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ラジカル反応対における分子間相互作用

本研究の目的は、ラジカルのように化学的に活性な分子種が関与する分子間相互作用を、高分解能分光法を駆使することによって解明し、ラジカル反応の微視的過程の詳細が迫ろうとするものである。具体的には、最も基本的なラジカルであるOHもしくはSHと原子や分子とが結合して生成する分子錯体を取り上げ、回転スペクトルの測定によって幾何学的構造、内部運動、結合性について分光学的に明らかにすることを目指した。測定法としては、ラジカルの前駆体であるH_2OやH_2Sを希ガス中に希釈した試料を、超音速ジェットとして噴出しながらパルス的に放電することによってラジカルを含む分子錯体を生成させ、高い検出感度を持つフーリエ変換マイクロ波分光法によって回転遷移を観測するという手法を用いた。原子とラジカルが結合した系としてOH-NeとSH-Arの回転スペクトルを初めて観測した。既に観測に成功しているOH-Ar,OH-KrとOH-Neの結果を比較することにより、OHラジカル周りの分子間ポテンシャルが希ガスパートナーによりどの様に変化するかを系統的に明らかにすることができた。一方、SH-Arでは見かけの遠心力歪み定数が負になるという異常が見いだされ、SHラジカルに関する分子間ポテンシャルはOHと様相が異なることが示唆される。ラジカルと分子よりなる系としてはOH-H_2OおよびSH-H_2Sのものと思われるスペクトルを観測することに成功した。スペクトルのパターンは極めて複雑で、OH,SHラジカル単体中での電子軌道・スピン角運動量の結合様式が、近傍に存在する分子の影響によって大きく変化したためであると考えられる。詳細は現在解析中であるが、OH+H_2O→H_2O+OHのような基本的なラジカル反応と直接対応する系において、近接する分子によるラジカルの電子状態の変化を分光学的に検証した初めての研究例である。
物体認知における視覚的短期記憶容量に着目した計算論モデル

昨年度行った心理物理実験結果を基に,視覚的短期記憶における三次元基本図形の照合過程に基づく物体判別の数理モデルを構築した。具体的には,Recognition-By-Component(RBC)理論に基づく構造照合モデル(Hummel & Biederman, Psychol.Rev.,99:480-517,1992;Stankiewicz & Hummel, Proc.18th Annual Conference of theCognitive ScienceSociety,254-259,1996)に,認識に使用できる基本図形の数という視覚的短期記憶の記憶容量の概念を追加し,実験パラメータによる物体認識結果の相違の説明を試みた。使用できる三次元基本図形パターンの数を1,3,5個と変化させた場合,正答率のデータに対して,視点に依存しない物体認知をよく再現できるのは3個の場合であった。心理物理実験では,基本図形の呈示数を実験パラメータとし,正答率および回答時間との関係を分析することで,200ミリ秒という呈示時間に対する視覚的短期記憶の記憶容量が,基本図形を単位として3個以内であることが示唆されており,本研究の成果は,それを裏付けるものである。こうした成果については,2005年11月に台北で開催された神経回路モデルに関する国際会議International Conference on Neural Information Processing(ICONIP2005)において発表を行った。視覚刺激の呈示時間と視覚的短期記憶容量との関係,および視覚刺激の種類(日常的によく見る物体や幾何学的図形)と視覚的短期記憶容量との関係についても,心理物理実験により解析を進めていたが,現在のところ,新たな知見が得られるところまでは到達しておらず,今後,詳細な検討が必要であると考えられる。まず,視覚刺激の高速逐次呈示による三次元物体判別課題を基に,視覚的短期記憶の「記憶容量」について,定量的な解析を行った。具体的には,被験者に対して有効視野内に15個の三次元基本図形パターンを呈示し,マスキング後に呈示される基本図形が,マスキング前の呈示物体群の中に含まれていたか否かを,正確かつできるだけ速く回答するように教示し,正答率および回答時間を測定した。その際,マスキング後に呈示した図形の視点は,マスキング前よりも0度もしくは60度奥行き方向に回転させた。実験結果として,呈示図形数の増加に伴い,回答時間は増加し,正答率は減少した。しかしながら,その傾向は一定ではなく,図形数が3個を境に分かれることが示唆された。次に,観察者の視点によって変化しない対象物中心座標系で記述される表現を考え,物体を構成する基本立体図形を用いた視覚的短期記憶の数理モデルによって,心理物理実験結果を説明することを試みた。まだ,上記の実験結果をシミュレートするには至っていないが,過去の心理物理実験結果と,数理モデルによる数値シミュレーション結果とを比較したとき,モデルが認識に使用できる図形数を3個に制限した場合が,最もよく実験結果を再現できていた。我々の身の回りにある物体は,23個程度の基本立体図形を用いることで,観察者の視点に依存しない認識が十分可能な表現が得られることが知られている。このことからも,ここまで得られた視覚的短期記憶容量の上限に関する結果は妥当であると言える。
言語とコミュニケーションスキル発達の生態学的基盤としての環境の記述

