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校内授業研究における教師の職能発達を支援する校長のリーダーシップに関する研究

その際、トップダウンで強行に改革を行うのではなく、授業研究の重要性を粘り強く説き、教職員のなかに授業研究を行う必然性が芽生えるように働きかける形で改革を行った。その働きかけは、職員会議や打ち合わせといったフォーマルな形で行われることもあったが、むしろ、休み時間に校長が教職員と何気ない立ち話をしたり、校長が毎朝校内を歩きながらさりげなく授業を見に教室を訪れた際に、各教師に対して声をかけるといったインフォーマルな形で行われることのほうが多いということが明らかになった。現在、学校文化を変革する学校長のリーダーシップに関する研究は日本でもある程度蓄積されてきているものの、本研究のように、学校長が日常的に行っているインフォーマルな言動がどのように変革に結びついているのかを、実際のフィールドワーク調査に基づいて描出した日本の研究は管見の限りない。その意味で、本研究の示す知見は重要な意味を持つものと考えている。本研究は、1「校内授業研究に関する校長の意識調査」、2「校内授業研究における校長の役割に関する実態調査」、3「校内授業研究を支える学校文化の発展過程に関する調査」を三つの柱としている。前年度までに国内の2と3の調査を終了し、本年度は1の調査を実施、ならびに海外(台湾・インドネシア)における2と3に関連する調査を実施した。そして最終年度として、すべての研究調査の総括を行った。これまで明らかになったこととしては、まず、2の調査おいて、校内授業研究を学校経営の中核に据えた先駆的な実践を推進している静岡県の公立中学校の事例を分析し、校長が明確なヴィジョンを持ちながらも、学校の実態に応じてリーダーシップの発揮の仕方を柔軟に変化させることの重要性を明らかにした。さらに、3の調査においては、校内授業研究のなかで教師たちの専門的力量が形成されていく過程を明らかにするとともに、そこで果たす校長の役割を分析した。本年度は、さらに台湾とインドネシアの学校を視察し、校長ならびに教職員へのインタビューを実施した。その結果、日本国内の調査で得られた知見、すなわち、校長が明確なヴィジョンを持ちながらも、各学校の実態に応じてリーダーシップの発揮の仕方を柔軟に変化させることがきわめて重要であることが明らかとなった。さらに、本年度は、静岡・富山・兵庫・茨城の公立小中学校を対象に、1の調査を実施した。その結果、校長が授業研究を単なる授業改善の手段としてではなく、教職員の職能発達を支援する学校文化づくりの重要な活動と捉えている学校ほど成果を上げていることを明らかにした。従来の校長のリーダーシップに関する先行研究では、本研究のような多角的な視座から教師の職能発達を支援する校長のリーダーシップについて探究したものは少なく、その意味で、本研究が示す知見は重要な意味をもつものと考える。
ホウ素中性子捕捉療法おけるアブスコパル効果についての基礎研究と臨床応用

今年度は前年度までの細胞実験による成果を踏まえて、マウスの照射実験で中性子部分照射時のアブスコパル効果をとらえ、さらに、個体の放射性感受性の差で中性子照射時のアブスコパル効果の変化を調べることを目的として実験を行った。はじめに、DNA二重鎖切断に対する修復酵素の機能異常により放射性高感受性であるSCIDマウスの中性子に対する感受性を調べた。マウスの頭部照射による口腔粘膜障害死を指標として中性子照射とガンマ線照射を比較することでRBE値(生物学的効果比)を求めた。口腔粘膜障害死のRBE値はSCIDマウスでは1.61、比較対象の近交系マウスC3Hは2.08であった。さらに照射部位ではない脾細胞のアポトーシスを比較して頭部照射時のアブスコパル効果が放射線感受性の差でどのように変化するかを調べるため、中性子照射後に経時的に脾臓を取り出し脾細胞のアポトーシスの変化を経時的に調べた。脾細胞のアポトーシスの変化は頭部の線量に伴って増加し中性子部分照射時のアブスコパル効果がとらえられた。また、脾細胞のアポトーシスが最も高く表れた時点での比較によるRBE値はSCIDマウスでは1.67、比較対象の近交系マウスC3Hは2.12で照射部の障害である口腔粘膜障害と非照射部位の脾細胞のRBE値はいずれもSCIDマウスがC3Hマウスより低かった。これらの結果から中性子照射では照射部位の正常組織およびアブスコパル効果としての非照射部位の影響は、X線やガンマ線に比べて放射線感受性についての個体差が表れにくいのではないかと予測される。本課題の研究目的はがんの放射線治療時の局所照射により特異的な腫瘍免疫応答が惹起されて起きるアブスコパル効果をとらえ、ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)プラス免疫療法のプロトコルを提案することである。平成27年度は放射線感受性の異なるマウスにおいてアブスコパル効果の出現に差があるかどうかを研究した。放射線高感受性マウスとしてDNA二重鎖切断(DNA-DSB)の修復障害により放射線高感受性であるSCIDマウスを用い、近交系マウスC3Hの反応と比較した。照射部の感受性の指標は、マウス頭部をガンマ線で照射したときに認められる口腔粘膜死(Oral Radiation Death: ORD)によるLD50を用いた。非照射部のアブスコパル効果の指標としては、ガンマ線照射後に非照射部位である脾臓を取り出し脾細胞のアポトーシス誘導をCell Death Detection ELISA(ロッシュ)を用いて酵素免疫法により定量的に測定した。また、脾細胞由来リンパ球の細胞核内DNA二重鎖損傷部位に集積する53BP1フォーカス数を調べた。DNA損傷修復酵素の機能異常のためDNA二重鎖切断の修復ができないSCIDマウスのガンマ線の感受性はC3Hマウスより約2倍感受性が高いとされている(全身照射時のLD50比較)。ORD比較においてはSCIDマウスのガンマ線の感受性はC3Hマウスより約2.3倍感受性が高かった。また、脾細胞のアポトーシス誘導ではSCIDマウスはC3Hマウスより約3倍感受性が高かった。脾細胞由来リンパ球の細胞核内DNA損傷部位に集積する53BP1フォーカス数は両者に優位の差は認めないが、SCIDマウスではDNA二重鎖損傷の回復が遅延することが確認された。これらの結果から、放射線感受性の高いマウスではアブスコパル効果がより高く観察されることがわかった。原子力規制員会による試験研究用原子炉の新規制基準に適合していることの確認(適応確認)への対応のため、京都大学原子炉実験所研究用原子炉の再稼働が許可されず、ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)に利用している研究炉が停止している。このためBNCTの中性子照射が実行できず、課題研究の本実験であるマウスのBNCT照射実験ができなかったため。平成28年度は放射線照射回数の分割による脳腫瘍細胞へのDNA損傷および免疫応答への影響を調べた。放射線治療では正常細胞の副作用回避のために分割照射が実施されている。一方、分割照射の時にはがん細胞では放射線によるDNA損傷の回復が起こるため、一回照射に比べてがんに対する放射線の効果は減弱する。今年度はホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の分割照射効果について研究成果を得た。ヒト神経膠芽腫細胞のp53変異型であるT98G細胞を用いて実験を行った。対数増殖期の細胞を準備し、照射1時間前にホウ素化合物BPA( Boronophenylalanine )を細胞培養液に添加し、中性子(1MW)を分割照射した。照射後は細胞の生存率、53BP1フォーカス免疫蛍光染色によるDNA損傷および細胞培養液中のサイトカイン(IL1,IL6)測定を行い生物効果をガンマ線分割照射の結果と比較しその特徴を検討した。中性子照射ではT98G細胞は分割照射で回復が確認されたが、分割中性子照射の回復程度ははガンマ線照射にくらべ3分の1前後で、分割照射による回復程度は小さいことが確認された。照射後のDNA損傷を示す53BP1フォーカス数の結果では、中性子の単回照射と分割照射でフォーカス数平均値に大きな変化が見られなかった。分割照射ではフォーカス数のばらつきが大きかった。これは分割照射によって修復が促された細胞と修復が遅延した細胞の混在による思われる。また、照射後72時間後のサイトカインについては有意な上昇は見られなかった。放射線分割照射では免疫反応が惹起されるとの報告がされている。

