hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カーボンナノウォールシートエッジエレクトロニクスの創成と単一細胞の分化誘導制御

カーボンナノウォール(CNW)のシートナノエッジから発現する電子物性と細胞との相互作用の体系化な解明による、細胞の接着、形態と分化誘導制御が可能なバイオデバイスとプラズマバイオエレクトロニクスの開拓を目的に、CNW足場上での電気刺激重畳が骨芽細胞の増殖・分化(骨化)に及ぼす効果を解明した。周波数10 Hzの電気刺激を重畳した場合においてのみ、特異的に増殖促進と骨化の抑制が確認された。更に壁密度に対する依存性や、骨化を伴わない細胞塊の形成も見出された。これらはCNW表面のシートエッジと電気刺激とのシナジーによる細胞増殖と分化の変化を示唆し、多様な再生医療での新しい細胞制御技術の確立が期待される。平成27年度は、グラフェンシートが垂直に並んだ三次元ナノ構造を有するカーボンナノウォール(CNWs)上において細胞分化誘導の誘起とその制御を行うデバイスの作成を行った。本デバイスはシートエッジが酸素、窒素、フッ素、水素により終端されたCNWsを使用することでシートエッジの化学終端による細胞培養への影響を系統的に評価することができるとともに、培養細胞に対して微小な電気刺激を与えることができる機能を有しており、電気刺激による細胞の培養および分化誘導への影響を調査することが可能である。まず構築したデバイスを評価することを目的に、シートエッジが水素原子により終端されたTi基板上のCNWsを用いたデバイスにおいて骨芽細胞を培養し、CNWs上において細胞数が増加することを確認するとともに、電気刺激の付与によってその増殖に影響を与えることが判明した。さらに、CNWsをはじめとするカーボン薄膜合成に使用するラジカル注入型プラズマCVD装置により製膜されたアモルファスカーボン薄膜において、グラフェンおよびダイアモンド構造に起因するsp2、sp3結合の比率を、放射光を用いたX線吸収分光法(XAS)により得られたX線吸収微細構造(NEXAFS)から評価するとともに、プラズマ内部のラジカル種制御によりアモルファスカーボン薄膜に含まれるsp2結合の比率の制御に成功した。そして異なる結合状態のカーボン薄膜を合成した後にアルゴンガスを用いた大気圧プラズマ処理により超親水化された薄膜表面において細胞培養実験を行い、薄膜表面におけるカーボン結合状態が細胞培養に与える影響を調査するための研究を実施した。また、今回導入したフーリエ変換赤外線分光装置を用いた細胞とCNWの接合界面状態を分析するシステムの構築はほぼ完了しており、今後はこれを使用して接合界面状態や化学構造変化の解析を実施していく。本研究においては、これまでにカーボンナノウォール(CNW)の合成時において、入射するイオンの方向を制御することによって自己組織的に成長させる技術およびラジカル制御プラズマ技術によってCNWのシートエッジを水素、フッ素原子により終端する技術の構築に成功している。そして、これら技術により合成されたCNW上において細胞を培養し、電気や光刺激による細胞反応を評価するためのデバイスの構築にも成功している。さらにCNWsをはじめとするカーボン薄膜合成に使用するラジカル注入型プラズマCVD装置により製膜されたカーボン薄膜の結合状態の比率の放射X線解析を実施し、初めて定量的に明らかにするとともに、プラズマ内のラジカル種比率のコントロールによりカーボン薄膜の結合状態の制御に成功した。CNW上での細胞培養時における各種刺激およびシートエッジ終端による影響が与える生体細胞のシグナル伝達やその機能を分子バイオロジーで評価する研究は現在も遂行中であるが、全体的な研究の進捗状況は良好であるといえる。本年度は、単一立体細胞の分化誘導制御技術の開発を遂行した。ガラス上で培養した細胞の形態は紡錘状を示すのに対し、CNW上では球形の細胞形態を示すことがわかっている。その特性の発現には、シートナノエッジからの電気化学作用が影響するものと考えられ単一立体細胞の特定部位を電子、磁性、化学的に刺激し、細胞の感受性や分化誘導に与えるためのデバイスを作製した。具体的には同デバイスを用い、CNW足場上での細胞成長によるシートナノエッジの効果と、CNWを介した細胞への電気刺激の効果を重畳するによる、細胞の増殖と分化制御の実現を目的として、研究を行った。ラジカル注入型プラズマ励起化学気相堆積装置を用いてTi基板上にカーボンナノウォール(CNWs)を成長し、同基板上でヒト由来骨芽細胞様細胞(Saos-2)を37度、二酸化炭素5%の環境で培養した。電気刺激は振幅226 nAの方形波をTi基板に印可した。100時間培養後における細胞数と、10日間培養後における骨芽細胞における細胞外カルシウム量に対する電気刺激の周波数依存性を調べた。前者は、骨細胞への分化の程度を評価する指標として広く用いられている。CNWs上で周波数10 Hzの電気刺激を加えた場合において、商用ディッシュと比較して27%の細胞数の増加と56%の分化抑制が確認された。一方、蛍光顕微鏡観察や走査型電子顕微鏡観察においては、細胞の集合体であるノジュールや、CNWsの形状を反映した細胞先端の形状などが観察された。これらの結果は、CNWsと電気刺激の組み合わせの細胞制御手法としての有用性を示唆するものと考えられる。特に、分化を抑制しつつ増殖速度を上昇できることは、骨粗鬆症の再生医療技術を用いた治療の実現に資するものと期待される。CNW足場上での細胞成長によるシートナノエッジの効果と、CNWを介した細胞への電気刺激の効果を重畳可能な、細胞培養・分化制御デバイスを構築し、実際に同デバイスを用いたヒト

