および父親における学びと地域の教育力に関する研究

一点目は、子育て中の母親(乳幼児の母親)を対象としたアンケート調査の分析を実施し、「子育て中の母親の学びのニーズ」と「子育てを通じた自己成長と葛藤」に関する認識の内容の一端が、次の通り明らかになった。現在子育て中の母親は、世代間の子育ての知恵や技術の継承というよりは、専門家や研究者あるいはその分野の第一人者からの知識や技術等の獲得を求める傾向があり、さらには、子育てに関して自分より少し先を歩んでいる先輩保護者からの実践的な助言を必要としている。さらには、単独で学習機会に参加するのではなく、パートナーと一緒に学習機会に参加したいと考える者が多い。パートナーと共に学習機会に参加するためには、それが可能となる「土日など休日の午前16時」に開催される学習機会へのニーズが高く、学習中は子どもの居場所が確保されることが求められる。加えて、学習スタイルに関しては、じっくり回数や時間を重ねて学びを深めていくものではなく、「1回の単発講座」を志向していることが浮き彫りとなった。その要因について、本調査の回答者の半数以上が有職者であるため「自由な時間」に制限があり、仕事と育児の両立に悩み、「自由な自分自身のための時間」の捻出に苦慮している葛藤が見て取れたことが挙げられる。二点目は、「地域の教育力」をつくるうえで、一定の役割を担っている人々が現在までに経験してきた学習の機会と内容を明らかにするため、インタビュー調査を行った。インタビュー調査の対象者は、自分自身の子育ての経験(PTA活動等)を通じて、「地域の教育力」の構築に関わっている学校運営協議会の委員、自分自身の子育ての問題を地域社会の子育ちや子育ての問題につなげた活動を展開しているNPOのメンバー、「子ども食堂」や貧困家庭の母親支援事業を実施するNPOのメンバーである。1当初は研究一年目には、インタビュー調査を実施することが難しいと予測していたが、3件(詳細は【研究実績の概要】を参照)のインタビュー調査と資料収集を実施することができた。2アンケート調査から得られたデータの整理と若干の分析を実施することができた。3研究計画に挙げた子育て中の母親を対象としたワークショップについて、初年度はその企画立案を行い、次年度以降に実施予定である。(下記の番号は、【現在までの進捗状況】に対応しています。)1実施済みの3件のインタビュー調査から得られたデータを分析し、そこから得られた新たな課題を検証する。2アンケート調査の分析を進める。この分析の視点は、子育て中の母親の「仕事の満足度」、「生活の満足度」と「学びの意欲」との相関性、「学びに関する意識」について、第一子の子育て中の母親、第二子以降の子育て中の母親との比較、等である。3子育て中の母親を対象としたワークショップを実施する。このワークショップでは、参加者が自分自身の生き方を省察することができる機会とするよう、そのための条件を整備する工夫を施す。ワークショップの内容を分析する。

この分析の視点は、子育て中の母親の「仕事の満足度」、「生活の満足度」と「学びの意欲」との相関性、「学びに関する意識」について、第一子の子育て中の母親、第二子以降の子育て中の母親との比較、等である。3子育て中の母親を対象としたワークショップを実施する。このワークショップでは、参加者が自分自身の生き方を省察することができる機会とするよう、そのための条件を整備する工夫を施す。ワークショップの内容を分析する。データ分析用のパソコンを購入する予定だったものの、当該年度には購入しなかったため。次年度に購入予定である。
自己炎症性疾患の原因タンパク質であるPSTPIPsの細胞運動における役割

PSTPIP2がファゴサイトーシスを負に制御するタンパク質であることを明らかにした。PSTPIP2はファゴサイトーシスの際、未熟なアクチンカップに局在し、その部位でアクチン重合を抑えることによりファゴサイトーシスを制御していることが示唆された。またPSTPIP2の未熟なカップへの局在はPSTPIP2の脂質結合能に依存的であった。またPSTPIP2はファゴサイトーシスの際にチロシンリン酸化されそのリン酸化によりカップからはずれることが分かった。この結果、PSTPIP2はファゴサイトーシスのネガティブレギュレーターであり、その活性はチロシンのリン酸化により制御されていることが明らかとなった。