中性子照射線量が少なかったため免疫反応上昇の有意な結果が得られなかったと思われる。今後はBNCT中性子照射による免疫反応賦活化効果の検証を進めていきたい。原子力規制委員会による試験研究用原子炉が新規制基準に適合していることの確認(適応確認)への対応のため、京都大学原子炉実験所研究用原子炉の再稼働が許可されず、ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)に利用している研究炉が停止している。このためBNCTの中性子照射が実行できず、課題研究のマウスのBNCT照射実験ができていないため。今年度は神経膠芽腫細胞を用いてTemozolomide (TMZ)による化学療法と放射線治療併用効果と免疫応答についての研究を実施した。がん抑制遺伝子p53変異型ヒト神経膠芽腫細胞T98Gおよびp53野生型ヒト神経膠芽腫細胞A172を用いて殺細胞効果と53BP1フォーカスアッセイによるDNA損傷についてTMZと中性子照射併用時の感受性の違いを調べた。ガンマ線照射時のD10値(生存率10%となる線量)はT98G細胞では7.0GyでA172細胞では4.8Gyであるが、中性子照射時(ホウ素10濃度が20μg/ml)のD10値はT98Gが1.1GyでA172細胞0.8Gyであり、ガンマ線照射に比べて中性子照射ではBNCTがエックス線抵抗性の脳腫瘍に対してより効果が期待できることが確認された。中性子照射後の53BP1フォーカス数はT98G細胞とA172細胞間に有意差はなかったがガンマ線照射後より多く中性子照射のDNA損傷はガンマ線より大きく回復も遅かった。中性子照射とTMZの併用では両細胞ともに併用後の生存率では相乗効果は認められなかった。T98G細胞ではホウ素10が存在するBNCR反応において中性子照射とTMZの併用により生存率が上昇しさらに抵抗性となった。BNCTにおいてもエックス線治療と同様に腫瘍細胞の遺伝子発現型によりTMZ併用時には治療効果が異なることが示唆された。放射線治療とDNA損傷系の抗ガン剤併用後に起きるDNA損傷のシグナルにより免疫反応が制御されていることが最近発表されている。T98GおよびA172細胞を用いて中性子照射とTMZの併用後にPD-L1を経時的に測定したが有意な免疫応答の変化はとらえられなかった。中性子照射線量が少なかったため免疫反応の影響がとらえられなかったと思われる。原子力規制委員会の指示による試験研究炉用原子炉施設に対する新規制基準への対応のために京都大学研究用原子炉の改装工事の終了が当初予定よりも遅延した。さらに、再稼働後は多数に実験が込み合っていたため実験回数が制限され、研究課題の実験に想定以上に時間を要した。今年度は前年度までの細胞実験による成果を踏まえて、マウスの照射実験で中性子部分照射時のアブスコパル効果をとらえ、さらに、個体の放射性感受性の差で中性子照射時のアブスコパル効果の変化を調べることを目的として実験を行った。はじめに、DNA二重鎖切断に対する修復酵素の機能異常により放射性高感受性であるSCIDマウスの中性子に対する感受性を調べた。マウスの頭部照射による口腔粘膜障害死を指標として中性子照射とガンマ線照射を比較することでRBE値(生物学的効果比)を求めた。口腔粘膜
ジルコノセンを用いた反応における中間体錯体の合成

近年、前周期遷移金属を用いた反応が、触媒反応や天然物などの有機合成に広く用いられている。ジルコノセンを用いた選択的なカップリング反応はその代表的な反応の1つだが、その中間体の詳細な研究はまだあまりなされていない。本研究では、ジルコノセンを用いる反応系中で得られる反応中間体の単離合成とそれらを用いた反応の検討を目的とする。有機合成を効率よく行う際において、選択的な炭素-炭素結合生成を行うことが重要であり、ジルコノセンによる不飽和結合のカップリング反応は、高収率かつ高選択的に炭素-炭素結合を生成することができるため、天然物合成をはじめとした有機合成反応に広く用いられている。さらに、最近では触媒反応への展開も報告されている。その中で、反応基質にアリルエーテルのアルコキシキ基のように、脱離しやすい置換基を導入すると、ジルコニウム金属上にそれらの脱離基が移動して反応が進行すると考えられるが、その中間体が不安定であり、速やかに次の反応が進行してしまうために、それらの中間体を単離するができなかった。そこで、本研究では、反応基質の両末端に脱離基を持つ基質を用いて、反応中間体の単離を試みる。末端にプロパルギルエーテルをもつアルキル鎖をジルコノセンと反応させると、室温ではプロパルギル基が脱離してアレンが生成するのに対して、低温ではアルコキシル基が脱離しないことがわかった。更に、低温での反応生成物の重水素化により、アルコキシル基がジルコニウム上に配位した中間体の存在が強く示唆される結果を得た。本年度は、これらの出発物質をいくつか合成し、それらとジルコノセンとの反応について検討した。
骨に近い低弾性率を有する超弾塑性ベータ型チタニウム合金の微細加工技術の構築