乳児の前言語的発声が、養育者と物を含む家庭の環境でいかに発語・発話という形態へ変容し、言語が立ち上がるのかという言語発生の問題に、「養育者による支援的な関わり」と「乳児による探索的・遂行的な物への関わり」に焦点を当ててアプローチした。生後6カ月齢2歳にある乳児と母親とのやりとり場面のデータを取得し、母子の物を介したやりとりについて、1)母子双方の行為と発話の連続的な展開、2)物の配置変化を伴う展開、3)両者による協同の展開の詳細を調べた。母親の働きかけ,乳児の自発的行為、物の配置変化の制約、協同の多様なパターンなどが示され、家庭という発達環境に潜在する資源が記述された。本研究は、母子の物を介したやりとりを分析することで乳児の言語的体験要素を抽出し、その成果を言語とコミュニケーションスキル発達の生態学的基盤となる環境の記述に発展させることを目的としている。初年度の平成23年度に引き続いて、前言語期にある乳児と母親との家庭でのやりとり場面の発話と行為について観察調査した。対象母子3組の調査は、それぞれ乳児が624カ月齢のそれぞれの月に一回の計19回分を行う計画で、平成24年度末までに3組の母子について乳児24ヵ月齢までの調査を完了し、全て月齢でのデータを収集することができた。それと並行して、このうち一組の母子の縦断データについて二つの分析を行った。一方の分析では、610カ月時の母子やりとりに「繰り返し生じる物の配置変化」イベントに着目し、積み木を「積み上げ」ては「崩す」イベントを抽出して詳細に検討した。いずれの月齢でも、母親が「積み上げ」た積み木に乳児が手で接触して「崩す」展開がほとんどであるが、「崩す」後の乳児の焦点が、「崩す」ことで生じた新たな物の配置に向かうことから、母親が再び「積み上げ」たものを崩すことへ移っていた。こうした日常的な母子やりとりの持続の変化が、乳児の言語獲得に如何に関わっているのかが今後の検討課題である。もう一方の分析では、生後1012カ月時の母子の相互行為過程を分析し、乳児の発声・発語を促進する展開パターンを抽出した。前年度に行った同じ母子の69カ月時の分析では、密着した母子一体の行為から、互いの身体とその動きが分離した行為へと移行が主な変化であったが、10カ月以降では、乳児の自発的な玩具操作に対して母親が手を出さすに言及する発話を行う場面などがあり、互いの行為の分離の延長上で相互行為に発話がからむ機会が増大することが示唆された。両分析の成果は、7月に開催された日本生態心理学会第4回大会で発表された。平成24年度末までに調査が完了した母子3組を対象とした乳児が624カ月齢までのデータをもとに、以下の二種の分析作業を進展させた。一方の分析では、前年度にすすめた610カ月時の母子やりとりにある「繰り返し生じる物の配置変化」イベントの分析を16カ月まで拡張し、各月の観察セッションで母子の扱った積み木の「積-崩イベント」の生起の仕方について検討した。この期間を通して、イベントにおける母子の役割の変化が認められた。すなわち、前半には、子は母に促されて「崩」を生起させる行為者であったが、後半ではより複雑な「配置換え」のための手段として「崩」を生じさせるなどの変化があった。イベントに伴う母の「声掛け」は、後半になるにつれて「積」「崩」どちらについても減少した。もう一方の分析では、母子の相互行為の展開パターンに関する分析をすすめ、生後1214カ月時の「協同」展開に着目して、母子双方の行為による展開を調べた。生後12カ月時には、母親の働きかけを契機としながらも乳児は自発的に行為し、それに母親が言葉をかける展開があり、生後13、14カ月では、行為の同調、支援、分業の形式で、単発的だった乳児の行為が時空間的に広い見通しで行われていた。さらに、協同イベントへ乳児の行為がいかに貢献しているかを調べるために、生後13カ月時の母子による音の共演イベントを詳細に分析した結果、乳児は流れるメロディに応じて積極的に音をだし、それを母親の介入する音で整える仕方が主な協同の展開の仕方であった。尚、本研究の補助事業期間延長承認申請が認められ、分析と理論的検討作業の一部を次年度に持ち越した。

この目的、及び研究実施計画に沿って、平成23年度は、前言語期の乳児のいる協力家庭への観察調査を開始し、取得したデータの一部について試行的な分析を行った。募集に応じた3組の母子について、それぞれの乳児の生後624カ月の期間に毎月一回のペースで調査者が家庭を訪問し、母子やりとり場面の観察調査を行った。各8分間の3セッション、すなわち、母子の家庭にある玩具や絵本を用いてふだんと同様の仕方でやりとりを行うセッション1、調査者の用意した数種類の玩具のいずれかでやりとりを行うセッション2、玩具セットと共に配した7冊の絵本のいずれかを用いてやりとりを行うセッション3をこの順番で小休止をはさんで行っている。なお、玩具セットは、振ると音が鳴るもの、積み木、車、絵合わせ、木の人形とぬいぐるみから構成したものである。当年度末までに、母子3組の生後612カ月の観察データを取得した。このうち一組の母子の生後69カ月の縦断データについて、以下の3通りの分析を行った。1)母子の相互行為過程を分析し、乳児の発声・発語を促進する展開パターンを抽出した。各月齢の相互行為には特有の展開パターンがあり、この期間の母子相互行為には、乳児の発声自体よりも、物、行為、事象と共起する「声」を聴く・予期することを促進する作用があること示唆した。2)「繰り返し生じる物の配置変化」によるイベントが、母子相互行為を構造化することに関わっていることを、積み木の積み上げ-崩しを繰り返す場面について具体的に描写した。3)言語と一体に発話行為をなすとされる自発的ジェスチャーの原初的な現れについて、観察データをもとに検討した。本研究は、母子の物を介したやりとりを分析することで乳児の言語的体験要素を抽出し、その成果を言語とコミュニケーションスキル発達の生態学的基盤となる環境の記述に発展させることを目的としている。研究期間満了となる平成25年度末まで、対象母子3組についてそれぞれの乳児が生後624カ月の期間に収集した母子やりとり場面の映像データについて、母子双方の発話と行為のコーディング作業をすすめたが未完了となり、補助事業期間延長承認申請が認められた平成26年度に、残されたコーディング作業を行った。発話と行為のコーディング作業において、前年度の作業をもとに追加された新たな観察カテゴリーのコーディング作業を推進した。この作業は母子の行為と発声の隣接的な順序展開を調べるもので、個々の母親の発話に対して、母親の行為、乳児の行為、乳児の発話の3点が「直前」、「同時」、「直後」、あるいは、3つのタイミングにまたがる「連続」で起こっているかをコーディングした。以上をもって、延長期間における研究活動を終了した。発達心理学3カ年の研究計画のうち、平成24年度末までに前年度半ばに開始した母子の家庭での観察調査を完了する計画であったが、当初の計画通りに調査をすすめ、全てのデータ収集を完了することができた。分析作業では、本年度当初までに得られた生後1012カ月のデータをもとに、母子のやりとりに関する二種の様相、すなわち、「発声・発話と行為の展開」と「やりとりに伴う物の配置変化」について、それぞれ分析を試み、その成果をまとめ、7月に開催された日本生態心理学会第4回大会において2件の学会発表を行うことができた。一方、「言語とコミュニケーションスキル発達の生態学的基盤となる環境」についての理論的検討については、収集した全データの分析結果をふまえる必要があり、その作業は、最終年度の平成25年度の大きな課題である。
近世中期漢詩総集『大東詩集』についての総合的研究