由来骨芽細胞様細胞(Saos-2)の培養において、電気刺激の周波数に依存した特異的な分化抑制を発見し、同細胞の分化を抑制しつつ、増殖促進が可能であることを見出した。特に、分化を抑制しつつ増殖速度を上昇できることは、骨粗鬆症の再生医療技術を用いた治療の実現に資するものと期待される。一方で、蛍光顕微鏡観察や走査型電子顕微鏡観察から、細胞の集合体であるノジュールや、CNWsの形状を反映した細胞先端の形状などが形成されていることも見出し、その作用機序の解明も進めた。シートナノエッジ足場の効果と電気刺激効果の重畳という新しい細胞制御の提案、それを可能にする細胞制御デバイスの構築、それによる制御可能性の実証、さらにその作用機序の解明まで進んでいることから、計画は概ね順調に進展していると判断するものである。本年度は、単一立体細胞の分化誘導制御技術の開発について、その高度化と作用機序の解明を遂行した。昨年度までに、カーボンナノウォール(CNW)足場上でのヒト由来骨芽細胞様細胞(Saos-2)の培養において、導電性のCNW足場を介した周波数10 Hzの電気刺激を加えた場合にのみ、特異的に27%の細胞数の増加と56%の分化抑制が生じることを確認している(商用ディッシュとの比較)。また蛍光顕微鏡観察や走査型電子顕微鏡観察において、細胞の集合体であるノジュールや、CNWsの形状を反映した細胞先端の形状などを確認している。しかしながら、CNW特有のどのような物性・ナノ構造が、電気刺激との相乗作用を誘起しているかは明らかとなっていなかった。そこで本年度は、電気刺激を重畳した細胞培養における、CNW密度対するの細胞増殖速度と骨化度に依存性について明らかにした。具体的には、隣接する壁間隔が208 nm(高密度)と341 nm(低密度)の2種類のCNWを、ラジカル注入型プラズマ励起化学気相堆積装置を用いてTi基板上に成長し、同基板上でSaos-2を37度、二酸化炭素5%の環境で培養した。電気刺激は方形波をTi基板に印可した。電気刺激の電流振幅を113から371 nAまで変化して96時間培養後における細胞数を調べた結果、いずれにおいても低密度(壁間隔341 nm)なCNWの場合にのみ、優位な細胞数の増加が見られた(226 nAの場合において58%増加)。また蛍光試薬(Fluo-4AM)を用いて細胞内カルシウム量のイメージングを行ったところ、低密度なCNWの場合にのみ、電気刺激印可後に細胞内からCa2+の増加を示す蛍光シグナルの増大が観測された。すなわち、CNW表面のシートエッジと電気刺激とのシナジーによる細胞増殖と分化の変化が示唆され、多様な再生医療における新しい細胞制御技術の確立が期待される。カーボンナノウォール(CNW)のシートナノエッジから発現する電子物性と細胞との相互作用の体系化な解明による、細胞の接着、形態と分化誘導制御が可能なバイオデバイスとプラズマバイオエレクトロニクスの開拓を目的に、CNW足場上での電気刺激重畳が骨芽細胞の増殖・分化(骨化)に及ぼす効果を解明した。周波数10 Hzの電気刺激を重畳した場合においてのみ、特異的に増殖促進と骨化の抑制が確認された。更に壁密度に対する依存性や、骨化を伴わない細胞塊の形成も見出された。
光電変換または光スイッチング機能を持つ単分子膜修飾電極での電子移動反応場の設計と制御

我々は、一分子内に電子受容部位(A)、光増感部位(S)、そして電子供与部位(D)を持つ両親媒性三つ組分子A-S-Dの単分子膜で修飾した金電極が、光ダイオードの機能を示すことを見いだした。この光電変換機能の効率をあげるために、単分子膜内での電子移動反応場の設計と制御の観点から、本年度は以下の項目について検討した。1)S-AおよびS-D化合物の合成;消光速度定数の距離依存性を確立するために、結合距離を変化させたS-AおよびS-D化合物を合成した。S-A間の炭化水素鎖数は、4,6,8,11,および16で、S-Dは6,7,および9である。S部位にはピレンとナフタレン、A部位にはビオロゲン、そしてD部位にはフェロセンを用いた。2)蛍光強度および蛍光寿命測定による消光速度定数の評価のための単分子膜の成膜性の検討;分子膜内ではA-S-Dの分子間距離が小さいと、目的の分子内電子移動のほかに分子間でも電子移動がおこってしまうことが明らかになった。この分子間の寄与は50倍モル量の高級脂肪酸との混合膜にすることによって無視できることが見いだされた。この知見に基づいてより効率の高い光ダイオードの作成も試みた。3)消光速度定数の連結結合様式依存性;S-AおよびS-D化合物の結合鎖の数の効果を検討するために、一本鎖、二本鎖、および三本鎖連結S-D化合物を合成した。各連結鎖には、n-ブチル鎖、シクロヘキサン環、およびビシクロオクタン環を用いた。S、D部位にはナフタレンとフェロセンを用いた。光励起電子移動速度の測定については、現在準備段階である。
実践的な運動イメージ評価の確立に向けた多面的評価視点からの検討

平成30年度は,神経生理学的指標としてTMSによるMEPとVASならびMIQ-Rとの関係性についての検討を行った.神経生理学的指標として用いたTMSは,刺激タイミングと運動イメージ課題を同期させるために,一人称視点で撮影した運動イメージ課題を観察しながら運動イメージを実施し,鍵盤を母指または小指で押さえたタイミングで刺激を与え,右手の短母指外転筋(APB)と小指外転筋(ADM)から導出されたMEPを指標とした.能力評価(MIQ-R)とMEPとの関連性は,初期評価のMIQ-Rの合計点と50試行で得られたMEPの平均値との関連性を,鮮明度評価(VAS)とMEPとの関連性は,MI課題を10試行実施する毎にVASを実施し,10試行で得られたMEPの平均値と対応するVASの値との関連性について解析した.現在のところ6名程度ではあるが,VASとMEPとの間のみ,有意な正の相関関係が認められ,当初の仮説通りの傾向となっている.今後対象者数を増やし,解析を行った上で,論文執筆に移行していく.当初の予定では,神経生理学的指標と運動イメージ鮮明度評価ならび運動イメージ能力評価との関係性のみ検討していくのみであったが,メンタルプラクティス(運動イメージトレーニング)を実践し,運動イメージ評価の結果がメンタルプラクティス実践後のパフォーマンス変化にどのような影響を与えるかについても明らかにしていく方向性に変更したため,運動イメージ課題の動作を再検討し,両手でピアノを演奏する課題を新たに採用した.運動イメージ課題の変更に伴い,実験を行う上でのプログラムの修正等も実施し,当初の予定よりも進捗していない状況であるため,やや遅れていると判断した.今後の計画として,平成30年度から実施している実験1を継続し,対象者数を増やしていく.その後,近赤外分光法による酸素化ヘモグロビン値及び対象者の運動イメージ能力評価,運動イメージ鮮明度評価との関係性について検討する実験2に移行していく予定であったが,メンタルプラクティスの実践に伴うパフォーマンス変化との関係性を明らかにしていく方向性に変更したために,計画を変更する予定である.パフォーマンスの指標として使用するプログラムを作成する必要性があるため,実験1と並行しながらプログラムを作成し,実験1終了後すぐに実験2に移行していけるよう調整していく.また,実験1の結果を執筆し,学術誌に投稿,掲載を目指していく.平成30年度は,神経生理学的指標としてTMSによるMEPとVASならびMIQ-Rとの関係性についての検討を行った.神経生理学的指標として用いたTMSは,刺激タイミングと運動イメージ課題を同期させるために,一人称視点で撮影した運動イメージ課題を観察しながら運動イメージを実施し,鍵盤を母指または小指で押さえたタイミングで刺激を与え,右手の短母指外転筋(APB)と小指外転筋(ADM)から導出されたMEPを指標とした.能力評価(MIQ-R)とMEPとの関連性は,初期評価のMIQ-Rの合計点と50試行で得られたMEPの平均値との関連性を,鮮明度評価(VAS)とMEPとの関連性は,MI課題を10試行実施する毎にVASを実施し,10試行で得られたMEPの平均値と対応するVASの値との関連性について解析した.現在のところ6名程度ではあるが,VASとMEPとの間のみ,有意な正の相関関係が認められ,当初の仮説通りの傾向となっている.今後対象者数を増やし,解析を行った上で,論文執筆に移行していく.当初の予定では,神経生理学的指標と運動イメージ鮮明度評価ならび運動イメージ能力評価との関係性のみ検討していくのみであったが,メンタルプラクティス(運動イメージトレーニング)を実践し,運動イメージ評価の結果がメンタルプラクティス実践後のパフォーマンス変化にどのような影響を与えるかについても明らかにしていく方向性に変更したため,運動イメージ課題の動作を再検討し,両手でピアノを演奏する課題を新たに採用した.運動イメージ課題の変更に伴い,実験を行う上でのプログラムの修正等も実施し,当初の予定よりも進捗していない状況であるため,やや遅れていると判断した.今後の計画として,平成30年度から実施している実験1を継続し,対象者数を増やしていく.その後,近赤外分光法による酸素化ヘモグロビン値及び対象者の運動イメージ能力評価,運動イメージ鮮明度評価との関係性について検討する実験2に移行していく予定であったが,メンタルプラクティスの実践に伴うパフォーマンス変化との関係性を明らかにしていく方向性に変更したために,計画を変更する予定である.パフォーマンスの指標として使用するプログラムを作成する必要性があるため,実験1と並行しながらプログラムを作成し,実験1終了後すぐに実験2に移行していけるよう調整していく.また,実験1の結果を執筆し,学術誌に投稿,掲載を目指していく.今年度新しく実験機器を購入し,物品費が当初の予定していた額よりも多くなったため,人件費等にかけるお金を押さえざるを得ない状況となった.加えて,実験の進捗状況も予定よりも遅くなったために,次年度使用額が0より大きくなった.次年度には,実験補助や被験者に対する人件費・謝金として繰り越して使用する計画である.
マリオネットの原理にもとづいたリアルタイム3Dモーション入力システム