超弾塑性型チタニウム合金は細胞毒性が極めて少ないだけでなく皮質骨に近い縦弾性係数を有する材料であり,インプラント材料としての利用が期待されている.本研究では小径ボールエンドミルを用いて超弾塑性型チタニウム合金のミーリング加工を行った.切削速度の違いが加工変質層に及ぼす影響においては,切削温度が相変態温度を超える切削速度16m/sでは2.5μm以上の厚い加工変質層が確認され,大きな切削力を付加した条件では0.7μmであった.加工変質層の主要因が切削温度であることを明らかとした.また,検討結果を踏まえ加工変質層低減とか加工能率を向上できる最適切削条件も明らかとしている.本研究は,生体適合性に優れ低い弾性率を有する超弾塑性β型チタニウム合金材料を使用し,加工表面の材料組織的な信頼性向上を図るため,回転工具を用いて切取り厚さを薄く制御することによる微細加工技術の構築を試みるものである.実際には,微細加工における表面変質層の発生機構の解明を試みる.加えて,微細表面加工における切削条件(切削温度)の違いが表面変質層に及ぼす影響を明らかとすることにより,これを考慮した最適微細加工条件の選定を試みる.また,オリジナルの工具形状を提案し,自由曲面表層の微細形状形成を試みる.本年度は超弾塑性β型チタニウム合金の基礎的加工特性の把握と適正切削条件の選定を試みた.供試材料を静的条件下で700度を境として材料組織の変化について検討した.加熱前後のサンプルと700度以下のサンプルについてTEM画像と電子線回折パターンを用いて微視的組織の観察を実施し組織変化の比較を行った.加熱温度が700度以上において組織が大きく変化し,低弾性率を発生する前の材料組織に戻ることを確認した.また,加工変質層抑制加工に向けた加工条件の選定を試みた結果,工具材料としては当初予定していたナノ多結晶ダイヤモンド工具に比べ超硬コーテッド工具が有用であることと,被膜材種は密着力の高いAlCrSiN被膜が耐摩耗性と加工面粗さの点で優れていることを明らかとした.さらに,切削性能の切削速度依存性と各切削速度条件における切削速度測定を明らかとし,耐摩耗性と加工面粗さの観点から切削速度2.5m/sが適正な切削条件であることを明らかとしている.本研究は,生体適合性に優れ低い弾性率を有する超弾塑性β型チタニウム合金材料を使用し,加工表面の材料組織的な信頼性向上を図るため,回転工具を用いて切取り厚さを薄く制御することによる微細加工技術の構築を試みる.実際には,微細加工における表面変質層の発生機構の解明を試みる.加えて,微細表面加工における切削条件(切削温度)の違いが表面変質層に及ぼす影響を明らかとすることにより,これを考慮した最適微細加工条件の選定を試みる.また,オリジナルの工具形状を提案し,自由曲面表層の微細形状形成を試みる.本年度は,切削速度を変化させ微細加工を行った後の加工表面変質層の検証を行う.加工面をFIB装置を用いて断面方向から観察できるサンプルに切り出し,TEM画像と電子線回折パターンを用いて微視的組織の観点から加工表面変質層の検証を行った.加工変質層厚さは,切削速度4.0m/sまでは0.5&micro;m以下と非常に薄くなるが,切削速度16m/sでは切削温度の上昇により著しく厚くなることを明らかとしている.また,各条件における切削抵抗と切削温度の測定を行い,加工変質層には切削抵抗よりも切削温度の影響が支配的であることを明らかとしており,切削温度が低くなる低切削速度領域(2.0m/s)が適正条件であることを見出した.微細切削挙動の観察についてはピエゾ駆動による極微小動移動ステージを用いた二次元切削が十分できていない状況である.本年度予定していた内容は,TEM画像と電子線回折パターンおよび電子線後方散乱回折法(EBSD)を用いた微視的組織観察による加工変質層の検証とピエゾを用いた極微小動移動が可能な移動ステージを用いた二次元モデルによる切削挙動の詳細観察である.TEM画像と電子線回折パターンを用いた変質層の把握は終了している.さらに,前年度の積み残しである温切削温度および切削抵抗の測定も完了し,これらから適正切削速度条件を明らかとすることができている.しかしながら,変質層内部の詳細の組織変化についてはまだ途中である.また,二次元切削による微細加工機構の検討については装置の準備ができているが,実験はできていない.最本研究では、生体適合性に優れ低い弾性率を有する超弾塑性β型チタニウム合金材料を使用し、加工表面の材料組織的な信頼性向上を図るため、回転工具を用いて切取り厚さを薄く制御することによる微細加工技術の構築を試みるものである。終年度は前年度までの積み残し分である二次元切削モデルによる切削挙動の観察とCAD/CAMによる最適ツールパスの検討と人工歯根形状の製作を試みる予定で進めていたが、人工歯根形状を形成するために必要な切削距離を十分得るためには切削速度以外の加工条件を変更する必要が生じた。しかしながら、変質層は切削温度に強く依存することが報告されており、切削温度を低く保ちながら加工能率を向上できる最適条件の選定が必要不可欠となった。そのため、本来の計画を実施する前に最適加工条件の選定を試みた。

実際には、これまで使用してきた切削速度2.5m/sと比べ切削温度が約30K抑制できる切削速度2.5m/s,一刃当たりの送り量12μm/tooth,切込み深さ:25μmの条件が加工変質層の抑制と約2倍の高能率化を達成することが可能であることを明らかとした。また、二次元切削による切削機構についても一部ではあるが高速度ビデオカメラによる検証が終了している。しかしながら、実際の人工歯根形状の作成にはCAD/CAMによるツールパスの段階までしか進捗できなかったため実施できていない。超弾塑性型チタニウム合金は細胞毒性が極めて少ないだけでなく皮質骨に近い縦弾性係数を有する材料であり,インプラント材料としての利用が期待されている.本研究では小径ボールエンドミルを用いて超弾塑性型チタニウム合金のミーリング加工を行った.切削速度の違いが加工変質層に及ぼす影響においては,切削温度が相変態温度を超える切削速度16m/sでは2.5μm以上の厚い加工変質層が確認され,大きな切削力を付加した条件では0.7μmであった.加工変質層の主要因が切削温度であることを明らかとした.また,検討結果を踏まえ加工変質層低減とか加工能率を向上できる最適切削条件も明らかとしている.本年度予定していたのは,超弾塑性β型チタニウム合金の基礎的加工特性の把握と微細加工用工具の設計と加工変質層抑制を実現するための微細加工条件の最適化である.材料の基礎特性を把握することはできた.当初使用するはずであったナノ多結晶ダイヤモンド工具が十分な加工特性を示さなかったため,予備的に準備していた工具材料に変更したが,損傷機構等を明確にできた点は成果が得られたと判断できる.また,切削性能についても温度測定を実施し,切削速度依存性を明らかにすることができたことからおおむね順調に進展していると判断できる.今後は電子線後方散乱回折法(EBSD)を用いた微視的組織観察による加工変質層内部の組織の状態を明らかとすることと,切削機構を明確化するためのピエゾを用いた極微小動移動が可能な移動ステージを用いた二次元モデルによる切削挙動の観察を実施する.さらに,当初の計画のCAD/CAMによる最適ツールパスの検討と人工歯根形状の製作と微細表面形状の形成について取り組む予定である.工学,生産工学・加工学,切削加工今後は工具材料が変更になったものの,加工変質層抑制を実現するための微細加工条件の最適化の内容を踏まえて、最適条件下における微細切削メカニズムの検証を行う.基本的には申請書の予定に基づき,以下の2点に着目して研究を進める.1TEM画像と電子線回折パターンおよび電子線後方散乱回折法(EBSD)を用いた微視的組織観察による加工変質層の検証を行う.また,2切削機構を明確化するためピエゾを用いた極微小動移動が可能な移動ステージを用いた二次元モデルによる切削挙動の詳細観察を実施する.当初予定していた微細機構を利用した二次元切削実験に使用する工具作成費用が次年度使用額として積み残された.当初予定していたナノ多結晶ダイヤモンド工具が予想以上に加工特性が悪く、使用できない状況になった.このため,工具研磨に使用する消耗品分が次年度使用額として積み残された.今年度使用予定していた工具作成費を次年度当初の計画通り使用する予定である.今年度使用予定していた工具研磨費用を次年度の実施項目の加工表面変質層のサンプル作成に必要な実験消耗品として使用する計画である.
カーボンフロー・コントロールに立脚した熱帯泥炭地ランドマネージメントの最適化