1,前年度までに確認整理した『大東詩集』伝本8種、即ち都立中央図書館蔵加賀文庫本、中之島図書館蔵石崎家旧蔵本、龍谷大学図書館蔵写字台文庫三冊本、同一冊本、尼崎市立地域研究史料館蔵堀江家蔵書本、内藤記念くすり博物館蔵大同薬室文庫本(以上天明二年版三巻本)、臼杵図書館蔵稲葉家旧蔵本(以上天明二年版七巻本)、早大図書館本(寛政十一年版七巻本)に加えて、本年度は、新たに目録などで所在が明らかになっていた伝本のうち、東北大学図書館蔵狩野文庫本、宮城県立図書館蔵本、福岡大学図書館蔵中野文庫本(写本)を確認し調査した。以上で、現在確認できた11種の伝本のすべてを、実見または複写によって確認調査した。2,前年度までに作成した『大東詩集』電子化テキスト(寛政十一年版七巻本・早稲田大学図書館蔵本西村宗七版)をベースに、他の伝本との所収詩人および作品の照合を行った。刊行事情を考察するための基礎的作業であり、特に、詩人及び作品の増補過程を検討した。3,前年の計画に引き続き、『大東詩集』所収詩人の他の詩集での出現状況の照合を実施した。その際、他の漢詩総集特に『けん園録稿』や『日本詩選』等との照合を優先した。この作業の便宜のために、『けん園録稿』の電子化テキストを作成した。『日本詩選』については、当該研究者において既に作成された既存の『日本詩選』電子化テキストを利用した。また、先行の関連する研究成果との照合等の研究の便宜を図るため前年度に作成した「『大東詩集』詩人姓名」の翻刻及び「詩人名索引」を利用した。4,文学史的研究の第一として、『大東詩集』所収詩人266名(「『大東詩集』詩人姓名」)について、伝記的研究を開始した。本研究は、基礎的研究と文学史的研究の2つの方法よって実施するこことしている。だい2年度は基礎的研究のうち、第一には、『大東詩集』の諸伝本の整理に関わる基礎的研究(方法甲)。第二には、『大東詩集』の各収録詩人の小伝・評伝についての基礎的研究(方法乙)を実施し、それをふまえての詩人の面からの文学史考察、近世中期における『大東詩集』の編纂意義等の文学史的分野の研究(方法丙)への準備をするものである。おおむね前年度の方法・作業を継続することとしている。(1)伝本研究では、『大東詩集』伝本のうち、新たに東北大学図書館蔵狩野文庫本、宮城県立図書館蔵本、福岡大学図書館蔵中野文庫本(写本)を加え、前年度の整理を補強することができた。これによって、現在確認し得る限りにおいて、『大東詩集』の伝本調査の最後段階に到達した。(2)文学史的研究では、『大東詩集』所収詩人について、巻頭収載の「詩人姓名」に基づいて詩人についての伝記的研究を開始した。(3)また、文学史的研究では他の詩集との対照が必要であるが、その便宜のために『けん園録稿』の電子化テキストを作成した。(4)『大東詩集』について、引き続き関連する先行研究の成果を収集し一部新たな資料を加えることができた。実施計画に照らして、(1)は、伝本整理の最終段階に入った。(2)(3)は、文学史的研究について具体的に開始することできた。(4)については、研究期間全体に亘って、今後も継続して発掘していく必要のあるものである。以上、計画に照らしてほぼ順調に進行している。本研究は、2つの方法で展開され、また2つの段階的な計画のもとに実施する。第一には、『大東詩集』の本文研究すなわち伝本の整理及び本文の整定である。これに基づいて、翻刻本文の原拠詩集との校合による漢詩の本文の校定と電子化テキストのという、本文研究を中心とする基礎的研究である。第二には、『大東詩集』中の各収録詩人の小伝・評伝など詩人の面からの考察、近世中期における漢詩総集編纂の意義の考察等、総じて漢詩文学史的研究である。順序としては、原則的に、研究のはじめ2年度は基礎的研究を中心に行い、後半2年度はその基礎的研究の成果をふまえて、文学史的研究を進めるものとする。2年度めの本年においては、基礎的研究に加えて、文学史的研究のうち詩人の伝記的研究を具体的に開始した。これを承けて、今後、次の点に留意して研究を推進させたい。1,『大東詩集』伝本調査はほぼ完了したが、実見調査を終えていない伝本について、実見調査を進めること。これをふまえて、最終的に伝本の系統的整理を行うこと。2,前年度までに引き続き、伝本の間における収録詩人・詩本文の異同(これは増補作品の確定)を最終確認し、『大東詩集』の校異本文を確定すること。また、これを電子化テキストに反映させること。3,前年度までに引き続き、詩作品の典拠を探索することや収録詩人の伝記的研究を進めることで、『大東詩集』の成立事情や編纂の意義を考察する基礎を固めること。特に、「詩作の場」を想定して、所収作品が製作された事情を考察すること。ひいては、本詩集が佳作を収集した詩華選であるか、あるいは別の意義を有したものか等の成立事情を考察すること。以上のほか、『大東詩集』についての新たな課題(例えば近世末から近代にかけてなど後世への影響について)などに関して、可能な限りの資料を収集すること。

1,『大東詩集』の諸伝本のうち8本を確認し整理した。『大東詩集』は、(1)天明二年版三巻本、(2)天明二年版七巻本、(3)寛政十一年版七巻本の三種類に大別することができることを確認した。(1)については、都立中央図書館蔵加賀文庫本、中之島図書館蔵石崎家旧蔵本、龍谷大学図書館蔵写字台文庫三冊本、同一冊本、尼崎市立地域研究史料館蔵堀江家蔵書本、内藤記念くすり博物館蔵大同薬室文庫本の6種、(2)は臼杵図書館蔵稲葉家旧蔵本、(3)は早稲田大学図書館本を調査した。完本である七巻本のうち、寛政十一年版が最も多数の詩人及び作品を収録していることを確認した。2,以上の他、目録などで所在が明らかになっている伝本は、東北大学図書館蔵狩野文庫本、宮城県立図書館蔵本、福岡大学図書館蔵中野文庫本(写本)があることを確認し、現在調査可能な対象伝本を確定した。3,『大東詩集』の寛政十一年版七巻本を用いて、『大東詩集』の電子化テキストを作成した。底本は、早稲田大学図書館蔵本西村宗七版を用いた。寛政十一年版は、現在のところ、早稲田大学図書館蔵の当該伝本のみが確認できた。4,『大東詩集』巻頭の「詩人姓名」の翻刻を行い、詩人名一覧を作成した。底本は、上記早大図書館蔵七巻本を用いた。従来の研究成果をふまえて、『大東詩集』詩人の伝記的考察を一部開始した。その際、他の漢詩総集『けん園録稿』や『日本詩選』等との照合結果及び『改訂増補漢文学者総覧』や『近世漢文学者伝記及び著述集成』等の先行の関連する研究成果との照合等、研究の便宜を図るため作成した「『大東詩集』の「詩人姓名」」の翻刻について、「詩人名索引」を作成した。本研究は、基礎的研究と文学史的研究の2つの方法よって実施するこことしている。本年度は基礎的研究のうち、第一には、『大東詩集』の諸伝本と漢詩作品に関わる基礎的研究を、第二には、『大東詩集』の各収録詩人の小伝・評伝についての基礎的研究を実施し、それをふまえての詩人の面からの文学史考察、近世中期における『大東詩集』の編纂意義等の文学史的分野の研究へと発展させるものである。基礎的研究では、『大東詩集』各種伝本や関連資料の収集をした。(1)『大東詩集』伝本の所在確認と調査し、(2)それらを、天明二年三巻本・天明二年七巻本・寛政十一年本の3種に整理した。(3)その結果をふまえて、寛政十一年本が最も多数の詩人及び作品を収録する本であることを確認した。(4)またこれに基づいて、寛政十一年版の早稲田大学図書館蔵本を底本として、『大東詩集』の電子化テキストを作成した。文学史的研究では、(5)『大東詩集』所収詩人について、巻頭収載の「詩人姓名」を翻刻し「詩人名索引」を附して、詩人についての系統的・伝記的研究の基礎資料を作成した。(6)『大東詩集』と関連する他の漢詩集について一部を収集し、併せて『大東詩集』については、直接これを対象とする先行研究はないが、関連する先行研究の成果の収集を開始した。、実施計画に照らして、以上の(1)(2)(3)は、一次的な研究段階としてはほぼ完了した。(4)は、一本を底本として電子化テキストを作成することは完了した。他の伝本との校合結果は、電子化テキストにはまだ反映されていない。(5)については、詩人名の一覧と検索という目的からは、ほぼ完了した。(6)については、研究期間全体に亘って、今後も継続して発掘していく必要のあるものである。以上、計画に照らしてほぼ順調に進行している。1,前年度までに確認整理した『大東詩集』伝本8種、即ち都立中央図書館蔵加賀文庫本、中之島図書館蔵石崎家
複合体としてのマントル岩石物性:試料合成・弾性測定・モデリングによる実証的研究