本プロジェクトは、操り人形に対して行われるような操作を通して、たとえば、リアルタイムに3次元のモデルを動かすといったアニメーション制作などに利用できる入力装置の作成を目指し、最終的にはリアルタイムな反応を伴う、表情豊かな入力装置の設計を行い、その表現能力までを評価するという目標をもっている。平成18年度においては、操り人形の原理を利用したメディアの入力装置のプロトタイピングならびに入力装置を用いた3D入力アプリケーションを作成し、評価をおこなった。研究の経緯は以下のとおりである。平成17年度におこなった、入力装置のプロトタイピングについては、USBポートを用いて複数の入力チャネルをもつシステムを自在に追加削除できるソフトウエアインタフェースを稼動し、それらに接続して、複数のパラメータを並行して取ることはできるようになった。このシステムを評価したところ、機械的な問題で重大な入力誤差が発生することが判明したため、新たな機構による入力装置の試作を再度おこなった。新たな入力装置は曲げセンサを用いたセンサとなり、測定誤差の発生やその蓄積はちいさなものとなった。このあと、光学式のセンサを用いた新たなセンサの試作も続けている。入力データを反映させるための画像出力用ソフトウエアについては、3Dのパラメータを直接データに反映させるもののほかに、動作に対する(動的な)モデルを構築してそのモデルの振る舞いに対してリアルタイムの入力を対応させるという、オーケストラの指揮棒に似た制御を行うシステムが、(応用の場面によっては)有効に使えることが判明した。研究の発表は一部まとめを行ったが、学会などでの発表は準備中である。平成17年度においては、インタラクティブメディアの入力装置について調査を実施した。具体的な訪問場所としては、SIGGRAPH2005、ARS Electronica、WISS2005,インタラクション2006などの学会に参加した。これらの調査の中では、手軽な多次元の同時リアルタイム入力装置の必要性を感じるとともにその重要性を認識した。また、作品化に関するアイデアが新たに得られた。入力装置のプロトタイピングについては、プロトタイプの実装が現在進行中である。現在はUSBポートを用いて複数の入力チャネルをもつシステムを自在に追加削除できるソフトウエアインターフェイスが稼動し、それらに接続して、複数のパラメータを並行して取ることはできるようになっている。現在、さらに取り組んでいるのが人間の指の動きなどをセンサに伝えるためのメカニカルな部分である。センサによって相対的な位置関係を得ることによって動きを検出していることから、センシングの過程で生じる誤差を生むため、たとえば人間の往復の動作の一方向の動きの情報が失われたりすると、動きの対称性が得られないなどといった問題があることが分かった。このため、これらの誤差を改善するためにセンシング部分の改良の作業を始めている。入力データを反映させるための画像出力装置についても、入力装置を接続し、新たな表現を行うためのプログラムのプロトタイプの作成は完了した。これらの表現手段の多様性を追及すべく設計を行っている。研究成果の発表はまだ行っていない。
人骨に認められる刑罰痕の研究‐打ち首・さらし首を例として‐

本研究の対象となる「打ち首」や「さらし首」は刑罰史などの文献資料に登場するなかでは比較的多く登場するが、「さらし首」の痕跡が確認できる人骨の出土はこれまで皆無であった。神奈川県逗子市の名越切通遺跡出土した人骨の頭部には孔が穿たれていることが確認でき、孔の形状から和釘を用いたことが予想できた。頭部の孔は、「さらし首」として絵画資料に描かれているものと酷似していただけでなく、絵画資料からは判断できなかった頭部への穿孔方法についても、解明の糸口になる資料であり日本では初めての「さらし首」と推測できる資料を特定できた。本年度は鎌倉時代と室町時代の頭蓋骨に刀傷のあるものについて、関東地方を中心にデータ収集を行った。特に海蝕洞窟や"やぐら"から出土する人骨では、これまで報告書に記載されている以外の刑罰痕跡の有無についても再調査を行った。同時に研究室に鑑定依頼のあった全国各地の人骨についても観察を進めた。また打ち首以外の刀傷やこれらの人骨に認められる古病理学的な所見についても併せてデータを収集した。その中で、兵庫県出石町の宮内堀脇遺跡出土人骨(室町時代)は大腿骨に刀傷があり、また別個体の脛骨には骨梅毒に感染しているという症例が認められた。これまで梅毒の症例は日本で最も古い例として、京都の医師の記録が永正9年(1512)、山梨の住職の日記が永正10年(1513)にそれぞれあるものの、梅毒に感染した人骨の症例はこれまで江戸時代以降の遺跡からしか発見されていなかった。本遺跡出土人骨は木製位牌などの遺物から室町時代の天文年間(1550年代)と推定されており、現在のところ日本最古の梅毒感染の人骨であることが判明した。本資料の研究成果はイギリス形質人類学会(古病理学セッション)、日本人類学会で報告した。特に日本最古の梅毒の症例となった資料については、2009年11月18日の朝日新聞で紹介された。イギリス形質人類学会ではヨーロッパの中世における打ち首の記録(海外資料)や人骨についてのデータを収集し、担当研究者との意見交換を行った。また古病理学の世界的権威であるアメリカ・スミソニアン博物館のOrtner博士とも梅毒についてだけでなく、病理所見の認められる人骨と刀傷のある人骨が同じ場所から出土したことについて、他地域にも同様な例があるか否かについて意見交換を行った。今年度は人骨資料で「打ち首」の痕跡を残す人骨について、刑罰に関する絵画や文献史料と人骨の年代を比較し、刑罰の方法と処罰後について考察した。江戸時代の処刑城跡地として認知されている地域では、江戸時代以外の打ち首の痕跡を残す、もしくは打ち首と推測される人骨の出土例は少ない。中世に政治の中心となった鎌倉幕府が所在する神奈川県で刑罰痕のある人骨が確認できた。神奈川県鎌倉市の今小路西遺跡出土人骨は、2体とも頭骨のみの出土で、頸椎に打ち首の痕跡が明確な男性であった。神奈川県逗子市の名越切通遺跡出土の頭骨は、やぐら奥部の土坑から出土した。性別は女性である。頭部に4ヶ所、孔が穿たれていることが確認できた。孔は一辺が45mm程の隅丸方形で、正面からほぼ垂直な角度で、額に垂直方向で穿たれている。穿孔時に使用された工具は、和釘のような断面が四角形のものを利用したと推測した。後頭骨に刀傷の傷跡は無いが、やぐら内部からの出土状況は、頭骨のみが埋葬可能な大きさの楕円形の土坑から出土しており、頭骨のみを埋葬する為の土坑と判断できる。頭部の孔が、「さらし首」のために穿たれたと仮定するならば、頭部における孔は、孔の数、大きさ、位置などから、絵画資料『平治物語絵詞』の「さらし首」と非常に酷似している。また、絵画では頭部をつるす紐をどのように通しているのか判断できかねるが、名越切通遺跡人骨のように、釘を利用したと仮定するならば、頭部をつるす紐の状態が理解できる。女性の「さらし首」についての絵画資料や文献は、現段階では確認できていない。江戸時代の「さらし首」は木製の板や台の上に首を置くのに対し、それ以前の「さらし首」は文字通り「獄門首(牢獄の門)」に吊るされるという方法が取られていたことが絵画から確認でき、また絵画のような「さらし首」となった人骨が実際に出土し、処罰の後に埋葬されるということまで確認できた。
学校往復公文書等を主資料とする国民学校経営の実証的研究