1,ウエスタンブロット法により、PSTPIP1, PSTPIP2にそれぞれ特異的な抗体が得られたことを確認した。またこれらの抗体はタイターが高く、内在性のタンパク質を検出できた。2, PSTPIP1, PSTPIP2を細胞に発現させると、細胞膜でアクチンと共局在することが分かった。これらのタンパク質の機能は細胞膜上のアクチン細胞骨格に関与することが示唆された。3, PSTPIP1,2のリコンビナントタンパク質を精製し、リポソーム共沈法により膜結合能生を検討したところ、これらのタンパク質は直接膜に結合することが分かった。さらに膜変形作用があることを確認した。4,内在性のPSTPIPsをノックダウンし、マクロファージの細胞運動、浸潤能に影響があるかどうか調べたが、実験の技術的な問題により確認できていない。そこでマクロファージのPhagocytosisにおける影響を調べた。その結果PSTPIP2をノックダウンしたとき、Phagocytosisが非常に亢進していることが分かった。今後の展望本年度の実験により、PSTPIPsのマクロファージの運動能における影響は上記の理由により確認できていないが、PSTPIP2がPhagocytosisに関与している可能性が強く示唆された。PSTPIP2は自己炎症性疾患に関与しており、マウスのモデルにおいて、PSTPIP2の発現低下により自己炎症性疾患様の症状を示すことが報告されている。Phagocytosisは炎症反応と密接に関わっており、PSTPIP2のPhagocytosisのおける機能を解明することにより自己炎症性疾患の原因と発症機構が明らかになる可能性がある。前年度の研究によりPSTPIP2をノックダウンするとPhagocytosisが亢進することが明らかとなったので、その分子メカニズムを解析した。1. PSTPIP2はphagocytosisの際、未熟なphagocyticcupのみに局在することから、cup形成におけるアクチン重合を負に制御していることが示唆された。2.マクロファージにphagocytosisを誘導するとPSTPIP2のチロシン残基がリン酸化されることが分かった。またそのリン酸化はSrcファミリーに依存することが明らかとなった。3.次にPSTPIP2のリン酸化を阻害する変異体を作製し、細胞内局在を野生型と比較したところ、変異体のcupへの局在が増えていることが分かり、PSTPIP2はリン酸化によって細胞膜から解離することが示唆された。4.次にPSTPIP2をノックダウンしたマクロファージに野生型、各種変異体(脂質に結合できない変異体、リン酸化されない変異体、リン酸化状態をミミックした変異体)を発現させレスキュー実験を行った。その結果PSTPIP2がphagocytosisを負に制御するためには脂質に結合してcupに局在すること、またそのリン酸化はPSTPIP2を細胞膜から解離させ、phagocytosisを誘導するために必要であることが示唆された。5. PSTPIP2はチロシンホスファターゼであるPTP-PESTファミリーに結合することが分かっているがその役割は不明である。そこでPTP-PESTに結合できない変異体は作製し、レスキュー実験を行ったところ、PSTPIP2とPTP-PESTの結合はphagocytosisを負に制御するために重要であることが分かった。本年度の結果より、PSTPIP2がphagocytosisを負に制御するメカニズムの一端を解明することができた。このことにより、自己炎症性疾患の原因の一つはphagocytosisの亢進であることが示唆された。
リスクリテラシー育成モデルに基づく学校安全教育カリキュラムマネジメント