巨大なカーボン・シンクであり,かつ生物多様性に富みつつも脆弱な生態系である熱帯泥炭地を対象に、カーボンフロー・コントロールに立脚した土地利用・管理の最適化方策を確立することを目的に,泥炭火災の抑止と荒廃した土地の再生をすすめ、熱帯泥炭地における持続的生物生産活動を確立しつつ環境負荷を軽減するための種々の方策について検討した。世界中に分布する泥炭地は、湿地特有の生態系が育まれているだけでなく、近年は巨大なカーボンシンクとして認知され、地球温暖化対策上、その保全が強く求められている。泥炭地は熱帯ではインドネシアに最大の分布があるが、最近の乱開発や無秩序な農地開発に伴い、泥炭の乾燥化が進行し、その上に成立していた湿地林が頻発する森林(泥炭)火災によって破壊され、その結果としてCO_2の大量放出とカーボンシンクとしての機能の喪失、生態系の撹乱、煙害の発生、など、インパクトの大きいカタストロフィックなイベントが認められるようになっている。本研究が主たる研究対象地としているインドネシア・中部カリマンタン州では、1990年代に大規模な農業開発が沿岸部の熱帯泥炭地を対象に計画・実施され、数千kmにおよぶ排水路が開削されたものの、農地開発は全くの失敗に帰した。その一方でこれまで人の近寄ることのできなかった湿地林には、排水路の開削による水位の低下と、その排水路を使った違法伐採が入り込み、その結果森林火災が頻発し、泥炭湿地林ならびに泥炭が大面積で消失するとともに、その跡には荒廃地が広範囲に残されることとなった。この荒廃地では、現在でもしばしば泥炭火災が起きており、CO_2の放出源となっている。本研究はこのような脆弱かつ大量のカーボンを抱え込んだ生態系である熱帯泥炭地を対象に、カーボンフロー・コントロールに立脚しながら、1)ランドマネージメント最適化方策を確立することによって泥炭火災を抑止し、2)荒廃した熱帯泥炭地の管理と再生をすすめ、3)熱帯泥炭地における持続的生物生産活動を確立しつつ環境負荷を軽減すること、を目標としている。本研究は脆弱かつ大量のカーボンを抱え込んだ生態系であるインドネシアの熱帯泥炭地を対象に、カーボンフロー・コントロールに立脚しながら、1)ランドマネージメント最適化方策を確立することによって泥炭火災を抑止し、2)荒廃した熱帯泥炭地の管理と再生をすすめ、3)熱帯泥炭地における持続的生物生産活動を確立しつつ環境負荷を軽減すること、を目標としている。今年度は次の2グループが、インドネシア側研究者と連携をとりながら実施してきた。また「熱帯泥炭のCDM化」のワークショップを主催し、熱帯泥炭と地球温暖化の関係について議論を深め、国際社会に対する提言をまとめていく方策について議論した。◎カーボンフロー・モニタリング・グループ泥炭農地土壌からのCO_2、CH_4、N_2O放出の測定を実施した。平均地下水位と泥炭分解由来のCO_2放出量との間に正の相関があり、排水に伴う水位低下が泥炭分解を促進していた。さらに、農地における泥炭分解は大量のN_2O放出を引き起こすことも示唆された。熱帯泥炭林の火災後の回復状況を人工衛星データから解析するための地上分光反射特性を測定し解析した。流域から河川への有機炭素負荷量を複数の河川で比較し、陸水系における炭素動態を広域的に評価するための予備調査として、域内3河川の水質調査を行った。◎ランドマネージメント・グループ現地土壌に合う油糧植物、表土被覆作物、商品価値の高い遮蔽木の探索を行った。現地の20余種から3種類の高油脂含有ナッツを見いだした。ナンヨウアブラギリ(Jatropha curcas)導入の可能性を評価するために、プランテーションの実態調査を行った。苗木は種子繁殖が有効であり、播種してから6ケ月で結実、収穫可能であった。ポット苗木を用いた土壌水分の操作実験により、郷土樹種4種の初期成長における土壌湛水および土壌乾燥に対する耐性を評価した。Jelutung(Dyera lowii)とPulai(Alstonia sp.)の2樹種が植栽木として有望であることを明らかにした。本研究は脆弱かつ大量のカーボンを抱え込んだ生態系である熱帯泥炭地を対象に、カーボンフロー・コントロールに立脚しながら、1)ランドマネージメント最適化方策を確立することによって泥炭火災を抑止し、2)荒廃した熱帯泥炭地の管理と再生をすすめ、3)熱帯泥炭地における持続的生物生産活動を確立しつつ環境負荷を軽減すること、を目標としている。◎カーボンフロー・モニタリング・グループ熱帯泥炭の微生物分解量を推定するために、土壌呼吸量に占める微生物呼吸量の割合を測定した。微生物呼吸量の寄与率は森林とプランテーションで6072%、農地、草地で90120%であった。泥炭湿地に構築された水路を閉鎖し水位を上昇させることによる水環境変化について解析した。水位上昇により溶存酸素濃度は低下し、pHは自然状態にある泥炭湿地林の値まで低下した。水路の閉塞は泥炭湿地を修復し炭素固定機能を回復させる上で効果的である。