1.秋田県平鹿郡植田国民学校関係資料の整理と目録化を行って、今後の使用の便を計った。2.特に主資料「昭和十八年度往復綴甲号」の整理に当っては、これを学校経営の機能から13項目に区分して目録化を計ると共に、その一部「兵員募集」関係では復刻化を計った。3.まず、上記「往復綴」に関わる考察において、(1)大正13.14両年度往復録との比較によって、学校を取巻く新事態の発生を反映した特徴が見られる。(2)外部からの学校統制という視点より捉える時、その範囲の拡大と統制力の強化が見られる。(3)その実証例として、具体的には少年兵募集、労務動員、および満蒙開拓青少年義勇軍の募集関係を特に考察した。(4)その結果、外部よりの募集割当表やこの学校の実子縄生産に見える特性等を明示した。4.往復綴以外の関係文書の考察においては、学校経営方針を示す9文書を用いて、(1)国民学校以前、(2)国民学校発足時、(3)太平洋戦争開戦後、(4)錬成教育盛行期、(5)特攻精神教育期の各学校経営の方針を区分し、明示した。5.その結果、戦時下の学校経営方針には、変容が見られること、戦時体制を反映するものであること、学校経営方針が次第に詳細な記述となったこと、本校の場合には、農村学校的性格を示すこと、そして精神主義的表現が多用化し、児童の労務と学業の矛盾の内在化・深刻化の特徴があることを指摘した。6.以上の内容を整理し、3論文を秋田大学教育学部研究紀要に発表した。1.主資料の中心となる秋田県平鹿郡植田国民学校「昭和十八年度往復綴甲号」の整理分析を行ない,これを学校経営の機能により13項目に区分することによって,戦時下学校経営に深く関わる増産・満蒙開拓青少年義勇軍・兵員募集・軍国主義の4項分が約60パーセントを占める特徴を実証した.2.資料の収集については,植田国民学校の後身である植田小学校をはじめ県内の数校より有用な文書を得たほか,私的に入手したものもあり,その数は122簿冊・文書27件・関係文献35点に及び,その目録を作成.なおこの中の「昭和十八年度往復綴甲号」については,上記気区分に基づき綴り込まれた文書ごとの細目目録を作成すると共に,兵員募集関係分のコピー資料集を作成した.3.また上記の「往復綴」の内容の資料的価値の評価に考察を当て,本文書が国民学校の経営の特徴として,学校本来の教科を中心とした営為から,外部からの指示に基づく,増産や軍国主義的活動という総力戦体制に組み込まれていった実態の実証資料であることを明らかにした.4.本研究推進の過程で,学校現場における戦時中の関係文書の欠損が,予想以上に顕著であることが明らかになり,収集資料の価値を相対的に高めるものとなった.5.資料解釈にあたっての地域的特徴を捉えるための予備的な考察をしたが,この点は一層の実態調査の必要を感じさせた.例えば,地域の産業構造の特徴,文化的特徴と義勇軍ないし兵員応募等の関係について等である.1.実証資料の中心となる秋田県平鹿郡植田国民学校に関係する諸文書の整理と分析をすすめ、当該校理解の上に必要な沿革史をはじめ学校諸状況や学区の諸特徴を明らかにした。2.同上の資料中、特に学校経営方針を示す9文書を用いて、(1)国民学校以前、(2)国民学校発足時、(3)太平洋戦争開戦後、(4)錬成教育盛行期、(5)特攻精神教育期の各学校経営の方針を区分し、明示した。3.その結果、戦時下学校経営方針には、変容が見られること、戦時体制を反映するものであること、学校経営方針が次第に詳細な記述となったこと、本校の場合には農村学校的性格を示すこと、精神主義的表現が多用化していくこと、そして児童の労務と学業の矛盾の内在化・深刻化の特徴があることを指摘した。

4.主資料である「昭和十八年度往復綴甲号秋田県平鹿郡植田国民学校」の内容を、同校の大正13年度および14年度「往復録」と比較分析して、平時と戦時の往復文書の特徴を比較した。5.その相違は、学校を取巻く新事態の発生を反映したことによる。6.そしてこれを外部からの学校経営の統制という視点より捉える時、その範囲の拡大化と統制力の強化が見られる。7.前項の実証例として、主資料「昭和十八年度往復綴」によって、労務動員関係では特に実子縄生産に力が入れられた点と、満蒙開拓青少年義勇軍の募集関係について考察をすすめた。8.以上の内容を整理し、本年度は秋田大学教育学部研究紀要に2論文を発表した。なお後掲〔雑誌論文〕欄に記載の最初のものは前年度分の研究発表であるが、一連のものであるので再掲した。
古墳壁画表面における含水量の非接触測定システムの開発