スティショバイトの純良単結晶の合成に成功し、X線、FTIR,EPMA等で結晶評価行った。プリセッションカメラにより結晶方位を確定し、200-500ミクロン長の直方体に整形した。高周波共振法で約20本のピークを確認し、弾性定数を決定した。マルチバッファレイヤーモデルを開発し、2次元多孔質体の空孔効果を系統的に解析し、その結果から、空孔率、空孔の扁平率、ポアソン比と実効弾性定数の間に極めてエレガントな解析式を見出すことに成功した。純良単結晶の各種物性測定データと鉱物組織観察から、鉱物集合体であるマントル岩石の巨視的物性量を拘束する実験的研究である。そのために高性能電子顕微鏡の導入を予定していた。得られた単結晶実験データに有限要素法解析を適用してマントル岩石物性量を拘束し、マントルの地震学的異方性、電気伝導度構造などの考察を行うことを計画していた。平成19年度では、高性能パソコン(64ビット、32GBRAM)、レーザー共焦点測位装置、レーザードップラー振動計などを導入した。高性能パソコンの導入により、ポロシティを含むシステムの巨視的弾性定数を見積もる研究が格段に進歩した。つまり、メモリーを増強したことにより3次元解析が可能になった。2次元では有限要素法の結果を解析的に表現する作業を進めてきたが、完全な解と確信できる解析式をいろんな場合で見出すことに成功している。本研究は最初から弾性異方性を含めて行っており、等方性の仮定を置かない複合弾性論の成果としては実質上最初のものになると自負している。レーザー共焦点測位装置は高圧装置で合成した微小単結晶のサイズは形を正確に測定するために導入した。本装置の適切な使用法を習得し明快なデータが得られるようになっている。現在、最初の結晶について形の測定をおこなっている。それが終了すると、結晶の軸だし整形をおこない、共振法測定にすすむことになる。レーザー共焦点測位装置は一般的な計測器なので本来の目的以外にも使用可能である。一つの応用として、加圧後のアンビル・ガスケットの変形を測定している。これらの知見は高圧実験方法の改善にフィードバックされ、さらには良質の高圧相鉱物単結晶合成技術として本研究計画の進展に寄与すると期待できる。レーザードップラー振動計は各種複合体の振動を直接モニターするための装置である。現在、XYステージと組み合わせて振動分布を面的に測定するシステムを開発中である。大体できているが、高速化などの改善を行っている最中である。本年度の成果は3に大別できる。(1)高周波共振法大学院生のタイトス・コレと共同で行っている研究である。約半年の時間をかけて、スティショバイトの純良単結晶の合成に成功した。試料はX線、SEH, EPMAなどの検査を行い問題点がないことを確認した。プリセッションカメラにより結晶方位を確定し、c軸方向で厚さ約400μmの試料に整形した。スティショバイトはテトラゴナルであり、c軸方向の円筒が共振法測定でもっとも有利と判断したからである。これを超音波加工機にて、円筒形に打ち抜く作業を試行錯誤的に実施中である。比較的難のあるスティショバイト試料をテスト的に打ち抜きテスト測定を実施し、共振ピークが得られていることを確認した。今後は、早急に円筒打ち抜き技術を向上させ共振法測定を迅速に進めていく予定である。(2)有限要素法による多孔質体の解析マルチバッファレイヤーモデルを開発し、2次元多孔質体の空孔効果を系統的に解析し、その結果から、空孔率、空孔の扁平率、ポアソン比と実効弾性定数の間に極めてエレガントな解析式を見出すことに成功した。本結果は論文投稿し、査読結果を待っている段階である。本成功により、このアプローチの正当性に確信がもてたので、今後は、2相系や3次元解析に系統的に発展させていく予定である。(3)含水鉱物の物性共同研究者との協力により、サーペンティンの音速と熱伝導率測定に成功した。また、タルクの熱伝導率測定も実施中である。含水鉱物は非含水鉱物と比べて特異な物性が予期され、その特異性が典型的火成活動場であるスラブにおける熱的・力学的応答を支配する可能性がある。含水鉱物の物性測定は、今展開すべき課題と認識しており、今後も共同研究者と緊密な関係を保って推進していくつもりである。本年度の研究内容を下記の4項目に纏めた。(1)EBSD結晶配向測定装置の導入と流動実験の組織観察:平成19年度に本研究費で購入予定であったEBSD装置は予算減額のため購人を断念しにが、幸い平成20年度採択の基盤研究S(代表者:桂智男)で新品のFE-SEMと一括で購入できた。蒸着装置など関連装置を本研究費で整備した。山崎・芳野を中心に流動組織観察で成果を出している。

(2)有限要素法による複合弾性論の展開:2次元多孔質体の解析から始め、予想を越えて有用な結果を得ることが出来た。現在は2次元複合体と3次元多孔質体の解析を実施中である。比較的短期間で目標を達成できると考えそいる。(3)緻密多結晶体試料の高圧合成と巨視的弾性異方性の測定と解析:CaIr03の焼結体を作成しEBSD観察と弾性的異方性を測定し、D"層の地震波速度異方性を考察する予定であったが、純良な焼結体作成に失敗し頓挫している。上記(2)と連携させて新たな展開を模索しているとろである。(4)高圧相大型単結晶の育成と単結晶弾性測定:SiO2の高圧相であるスティショバイトの大型単結晶の合成に成功し、直方体試料に整形し結晶弾性定数測定に成功した。得られた結果は従来のブリリュアン法によるものより1-2%高い弾性波速度を示唆する結果を得た。上記に示したように基盤研究Aの諸課題が-区切りついたところである。次年度は最終年度であり研究を完成に向けて進展させていくのは当然であるが、緊急性の高い新規研究課題を迅速に進展させていくために新たな研究計画を作成し基盤研究Sに最終年度申請している。現在は結果まちであるが、基盤研究Sに採択された場合には、より包括的な研究計画に転換することになる。
酸化物高温超伝導体の原子層エピタキシ-成長表面の光学的観察と成長機構の解明