◎ランドマネージメント・グループ現地の油糧種子生産樹種を検索し種子を収集した。これらの実生苗を作成するとともに、根圏から実生成長促進微生物の検索を試みた。泥炭土壌から単離したアーバスキュラー菌根菌をAcacia crassicarpaに接種し、菌根形成が6ヶ月後に地上部生育を促進することを明らかにした。森林火災跡地の再樹林化のため、山羊を放牧して下草刈りをした土地にカホイを植樹し、4ヶ月後現在で97%の高い生存率を得た。また冠水立地での植林に適した自生樹種を選抜するため、4樹種(Kahui,Jelutung,Pulai,Tumih)の苗木の沈水実験を行つた。Kahuiは3ヶ月の沈水処理でも大多数が生残でき抜群の沈水耐性を示した。水質浄化資材となる活性炭の原料として、オイルパームの空果房(EFB)と幹が賦存量と化学組成から有望資源であり、またEFBよりバイオ燃料を製造するための前処理法として脱リグニン手法を明らかにした。本研究は脆弱かつ大量のカーボンを抱え込んだ生態系である熱帯泥炭地を対象に、カーボンフロー・コントロールに立脚しながら、1)ランドマネージメント最適化方策を確立することによって泥炭火災を抑止し、2)荒廃した熱帯泥炭地の管理と再生をすすめ、3)熱帯泥炭地における持続的生物生産活動を確立しつつ環境負荷を軽減すること、を目標としている。今年度も次の2グループが、インドネシア側研究者と連携をとりながら実施してきた。◎カーボンフロー・モニタリング・グループ泥炭の乾燥にともなう酸化分解の促進とそれによる温室効果ガス排出量の増加を、農地4地点、自然林1地点、火災跡地3地点、及びプランテーション6地点において月1回の頻度で年間測定した。泥炭の酸化分解量、土壌呼吸、CH_4フラックスは主に地下水位に制御され、N_2Oフラックスは泥炭の酸化分解と施肥によって増大した。SPOTとMODISの衛星時系列データから火災後の植生回復マップを作成した。この結果をGPS位置データ付き写真(2003年から2009年まで)をグランドトゥルースとして用いて比較したところ,本マップの有用性が確認できた。泥炭湿地林の土地利用転換に起因する陸水環境の酸性化が、河川および河川底質の生物群集の生産に及ぼす影響について調査した。陸水環境への硫酸の負荷は、河川生態系の生産および生物多様性を著しく低下させていることが示された。◎ランドマネージメント・グループインドネシア・南カリマンタン州の天然林および荒廃地から土壌を採取し、土壌の化学性を測定し、トラップカルチャーによりアーバスキュラー菌根菌を単離した。Shorea balangeranの育苗における被陰と灌水の条件を検討した。播種から定着までの初期成長は50°Cを超す高温で枯死することが解り、播種してから約1ヶ月は被陰を必要とするが解った。その後は強光・高温・土壌乾燥に対する苗木の順応性が高く、直達光や無灌水の条件でも健全な苗木を育成させられることが解った。オイルパーム廃材には窒素源が十分に含まれていたため、米ぬかなどの補助栄養源の添加無しでも迅速な菌糸成長が認められ、培地1kgあたり約300gの子実体が収穫された。オイルパーム廃材はキノコの培地として有用であることが示された。
可視・赤外・ミリ波観測による低温度星の質量放出の研究

昨年度(平成11年度)に国立天文台の岡山天体物理観測所188cm望遠鏡クーデ焦点にエシェル型高分散分光器を完成させ、高分解能かつ高精度な、赤色巨星の光学域スペクトル観測を開始した。今年度(平成12年度)はその分光器を大いに活用し、赤色巨星のうち炭素星とM型星について40006000Åの波長域の高分解能(比波長分解能10万)観測を引き続き推進した。昨年度に、光学域で明るい炭素星である猟犬座Y星など幾つかの星に、星周ガス層起源のCC分子吸収線群(星周CC吸収線)を発見したことを受け、今年度は光学炭素星多数について星周CC吸収線のサーベイを進め、星周CC吸収線を示す炭素星の数を大幅に増やすことに成功した。また、星周CC吸収線の見えない炭素星も多数あることが分かった。つまり、星周CC吸収線は大気由来のCC分子吸収線と異なり、天体ごとに見え方に大きな違いのあることが確実となった。これらデータにより、星周CC吸収線の観測特性(存在量や励起温度など)と中心星の物理的特性(光度、有効温度、元素存在量、質量放出率など)の関係を調べることが可能となりつつある。さらに、赤外線で見えるダストシェル、ミリ波輝線で見えるガスシェルとの比較検討により、AGB星段階の質量放出現象についてさらに深く調べることが今後可能となった。一方、同様の吸収線系を、酸素過多なM型星におけるTiO吸収線系で探査したが見出されなかった。これも赤色巨星の星周外層の状態を知る上で重要な情報となった。今年度はまた、昨年度に設計を進めたイメージローテータを実際に作成し、ハードウェアレベルで装置を作り上げた。そして188cm望遠鏡の焦点位置、すなわちエシェル型高分散分光器の入射スリット前に実機を設置し、天体光の導入試験と動作試験を進めた。これにより、天頂角の大きいところにある天体でも、大気分散による星像の伸びを分光器スリット長方向に揃えて、効率良く観測することが可能となった。現在、操作を効率よくできるように、ソフトウェアレベルでの完成を急いでいる。さらに、エシェル型高分散分光器から産み出される大量のデータを困難なく処理するため、データ処理用の比較的高速な計算機とデータ解析ソフトウェアを購入した。その結果、データ処理速度が現有設備と比較して24倍も向上し、研究環境の格段の向上が実現された。研究計画にあるように、本年度は国立天文台岡山天体物理観測所188cm望遠鏡のクーデ焦点にエシェル型高分散分光器を完成させ、実際に既存の分光器に比べ分解能で3倍、同時観測波長域で10倍観測性能を向上させた。そして研究計画に従い、この高分散分光器に適合したイメージローテータの設計および組み立て調整方法の検討を進めた。また、組み立て調整時に必要となるオートコリメータと工具鏡の購入を進めた。さらに、当初の研究計画通りイメージローテータの完成を待たずに、天頂角の小さいところで観測できる低温度星の観測を推進した。今年度は、縁赤外線の観測から非常に広がった中空のダストシェルを持つことが知られている赤色巨星である炭素星YCVnを中心に、40005000Åの比波長分解能10万のスペクトル観測を進めた。その結果、星周外層に起因すると考えられるC_2分子のバンド吸収線構造の発見に成功した。今回の検出は炭素星の光学域スペクトルにおける世界で初めてのものであるとともに、以下に述べるように今後多方面の研究へと発展が期待される。たとえば、炭素同位体を含む分子の吸収線群も同時に見えていることから、炭素同位体比の新しい決定方法となる。また、回転準位間の分布から回転温度が求まり、物理的な環境を推定することが可能となる。さらに、大気に由来する吸収線スペクトルとは異なり、天体ごとにはっきりした見え方の違いがあることが分かり、赤外線観測のダストシェル、ミリ波観測のガスシェルの情報と比較することで、AGB星段階の質量放出の非対称性について調べる新しい手段となる。さらに同様の研究を、酸素過多なM型星におけるTiOバンド、S型星におけるZrOバンド、あるいはさらに波長の短い領域にある様々な分子の吸収線バンドについて進めることで、星周外層のガスの状態を多面的に研究する手段を提供できる可能性がある。