高湿度環境下にある古墳壁画等の壁面では、壁画の顔料の剥離、塩類の析出、カビの発生等が懸念される。このような問題に対処するために、本研究では古墳壁画表面における水分蒸発量や含水量、及びそれらの時間的変化を計測するための非接触測定法を開発することを目的としている。本研究では、超小型温湿度データロガーを用いて測定システムを構築し、温度上昇に起因する石材表面における水分の蒸発を捕えることができた。さらに、高湿度環境下においても計測を行うために、耐湿性に優れた温湿度センサーと制御基板から構成される測定システムのプロトタイプを製作した。そして、この測定システムの動作を基礎実験から確認することができた。本研究は、高湿度環境下にある古墳壁画等の文化財の壁面含水量とその時間的変化を測定するための非接触による手法を開発し、そのシステムの有効性を評価することを目的とする。壁面の含水量及びその時間変動を非接触な手法により調べるために、2種類の測定原理に基づいた自動計測システムの具体的な方法を考案し、開発を進めてきた。ひとつ目の方法は調査対象となる壁面の前に複数個の温湿度測定器を設置して、温度と相対湿度から計算される絶対水分量の勾配を調べることにより、壁面における水分の時間変動を調べる方法である。ここでは、超小型温湿度データロガーを利用することにより、簡便さと小型さを追求し、現場でも活用することが容易な測定システムを構築した。この測定システムの評価のために、装飾古墳を模したレプリカ石材表面における水分の蒸発量の測定を実施した。その結果、温度の上昇に起因する石材表面における水分の蒸発を検出することができた。さらに、高湿度環境下において温湿度データロガーよりも堅牢であるセンサーを組み込んだ測定システムのプロトタイプを製作した。凝灰岩の試料を用いた基礎実験により、この測定システムの動作の評価を行った。ふたつ目の方法は、小型の赤外線照射装置と赤外線センサーを組み合わせて、赤外線の反射率を観測することにより、壁面における水分量の時間変動を調べる測定方法である。このような原理の測定システムを製作し、動作の評価をするための基礎実験を行った。本研究は、高湿度環境下にある古墳壁画の壁面含水量とその時間的変化を測定するための非接触による手法を開発し、国内外の古墳の壁画で実践的に運用し、そのシステムの有効性を評価することを目的とする。ここでは、超小型温湿度データロガーを利用することにより、簡便さと小型さを追求し、現場でも活用することが容易な測定システムの構築を目指した。この測定システムの評価のために、東京文化財研究所にて基礎実験を行ってから、装飾古墳を模したレプリカの石材を用いた試験的な測定と中国陝西省の古墳壁画における測定を開始した。さらに、高湿度環境下において温湿度データロガーよりも堅牢であるセンサーを組み込んだ測定システムの開発も行っている。赤外線センサーから出力されるアナログ信号をデータロガーなどの信号読み取り専用の装置に接続して自動計測を行う。また、壁面に対する長時間の赤外線照射は劣化を招く危険性があるので、赤外線照射装置は制御装置と接続することにより、照射時間のプログラム制御を行う。本年度は、このような測定システムを構成する各装置の選定、測定システムの構築、測定システムの動作の評価をするための基礎実験を行った。本研究では、高湿度環境下にある古墳壁画の壁面含水量とその時間的変化を非接触な手法により調べるために、2種類の測定原理に基づいた自動計測システムの具体的な方法の考案及び開発を進めてきた。ひとつ目の方法は調査対象となる壁面の前に複数個の温湿度測定器を設置して、壁面における水分の時間変動を調べる方法である。本年度、超小型温湿度データロガーを利用することにより、簡便さと小型さを追求し、現場でも活用することが容易な測定システムの構築した。基礎実験を行った後に、この測定システムを用いて装飾古墳を模したレプリカの石材を用いた試験的な測定と中国陝西省の古墳壁画における測定を開始した。これらのサイトでは現在も測定を継続中である。今回用いた温湿度データロガーは高湿度下において精度が落ちる欠点があるために、より堅牢である温湿度センサーを組み込んだ測定システムの自作も進めており、基本的な動作確認を行った。

ふたつ目の方法は、赤外線の反射率を観測することにより、壁面における水分量の時間変動を調べる測定方法である。本年度は、このような測定システムを構成する各装置の選定を行い、測定システムの原型を構築した。そして、赤外線照射装置と赤外線センサーの特性を評価する基礎実験を行った。調査対象となる壁面の前に複数個の温湿度測定器を設置して壁面における水分の時間変動を調べる方法については、平成24年度に装飾古墳を模したレプリカの石材を用いた試験的な測定と中国陝西省の古墳壁画における測定を開始したが、これらの測定データを解析することにより、測定システムの評価を行う。また、高湿度環境下において堅牢である温湿度センサーを組み込んだ測定システムの自作も進めているが、今後はこの新しい測定システムの実用化、基礎実験、古墳における適用を予定している。赤外線の反射率から壁面における水分量の時間変動を調べる測定方法については、赤外線センサーから出力される信号の処理方法、照射時間のプログラム制御などの改良を行う。この測定手法に関しても実用化、基礎実験を行ってから、古墳における適用を予定している。以上の研究成果を平成25年7月に日本文化財科学会にて発表し、平成25年度末には『保存科学』への投稿を行う予定である。該当なし
流星エコーを用いた中間圏界面大気温度観測技術の完成