YBa_2Cu_3O_x用CVD成長装置に波長780nmの半導体レ-ザ-とシリコン光検出器を組込み、基板に対して60度の角度で入射した光の反射光強度をモニタ-できるようにした。CVD原料のβジケトン金属錯体(Y,Ba,Cu)と酸素ガスはコンピュ-タ制御によりパルス供給を行なった。450°Cに加熱した(100)MgO基板上に原料を交互供給してYBa_2Cu_3O_xの成長を行ないながら成長表面の光学反射率を測定したところ、原料供給に対応して光学反射率が著しく変化することを見出した。RHEED振動に似たふるまいである。GaAs系では表面からの反射光成分は小さいので、偏光を用いてバルクからの寄与を最小限にして変調測定を行なう必要がある。ところが、本研究の場合には目視で十分に反射率の変化が認められた。反射率は過渡変化のあと各金属や酸化物に特有の定常値を示した。過渡時間は金属の種類や基板温度により変化した。どのような機構で表面吸着物質が大きな反射率変化をもたらすかは現在のところ分っていない。現在の成長条件では2次元成長ではなく3次元的な成長がおこっている。完全な一原子層ごとの成長ではないが、一パルスあたりの成長速度は0.310nmである。反射光強度のスペクトルを調べて、表面吸着物質の化学構造を特定し併せて反射率変化の機構を解明する検討を行なっている。光学反射測定はCVDにおける成長その場モニタ-法として有力であることが分った。表面の原子配列状態の監視だけでなく、結晶成長機構の解明にも新しい情報を提供することになろう。
ヒト顆粒膜細胞における特異蛋白の発現調節に関する研究

原始卵胞より成熟卵胞への発育に伴い、ヒト卵巣では顆粒膜細胞の分化・増殖が起こる。その間、卵は顆粒膜細胞に接して存在し、卵丘を形成した顆粒膜細胞と共に排卵される。排卵後には卵胞に遺残した顆粒膜細胞が黄体細胞へと分化し、妊娠非成立時には変性・退化していく。このようにヒト顆粒膜細胞は、排卵周期内で器質的かつ機能的変化を示し、それに伴い各種の生理的物資を合成・分泌することが知られている。ゆえに顆粒膜細胞は、卵の発育・成熟に直接かつ間接に影響する環境因子として、重要な役割を果たしている。近年、顆粒膜細胞から合成・分泌される蛋白が新たに発見され、その生理作用が研究されてきた。特にインヒビンとアクチビンは共通のサブユニットを有する糖蛋白で、卵および卵胞成熟への直接関与、および下垂体ゴナドトロピン分泌に対する調節作用が報告されている。しかしながら、その合成調節機序は未だ不明のままである。そこで我々はヒト顆粒膜細胞を単離し、SV-40導入による不死化顆粒膜細胞のセルラインの樹立を試みたが、不成功に終わった。そこで、ラット顆粒膜細胞培養系を用い、エストロゲンのインヒビン・サブユニット遺伝子発現に対する直接作用を検討した。その結果、エストロゲンがインヒビンα鎖遺伝子発現を抑制し、βA鎖遺伝子発現を刺激することを明らかにした。1.本年度はまず、予備実験としてラット顆粒膜細胞を用い実験を開始した。未熟ラットに妊馬血清ゴナドトロピン(PMSG)を投与し、投与後、経時的(8,16,24,32,40時間)に顆粒膜細胞を卵巣より採取した。これらの顆粒膜細胞より総RNAをグアニジン-塩酸法により抽出した。2.抽出されたRNAを逆転写酵素(RT)を用い二本鎖DNAに転換した。既に報告されているラット・インヒビンαサブユニット、またアクチビンとも共通のβAおよびβBサブユニットの塩基配列に対するプライマーを用い、DNA増幅装置によるRT-PCRを行い、各サブユニットの一部を増幅した。同時にβ-アクチンmRNAも同様に増幅し、対照とした。アガロース電気泳動法により増幅されたDNAを分離し、デンシトメーターを用い各々のバンドの濃度を測定した。β-アクチン量を基準にインヒビンα、βA、βBサブユニットの発現量を定量化した。3.その結果、PMSG投与により顆粒膜細胞における各サブユニットの発現は、経時的に増加していることが明かとなった。すなわち、PMSGがラットではin vivoにおいてインヒビン、アクチビン遺伝子の発現を刺激していることが示唆された。4.上記のRT-PCR法による定量化の信頼性を検討するため、PMSG投与後経時的に収集した大量の顆粒膜細胞よりRNAを抽出し、アガロース電気泳動を行った。これをニトロセルロース膜にノーザン・ブロット法により転写し、アイソトープにて標識したインヒビンα、βA、βBサブユニットおよびβ-アクチンcDNAを用いてハイブリダイゼーションした。その結果、上記のRT-PCR法と同様に、PMSGによる各サブユニットmRNA量の増加が観察された。以上の結果より、RT-PCR法による定量化はノーザン・トランスファーによる定量化と同等の定量性が得られることが明かとなった。顆粒膜細胞から合成・分泌される特異蛋白の生理作用を検討するため、インヒビン、アクチビンおよびフォリスタチン遺伝子の発現と、エストロゲン、プロゲステロン、タモキシフェンの調節機序を検討した。1.幼若ラットをPMSGで処理し、顆粒膜細胞を採取した。RNAを抽出し、アガロース電気泳動を行った後、ノーザン・ブロット法にてナイロン膜に転写した。インヒビンα、βA、βB、フォリスタチンRNAの塩基配列に相補的なヌクレオチドを合成し、アイソトープ(P^^<32>-ATP)で標識後、ハイブリゼーションし、各mRNAの定量化を行った。