さらに、赤外線で見えるダストシェル、ミリ波輝線で見えるガスシェルとの比較検討により、AGB星段階の質量放出現象についてさらに深く調べることが今後可能となった。一方、同様の吸収線系を、酸素過多なM型星におけるTiO吸収線系で探査したが見出されなかった。これも赤色巨星の星周外層の状態を知る上で重要な情報となった。今年度はまた、昨年度に設計を進めたイメージローテータを実際に作成し、ハードウェアレベルで装置を作り上げた。そして188cm望遠鏡の焦点位置、すなわちエシェル型高分散分光器の入射スリット前に実機を設置し、天体光の導入試験と動作試験を進めた。これにより、天頂角の大きいところにある天体でも、大気分散による星像の伸びを分光器スリット長方向に揃えて、効率良く観測することが可能となった。現在、操作を効率よくできるように、ソフトウェアレベルでの完成を急いでいる。さらに、エシェル型高分散分光器から産み出される大量のデータを困難なく処理するため、データ処理用の比較的高速な計算機とデータ解析ソフトウェアを購入した。その結果、データ処理速度が現有設備と比較して24倍も向上し、研究環境の格段の向上が実現された。
高分解能角度分解光電子分光法による「多バンド」超伝導体の微細電子構造研究

前年度に引き続き、多バンド超伝導の可能性が指摘されているA15化合物V_3Siについて、超高分解能光電子分光による超伝導ギャップの研究を行った。ヘリウム光源による高分解能実験では、超伝導状態のスペクトルに10%程度metallic portionが混入し、ギャップの微細構造の議論を困難にするという問題があった。この問題を克服するため、バルク敏感光電子分光を可能にするキセノンプラズマ発光を用いた新たな高輝度・高分解能光源を開発した(発表論文1)。この新たな光源を、現行の高分解能光電子分高装置に組み込み、V_3Si単結晶の破断表面について高分解能光電子分光実験(△E=1.3meV)を行った結果、ヘリウム光源で観測されていたmetallic portionが大きく抑制される事を見出した(論文執筆中)。超伝導状態におけるスペクトル形状はBCS関数でほぼ再現されるが、フェルミ準位ごく近傍にBCS関数からの僅かなズレが認められており、超伝導ギャップに僅かな波数依存性がある可能性を示している。この点について解答を得るため、電子衝撃加熱とイオンスパッタリングにより作成した単結晶について、角度分解光電子分光による超伝導ギャップ波数依存性の決定を試みたが、試料上の温度が下がらず、明確な観測には至っていない。これは、試料の高温加熱と低温測定という二つの相反する要求から来る困難であり、今後解決していかなければならない問題である。A15化合物のようにへき開性の困難な物質の角度分解光電子分光を行うには、超高真空下で作成した単結晶についてinsitu測定を実行する必要があるが、その一環としてSi単結晶表面上に一次元金属単結晶薄膜を作成し、金属絶縁体転移の詳細な観測に成功した(発表論文4)。今後これを更に発展させた超伝導薄膜の実験を目論んでいる。また、近年注目されている空間反転対称性の破れた物質La2C3における超伝導ギャップの実験を行い、バンドのスピン軌道分裂に起因した多バンド超伝導の可能性を指摘した(発表論文5)。へき開面の存在しないA15型化合物の清浄試料表面を作製するために、1200度以上の電子衝撃加熱が可能な試料ホルダーを含む、試料表面作製機構を作製した。イオンスパッタリングとアニーリングにより、V_3Si単結晶の試料表面を清浄化し、低速電子回折法により明確な1x1スポットを観測し、表面再構成のない清浄な試料表面が得られている事を確認した。試料作製/評価槽から超高分解能角度分解光電子分光装置への超高真空下での試料移送機構を製作し、表面を清浄化したV_3Siについてinsituの角度分解光電子分光実験を行った。測定の結果、[100]方向、および[110]方向において、フェルミ準位近傍にあまり分散を持たない平坦なバンドが見出された。今後、これらの平坦バンドの超伝導への寄与を調べていく必要がある。バンド計算との比較から、類似のバンドは複数本あると考えられているが、おそらく結晶表面の単結晶性が十分でない等の理由により、各々のバンドに分解して観測されていない。また、予備実験として、単結晶V_3Siを真空中で破断することによって、角度積分型の超高分解能光電子分光実験(分解能1.3meV)を行い、超伝導ギャップの測定を行った。実験の結果、明確な超伝導ギャップの観測に成功し、さらに結合エネルギー5-7meVに電子-フォノン強結合構造を観測した。A15型化合物の光電子分光において、このような構造の観測は初めてである。この構造は、破断表面によって観測される場合とそうでない場合があることから、今後、結晶表面の清浄性が超伝導ギャップに与える影響についても留意していく必要があると考えられる。

また、近年注目されている空間反転対称性の破れた物質La2C3における超伝導ギャップの実験を行い、バンドのスピン軌道分裂に起因した多バンド超伝導の可能性を指摘した(発表論文5)。
心筋疾患に対する新たな臨床応用可能な核酸医療薬の開発と評価

特発性心筋症や二次性心筋症などの心筋疾患は、シーケンサー技術や分子生物学の発達に伴い、その原因となる遺伝子異常や発症機序が明らかにされ、その病態が徐々に解明されてきた。その一方で治療方法は実臨床においては薬物療法や機械的補助、最終的には心臓移植といった高度な医療技術が実用化され治療成績は向上しているが、これらはいわゆる対症療法に限られており、原因療法の開発が疾患克服のため望まれている。近年、遺伝子やその転写産物をターゲットにした遺伝子治療や核酸医療薬が考案され注目を集めているが、現在まで臨床応用可能な原因療法の開発には至っていない。本研究では、遺伝性心筋症や蓄積病といった心筋疾患を呈するマウスモデルを対象に、遺伝子異常により不足する正常蛋白質を核酸により補充するという原因療法を開発し、特発性心筋症をはじめとした心筋疾患治療において新たな臨床応用可能な核酸医療薬を確立することを目的とした。初年度は拡張型心筋症を発症するモデルマウスである核膜内側に存在するラミン蛋白をコードするLmna遺伝子ノックアウトマウスに対し、生直後に正常野生型ラミンmRNA内包ミセルを投与し、野生型ラミン蛋白を発現させて治療効果を検証する方針とした。Lmna KOマウスは異常アレルを2本有すると、すなわちhomozygousな遺伝子異常を有すると、拡張型心筋症を発症するのみならず、成長障害を呈し、5-6週齢で死亡する。このhomozygous Lmna KOマウスに対し、正常野生型ラミンmRNAを投与し表現形の改善を期待したが、心臓へのmRNAのデリバリーが効果的でなく、デリバリー法の再検討を要した。一方で、ラミン蛋白の補充による治療効果を検証するため、AAVを用いてラミン蛋白を補充し、表現形の改善効果を検証する段階にある。homozygous Lmnaノックアウトマウスに対し、正常野生型ラミンmRNAを投与し表現形の改善効果を期待したが、心臓へのmRNAの有効なデリバリー方法の開発に難渋し、デリバリー法の再検討を余儀なくされた。このため研究は予定よりやや遅延しているが、一方で、ラミン蛋白の補充による治療効果を検証するため、AAVを用いてラミン蛋白を心筋にデリバリーし、表現形の改善効果を検証する段階にある。Lmna遺伝子ノックアウトマウスに対し、正常野生型ラミン蛋白を補充することが、新規治療方法になると考え、当初はmRNA内包ミセルを投与し、野生型ラミン蛋白を心筋にデリバリーする予定であった。効率は低いものの、心筋へのデリバリーは認められているが、おそらく絶対量の不足から表現形の改善効果にまでは至っていない。mRNAのデリバリー方法の改良が必要な段階であるが、Lmna KOマウスに対し、正常野生型ラミン蛋白を十分量投与した際に表現形の改善効果が得られるか、いわばポジティブコントロールとなるような実験系をまず検証すべきと考え、まずはAAVを用いてラミン蛋白を心筋にデリバリーし、表現形の改善効果が得られるか検証する段階にある。この方法が奏功した場合、mRNAのデリバリー法の改良に取り組む計画であるが、十分量の蛋白投与でも表現系の改善が認められない場合は、標的蛋白を変更する必要があると考えている。