流星を用いた既存の大気`絶対'温度測定手法は、大気温度の鉛直勾配などの経験的パラメターを必要とする不完全な手法であった。これに申請者が過去に開発した`相対'温度変動観測手法を融合させることで、流星観測単独で大気の絶対温度推定を可能とする手法を開発した。さらに、極域で観測される流星飛跡は時折異常に速く拡散することを世界で初めて見出した。非干渉性散乱レーダー観測などとの比較から、電離層電場の影響により中間圏の電子温度が大幅増大した結果であるとの結論を得た。磁気圏/電離圏が中間圏に及ぼす影響の可視化に成功した好例と言え、今後の中間圏領域の化学過程の研究などへの応用が期待できる。トロムソ流星レーダーを用いて、北極域の流星レーダーで観測される上部中間圏から下部熱圏域の両極性拡散係数(Da)が冬期を中心に異常増大を示すことを初めて見出し、その理由について各種観測データと比較し、理論的な検証を行った。同時観測された中性大気温度(ナトリウムライダー)との比較から、中性温度には顕著な増大現象はみられず、プラズマの状態に変化が生じていることが示された。さらに電子・イオン温度観測およびイオン速度(EISCATレーダー)のデータと比較した結果、電子温度増大がDaの異常増大の主要因と推察された。下部熱圏における電子温度増大は、Buchert et al.[2008]の報告にもあるように、電離圏電場の影響によるFarley-Buneman不安定電子加熱[Farley, 1963; Dimant and Sudan, 1995]が原因と考えられる。電場とDaおよび電子温度の間の定量的な関係について観測結果をもとにさらに調べており、流星レーダーを用いた中間圏・下部熱圏の電子温度推定手法実現について検討中である。電離層観測専用レーダーであるISレーダーでも難しい中間圏領域の電子温度測定の手法として確立できれば画期的な成果となる。また、電離圏から中間圏に至る上層から下層への大気上下結合の研究の新しい手法にもなりうる。得られた結果は2件の国内研究集会の講演(招待講演含む)において報告した。計画通りに他の同時観測データとの比較や理論的な検証も進め、国際学会などで発表を行ったため、区分(2)とする。国内研究集会では招待講演として成果発表を行った。共同研究者とも議論を進め、初期成果の論文執筆の準備が整った状態にある。北欧の流星レーダー観測から推定される中間圏・下部熱圏の両極性拡散係数(Da)が、冬期を中心に異常増大することを前年度までに見出し、各種観測データ(EISCATレーダー、ナトリウム温度ライダー)と比較して理論的な検証を進めた。中性温度変動に伴う現象ではなく、中間圏における電子温度がこれまでの常識よりもはるかに上昇することに伴う現象であることが明らかとなった。これは同時に、電離層観測専用装置であるISレーダーでも困難な中間圏の電子温度の観測を、はるかに安価な流星レーダーを利用して行う可能性を示すものである。また、同様の解析をドイツの研究グループが北欧に展開する流星レーダーのデータにも応用したところ、やはり異常増大が観測されており、極域の中間圏では普遍的な現象であることを確認した。さらに、北欧高緯度域に展開された複数の流星レーダーデータから、南北1000km以上に亘るDaの水平空間構造推定を行い、時々刻々と変化する空間構造を捉えた。オーロラや電離層電場が中間圏の電子温度に与える影響が可視化されたものと考えられる。このような極域中間圏における電子温度の水平構造の存在は、本研究により初めて明らかにされたものである。本研究により、今後の極域大気上下結合研究の推進に大きな貢献の期待できる研究手法の開発に成功したと考えている。まずは、昨年度の初期的な成果をまとめて英文国際学術誌のレター誌に投稿する。さらに、電子温度観測手法としての確立のため、ISレーダーおよび光学観測データとの比較も進める。水平方向に広く空間領域をカバーできる流星レーダーの特長を生かし、近隣の北欧諸国で流星レーダー観測を行っている研究者に呼びかけ、中間圏電子温度観測ネットワークの形成を目指す。9月に予定されている中間圏界面領域の国際会議Layered Phenomena in the Mesopause Region (ドイツ)に出席して議論を進める。今後の発展が見込まれているEISCAT_3D計画と連携した研究に向けて、大きなステップになると期待される。また、本研究の大きな柱の一つである非擾乱時における中性大気温度観測手法の確立も、ナトリウム温度ライダーとの比較を通してさらに進める。大気物理学主に2つの理由による。本研究内容に関連した議論を、2017年度前半に米国の研究者と行うこととなり、その日本招聘経費の捻出のため本科研費の一部を繰り越すこととなった。

ドイツのLeibniz-Institute of Atmospheric Physicsにおいて、中間圏界面領域の物理に関する国際研究集会が開催されることが年度末に決まり、その参加経費を賄うために、本研究費の一部を繰り越すこととした。米国の研究者(コロラド大学のChu教授)を5月に招聘し、極域の中間圏温度観測に関する議論を行う。招聘に関わる経費は約50万円の予定。
１７世紀フランスにおける歴史画と挿絵本との関係についての総合的研究

本研究では、フランス17世紀における挿絵と歴史画との関係について、木村は、この時代、パリで最も高い完成度を誇ると称されたラ・ヴリリエール邸ギャラリーに展示された歴史画ついての研究を行った。小野崎は、この時代の歴史画にとって重要な図像着想源であった、プルタルコスの『対比列伝』がどのような歴史的背景を持つたかについての研究を行った。栗田は、プッサン作《幼いピュロス王の救出(1634年)》について詩学と倫理学の交錯という視点からの研究を行った。安室は、フランソワ・ジェラール作《パリに入城するアンリ4世》(1817年、ヴェルサイユ宮国立美術館蔵)の、作品の受容と先行研究史についての調査研究を行った。{安室}は2010年10月に英仏において調査を行った。ロンドン大学ワールブルク研究所、およびフランス国立図書館、ルーヴル美術館絵画資料室において、画像資料および一次文献資料を中心に収集した。{栗田}プルタルコスに関わる挿絵と絵画の関係(特にアレクサンドロス伝)について資料の収集の継続を行った。2010/12/31-2011/1/6までパリ、ロンドンにおいて作品実見調査、資料調査を行った。特にパリにおける「ルーベンスとプッサンと17世紀の画家」展、ロンドンにおけるウォーバーグ研究所図書館における調査は今後の研究にも示唆に富むものであった。また、関連するテーマで論文を二本公にした。{木村}イエズス会の挿絵図像に深い関係が認められる、フィリップ・ド・シャンパーニュ作《煉獄の魂》について、その作品の基礎研究に集中した。パリの国立図書館版画室を中心にヴィーリクスの作例との影響関係を調査した。論文には、E・マールと、B・ドリヴァルによる先行研究を咀嚼、紹介した。木村:年度前半は、フランス17-18世紀における、版画家、ド・ビーとグラヴロに関した研究を行った。後半は、海外出張を行い、17世紀フランスにおける、イタリア画家の歴史画がフランスに及ぼした影響とその性格について、ラ・ヴリリエール邸コレクションを中心に研究した。小野崎:主に、エンブレム・ブック中に記された歴史エピソードの抽出とその図像表現について研究した。さらに、シャルル・プランやコワペル等、17世紀フランス絵画・彫刻アカデミーに属した画家の諸作に対して照合を試みた。栗田:引き続きプルタルコス、リウィウス関係(アレクサンドロス、コリオラヌス、フォキオンなど)の図像資料、文献資料の収集に努めた。併せて受容のコンテクストを考察するための資料も収集した。安室:フランス・パリおよびリヨンにて、図像資料、文献資料の収集。リヨン市立図書館に寄託されているイエズス会フォンテーヌ・コレクションの概要についての調査や、アンリ四世の図像についての調査を行った。木村は、フランス17世紀で、パリで最も高い完成度を誇ると称されたラ・ヴリリエール邸ギャラリーに展示された歴史画についての研究を行った。プッサン作《ファレリーの教師》を中心とした作品群がパリの画家たちだけでなく、知識人たちに受容された知的環境について分析を行った。一方で、論文「ナターレ・コンティ」論では、最も奇怪だともいえるこの翻案神学書は、究極の奥義が極まった知識として開陳されている事実を分析した。この時代の歴史画では、時に神話図像上のモチーフがそこに混在する場合があり、その事情を分析した。小野崎は、フランス17世紀の歴史画を生んだ文書的典拠である、プルタルコス『対比列伝』を研究した。プッサン作《幼いピュロスの救出》、《フォキオンの葬送》等の絵画を生んだこの書物は、先ず、ギリシャ語写本がイタリアのフィレンツェにもたらされた、その後、ラテン語訳された。それが、どのように、16世紀に仏語訳されて画家の典拠になり得たかを、一次資料に基づいて追跡した。栗田は、プッサン作《アルカディアの牧人たち》(ルーヴル美術館蔵)について、「知恵」と「恒心」のテーマをめぐって、考察した。銘文解釈をめぐるパノフスキーの議論から現在に至る研究史の中で、依然としてその役割に議論が残る画面右端に登場する高雅な女性像に注目して分析した。安室は、ジェラール作《パリに入場するアンリ4世》(1819年、ヴェルサイユ宮国立美術館)に関わる初期サロン批評史をまとめた。1975年のカウフマンの先行研究によれば、注文主のルイ18世は、王政復古期における王室とブルジョワ市民階級との共存を図ろうとして、注文したと指摘されている。本論考では、そこでは触れられてこなかった同時代の初期資料群を詳細に分析した。