2.インヒビンα遺伝子発現はPMSG投与後経時的に増加し、in vitroのエストロゲン添加により増加、プロゲステロン添加により減少した。エストロゲン・タモキシフェン同時添加によっても、エストロゲン作用は抑制されなかった。インヒビンβAは、インヒビンαと相反し、エストロゲン添加により減少、プロゲステロン添加により増加した。フォリスタチンは、影響を受けなかった。以上の結果より、卵巣ステロイドホルモンが、これら卵巣特異蛋白の発現調節に関与している可能性が示唆された。原始卵胞より成熟卵胞への発育に伴い、ヒト卵巣では顆粒膜細胞の分化・増殖が起こる。その間、卵は顆粒膜細胞に接して存在し、卵丘を形成した顆粒膜細胞と共に排卵される。排卵後には卵胞に遺残した顆粒膜細胞が黄体細胞へと分化し、妊娠非成立時には変性・退化していく。このようにヒト顆粒膜細胞は、排卵周期内で器質的かつ機能的変化を示し、それに伴い各種の生理的物質を合成・分泌することが知られている。ゆえに顆粒膜細胞は、卵の発育・成熟に直接かつ間接に影響する環境因子として、重要な役割を果たしている。近年、顆粒膜細胞から合成・分泌される蛋白が新たに発見され、その生理作用が研究されてきた。特にインヒビンとアクチビンは共通のサブユニットを有する糖蛋白で、卵および卵胞成熟への直接関与、および下垂体ゴナドトロピン分泌に対する調節作用が報告されている。しかしながら、その合成調節機序は未だ不明のままである。そこで我々はヒト顆粒膜細胞を単離し、SV-40導入による不死化顆粒膜細胞のセルラインの樹立を試みたが、不成功に終わった。そこで、ラット顆粒膜細胞培養系を用い、エストロゲンのインヒビン・サブユニット遺伝子発現に対する直接作用を検討した。その結果、エストロゲンがインヒビンα鎖遺伝子発現を抑制し、βA鎖遺伝子発現を刺激することを明らかにした。
植物アルカロイド生合成系の分子進化の解明と代謝工学

ケシ科ハナビシソウゲノム配列の決定ならびに、発現するRNA配列の解析により、イソキノリンアルカロイド(IQA)生合成酵素ならびに転写因子遺伝子の同定と転写ネットワーク解析を大きく進展させた。また、多様なIQA生合成系について比較ゲノム解析するとともに、ベルベリン分解菌のゲノムを解読し、ベルベリン分解酵素を同定し、IQA生合成・代謝系の分子進化に大きな知見を与えた。これらの生合成酵素遺伝子等を用いてモルフィナンアルカロイドの微生物生産系等を構築するとともに、その生産性を向上させた。また、マウス3T3-L1細胞を用いて強い脂質蓄積抑制効果をもつ13-methylberberineを見出した。植物二次代謝産物のなかで最も多様な構造と強い生理活性を示すアルカロイド、特に、最も研究が進んでいるイソキノリンアルカロイド生合成系の分子進化の解明、代謝再構築による植物細胞・微生物発酵生産系の確立と、イソキノリンアルカロイドの線虫・動物培養細胞系を用いた生理機能評価を行い、以下の成果を得た。1)ケシ科ハナビシソウゲノムの次世代シークエンサー解析によって得られた約0.47Gb(N50;約800 kB、既報のRNA配列の95%を含む)の配列情報を元に、生合成遺伝子クラスターの解析を行うとともに、イソキノリンアルカロイド生合成に関わるCYP80, CYP82, CYP719ファミリー遺伝子の特徴的増幅を明らかにした。さらに、ハナビシソウのmacarpine生合成に関与すると推定されるP450遺伝子を特定した。2)ハナビシソウのイソキノリンアルカロイド生合成系において非MYC2型のbHLHが転写調節に関わっていることを明らかにするとともに、植物種間による制御の多様性を明らかにした。また、さらなる比較ゲノム解析の材料として、ウマノスズクサ等の培養細胞系を確立した。3)微生物異種発現系によるイソキノリンアルカロイド生合成系の再構成を行い、レチクリンからstylopine、テトラハイドロベルベリンからdihydrochelerythrine、レチクリンからテバインの生合成系の再構築に成功した。4)イソキノリンアルカロイドの生理活性評価を行い、線虫とマウス3T3-L1細胞の脂質代謝における効果の違いを明らかにするとともに、その分子機能解析を行った。植物二次代謝産物のなかで最も多様は構造と強い生理活性を示すアルカロイド、特に、もっとも研究が進んでいるイソキノリンアルカロイド生合成系の分子進化の解明、代謝再構築による植物細胞・微生物発酵生産系の確立と、イソキノリンアルカロイドの線虫・動物培養細胞系を用いた生理機能評価を行い、以下の成果を得た。1)ケシ科ハナビシソウのドラフトゲノム配列情報を元に、生合成遺伝子をカタログ化し、解析することによりmacarpine生合成と関連する生合成遺伝子を同定した。転写調節ネットワーク解析を行うために、ハナビシソウから転写因子候補EcbHLH1-1,1-2の機能解析を行ない、EcbHLH1-2がサンギナリン生合成を制御していることを明らかにした。ゲノム編集を用いた相同組換え系をオウレンプロトプラスト系において確立した。2)トコン培養根、ウマノスズクサ培養細胞からの再分化系を確立し、その発現RNAの配列決定を行った。3)グリセロールからの(S)-レチクリン生産系を一部改変し、より高効率なレチクリン生産系を確立するとともに、ケシのモルフィナンアルカロイド生合成酵素遺伝子を用いて、テバイン、ハイドロコドンを生産する大腸菌培養系を構築した。レチクリンからのスタイロピン生合成系をPichia酵母において再構築するとともに、共培養系は反応に時間がかかるが反応阻害が起こりにくいことを明らかにした。4)マウス3T3-L1細胞を用いた脂肪細胞分化系においてIQAの効果を検証し、ベルベリンを上回る抑制効果を示す化合物を新たに見出した。その作用機構を検証した結果、AMPKを介した作用とともに、新奇な作用機構の可能性を示唆する結果を得た。ハナビシソウのゲノム(0.5 Gb)のうち90%以上が塩基配列解読されているが、まだ、遺伝子ネットワーク解析するに十分なゲノムの全体構造解析には至っていない。従って、連携研究者の増員による解析をすすめ、次年度におけるネットワーク解析を可能にする予定である。また、オウレン細胞におけるゲノム編集技術を確立したこと、転写因子の転写活性化機能における翻訳後修飾の機構が解明され、遺伝子ネットワークの解析基盤が充実してきている。なお、当初の予定にはなかったが、イソキノリンアルカロイドを分解する細菌が新たに単離され、その代謝系が解析できるようになってきた。従って、イソキノリンアルカロイドの代謝系の分子進化を植物界のみならず、微生物界を含めて解明することが可能になりつつある。一方、微生物によるアルカロイド生産は、アメリカのグループにタッチの差で遅れをとったが、生合成系の再構築は順調に進んでおり、より高い効率での生産を報告する論文発表もしている。次年度以降、より研究を前倒しで進めることにより、この激化する競争を勝ち抜けると期待している。I.ハナビシソウのドラフトゲノム配列情報、ならびに追加支援により解読したRNA発現情報を元にP450/OMTや転写因子などの遺伝子機能の解析を加速した。dihydrosanguinarine 10-hydroxylaseとともにdihydrochelerythrine 10-hydroxylase活性を示す分子種を同定し、CYP82ファミリーの分子進化を考察した。また、ネットワーク解析等により、BIQ生合成系におけるERF転写因子の関与を明らかにし、その成果の一部を論文発表した。