homozygous Lmnaノックアウトマウスに対し、正常野生型ラミンmRNAを投与し表現形の改善効果を期待したが、心臓へのmRNAの有効なデリバリー方法の開発に難渋し、デリバリー法の再検討を余儀なくされた。このため研究は予定よりやや遅延しているが、一方で、ラミン蛋白の補充による治療効果を検証するため、AAVを用いてラミン蛋白を心筋にデリバリーし、表現形の改善効果を検証する段階にある。Lmna遺伝子ノックアウトマウスに対し、正常野生型ラミン蛋白を補充することが、新規治療方法になると考え、当初はmRNA内包ミセルを投与し、野生型ラミン蛋白を心筋にデリバリーする予定であった。効率は低いものの、心筋へのデリバリーは認められているが、おそらく絶対量の不足から表現形の改善効果にまでは至っていない。mRNAのデリバリー方法の改良が必要な段階であるが、Lmna KOマウスに対し、正常野生型ラミン蛋白を十分量投与した際に表現形の改善効果が得られるか、いわばポジティブコントロールとなるような実験系をまず検証すべきと考え、まずはAAVを用いてラミン蛋白を心筋にデリバリーし、表現形の改善効果が得られるか検証する段階にある。この方法が奏功した場合、mRNAのデリバリー法の改良に取り組む計画であるが、十分量の蛋白投与でも表現系の改善が認められない場合は、標的蛋白を変更する必要があると考えている。研究計画に軽度遅延が生じているため、使用予定の解析を行えなかったため。次年度以降に使用予定。
膵β細胞転写因子ネットワークの網羅的解析による糖尿病発症メカニズムの解明

HNF遺伝子異常によりインスリン分泌不全を伴う糖尿病が発症するが、その詳細な分子機構は不明である。本研究の結果、高感度CRPがHNF1の標的遺伝子であり、診断のバイオマーカーとなりうる可能性が示された。また、HNF1新規標的遺伝子として機能未知の分子であるTmed6を同定した。さらにHNF4の標的遺伝子であるAnks4bは正常なインスリン分泌に必須であることが示された。HNF1遺伝子変異により糖尿病(MODY3)が発症する(Yamagata K. Nature 1996)が、日本人MODY3診断のための有用なバイオマーカーは知られていなかった。そこでバイオマーカー探索のため、HNF1ノックアウトマウス肝における遺伝子発現について検討を行った。ヘテロマウスの遺伝子発現はコントロールと比して変化を認めなかったが、ヌルマウス肝におけるCRP遺伝子の発現が有意に低下しており、フィブリノーゲン遺伝子発現も低下傾向が認められた。そこでHNF1遺伝子R229X変異を有する日本人MODY3患者の血中高感度CRP値を複数回測定したところ、いずれの測定でも高感度CRPは極めて低い値を示し、通常の2型糖尿病患者の血中高感度CRP値に比して著しく低い値であった。本研究の結果、高感度CRPは日本人MODY3患者診断のための有用なバイオマーカーとなりうる可能性が示された(Ohki T. JDI in press)。研究代表者は膵におけるHNF4の新規標的遺伝子としてAnks4bを同定している(Sato Y. JBC 2012)。インスリン分泌におけるAnks4bの役割を検討するため、Anks4bノックダウンMIN6細胞を作成し、そのインスリン分泌について検討を行った。その結果、Anks4bノックダウン細胞におけるグルコース応答性インスリン分泌は障害されており、Anks4bは正常なインスリン分泌に必要であることが判明した。今後はin vivoにおけるAnks4bの働きについて検討を行う予定である。HNF、PDX1、グルコキナーゼなどの遺伝子変異により若年発症成人型糖尿病(maturity-onset diabetes of the young: MODY)が発症する(Yamagata K. Nature 1996)。これら遺伝子が糖代謝を制御するメカニズムについて検討を行った。グルコキナーゼ遺伝子の第一エクソンは膵と肝で異なっている。肝特異的エクソン1を破壊した肝臓特異的グルコキナーゼノックアウトマウスを作製したところ、本マウスは肝臓内におけるグリコーゲン代謝が障害され、耐糖能異常を呈することが明らかになった。また、肝のグルコキナーゼは膵からのインスリン分泌を制御しているという報告があるが、本ノックアウトマウスを用いた検討では、インスリン分泌は正常であり、肝グルコキナーゼによるインスリン分泌制御機構の存在は否定的であった(Hayashi H. BBRC in press)。MIN6細胞を軽度低酸素に曝露したところ、PDX1遺伝子の発現低下が認められ、この発現低下は低酸素応答のマスター分子であるHIF1非依存的であった(Sato Y. PLOSONE 2014)。低酸素はHNF4の発現をタンパクレベルで制御していることも新たに見出しており、引き続きその分子機構の解明を行う。また、我々は糖尿病状態では、膵b細胞が低酸素に陥っていることを報告している(Sato Y. JBC 2011)。低酸素がHNF4aに及ぼす影響について検討を行った。その結果、低酸素はAMPKの活性化を介して膵b細胞におけるHNF4aタンパク発現を低下させることが判明した。低酸素はHNF4a転写因子のタンパク発現を低下させることでインスリン分泌障害を増悪し、糖代謝を増悪させる可能性が考えられた(論文投稿中)。肝におけるグルコキナーゼの働きについて明らかにした。また、低酸素がインスリン分泌に必須であるPDX1やHNF転写因子の発現に重要であることを新たに見出した。27年度が最終年度であるため、記入しない。代謝学引き続きHNF標的遺伝子の探索やその機能解析をすすめる。またこれら転写因子ネットワークの恒常性維持機構について検討を進める。MODY3診断のための有力なバイオマーカーを同定し、また、これまで未知であったHNF4標的遺伝子Anks4bがインスリン分泌に関与していることを見出した。研究の遂行に必要な消耗品を予想より効率的に購入することが可能であったため。引き続き、HNF標的遺伝子の探索、その機能解析をすすめ、糖尿病診断・治療に有用なバイオマーカーや分子標的を解明する。平成27年度の研究に必要な試薬・抗体・キットなど消耗品の購入に利用する予定である。H26年度の研究に必要な試薬・抗体・キットなど消耗品の購入に利用する予定である。
室町時代成立貞永式目抄の目録作成と国語学的研究