代表者を中心に、共同研究者が各自、個別の基礎研究に集中した年度であった。25年度が最終年度であるため、記入しない。次年度が、計画の最終年度であり、各自が実績に基づいて、論文執筆を計画している。個別研究を総括する時期である。
ＳＩＭＳによる初期太陽系における親鉄性元素の分別に関する研究

(1)マーチソン隕石のCAI中に超難揮発性メタル粒子を発見した。白金族元素の濃集パターンからCAIが蒸発を経験した温度を推定したところ、摂氏1600度以上の高温であることがわかった。(2)標準試料(親鉄性元素を含む合金)をいくつか作成し、SIMS分析における親鉄性元素の相対感度係数を求めた。(3)Y-81020コンドライト中のメタル粒子のSIMS分析をおこなった。白金族元素は、マトリックス中のメタル粒子にはほとんど含まれないが、コンドルール中の微小なメタル粒子中の濃度には大きなバリエーションが見られた。これは原始太陽系において超難揮発性メタル粒子が不均一に分布していたことを示す。本年度は、白金族元素を含む多くの親鉄性元素について、二次イオン質量分析計(SIMS)による定量分析の基礎実験をおこなうとともに、実際の隕石試料中の金属粒子に対する分析を試みた。標準試料としては、昨年度から準備していた、鉄が主体で数個の親鉄性元素を1%程度ずつ含む合金標準試料を用いた。一次イオンとして酸素イオンビームを用いて合金試料を分析し、SIMS分析に不可欠な「相対感度係数」を多くの親鉄元素について求めることができた。実際の試料の分析については、まず、マーチソン隕石から見つかった大きなマグネシウム同位体分別を示す二つのヒボナイト包有物中の超難揮発性金属粒子について詳しい分析をおこなった。金属微粒子はミクロンサイズで、SIMSではスパッタリングにより失われる可能性があるため、SEM-EDSにより分析した。その結果、白金族元素を含む超難揮発性金属元素のパターンは、ロジウムより難揮発性の元素についてほぼフラットな太陽組成のパターンを維持しており、鉄とニッケルのみが欠乏していることがわかった。このパターンを説明するため、金属元素の蒸気圧データをもとに蒸発のモデル計算をおこない、金属微粒子の生成条件を推定した。結果は摂氏1600度以上の高温での蒸発と整合的であった。また、これらの包有物に対してカルシウム同位体、チタン同位体の分析をおこなった結果、いずれも48Ca, 50Tiに同位体異常が見られることがわかり、いわゆるFUNと呼ばれる特異な包有物に属することが明らかになった。次に、非常に始原的なY-81020隕石(CO 3.05)中のコンドルール内の金属粒子について、酸素イオンビームを用いたSIMSによる分析を試み、分析手法の検討をおこなった。その結果、多くの親鉄性微量元素が検出可能であることが確認できた。本年度は、分析可能な親鉄性元素の種類を増やすべく、新たに数個の合金試料を作成した。また、昨年度明らかになった、分析における親鉄性元素のピーク位置が元素の質量範囲によって変動する問題(マグネットのヒステリシスによるもの)を解決するため、ピーク位置決め用のスタンダードをひとつ作成した。これは、既に作成してあった数個のスタンダード(いずれも鉄が主体で親鉄性元素を微量に含む合金試料)を混合し、再溶融して作成したものである。これにより、各合金に含まれていたいずれの親鉄性元素についても、このスタンダード一つだけでピークの位置決めをすることが可能になった。本年度は、これら合金試料を用いて、白金族元素を含む多くの親鉄性元素について、引き続きSIMSによる定量分析の基礎実験をおこなった。昨年度におこなった、一次イオンとして酸素(O-)ビームを用いた分析に加え、セシウム(Cs+)ビームを用いた分析もおこない、それぞれの場合についての「相対感度係数」を多くの親鉄元素について求めた。また、実際の隕石試料として、Y-81020隕石(CO3.05)中のコンドルール内の金属粒子についてSIMS分析を試みた。さらに、マーチソン隕石から分離したヒボナイトを含む包有物のうち、超難揮発性の金属微粒子を含んだ包有物二つについて、さらに分析を進め、その成因・生成条件を明らかにした。これら二つの包有物に対する酸素同位体局所分析にも成功し、酸素にも大きな質量依存同位体分別が見られることを示した。また、カルシウム、チタンの同位体組成に関して、分析技術に改良を加え、より高精度の同位体異常の分析に成功した。これらの結果をもとに、包有物の成因・生成条件について考察した。本年度は、白金族元素のうち特にパラジウム(Pd)について、二次イオン質量分析計(SIMS)による分析条件をほぼ確立することに成功した。一次イオンは酸素のマイナスイオン、ビームサイズは2535ミクロン、分析可能濃度はppmレベルである。当初予定していた高質量分解能法では充分に妨害イオンを除去できないことが判明したため、エネルギーフィルター法に切り替えてパラジウム分析を試みた。