さらに、オウレンプロトプラストを用いたゲノム編集技術を確立した。II.追加支援を含めたRNA配列解析によりトコンシュート/培養根、ウマノスズクサ培養細胞/再分化シュート/塊根、ヒガンバナ緑葉/球根、ならびに、エンゴサク葉/塊茎の発現RNA配列を取得し、BIQ生合成系遺伝子のカタログ化を行うとともに、ウマノスズクサのcorytuberine合成酵素を同定した。また、イソキノリンアルカロイド(ベルベリン)分解菌の遺伝子解析により、微生物の代謝酵素(分解系)における分子進化に関する知見を得た。III.モルフィナンアルカロイドの微生物生産をより改善するために、レチクリンをS体からR体へと変換する酵素STORRの大腸菌での効率的発現を検討するとともに、全合成を一菌体で行うための発現系の開発を行った。また、レチクリンをg/Lレベルで生産する実験系を確立し、論文発表した。IV.マウス3T3-L1細胞/線虫を用いたIQAの活性評価を継続し、13-methylberberineによる強力な脂肪細胞分化細胞抑制効果は、細胞中の安定性によることを示唆する結果を得て、論文発表した。一方、脂肪細胞分化を促進する活性を示す化合物を見出し、その作用機構についても継続的な解析を進めた。ハナビシソウのゲノム(0.5 Gb)のうち90%以上が塩基配列解読され、その配列情報を用いた遺伝子機能解析をさらに進展させるとともに、追加の発現RNA解析を行い、遺伝子ネットワーク解析を加速している。次年度には、ゲノム編集による解析とあわせ、ネットワーク解析に大きな展開が期待できる段階になっている。また、BIQ生合成系においても、ERF転写因子の関与が明らかになるとともに、WRKY転写因子の転写調節機構の解析が進み、BIQ生合成系の新たな制御系の展開が期待できる段階に進展している。さらに、イソキノリンアルカロイドを分解する細菌の単離とその分子機構の解析が順調に展開され、複数の菌株において、その分解系酵素が保存されていることが明らかになっている。最終年度、イソキノリンアルカロイド生合成系ならびに分解系を植物界、微生物界を含めて、より広く理解できる様な段階になっている。一方、微生物によるアルカロイド生産は、順調に生合成系の再構築が展開され、さらなる生産性の向上を目指した研究開発と論文発表を行っている。また、一昨年の博士研究員の補充により、着実に、研究が進展しており、この激化する競争を勝ち抜けると期待している。I.ゲノム解読によるケシ科アルカロイド生合成系の解明においては、ケシ科ハナビシソウゲノム遺伝子のドラフト配列情報、ならびにRNA発現情報を元に、生合成酵素であるP450/O-メチル化酵素(OMT)や転写因子などの遺伝子機能の解析を加速し、ハナビシソウにおけるアルカロイド生合成系の分子進化の基盤を解読した。さらに、遺伝子ネットワーク解析のためにゲノム編集技術を用いた一細胞解析系を構築した。II.多様なイソキノリンアルカロイド(IQA)
先天性髄鞘化障害のCGHアレイを用いた網羅的解析

CGHアレイなどを用いて先天性髄鞘化障害27例の遺伝子解析を行った。PLP1遺伝子異常3例、GJC2ヘテロ変異1例、18q-症候群3例、MCT8遺伝子異常1例を確定したが、他の19例は原因遺伝子を確定できなかった。原因遺伝子に関する新規の知見として、(1)18番染色体長腕末端の15個の遺伝子欠失1例、(2)SHH遺伝子の欠失例1例、(3)15番染色体全体のloss of heterozygosity1例、を得た。確定の為にはエクソームシークエンスなどを用いたさらなる解析が必要である。先天性髄鞘化障害は頭部MRI検査で比較的容易に診断可能であるが、PLP1遺伝子異常以外の遺伝子異常は極めて稀であり、その多くは原因不明のままである。申請者はシークエンス法をとMLPA法を用いた簡便で安価なスクリーニング法を確立し、平成22年度までに全国から検体を収集してこれまで20例の解析を行った。その解析の中で、通常の染色体検査で18番染色体1本の長腕末端に欠失が疑われたが、MLPA法で確認したところMBP遺伝子のコピー数異常を認めない症例を1例認めた。この症例の欠失部位を確定するためにCGHアレイ法による解析を行ったところ、MBP遺伝子は欠失しておらず、そのさらにテロメア側に切断点があり欠失していることが確認され、候補遺伝子の存在が疑われた。本研究では、髄鞘化障害の候補遺伝子を検索するため18番染色体を含めたCGHアレイを用いた網羅的な解析を行い、同部位の欠失の存在に関してCGHアレイによる網羅的解析を行うことを目的としている。今年度は申請者がこれまで収集した先天性髄鞘化障害の症例20例に加え、新たに全国より4例を収集した。4例に対しまずシークエンス法とMLPA法を組み合わせてPLP1、GJA12、MBPの3つの遺伝子の解析を行った。2例については3つの遺伝子いずれも、2例については検体収集が最近であったため現時点でPLP1のみの解析であるが、いずれも異常所見を認めなかった,CGHアレイの解析は、原因遺伝子が判明した4例を除いた残りの20症例に対して行う予定である、現時点でCGHアレイ解析は4例に対して行ったが、18番染色体も含め、病因と考えられる遺伝子欠失は見出していない。今後も症例収集と解析を継続する予定である。今年度は申請者がこれまで収集した先天性髄鞘化障害の症例20例に加え、平成22年度に4例、平成23年度には3例を収集した。その薪たな7例に対し、シークエンス法とMLPA法を組み合わせてPLP1、GJA12、MBPの3つの遺伝子の解析を行ったが、いずれも異常所見を認めなかった。CGHアレイの解析は、PLP1の異常が判明した3例を除いた全24症例に対して行い、全前脳胞症の原因遺伝子であるSHHの欠失を男性1例に認めた。また、環状18番染色体をもつ症例が今年度収集した3検体に含まれており、CGHアレイを行った結果、その症例ではMBPは欠失していた。しかし最近、MRIにて髄鞘化障害を疑う大脳白質異常を持つ18q-症候群の症例の剖検例の報告では、脳神経軸索にてMBPの発現を認め、髄鞘化に異常はなかったとのことであった。27例の中で18q-症候群3例中2例はMBP欠失あり、1例は欠失を認めていないが頭部MRI上は異常所見に差がなく、MBPが18q-症候群の責任遺伝子ではないことがさらに示唆された。さらに、SNPアレイを用いて解析を開始し、まだ数例の段階だが15番染色体全体がloss of heterozygosityとなっている女児例があり、今後さらに解析する予定である。