1児童向けのリスクリテラシー育成教材の作成小学校低学年中学年を対象とした安全に関する内容,すなわち交通事故,家庭内での事故,自然災害(大雨,雷,竜巻,地震,津波,火山噴火など),犯罪被害など身近な課題を取り上げて,事件・事故・災害の知識に関する学習に加え,自分自身がこれらのハザードによって被害を受けるリスクについて考え,対応できる内容についてまとめた。この成果は,児童らが出遭うであろう場面のイラストを付け加え,できるだけ視覚から学べるように工夫し,「こどもぼうさい・あんぜん絵じてん」としてまとめて発刊した。また動画で安全について学べる「パワポ絵本どこがあぶないのかな?」も開発し,刊行した。2精神疾患に対するリスク認知・ベネフィット認知に関する調査20代男女2000名を対象として2018年7月にweb調査を実施した。調査内容は統合失調症に関する知識問題,防護動機理論に基づく項目,精神科受診意図項目,パブリックスティグマ尺度,セルフスティグマ尺度,自身もしくは知人の精神健康上の治療経験の有無などである。精神科受診意図項目は精神疾患の初期症状とその後の統合失調症の症状を想定した二部構成のビニエットを用いて,早期受診意図と受診意図を調査した。自身もしくは知人に精神健康上の治療経験がある場合は知識,リスク及びベネフィット認知,受診意図が高まることが明らかとなった。スティグマは直接的には精神科受診意図に影響しないが,リスク及びベネフィット認知を介して影響を及ぼす可能性が示唆された。1年目に成果を刊行も含め複数発表することができた。また比較的大きな対象で調査を実施することができた。今後は調査結果の分析,論文化も進めていく。2019年度にはリスクリテラシー育成を踏まえた安全教育のカリキュラムマネジメントを中心に研究を進めていく。同時にリスクリテラシーと関連が深いニューメラシーの研究にも取り掛かる予定である。予定していた旅費が生じなかったことから未使用分が生じたが,これらは2019年以降に学会発表の旅費と大規模調査で使用する予定である。「パワポ絵本どこがあぶないのかな?」(CD-ROM,少年写真新聞社)を発刊した。
大陸棚縁辺部における中層および底層混合層の形成過程に関する研究

1993年8月5日7日及び1994年8月46日に、東シナ海中央部の大陸棚縁辺部において、海底付近での流速計の多層係留による流れと水温の連続測定、CTDによる水温・塩分の鉛直分布測定、MSPによるエネルギー逸散率、水温、塩分の鉛直分布測定を行い、さらに94年にはサーミスタチェーンによる水温の微細構造の変動の測定を試みた。係留系による観測では、1分間隔でデータを取得し、短い時間スケールの変動に注目した観測を行った。さまざまな時間スケールの変動成分が観測されたが、特に海底混合層内で、10分より短い時間スケールをもった変動が間欠的に起こっていることが注目された。これは成層流体中のシア-による不安定に起因するものと考えられ、海底混合層の形成に大きな役割を果たしているものと推察された。この不安定に起因する擾乱は乱れと同時に、プラント・バイサラ周波数に近い、短い周期の内部波も生起させており、このような擾乱が空間的にも小さいスケールをもったものであることが推察された。しかし一方、94年に実施したサーミスタチェーンによる観測では、破波によって生じたと思われる水温の逆転構造はほとんど見られず、内部波の破波の具体的な証拠を見いだすことはできなかった。MSPによって観測されたエネルギー逸散率εの値は、中層以深では、大きいところで10^<-3>cm^28^<-3>程度であったが、係留系による乱れの大きいところとの関連は明瞭でなかった。ただ、このεの値を用いて、乱流の持続時間を見積もると、単位質量あたり10cm^28^<-2>の乱流エネルギーに対し、およそ3時間程度となる。これは係留系の観測から得られた乱れが、薄い層であるにも関わらず、比較的長時間持続することと対応しているとも考えられる。1993年8月5日から7日にかけて、東シナ海中央部の大陸棚縁辺部において、CTDによる水温・塩分の鉛直分布測定、MSPによるエネルギ-逸散率、水温、塩分の鉛直分布測定を行い、またそれに並行して電磁流速計を6層に係留して流向流速と水温の連続記録を得た。観測点付近では海底から10m前後のところに躍層が形成されており、海底混合層の厚さは薄かった。また、その躍層の上には中層混合層ともいえる厚さ2030mの密度勾配の小さい層が形成されていた。この中層混合層におけるエネルギー逸散率の大きさは非常に大きく変動しており、表層混合層と同程度の大きさになっているときと、それより2オーダーも小さくなっているときとが観測された。これは表層混合層で常に乱れが大きいのとは対照的に、中層混合層では鉛直混合を助長する乱れは間欠的に起こっていることを示唆するものである。また、CTDによる観測時に海底近くの層から採水した海水を濾過して得た懸濁物量のデータからは、海底混合層付近での懸濁物量とエネルギー逸散率とが対応していることを示唆する結果も得られている。一方係留計による測定では、さまざまなスケールの変動成分が観測された。2030分程度の周期を持った変動が頻繁に観測され、これは内部波によるものと考えられる。また、10分より短い時間スケールを持った変動も観測され、これは波の形にはなっておらず、短いスケールの乱れによるものと考えられるが、この変動が特に海底に近い層では、潮汐周期の変動に対応している傾向も認められ、海底混合層の形成について考える上で興味あるデータである。