その結果、40eVのエネルギーオフセットを適用することにより、過度にパラジウムの感度を低下させることなく妨害イオンを除去することに成功した。濃度較正は人工的にパラジウムを照射した試料(照射量が既知)を用いた。現在、パラジウムと同様の分析条件により他の親鉄元素がどの程度分析可能か検討中である。本年度は分析値の定量化に不可欠な標準試料の整備にも力を注いだ。鉄をベースにした三つの合成合金試料を標準試料として準備し、白金族元素を含む多くの親鉄性元素(Pt, Ir, Os, Ru, Rh, Pd, Mo, Ta, W, Re, Ni, Ag, Mn, Cr, Ti)について相対感度係数を決めるための基礎実験を進めている。さらに、より揮発性の高いZn, Ga, Ge, Snなどの分析も視野に入れて、多数の市販の合金試料を準備中である。実際の隕石試料の分析は未着手であるが、いくつかの始原的隕石や、金属成分を多く含んだCH/CBコンドライトなどの隕石試料を購入し、薄片作成をおこなっている。また、マーチソン隕石から回収したヒボナイト含有CAIの中に、超難揮発性の親鉄元素に富むミクロンサイズの金属粒子が含まれているのを発見した。これらのCAIはマグネシウム同位体比が大きな質量分別を示し、いわゆるFUN包有物の可能性がある。太陽系形成最初期の物質進化を探る上で貴重な試料であり、さまざまな角度から分析を進めつつある。本年度は、昨年度までに作成した7種類の微量金属元素分析用標準試料(自作の合金)を用いて、SIMS(二次イオン質量分析法)による分析条件をさまざまにかえた実験をさらに進め、より精度の高い親鉄性元素定量分析の手法を確立した。とりわけ問題となっていたCs+ビームによる陰イオン分析(Au,Pt,Ir,Ruなど)における定量性の問題に関しては、(1)40ミクロン径程度の均一なビームの中心付近のみを分析することによりビームのエッジからのコンタミの影響を除去する、(2)基準にとる二次イオンとしてFe(-)のかわりにFe2(-)あるいはFe3(-)イオンを用いる、などの改良をおこない解決した。SIMSによる微量親鉄元素分析を実際の隕石試料に適用した。とくに、きわめて熱変成度が低いコンドライトであるYamato 81020(CO 3.05)中のメタル粒子の分析を精力的におこなった。その結果、(1)マトリックス中(コンドルールの外)に存在する大きなメタル粒子(直径100ミクロン程度)には白金族元素(Pt,Ir,Ru等)はほとんど存在しない、(2)コンドルールのオリビン結晶中にとりこまれたメタル粒子では、白金族元素の濃度に大きなバリエーションが見られ、中には非常に高い濃度の白金族元素を含む金属粒子が存在することがわかった。この結果は、コンドルールの前駆物質中に超難揮発性の金属微粒子が不均一に分布していたことを示唆する。超難揮発性金属微粒子が原始太陽近傍の高温領域で生成されたものならば、それらがコンドルール形成領域まで何らかのプロセスにより運ばれ、ばらまかれていたことを意味する。コンドルール中の個々の金属微粒子の組成が今回はじめて明らかになったことにより、親鉄性元素からみた原始太陽系星雲内での物質輸送やコンドルール形成過程について貴重な示唆が得られた。惑星科学昨年度力を入れた合金標準試料の作成が功を奏し、非常に多くの親鉄性微量元素についてSIMSによる定量分析が可能になった。
大規模並列環境における数値計算アルゴリズム

ペタフロップスを超える性能を持つ大規模並列環境における数値計算アルゴリズムとして,高速フーリエ変換(FFT),GPUによる4倍・8倍精度BLAS,GPUによる3倍・4倍精度浮動小数点演算,GPUにおける疎行列ベクトル積,CPU+GPU環境上で動作する実対称固有値ソルバ,GPU環境下での固有値ソルバ開発と既存ソルバとの性能評価,第3世代NVIDIA GPUを用いた高性能固有値ソルバの開発,Block Krylovアルゴリズムによる連立一次方程式の求解高速化,そしてBlock Krylov部分空間反復法の精度向上について研究を行うと共に,性能チューニング手法について検討した。平成22年度においては,大規模並列環境における数値計算アルゴリズムとして,高速フーリエ変換(FFT),GPUによる4倍・8倍精度BLAS,GPUにおける疎行列ベクトル積,CPU+GPU環境上で動作する実対称固有値ソルバ,そしてBlock Krylovアルゴリズムによる連立一次方程式の求解高速化について研究を行うと共に,性能チューニング手法について検討した。高速フーリエ変換(FFT)の研究では,並列三次元FFTにおいて二次元分割により通信時間を削減すると共に,演算と通信をオーバーラップさせることで,従来の実装に比べてさらに性能を改善した。GPUによる4倍・8倍精度BLASを実現し,NVIDIA Tesla C2050において性能評価を行った結果,Intel Core i7 920での同一処理と比べ,4倍精度AXPYが約9.5倍,8倍精度AXPYが約19倍高速化された。GPUにおける疎行列ベクトル積の研究では,疎行列の格納形式を自動選択することで疎行列ベクトル積の高速化を行った。CPU+GPU環境上で動作する実対称固有値ソルバの研究では,予備実験においてIntel SandyBridge CPU+NVIDIA GTX580 GPUの組み合わせで,2000次元の完全対角化が1秒以下で実現された。Block Krylovアルゴリズムによる連立一次方程式の求解高速化についての研究では,複数本のベクトルをまとめて解いた際に右辺ベクトル数が大きくなると,数値的不安定性により残差が発散する場合がある現象について,直交化を施すことで数値的不安定性を抑制でき,相対残差の収束性を改善できた。これらの研究成果は,ペタフロップスを超える性能を持つ次世代のスーパーコンピュータにおいて,実アプリケーションの高速化に貢献できることが期待される。平成23年度においては,大規模並列環境における数値計算アルゴリズムとして,高速フーリエ変換(FFT),GPUによる3倍精度浮動小数点演算,GPU環境下での固有値ソルバ開発と既存ソルバとの性能評価,そしてBlock Krylovアルゴリズムによる連立一次方程式の求解高速化について研究を行った。高速フーリエ変換(FFT)の研究では,Intel AVX命令を用いてFFTカーネル部分の性能を向上させると共に,ブロックSix-Step FFTアルゴリズムを用いることで,データがキャッシュに収まらない場合にも高い性能を維持するFFTライブラリFFTEを実装した。GPUによる3倍精度浮動小数点演算についての研究では,3倍精度数を倍精度数と単精度数に分けて格納するDouble+Single型3倍精度型(D+S型)およびD+S型3倍精度演算:(D+S型演算)を提案し,GPUにより3倍精度のBLASルーチンを実装して,その性能をTesla C2050で評価した。その結果,Tesla C2050では3倍精度AXPYがCUBLASの倍精度AXPYの約1.57倍の実行時間,3倍精度GEMVが倍精度GEMVの約1.69倍の実行時間となり,それぞれ4倍精度ルーチンよりも高速な性能を示した。GPU環境下での固有値ソルバ開発と既存ソルバとの性能評価の研究では,開発した固有値ソルバEigen-sgが既存のGPGPUソフトウェアであるMAGMAライブラリに比べてTesla C2050上で高速であることが分かった。Block Krylovアルゴリズムによる連立一次方程式の求解高速化についての研究では,Block BiCGGR法の数値的不安定性の原因解析を行い,同法の残差行列を直交化することで安定したBlock BiCGGRRO法を構築した。平成25年度においては,大規模並列環境における数値計算アルゴリズムとして,GPUクラスタにおける並列高速フーリエ変換(FFT)の実現と評価,第3世代NVIDIA GPUを用いた高性能固有値ソルバの開発,そしてBlock Krylov部分空間反復法の精度向上について研究を行った。GPUクラスタにおける並列FFTの研究では,並列一次元FFTにおいて全対全通信が3回行われることから,CPUとGPU間のデータ転送とノード間のMPI通信をパイプライン化してオーバーラップさせることができるMPIライブラリであるMVAPICH2を用いて実装を行った。GPUクラスタであるHA-PACSを用いて評価を行った結果,GPU版はCPU版に比べて高い性能を示すことが分かった。第3世代NVIDIA GPUを用いた高性能固有値ソルバの開発では,新方式によるCUDABLAS関数を組み込んだGPU-BLAS(ASPEN.K2)を使用してこれまでよりも高速なGPU固有値ソルバEigen-Gを開発した。