本研究は、発掘・整備が遅れている国書の抄物についての研究の一環として、『貞永式目抄』の諸本を発掘・調査し、目録を作成して、日本語史研究資料としての有効性を明らかにしようとしたものである。1、発掘・目録作成筆者が既に調査し終えていた資料に、新たに発掘・調査した資料を加えて、『貞永式目抄』の目録を完成した。その概要を示すと次の通りである。(1)武家抄甲種11本乙種3本丙種5本丁種1本(2)博士家抄A清原宣賢抄甲種写本6本・古活字版10種29本・整版5種22本乙種2本B清原宣賢講某聞書甲種3本乙種3本C清原宣賢講林宗二聞書カ17本D清原枝賢抄甲種4本乙種5本丙種3本丁種2本戊種4本E清原家某抄甲種写本1本・整版16種90本乙種2本(3)系統未詳抄甲種2本乙種1本丙種1本丁種1本2、日本語史研究資料としての有効性(1)抄物研究において従来注目されることのなかった武家の抄物が言語研究資料として整備された。武家の抄物では特に甲種と乙種とが言語研究資料として価値が高い。(2)清原家系統の抄物は江戸時代に入って庶民教育の教科書として用いられており、『庭訓往来抄』とともに、その視点からの言語研究資料となる。(3)『十七条憲法注』『令聞書』『建武式目注』とあわせて法令用語の研究資料として有効である。(4)抄中に散見する伝承読みの中には語詞研究に手掛かりを与えてくれるものがある。
非一様双曲型力学系のマルチフラクタル解析およびエルゴード理論的性質の研究

今年度は3次元以上の一般次元の高次元連分数アルゴリズムの強収束問題の手がかりをつかむことに力を注いだ。アルゴリズムが殆ど至るところ強収束であることを示すことと、アルゴリズムに対応する行列のコサイクルの2番目のLyapunov指数が負であることは同値である。1番目が正であることは大抵の場合容易である。すなわちアルゴリズムに対応する力学系が非一様双曲型であることを示すことになる。問題の性質からこれはディオファントス近似に現れる量D_{n}がnに関して指数減衰することをしめせば十分になる。今まで手がけてきたJacobi-Perronアルゴリズムに代表される乗法型アルゴリズムではなくSelmerアルゴリズム・Brunアルゴリズムなどのいわゆる加法型アルゴリズムに取り組み、2次元加法型アルゴリズムについても殆んど至るところ強収束することを示すことができた。現在3次元以上について研究中である。加法型は背後にある力学系との関係が乗法型と異なり陰に隠れるため、力学系の軌道を利用した評価が不可能になる。これを回避するために弱収束を仮定した下で生ずる軌道の制限に注目するとD_{n}の絶対値が広義単調減少であることが分かる。特にある条件を満たす連続軌道(それはほとんど至るところの軌道に対して無限回含まれる)下ではこの制限と双曲型不動点近傍の力学系理論とを組み合わせることによりD_{n}の絶対値がこの連続軌道の間は一様に縮小的であることを得る。一方3次元以上の乗法型アルゴリズムではこの方法でも困難が生ずる。これは2次元の場合のLyapunov指数の計算は各変数の独立性が高くそれぞれの評価がうまく得られるのに対し(それゆえ第2Lyapunov指数<0以上を示せる)、3次元以上では本質的に各次元が絡み合ってくることに起因する。従って最終的にはすべての方向を考慮にいれた評価をするべきであり、コロンブスの卵のようであるが、むしろこちらの方が問題に即した自然な評価とみなせることが明らかになってきた。この究明に合わせて乗法型と加法型アルゴリズムの関係の定式化も必要となるであろう。昨年度に引き続きBaladi-Nogueiraによって導入された高次元連分数アルゴリズムのツリーの研究をすすめた。2次元の場合にはランダムアルゴリズムも含めて強収束性を確立できた。ランダムアルゴリズムをランダムダイナミックスの枠組みで扱うためには不変測度を構成する必要があるが、Renyi条件がパスに依らずに一様に成り立っていることに注目することで力学系の場合の手法の修正で対応できる。この結果は2次元のみならず一般次元でも証明できる。簡単な結果ではあるが、ランダムダイナミックスの現在の研究の軸は微分同相写像を中心にしており、他方我々の扱う写像は区分的に微分可能な上への写像であって、すでにある一般論からは出ない。その意味では一言述べておく価値はあるであろう。またランダムアルゴリズムに対応したLagariasの定理も証明できる。これはアルゴリズムの効率をはかる収束指数がアルゴリズムに付随する非負整数行列のコサイクルのLyapunov指数で書けること主張する定理である。この定理は証明よりも必要な条件の確認に技巧を要する。トラップつきのグラフ上の酸歩に似た状況を扱う必要が出てくるところが目新しい。強収束性の帰結として二番目のLyapunov指数が真に負であることが分かる。一番目は正であることは計算から容易にわかる。2次元と3次元以上では本質的に事情が異なっていることが明らかになってきた。3次元以上で同時近似の強収束を支配する数学的構造はまだ見えてこない。数値計算ではどの次元でも強収束すると予想されている。3次元以上の強収束に関してはKhanin-Hardcastleの数値計算に基づいた証明(computer-assisted proof)があるのみである。我々の場合、特殊な3次元アルゴリズムの強収束性は示すことができる。「数学的証明」としては最初のものであると思われるが2次元的な特殊な状況になっていることに起因するため一般論たりえない。これから解明すべき課題である。

一方3次元以上の乗法型アルゴリズムではこの方法でも困難が生ずる。これは2次元の場合のLyapunov指数の計算は各変数の独立性が高くそれぞれの評価がうまく得られるのに対し(それゆえ第2Lyapunov指数<0以上を示せる)、3次元以上では本質的に各次元が絡み合ってくることに起因する。従って最終的にはすべての方向を考慮にいれた評価をするべきであり、コロンブスの卵のようであるが、むしろこちらの方が問題に即した自然な評価とみなせることが明らかになってきた。この究明に合わせて乗法型と加法型アルゴリズムの関係の定式化も必要となるであろう。