平成24年度は、これまでに全国から検体を収集した先天性髄鞘化障害27例の解析、特にアレイCGHを行った。シークエンス法をとMLPA法を用いた簡便で安価なスクリーニング法でPLP1、GJA12、MBPの3つの遺伝子を解析し、異常が見られなかった症例に対してさらにCGHアレイ法による網羅的な解析を行った。その結果通常の染色体検査で18番染色体1本の長腕末端に欠失が疑われたが、MLPA法で確認したところMBP遺伝子のコピー数異常を認めない症例を1例認めた。この症例の欠失部位を確定するためにCGHアレイ法による解析を行ったところ、MBP遺伝子は欠失しておらず、そのさらにテロメア側に切断点があり欠失していることが確認され、候補遺伝子の存在が疑われた。27例の中で18q-症候群3例中2例はMBP欠失あり、1例は欠失を認めていないが頭部MRI上は異常所見に差がなく、MBPが18q-症候群の責任遺伝子ではないことが示唆されたが、PLP1異常が判明した3例を除いた全24症例に対してCGHアレイ行った結果、他の症例で18番染色体長腕の欠損症例を認めなかった。他に、全前脳胞症の原因遺伝子であるSHHの欠失を男性1例に認め、さらにSNPアレイを用いた解析でAngelman症候群の原因遺伝子が存在する15番染色体全体がloss of heterozygosityとなっている女児例を認め、他の症例も同様のSNPアレイ解析を進めたが、同様のloss of heterozygosityは認められなかった。昨年度までの24例に加え、さらに3例の検体を収集し解析を行えた。環状18番染色体の症例が含まれており、MBPの異常と髄鞘化障害についての考察が容易となった。また、SNPアレイを導入して解析を行い、1例に15番染色体のloss of heterozygosityが見つかるなど、新たな進展が見られた。24年度が最終年度であるため、記入しない。・SNPアレイを用いて、他の異常が見つからなかった症例も検索しlossofheterozygosityの有無を確認する。・18q-症候群の臨床像にMBPは関係ないことを支持する証拠が増えてきており、さらに解析症例を増やしてそれを確かにする。・CGHアレイで候補に挙がっている遺伝子(SEHなど)についても、他に同様の症例がないか、症例数を増やして検索する。・結果を論文として発表し、学会報告等を行って成果を広く知ってもらう。
多重極法はツリー法より速いか

本年度は、3次元静弾性学における高速解法の比較検討として、まず、昨年度前段階として検討したLaplace方程式のツリー法と多重極法に関する研究結果について考察を加えた。昨年度の結果では、境界積分方程式法においては多重極法がツリー法より明らかに優勢である事が判明していたからである。検討の結果、天文学などではツリー法が有利であるという結論がほぼ定着しているが、境界積分方程式法では多重極モーメントや、局所展開係数の項数を多くとる事が必要であるため、このような結論の相違が見られるものと考えられた。そこで、本年度は多重極法による複雑な3次元静弾性学の問題の解析において、展開項数などのパラメータを変更する事が可能であるか検討した。この結果、機械工学などに現れる複雑な形状の物体(具体的には車のホイールのモデルを使用)の解析において、従来の多重極法において用いられてきた項数でさえも精度を保証するためには少な過ぎる事がわかった。この結果、「3次元静弾性問題の境界積分方程式解法においてはツリー法より多重極法が優位である」という結論が確定した。この結論を受けて、他の解法を追求するよりも、多重極法のさらなる高速化を図る方が有意義と考えられたので、3次元静弾性学における他の高速解法に関する検討の研究は方向修正を行ない、最近進展が著しい大型共有メモリ計算機における多重極法の並列化に関する研究を行なった。この結果、多重極法の上向きパスに僅かなアルゴリズム修正を加えるだけで、良好な並列化効率が得られる事がわかった。また、3次元動弾性学における高速解法の比較検討においては、従来時間方向の階層性がツリー法的に扱われていたのを改め、真に階層的な多重極コードを実現した。この結果、計算効率の向上を達成する事ができた。メモリに関しても扱う時間ステップ数が多くなると、新しい算法の方が有利となる事を確認した。ただし、従来扱えなかったような多ステップ問題がとけるようになると、解法の安定性が顕在化する事が判明し、この点の改善は今後の研究課題となった。研究の進展は研究計画と若干異なるものとなった。まず、もっとも基本的な粒子系の重力場の計算において多重極法とツリー法の速度比較を行なった。この結果、100万粒子程度の相互作用の計算においては、リーフの含む粒子数nの大小によって多重極法とツリー法の速さに相違が生じ、n=10ではツリー法は多重極法より高速であるが、nが増えるにつれて多重極法が速くなり、一方全計算時間はnが1000以下の場合にはnが増えるほど速くなるので、結局、多重極法の方が高速であるとの結論に至った。これは天文学などで通常言われている傾向とは異なる。その原因として多重極展開の項数が10と多い事が挙げられる。実際、天文学などでは展開項数をもう少し小さくとるのが普通である。しかし、境界積分方程式での応用を考えると、この程度の項数をとる事が普通であるので、結局、境界要素法においては、少なくとも3次元Laplace方程式においては、多重極法がツリー法より高速である事が予想される結果となった。事前には天文学からの類推で、ツリー法が多重極法より速い状況が存在する事が期待されていたが、結局、多重極法の優位性が明らかになった。このため、研究計画を変更して、直接計算の系統の高速計算結果と多重極法の比較を行なう事とした。直接計算にはベクトル計算機、及び粒子系の高速計算に特化された専用計算機を用い、pcを用いた多重極法の計算時間と比較した。この結果、専用計算機一台で扱える最大の粒子数である50万粒子よりいくらか少ない場合、専用計算機がもっとも速いが、50万粒子では既に多重極法が速くなり、多重極法が如何に優れた方法であるかを再認識させられる結果となった。今後は計画のように波動問題において同様な比較検討を進めて行く予定である。

また、3次元動弾性学における高速解法の比較検討においては、従来時間方向の階層性がツリー法的に扱われていたのを改め、真に階層的な多重極コードを実現した。この結果、計算効率の向上を達成する事ができた。メモリに関しても扱う時間ステップ数が多くなると、新しい算法の方が有利となる事を確認した。ただし、従来扱えなかったような多ステップ問題がとけるようになると、解法の安定性が顕在化する事が判明し、この点の改善は今後の研究課題となった。