1994年8月4日から6日にかけて、東シナ海中央部の大陸棚縁辺部において、CTDによる水温・塩分の鉛直分布測定、MSPによるエネルギー逸散率、水温、塩分の鉛直分布測定、さらにサーミスタチェーンによる水温の微細構造の変動の測定を試みた。またそれに並行して電磁流速計を6層、アーンデラ流速計を2層(うち1層は欠測)に、それぞれ6m間隔に係留して海底直上部における流向流速と水温の連続記録を得た。観測点付近では海底から40m前後のところに躍層が形成されていた。また、前年度観測された中層混合層は、今回の観測では明瞭ではなかった。係留系による観測では、さまざまなスケールの変動成分が観測された。海底付近で比較的強い南西向きの平均流が観測され、斜面域の海底混合層では、黒潮と反対方向の流れであることが注目される。1993年8月の観測と比較して、海底混合層内の乱れは大きかった。海底付近で比較的強い流れがあったことに関連していると考えられるが、1993年と同様、内部波の砕波によると思われる乱れもしばしば観測された。しかし一方、サーミスタチェーンによる観測では、砕波によって生じたと思われる水温の逆転構造はほとんど見られず、内部波の砕波の具体的な証拠を見いだすことはできなかった。MSPによって観測されたエネルギー逸散率εの値は、中層以深では、大きいところで10^<-3>cm^2s^<-3>程度であったが、係留系による乱れの大きいところとの関連は明瞭でなかった。ただ、このεの値を用いて、乱流の持続時間を見積もると、単位質量あたり10cm^2s^<-2>の乱流エネルギーに対し、およそ3時間程度となる。これは係留系の観測から得られた乱れが、薄いそうであるにも関わらず、比較的長く持続することと対応していることも考えられる。
情報理論の解析的研究

この一年間に亘る研究成果について述べる.理数科学を対象とする領域は多様であるが,その中で情報科学と関連のあると考えられる分野に焦点を当て,それを解析的,特に函数解析や確率解析の手法を用いてできるだけ統一的に展開した.つまり,多様な分野を横に結ぶ“Key"となる概念を見い出し,それによって統一的に様々な分野を扱い,具体的に次のような内容の研究を行なった.1.情報理論の基幹であるエントロピ-理論を解析的,確率論的,量子論的に展開し,量子制御通信過程における誤り確率の数学的な一般式を導き,光パルス変調方式の効率を数理的に調べた.2.遺伝子配列の整列化,相互エントロピ-を用いた生物の類縁度の定式化により系統樹を作成し,遺伝子の情報論的取り扱いの有用性を示した.3.一般量子系の状態に対して,幾つかのフラクタル次元,及び量子εーエントロピ-を定式化し,それの具体的な力学系への応用を議論した.4.最近のス-パ-コンピュ-タの発達と数式処理のソフトウェアの発展を利用して函数値の高速かつ精密な算法を情報理論的見地から再検討し,組合せ最適値問題や非線形計画法などで利用可能な新しい計算手法を開発するための基礎的研究を行なった.5.デジタル回路網におけるバ-スト型のトラフィック問題を待ち行列モデルを使って解析し,光通信における通信路や交換機バッファ-の容量,誤り確率等の最適値問題を数理的に研究した.6.解がカオス的に境界に漸近する力学系において,境界が存在する相空間上の位相的エントロピ-のパラメ-タ-依存性について調べた.7.ニュ-ラル・ネット及びシミュレ-ティッド・アニ-リングについて数学的に厳密に定式化を行なった.特に,ニュ-ラル・ネットを用いた最適値問題の解法における解の安定性を保障する幾つかの結果を得た.この一年間に亘る研究成果について述べる.理数科学を対象とする領域は多様であるが,その中で情報科学と関連のあると考えられる分野に焦点を当て,それを解析的,特に函数解析や確率解析の手法を用いてできるだけ統一的に展開した.つまり,多様な分野を横に結ぶ“Key"となる概念を見い出し,それによって統一的に様々な分野を扱い,具体的に次のような内容の研究を行なった.1.情報理論の基幹であるエントロピ-理論を解析的,確率論的,量子論的に展開し,量子制御通信過程における誤り確率の数学的な一般式を導き,光パルス変調方式の効率を数理的に調べた.2.遺伝子配列の整列化,相互エントロピ-を用いた生物の類縁度の定式化により系統樹を作成し,遺伝子の情報論的取り扱いの有用性を示した.3.一般量子系の状態に対して,幾つかのフラクタル次元,及び量子εーエントロピ-を定式化し,それの具体的な力学系への応用を議論した.4.最近のス-パ-コンピュ-タの発達と数式処理のソフトウェアの発展を利用して函数値の高速かつ精密な算法を情報理論的見地から再検討し,組合せ最適値問題や非線形計画法などで利用可能な新しい計算手法を開発するための基礎的研究を行なった.5.デジタル回路網におけるバ-スト型のトラフィック問題を待ち行列モデルを使って解析し,光通信における通信路や交換機バッファ-の容量,誤り確率等の最適値問題を数理的に研究した.6.解がカオス的に境界に漸近する力学系において,境界が存在する相空間上の位相的エントロピ-のパラメ-タ-依存性について調べた.7.ニュ-ラル・ネット及びシミュレ-ティッド・アニ-リングについて数学的に厳密に定式化を行なった.特に,ニュ-ラル・ネットを用いた最適値問題の解法における解の安定性を保障する幾つかの結果を得た.
燃焼中の固体可燃物上のフェロセンの挙動に関する研究

本研究で申請した設備の示差熱・熱重量同時測定装置を購入し、燃焼抑制効果を有すると見込まれる固体の化学物質について熱分析を実施した。当初は申請したとおり、鉄化合物であるフェロセンを対象として考えていたが、フェロセンは実験室規模の小規模火炎に対して放出している段階では消火効果を発揮できていたものの、消火剤メーカーの実験施設で、ある程度規模の大きい通常の消火器の検定に使用される火炎に対してはうまく消火効果を発揮できないことが明らかとなった。これは、本研究の申請書でも記述しているとおり、粉末が小さすぎると火炎に到達できないため、消火器に充填して使用するにはある程度の粉末粒径を必要とすることによると考えられる。そこで、現状ではフェロセンより消火効果の大きいフェロセン誘導体や他の金属化合物に探索範囲を広げて消火効果を有する金属化合物を探索している段階である。フェロセン誘導体については合成する必要があり、合成できた物質を同定するためにも購入した熱分析装置は有用である。消火効果がフェロセンよりも高そうな有望な物質としてはフェロセン誘導体などが考えられ、消火能力について検討を始めている。また、本研究とは直接の関連はないが、フェロセンについても、消火剤として消火器から放出した場合に、空中に均一に分散できればより強力な消火効果を発揮できるものと考えられ、水中にフェロセンを均一に分散した水溶液をウォーターミストとして放出する方法についても検討を進めている。示差熱・熱重量同時測定装置を購入し、目的とする固体消火剤の熱分析を行えるようになった。当初考えていたフェロセンについては、実験室規模では顕著な消火効果を発揮し、実用に足るものと考えていたが、ある程度実用に近い規模では満足に消火効果を発揮できないことが明らかとなった。元々の計画でもフェロセンの消火効果を検討した後に他の類似金属化合物についても検討する予定であったが、早めにフェロセンについての検討を切り上げ、他の類似金属化合物の検討に移ることとなった。提案した研究内容を若干スキップした感はあるが、実用に向けては順調に研究が進んでいるものと考えている。粉末消火剤については、現状使用されているリン酸水素アンモニウムにはリン鉱石の枯渇あるいは価格高騰のリスクがあることが問題となっている。本研究で取り上げたフェロセンは資源が豊富にある鉄を基材としたものであり、低価格かつ安定的に供給できることがメリットとして挙げられる。フェロセンは実規模での消火効果が期待通りではないことが分かったが、類似の構造あるいは類似の化学的性質を有する金属の化合物を探索することにより、フェロセンよりさらに消火効果が大きく、実用に足る物質の探索を進める。